双离合器变速器 【技术领域】
本发明涉及一种用于汽车的按照权利要求1的前序部分中详细阐明的型式的双离合器变速器。
背景技术
由公开文本DE 103 05 241 A1已知一种六挡的或七挡的双离合器变速器。该双离合器变速器包括两个离合器，它们分别以其输入端与驱动轴连接并且以输出端分别与两个变速器输入轴中的一个相连接。两个变速器输入轴相互同轴地设置。此外，轴线平行于两个变速器输入轴设置两个中间轴，它们的各空套齿轮与各变速器输入轴的固定齿轮相啮合。此外在各中间轴上不可相对旋转地支承多个可轴向移动的耦合装置，以便可以接通相应的挡位齿轮。相应选择的传动比经由各从动齿轮传向一差速器。为了在已知的双离合器变速器中实现符合要求的各传动级，需要大量齿轮平面，从而在安装中需要不可忽略的结构空间。
此外由公开文本DE 38 22 330 A1已知一种圆柱齿轮变速器。圆柱齿轮变速器包括一可动力换挡的双离合器，其一元件与驱动轴连接和其另一元件与可旋转支承在驱动轴上的驱动空心轴相连接。为了规定的传动比，驱动轴与驱动空心轴可经由一切换元件(Schaltelement)相耦合。
由公开文本DE 10 2004 001 961 A1已知一种具有两个离合器的动力换挡变速器，各离合器分别配备给一个分变速器(Teilgetriebe)。两个分变速器的变速器输入轴相互同轴地设置并且经由各固定齿轮与配置的各中间轴的空套齿轮相啮合。各中间轴的各相应的空套齿轮可以借助于配置的各切换元件不可相对旋转地连接于相应的中间轴。由该公开文本还已知一七挡变速器，该七挡变速器要求至少七个在两个分变速器中的齿轮平面。这导致结构长度沿轴向方向不符合要求的加长，从而大大限制在汽车中的安装可能性。
【发明内容】
本发明的目的在于，建议一种开头所述类型的双离合器变速器，其中一方面在尽可能小的结构空间需求的同时实现多个可动力换挡的传动级，另一方面变速器应当包括尽可能少的构件，以便因此保持变速器的低的制造成本。
按照本发明通过一种具有权利要求1的特征的双离合器变速器达到该目的。特别由各从属权利要求得出有利的实施形式。
因此实现一种双离合器变速器，其在各分变速器中仅仅具有四个齿轮平面，其中为了能够实现迂回挡(Windungsgang)可经由至少一个附加的切换元件耦合两个分变速器。按这种方式在建议的双离合器变速器中可以用尽可能少的齿轮平面实现最大数量的传动比，其中优选全部的前进挡和倒车挡能够按照次序地可动力换挡。
在迂回挡时两个分变速器的各挡位齿轮相互耦合，以便借此实现一通过两个分变速器的力流。相应采用的切换元件在此用于耦合两个空套齿轮并且由此使各变速器输入轴彼此相关。与双离合器变速器的相应的实施方案无关地，可以改变用于耦合两个确定的空套齿轮的切换元件的设置，从而切换元件无需一定设置在待耦合的各空套齿轮之间。
通过少数的需要的齿轮平面形成建议的变速器的短的轴向结构长度，借此在汽车中也能够实现前部横向安装。由于按照本发明的双离合器变速器也实现迂回挡并且由于三轴构造方式也能够多次利用各个齿轮副或齿轮，这导致在变速器中的构件节省。
在按照本发明建议的双离合器变速器中作为齿轮平面可以设置所谓的双齿轮平面和/或单齿轮平面，在双齿轮平面内各中间轴的各一个空套齿轮配置给其中一个变速器输入轴的一个固定齿轮。反之在一单齿轮平面内仅仅一个中间轴的一个空套齿轮配置给其中一个变速器输入轴的一个固定齿轮。由于在每个双齿轮平面内至少一个空套齿轮可用于至少两挡，那么由于各空套齿轮的可能的多次利用可以利用少数的齿轮平面实现确定数量的传动比。因此减小变速器的结构长度。
