变速器以及用于运行变速器的方法
【专利说明】变速器以及用于运行变速器的方法
[0001]本发明涉及一种用于车辆的变速器，该变速器能在若干个换档档位之间切换，且具有两个输入端和一个输出端。两个输入端可选地能与驱动马达、例如内燃机驱动连接。
[0002]例如，在DE 100 15 336 Al中公开了这种变速器。在该文献中描述的双离合式变速器包括两个输入轴，这两个输入轴分别能借助一个摩擦式离合器与驱动马达连接。输入轴中的每一个输入轴经由两个齿轮对可选地与驱动轴连接。根据两个摩擦式离合器中的哪一个闭合，驱动扭矩从驱动马达经由第一输入轴传递到输出轴上或者经由第二输入轴传递到输出轴上。由此可实现变速器的总计四个换档档位。为了提高换档档位的数目，设有中间轴，该中间轴可经由具有两个固定轮的一个齿轮对与输入轴驱动连接。中间轴此外可选地经由两个齿轮对中的一个齿轮对与另一输入轴连接。由此，至少对于特定挂入的档位，传动系由第一输入轴、中间轴、第二输入轴和输出轴构成。替代地，传动系可由第二输入轴、中间轴、第一输入轴和输出轴构成。由此，理论上可实现十二个换档档位。
[0003]双离合器式变速器由于其油耗方面的优点而作为具有扭矩变换器的传统自动变速器的替代而投放到市场上。
[0004]双离合器式变速器的油耗优势的一个原因在于，为了启动而不采用扭矩变换器，而是使用干式或者湿式离合器。然而，扭矩变换器作为启动元件相对于离合器具有两个主要优点。扭矩变换器由于其增强了发动机扭矩而具有较高的启动功率，并且它在热力学方面极为稳固，由此即使是在山上较长的爬行阶段或者带有挂车的多次启动均可忍受。与此相对，带有干式离合器的特别有效的双离合器式变速器明显更为敏感，这在不利的运行条件下也会导致变速器的紧急断开。
[0005]解决前述问题并且即使在双离合器式变速器的情况下也能实现与传统的自动变速器相当的启动功率和稳固性的一种可能性是:通过引入外部的短暂的启动变速来扩大变速器范围。然而，在明显扩大的变速器范围的情况下需要附加的档位，因为否则档位跨度过大或者不能实现有利于油耗的较长的档位。
[0006]对于双离合器式变速器的传统构思来说，通常对于每个档位需要一个齿轮连接或者独立的齿轮对，因此，机械复杂度随着档位数目的增加而增大，由此由于较高的结构空间需求而导致结构空间的问题。对于常规的双离合器式变速器至今通常实现7个前进挡。
[0007]为了在较大数目的可用换档档位的情况下实现有利的换档次序，而不显著加大变速器的结构空间，DE 10 201 I 050 083 Al建议了一种变速器，该变速器具有两个输入端和一个输出端，其中，两个输入端之间布置有能用于前进挡的可切换的一个连接件，而在两个输入端和一个输出端之间分别布置有能用于前进挡的可切换的三个连接件。
[0008]该变速器通过其布局、特别是通过两个输入端之间的连接件以及两个输入端与输出端之间的三个连接件使得档位数目最大，同时机械复杂度又较低。
[0009]两个输入端和一个输出端构成变速器的三个自由度，其中，自由度包括变速器齿轮组的所有零件，例如轴和齿轮，这些零件在不操作换档元件的情况下彼此驱动连接。三个自由度可通过可切换的连接件彼此耦合。在此情况下设有用于前进挡的总计至少7个连接件，因而，为了换档仅仅需要四个换档拨叉，即便为了倒挡还有一个连接件。在此，如通常那样，一个换档拨叉可切换两个连接件。
[0010]由于两个输入端之间的连接，针对变速器的六个前进一换档档位总计使用位于第一输入端和输出端之间的、用于前进挡的三个直接连接件。这三个连接件可用于直接从第一输入端驱动输出端。此外，还可通过第二输入端来驱动输出端，即，通过第二输入端经由两个输入端之间的连接件来驱动第一输入端，并且第一输入端然后经由三个连接件中的一个来驱动输出端。这也适用于第二输入端和输出端之间的用于前进挡的三个直接连接件，它们一方面可用于实现第二输入端和输出端之间的直接驱动并且实现从第一输入端经由第二输入端到输出端的间接驱动。由此可用四个换档拨叉来理论上实现十二个前进档位。
[0011]为了在两个换档档位之间、特别是在两个彼此相继的换档档位之间切换，一方面可采用如在常规的双离合器式变速器中所设的常规次序，其中，在从经由两个输入端中的一个输入端进行驱动的起始换档档位到经由两个输入端中的另一个输入端进行驱动的更高或更低的后续换档档位的换档过程中，，渐变转换"，这通过连续闭合用于驱动后续换档档位的换档离合器，同时连续打开用于驱动输出端的换档档位的换档离合器来实现。在不中断牵引力的情况下进行从一个档位到另一个的，，渐变转换"。
