用于双离合变速器的换挡装置.pdf

本发明涉及一种用于双离合变速器的换挡装置，所述双离合变速器作为机动车的速度变换传动装置，具有两个同轴布置的输入轴(14、16)，所述输入轴通过一个离合器(K1、K2)可激活；具有轴平行的输出轴(18)以及具有布置在轴(14、16、18)上的、借助于同步接合装置(28)可切换的齿轮组，以形成多个前进挡和后退挡，其中齿轮组分为具有所述一个输入轴(14)的子变速器(A)和具有另一个输入轴(16)的子变速器(B)。为了在结构紧凑的设计中实现较大的变速器分散度，为子变速器(A)和/或子变速器(B)配设了至少一个可转换至两个传动比级中的前置切换单元和/或后置切换单元(30、32)。

1.  一种用于双离合变速器的换挡装置，所述双离合变速器作为机动车的速度变换传动装置，该换挡装置具有两个同轴布置的输入轴(14、16)，所述输入轴能通过各一个离合器(K1、K2)激活；以及具有轴平行的输出轴(18)和布置在轴(14、16、18)上的、能借助于同步接合装置(28)切换的齿轮组，以形成多个前进挡和后退挡，其中，齿轮组划分为具有其中一个输入轴(14)的子变速器(A)和具有另一个输入轴(16)的子变速器(B)，其特征在于，为子变速器(A)和/或子变速器(B)配设至少一个能转换至两个不同的传动比级中的前置切换单元和/或后置切换单元(30、32)。

2.  根据权利要求1所述的换挡装置，其特征在于，第一切换单元(30)定位在子变速器(A、B)之一的输入轴上，第二切换单元(32)在力流中在两个子变速器(A、B)的齿轮组(I至V、R)之后定位在输出轴(18)上。

3.  根据权利要求1所述的换挡装置，其特征在于，第一切换单元(30)，尤其是与双离合器(K1，K2)相邻地设置在子变速器(A)的输入空心轴(14)上，第二切换单元(32)布置在子变速器(B)的输入轴(16)上。

4.  根据权利要求1所述的换挡装置，其特征在于，所述两个切换单元(30、32)直接前后连接地定位在子变速器(A、B)的输入轴上。

5.  根据权利要求1至4中任一项所述的换挡装置，其特征在于，所述至少一个前置切换单元和/或后置切换单元(30、32)是能切换至两个传动比级的行星齿轮传动机构(30、32)。

6.  根据权利要求5所述的换挡装置，其特征在于，所述切换单元(30、32)作为行星齿轮传动机构具有输入元件(34)、输出元件(36)和能通过制动器(B)固定的传递元件(40)，所述传递元件用于切换至较低的传动比级。

7.  根据权利要求6所述的换挡装置，其特征在于，所述行星齿轮传动 机构(30、32)能通过离合器(K3)切换至较高的1：1传动比级，其中，离合器(K3)分别使行星齿轮传动机构(30、32)的两个元件(34、40)彼此连接。

8.  根据权利要求6或7所述的换挡装置，其特征在于，行星齿轮传动机构(30、32)的输入元件是齿圈(34)；输出元件是支承行星齿轮(38)的支架(36)以及传递元件是与行星齿轮(38)啮合的太阳轮(40)，该太阳轮能通过制动器(B)固定或者能通过离合器(K3)与行星齿轮传动机构(30、32)的其它元件(34)中的一个连接。