通过单齿轮平面的应用，其中中间轴的仅仅一个空套齿轮配置给配属的变速器输入轴的固定齿轮，从而可自由选择传动比。
经由多个齿轮副或齿轮平面可以实现多个迂回挡，从而经由各迂回挡的各个齿轮副或齿轮平面能够接通其它的挡。此外建议的变速器在可实现的速比范围和速比间隔方面具有很大的自由度。
建议的各齿轮平面在按照本发明的双离合器变速器中提供一齿轮组布置，以便实现至少七个前进传动比和至少一个倒车传动比，其中在第一挡位级和/或在其中一个倒车挡中能够接通至少一个迂回挡。此外其它的迂回挡可以作为第二至第七挡或也作为倒车挡接通，其中第七挡与第六挡相关地可动力换挡。所有的前进挡和倒车挡应当按次序可动力换挡。不可动力换挡的迂回挡可作为中间挡，其传动比分别在两个主行驶挡的传动比之间；不可动力换挡的迂回挡可作为超速挡，其传动比相应小于主行驶挡(第6挡)的最小的传动比；不可动力换挡的迂回挡可作为越野挡或爬坡挡，其传动比分别大于第一挡的传动比；和/或不可动力换挡的迂回挡可作为其它的倒车挡。
在本发明的双离合器变速器中可动力换挡的倒车挡通过仅仅一个附加的齿轮啮合或通过仅仅一个附加的齿轮实现，其中至少经由所述附加的使转速反向的齿轮级，一个倒车挡可以作为迂回挡实现并且另外一个倒车挡可以直接经由该齿轮级实现。倒车挡的传动比能够例如经由附加的塔轮或类似件改变。
在本发明的一个实施方案的范围内可以设定，四个齿轮平面通过例如在每个变速器输入轴上的最多两个固定齿轮实现，各固定齿轮与各中间轴的例如四个或更少的空套齿轮相啮合。还可设想其它的结构上的实施形式，以便实现四个齿轮平面。
因此在该实施方案中实现至少七个可动力换挡的前进挡和多个倒车挡传动比，其中至少第一挡可构成为迂回挡并且其中一个倒车挡可构成为迂回挡。实现各迂回挡的附加的切换元件在该实施方案中在第二与第三齿轮平面之间设置在第一中间轴上。也可设想其它的设置可能性和可使用其它的切换元件。第一倒车挡作为迂回挡可以经由与第一挡相同的离合器来实现。第二倒车挡可以可动力换挡地处在相应另一离合器上。
本发明的下一方案可以设定，实现至少七个可动力换挡的前进挡和两个倒车挡传动比，其中至少第一挡可构成为迂回挡并且第二倒车挡可构成为迂回挡。
在本发明的另一实施方案的范围内，不同于上述的实施方案，所述附加的切换元件为了耦合各分变速器而在第二与第三齿轮平面之间设置在第二中间轴上。在该实施方案中实现至少七个可动力换挡的前进挡和一个倒车挡。优选倒车挡构成为迂回挡。
为了对各个速比将各空套齿轮不可相对旋转地连接于相应的中间轴，在第一齿轮平面与第二齿轮平面之间和在第三齿轮平面与第四齿轮平面之间在至少一个中间轴上设置例如双向作用的耦合装置。另外在至少一个中间轴上也可以设置单向作用的耦合装置。作为耦合装置可以使用例如液压操纵的离合器或形锁合的牙嵌离合器以及任何型式的同步装置。也有可能，一双向作用的耦合装置通过两个单向作用的耦合装置代替或反之。
可设想，改变说明的设置可能性并且也改变挡位齿轮的数目和耦合装置的数目，以便在建议的双离合器变速器中还可实现其它的可动力换挡的或不可动力换挡的挡。结构空间节省和构件节省。并且可以改变各耦合装置在齿轮平面上的相应的设置位置。此外也可以改变或扩展各耦合装置的作用方向。
与双离合器变速器的相应的实施方案无关，驱动轴和从动轴优选彼此不同轴地布置，这实现一种特别节省空间的布置。例如因此在空间上接连布置的各轴也可以彼此稍微错位。在这种布置中具有传动比“1”的直接挡可经由齿轮啮合实现并且可以有利地相对自由地切换到第五、第六或第七挡位上。也可以考虑驱动轴和从动轴的其它的布置可能性。