[0012]另一方面，为了实现高数目的档位必须设有所谓的支持性换档(Stutzschaltung)。在此，在从起始的换档档位到后续换档档位的换档过程中，既在起始的换档档位也在后续的换档档位中进行经由两个输入端中的同一个输入端的驱动，首先切换(，，渐变转换")到支持-换档档位，在该支持-换档档位中功率路径经由这两个输入端中的另一个输入端进行。在经由两个输入端中的另一个输入端进行驱动时，挂入后续的换档档位，随后切换到后续的换档档位，在该后续的换档档位中经由同一个输入端进行驱动，该同一个输入端也用于驱动起始的换档档位。后续的换档档位的“挂入”的定义是切换对于经由后续的换档档位进行驱动而言所必需的那些连接件。“切换”的定义是闭合离合器，以经由已经挂入的连接件来引导功率路径。
[0013]本发明的任务在于提供一种前述类型的双离合器式变速器，该变速器在较小结构空间的情况下实现尽可能多数目的档位，其中，在换档次序中不需要或者仅需要较少数目的支持性换档。
[0014]该任务通过一种用于车辆的变速器来解决，该变速器能在若干个换档档位之间切换并且具有四个自由度，其中，一个自由度是第一输入端，一个自由度是第二输入端，一个自由度是输出端，以及一个自由度是中间自由度。在第一输入端和中间自由度之间设有至少两个可用于前进挡的可切换的连接件。在中间自由度和输出端之间设有至少两个可用于前进挡的可切换的连接件。在第二输入端和输出端之间设有至少两个可用于前进挡的可切换的连接件，并且在第二输入端和中间自由度之间设有至少一个可用于前进挡的可切换的连接件。
[0015]与现有技术中所述的变速器不同的是，根据本发明的变速器具有总共四个自由度，其中，一个自由度包括了变速器齿轮组的所有构件，例如轴和齿轮，它们在不操作切换元件的情况下彼此驱动连接并且由此随着彼此运转。在此设有中间自由度，该中间自由度的构件在不操作或者闭合切换元件的情况下既不与输入端中的一个输入端驱动连接，也不与输出端驱动连接。在此，这两个输入端可选地与中间自由度驱动连接。在第二输入端和输出端之间设有至少两个直接连接件。连接件和自由度的这种布置使得在从较低的档位到较高的档位的换档次序中、在第二输入端和输出端之间的一个直接的换档档位之后可设有三个所产生的换档档位，其中始终以换档次序从一个输入端转换到另一个输入端。概念“直接的”换档档位表示其中功率路径直接从输入端之一(在此是第二输入端)经由连接件引导到输出端并且中间没有连接其它自由度的换档档位。概念“所产生的”换档档位表示其中功率路径经由至少三个自由度引导的换档档位。
[0016]对于根据本发明的变速器，由此带有九个或者更多个换档档位(档位)的换档次序是可能的，其中不要求支持性换档，即原则上在两个彼此相继的档位之间可从一个输入端渐变转换到另一输入端。
[0017]倒挡可通过如下方式来实现，S卩，在第二输入端和中间自由度之间设有为了实现倒挡而可切换的连接件。
[0018]较佳地，两个输入端分别可经由一个离合器、特别是摩擦式离合器与驱动机械、例如内燃机连接。
[0019]变速器较佳地被控制成使得在所有采用的彼此相继的前进换档档位的次序中，驱动交替地经由输入端中的一个输入端进行。由此可避免必须使用所谓的支持性换档。
[0020]较佳地可规定，将变速器控制成使得在由至少三个彼此相继的换档档位构成的至少一组换档档位中，功率路径始终经由中间自由度与输出端的连接件中的一个连接件来引
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[0021]还可规定，设有各自由至少三个彼此相继的换档档位构成的至少两组换档档位，在这两组之间设有一个换档档位，在该换档档位中，功率路径从第二输入端经由第二输入端和输出端之间的连接件中的一个连接件被引导到输出端。
[0022]下面根据附图进一步阐释较佳的实施例。附图中示出
[0023]图1示出根据本发明的变速器的自由度的示意性图示，
[0024]图2示出根据图1的变速器的换档次序的示意图，
[0025]图3示出根据本发明的变速器的第一实施方式的示意性图示，
[0026]图4示出根据本发明的变速器的第二实施方式的示意性图示，
[0027]图5示出根据本发明的变速器的第三实施方式的示意性图示，
[0028]图6示出根据本发明的变速器的第四实施方式的示意性图示，
[0029]图7示出根据本发明的变速器的第五实施方式的示意性图示，
[0030]图8示出根据本发明的变速器的第六实施方式的示意图，以及
[0031]图9示出在渐变转换的换档过程中的扭矩变化曲线。
[0032]图1示出根