优选所建议的双离合器变速器配备整合的从动级。这种从动级可以包含在从动轴上的固定齿轮作为从动轮，其不仅与第一中间轴的固定齿轮而且与第二中间轴的固定齿轮啮合。
有利地，低级的前进档和倒车挡能够通过一个起动离合器或换挡离合器(Schaltkupplung)操作，以便因此将较高的负载集中在该离合器上并且因此可以节省空间和节省费用地构成第二离合器。特别是在所建议的双离合器变速器中齿轮平面可以如此布置，使得不仅能够经由内部的变速器输入轴而且能够经由外部的变速器输入轴和因此经由相应更加合适的离合器起动，这也可在双离合器的同心布置的沿着径向彼此嵌套的构造方式中实现。为此，齿轮平面能够相应镜像对称地布置或交换。也可以的是，各中间轴镜像对称地布置或可交换
【附图说明】
以下借助附图更详细地说明本发明。其中：
图1七挡双离合器变速器的第一实施形式的示意图和示例性的换挡图；
图2按照本发明的七挡双离合器变速器的第二实施方案的示意图和示例性的换挡图；以及
图3按照本发明的七挡双离合器变速器的第三实施方案的示意图和示例性的换挡图。
【具体实施方式】
按照本发明的七挡双离合器变速器包括两个离合器K1、K2，其输入端连接于一驱动轴w_an。此外在驱动轴w_an上可以设置一扭转振动减振器16。离合器K1、K2的输出端分别与两个相互同轴布置的变速器输入轴w_K1、w_K2其中一个相连接。第一变速器输入轴w_K1构成为实心轴并且第二变速器输入轴w_K2构成为空心轴。此外设置两个中间轴w_v1、w_v2，它们相互轴线平行地设置。利用切换元件H经由齿轮啮合实现两个变速器输入轴w_K1和w_K2的连接，从而使变速器输入轴w_K1和w_K2彼此相关。
在按照本发明的七挡双离合器变速器中只设置四个齿轮平面。在按图1的第一实施方案中通过两个变速器输入轴w_K1、w_K2的各两个固定齿轮12、13；14、15和通过第一中间轴w_v1上的四个空套齿轮01、02、03、04以及通过第二中间轴w_v2上的三个空套齿轮05、06、07实现四个齿轮平面01‑05、02‑13、03‑06、04‑07。
在按图1的实施方案中第一齿轮平面01‑05和第三齿轮平面03‑06以及第四齿轮平面04‑07分别构成为双齿轮平面。相反第二齿轮平面02‑13构成为单齿轮平面。
在第一齿轮平面01‑05中第二变速器输入轴w_K2不仅与第一中间轴w_v1的空套齿轮01而且与第二中间轴w_v2的空套齿轮05相啮合。第二齿轮平面02‑13包括第二变速器输入轴w_K2的固定齿轮13，该固定齿轮只与第一中间轴w_v1的空套齿轮02相啮合。由此第二变速器输入轴w_K2的固定齿轮13在第二齿轮平面02‑13内只与一空套齿轮02相啮合。由此与在固定齿轮上两侧啮合空套齿轮的齿轮平面相比，产生可自由选择传动比的优点。
第三齿轮平面03‑06包括第一变速器输入轴w_K1的固定齿轮14，该固定齿轮不仅与第一中间轴w_v1的空套齿轮03啮合而且与第二中间轴w_v2的空套齿轮06相啮合。
最后在第四齿轮平面04‑07中第一变速器输入轴w_K1的固定齿轮15与第二中间轴w_v2的空套齿轮07相啮合而且在一副轴w_zw上的一空套齿轮17不仅与第一变速器输入轴w_K1的固定齿轮15而且与第一中间轴w_v1的空套齿轮04相啮合。按这种方式可以设置转速反向以实现倒车挡RA1、RA2、RB1。也有可能将空套齿轮17构成为塔轮。为了转速反向，第一中间轴w_v1的空套齿轮04也可以与第二中间轴w_v2的空套齿轮07相啮合，从而在这种情况下可以放弃空套齿轮17。
在该建议的齿轮组布置中在第一中间轴w_v1上在第一齿轮平面01‑05与第二齿轮平面02‑13之间和在第三齿轮平面03‑06与第四齿轮平面04‑07之间分别设置双向作用的耦合装置A‑B、C‑D。在第二中间轴w_v2中同样在第三齿轮平面03‑06与第四齿轮平面04‑07之间设置一双向作用的耦合装置F‑G。另外在第二中间轴w_v2上在第一齿轮平面01‑05的背对离合器K1、K2的一侧上设置一单向作用的耦合装置E。
为了也实现多个迂回挡，亦即能够将两个分变速器彼此耦合，在第一中间轴w_v1上在第二齿轮平面02‑10与第三齿轮平面03‑06之间设置附加的切换元件H。
图1中所示的表格示出七挡双离合器变速器的第一实施方案的示例性的换挡图。
按照图1中的换挡图，经由第二离合器K2和经由向方向G移动的耦合装置F‑G以及经由被激活的切换元件H第一前进挡1作为迂回挡被接通。经由第一离合器K1和经由向方向G移动的耦合装置F‑G实现第二前进挡2，其中经由第二离合器K2和经由向方向B移动的耦合装置A‑B接通第三前进挡3。又经由第一离合器K1和经由向方向C移动的耦合装置C‑D接通第四前进挡4，其中经由第二离合器K2和经由向方向A移动的耦合装置A‑B实现第五前进挡5。最后经由第一离合器K1和经由向方向F移动的耦合装置F‑G实现第六前进挡6，其中又经由第二离合器K2和经由第二中间轴w_v2的耦合装置E接通第七前进挡7。第一倒车挡RA1经由第二离合器K2和经由向方向D移动的耦合装置C‑D以及经由被激活的切换元件H作为迂回挡被接通。第二倒车挡RA2和替代的第一倒车挡RB1都分别经由第一离合器K1和经由向方向D移动的耦合装置C‑D被接通。
据此第一前进挡1作为迂回挡使用挡位齿轮13、02、03、14、07和10。在第二前进挡2中采用挡位齿轮15、07和10，其中为了实现第三前进挡3使用挡位齿轮13、02和09。在第四前进挡4中使用挡位齿轮14、03和09，其中在第五前进挡5中使用挡位齿轮12、01和09，其中第六前进挡6使用挡位齿轮14、06和10。最后第七前进挡7采用挡位齿轮12、05和10。在第一倒车挡RA1中作为迂回挡采用挡位齿轮13、02、03、14、15、17、04和09。在第二倒车挡RA2中使用挡位齿轮15、17、04和09，其中在所述替代的第一倒车挡RB1中使用相同的各挡位齿轮。
在该实施方案中各单个挡位级相对于离合器的其它布置也是可能的。特别是例如通过镜像对称以最简单的方式实现相反的布置。
在按图2的第二实施方案中通过两个变速器输入轴w_K1、w_K2的各两个12、13；14、15和通过在第一中间轴w_v1上的四个空套齿轮01、02、03、04以及通过第二中间轴w_v2上的三个空套齿轮05、06、07实现四个齿轮平面01‑05、02‑06、03‑07、04‑15。
在按图2的实施方案中第一齿轮平面01‑05和第二齿轮平面02‑06以及第三齿轮平面03‑07分别构成为双齿轮平面。相反第四齿轮平面04‑15构成为单齿轮平面。
在第一齿轮平面01‑05内第二变速器输入轴w_K2的固定齿轮12不仅与第一中间轴w_v1的空套齿轮01而且与第二中间轴w_v2的空套齿轮05相啮合，如在第一实施方案中那样。
不同于第一实施方案，第二齿轮平面02‑06包括第二变速器输入轴w_K2的固定齿轮13，该固定齿轮与第一中间轴w_v1的空套齿轮02相啮合。此外在一副轴w_zw上的空套齿轮17与第二变速器输入轴w_K2的固定齿轮13啮合而且与第二中间轴w_v2的空套齿轮06相啮合。按这种方式可以设置转速反向，以实现倒车挡R1和R2。也有可能将空套齿轮17构成为塔轮。为了转速反向，第二中间轴w_v2的空套齿轮06也可以与第一中间轴w_v1的空套齿轮02相啮合，从而在这种情况可以放弃空套齿轮17。
第三齿轮平面03‑07包括第一变速器输入轴w_K1的固定齿轮14，该固定齿轮不仅与第一中间轴w_v1的空套齿轮03啮合而且与第二中间轴w_v2的空套齿轮07相啮合。
最后在第四齿轮平面04‑15中第一变速器输入轴w_K1的固定齿轮15只与第一中间轴w_v1的空套齿轮04相啮合。由此与在固定齿轮上两侧啮合空套齿轮的齿轮平面相比，产生可自由选择传动比的优点。
在该建议的齿轮组布置中在第一中间轴w_v1上在第一齿轮平面01‑05与第二齿轮平面02‑06之间设置双向作用的耦合装置A‑B，并且在第三齿轮平面03‑07与第四齿轮平面04‑15之间设置双向作用的耦合装置C‑D。在第二中间轴w_v2中同样在第一齿轮平面01‑05与第二齿轮平面02‑06之间设置一双向作用的耦合装置E‑F。另外在第二中间轴w_v2上在第三齿轮平面03‑07的背对离合器K1、K2的一侧上设置一单向作用的耦合装置G。
图2中所示的表格示出用于七挡双离合器变速器的第二实施方案的示例性的换挡图。
按照图2中的换挡图，第一前进挡1经由第二离合器K2和经由第二中间轴w_v2的向方向G移动的耦合装置G以及经由被激活的切换元件H作为迂回挡被接通。第二前进挡2经由第一离合器K1和经由第二中间轴w_v2的向方向G移动的耦合装置G实现，其中第三前进挡经由第二离合器K2和经由向方向B移动的耦合装置A‑B接通。第四前进挡4又经由第一离合器K1和经由向方向C移动的耦合装置C‑D被接通，其中第五前进挡5经由第二离合器K2和经由向方向E移动的耦合装置E‑F实现。最后经由第一离合器K1和经由向方向D移动的耦合装置C‑D接通第六前进挡6，其中又经由第二离合器K2和经由向方向A移动的耦合装置A‑B换接第七前进挡。第一倒车挡R1经由第二离合器K2和经由向方向F移动的耦合装置E‑F被接通。第二倒车挡R2经由第一离合器K1和经由向方向F移动的耦合装置E‑F以及经由被激活的切换元件H作为迂回挡被接通。
据此第一前进挡1作为迂回挡使用挡位齿轮13、02、03、14、07和10。第二前进挡2采用挡位齿轮14、07和10，其中为了实现第三前进挡3使用挡位齿轮13、02和09。在第四前进挡4中使用挡位齿轮14、03和09，其中在第五前进挡5中采用挡位齿轮12、05和10，其中第六前进挡6使用挡位齿轮15、04和09。最后第七前进挡7采用挡位齿轮12、01和09。在第一倒车挡R1中采用挡位齿轮13、17、06和10，其中第二倒车挡R2作为迂回挡采用挡位齿轮14、03、02、13、17、06和10。
在该实施方案中各单个挡位级相对于离合器的其它布置也是可能的。特别是例如通过镜像对称以最简单的方式实现相反的布置。
不同于第一和第二实施方案，在按图3的第三实施方案中附加的切换元件H为了耦合两个分变速器而在第二中间轴w_v2上设置在第二齿轮平面02‑06与第三齿轮平面03‑07之间。另一区别在于，在第二中间轴w_v2上设置一附加的空套齿轮08。该空套齿轮08扩展第四齿轮平面04‑08，而使第一变速器输入轴w_K1的固定齿轮15不仅与第一中间轴w_v1的空套齿轮04啮合而且与第二中间轴w_v2的空套齿轮08相啮合。不同于第二实施方案，在第三实施方案中单向作用的耦合装置G在第四齿轮平面04‑08的面向离合器的一侧设置在第二中间轴w_v2上。
此外在第三齿轮平面03‑07中设定，固定齿轮14与第二中间轴w_v2的空套齿轮07相啮合，并且在一副轴w_zw上的空套齿轮17不仅借助固定齿轮14与第二中间轴w_v2的空套齿轮07相啮合而且与第一中间轴w_v1的空套齿轮03相啮合。按这种方式可以设置一转速反向用以实现倒车挡R1。也有可能将空套齿轮17构成为塔轮。为了转速反向，第二中间轴w_v2的空套齿轮07也可以与第一中间轴w_v1的空套齿轮03相啮合，从而在这种情况下可以放弃空套齿轮17。
在按图3的实施方案中全部齿轮平面01‑05、02‑06、03‑07和04‑08构成为双齿轮平面。
图3中所示的表格说明七挡双离合器变速器的第三实施方案的示例性的换挡图。
按照图3中的换挡图，第一前进挡1经由第二离合器K2和经由向方向B移动的耦合装置A‑B被接通。第二前进挡2经由第一离合器K1和经由向方向C移动的耦合装置C‑D实现，其中第三前进挡3经由第二离合器K2和经由向方向F移动的耦合装置E‑F被接通。第四前进挡4又经由第一离合器K1和经由向方向D移动的耦合装置C‑D被接通，其中第五前进挡5经由第二离合器K2和经由向方向A移动的耦合装置A‑B实现。最后第六前进挡6经由第一离合器K1和经由第二中间轴w_v2的耦合装置G被接通，其中第七前进挡7又经由第二离合器K2和经由向方向E移动的耦合装置E‑F被接通。倒车挡R1经由第二离合器K2和经由向方向C移动的耦合装置C‑D以及经由被激活的切换元件H作为迂回挡被接通。
据此，第一前进挡1使用挡位齿轮13、02和09。在第二前进挡2中采用挡位齿轮14、03和09，其中为了实现第三前进挡3使用挡位齿轮13、06和10。在第四前进挡4中使用挡位齿轮15、04和09，其中在第五前进挡5中采用挡位齿轮12、01和09，其中第六前进挡6使用挡位齿轮15、08和10。最后第七前进挡采用挡位齿轮12、05和10。倒车挡R1作为迂回挡采用挡位齿轮13、06、07、14、17、03和09。
在该实施方案中各单个挡位级相对于离合器的其它布置也是可能的。特别是例如通过镜像对称以最简单的方式实现相反的布置。
在所述的实施方案中相应给出的方向(耦合装置在该方向上被移动，以便将期望的空套齿轮与相应的中间轴相连接)是可改变的，例如通过相应的转向元件修改耦合装置。
附图标记清单
01第一中间轴的空套齿轮
02第一中间轴的空套齿轮
03第一中间轴的空套齿轮
04第一中间轴的空套齿轮
05第二中间轴的空套齿轮
06第二中间轴的空套齿轮
07第二中间轴的空套齿轮
08第二中间轴的空套齿轮
09第一中间轴的固定齿轮作为从动级
10第二中间轴的固定齿轮作为从动级
11从动轴的固定齿轮
12第二变速器输入轴的固定齿轮
13第二变速器输入轴的固定齿轮
14第一变速器输入轴的固定齿轮
15第一变速器输入轴的固定齿轮
16扭转振动减振器
K1第一离合器
K2第二离合器
w_an驱动轴
w_ab从动轴
w_v1第一中间轴
w_v2第二中间轴
A‑B双向作用的耦合装置
C‑D向作用的耦合装置
E单向作用的耦合装置
E‑F双向作用的耦合装置
F‑G向作用的耦合装置
G单向作用的耦合装置
H附加的切换元件
i传动比/速比
phi速比范围
1第一前进挡
2第二前进挡
3第三前进挡
4第四前进挡
5第五前进挡
6第六前进挡
7第七前进挡
RA1第一倒车挡
RA2第二倒车挡
RB1替代的第一倒车挡
R1第一倒车挡
R2第二侧车挡
w_zw副轴
17中间轴的空套齿轮