9.  根据权利要求8所述的换挡装置，其特征在于，离合器(K3)分别设置在驱动的齿圈(34)和太阳轮(40)之间。

10.  根据权利要求8或9所述的换挡装置，其特征在于，所述制动器(B)和单独的离合器(K3)设置在具有太阳轮(40)的公共的空心轴(42)上。

11.  根据权利要求2至10中任一项所述的换挡装置，其特征在于，两个行星齿轮传动机构(30、32)设计为基本上结构相同。

12.  根据权利要求2至11中任一项所述的换挡装置，其特征在于，两个行星齿轮传动机构(30、32)在较低的传动比级中具有不同的传动比。

用于双离合变速器的换挡装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、用于双离合变速器的换挡装置，所述双离合变速器作为机动车的速度变换传动装置。
背景技术
这种双离合变速器可在良好的传动效率下用作自动换挡变速器，所述双离合变速器还通过划分成两个子变速器和两个分离离合器可在不中断牵引力的情况下迅速换挡。在追求这种变速器最佳地匹配动力总成或内燃机的驱动效率时，期望大的变速器分散度，所述变速器分散度例如可以通过设置增多的前进挡(在传动比突变不过大的情况下)实现。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种这种类型的双离合变速器，所述双离合变速器在结构紧凑的设计中实现大的变速器分散度(Getriebespreizung)以及前进挡的数量增多并可以在控制技术上良好地操控该双离合变速器。
该目的通过权利要求1的特征实现。从属权利要求给出了本发明的有利的设计方案和改进方案。
根据权利要求1的特征部分，为子变速器A和/或子变速器B配设有至少一个前置切换单元和/或后置切换单元，所述前置切换单元和/或后置切换单元可切换至两个不同的传动比级中。通过内置的前置切换单元和/或后置切换单元实现了，在子变速器A和B中建立前进挡的加倍，其中,尽管借此可实现的较大的变速器分散度，但还可以减小齿轮组的数量。在此，不增大变速器的结构长度且可以保持相对小的额外费用。
例如，在把前置切换单元和/或后置切换单元分配给子变速器A时，得到子变速器A的挡位加倍。此外，在这种情况下还可以实现子变速器A中较大的变速器分散度。
前置切换单元和/或后置切换单元可以大致以传动装置(Vorgelege)结构方式构造，例如作为执行器级、前变速器或后变速器或者以其它合适的结构方式构造。前置切换单元或后置切换单元尤其优选实现为行星齿轮传动机构。
下面结合构造为行星齿轮传动机构的换挡单元详细描述本发明的可选的改进方案。然而当然应理解为，借助于其它结构类型的换挡单元也可以实现本发明的普遍可实现的优点。在此，下述实施方案也适用于未设计为行星齿轮传动机构的换挡单元。
因此，可以在第一优选实施方案变型中，把一个行星齿轮传动机构与双离合器K1，K2相邻地定位在子变速器A的输入空心轴上以及把第二行星齿轮传动机构在力流中在两个子变速器A、B的齿轮组之后定位在输出轴上。因此，两个行星齿轮传动机构在空间上有利地位于两个子变速器的齿轮组外部。通过齿轮组形成的传动比级可以对子变速器A来说变为四倍而对于子变速器B来说变为两倍，由此可以实现规定的挡位突变。
在本发明的另一个备选的设计方案中，把所述一个行星齿轮传动机构与双离合器相邻地定位在子变速器A的输入空心轴上以及把另一个行星齿轮传动机构同轴地布置在子变速器B的输入轴上。这样在结构特别紧凑的变速器设计中实现了两个子变速器A、B的传动比级的加倍。
在本发明的第三备选的设计方案中，可以把两个行星齿轮传动机构与双离合器相邻地且直接相继连接地定位在子变速器A的输入空心轴上。这样实现了，必要时把两个行星齿轮传动机构组成为一个结构和安装单元。此外，子变速器A的传动比级可以变为四倍，而子变速器B的传动比级仅单倍可用。
如上所述，前置切换单元和/或后置切换单元一般可切换至两个不同的传动比级。尤其在设计为行星齿轮传动机构时，两个传动比级可以是第一 1：1传动比级以及第二较低的(或较高的)传动比级。这种行星齿轮传动机构具有输入元件、输出元件和通过制动器B可固定的传递元件，所述传递元件用于切换至较低的传动比级。此外，行星齿轮传动机构可以通过离合器K3切换至较高的1：1传动比级，其中，离合器分别使行星齿轮传动机构的两个元件彼此连接。在此，离合器可以构造为常见的液压驱控的膜片式离合器，以及制动器可以构造为可液压加载的带式制动器或者与膜片式离合器类似，从而实现了在不中断牵引力的情况下舒适的无冲击的切换。
在优选的制造技术上有利的变速器设计中，行星齿轮传动机构的输入元件可以是齿圈，输出元件可以是支承行星齿轮的支架以及传递元件可以是与行星齿轮啮合的太阳轮，所述太阳轮可通过制动器B固定或者可通过离合器K3与行星齿轮传动机构的其它元件中的一个连接。离合器K3在此可以分别设置在驱动的齿圈和太阳轮之间。
此外，制动器B和离合器K3在结构上可以简单地布置在具有太阳轮的公共空心轴上。
在本发明的有利的改进方案中建议，两个行星齿轮传动机构基本上结构相同地构造，然而必要时在较低的传动比级中具有不同的传动比，以便实现有针对性的通过齿轮组与传动比级匹配的挡位突变。
附图说明
下面根据示意性的附图进一步描述本发明的多个实施例。附图示出：
图1是机动车的双离合变速器的框图，具有带齿轮组的子变速器A和B，其中，在子变速器A前连接了前置切换单元，例如行星齿轮传动机构，以及在输出轴上在后连接了后置切换单元，例如行星齿轮传动机构；
图2粗略示出了根据图1的连接在前面的行星齿轮传动机构，具有齿圈、带行星齿轮和太阳轮的支架，以及离合器和制动器以用于切换传动比级；
图3示出了根据图1的双离合变速器的、内置在输出轴上的、基本上与图2结构相同的行星齿轮传动机构；
图4示出了具有连接在子变速器A和在子变速器B前的前置切换单元的双离合变速器的备选的换挡装置；以及
图5示出在双离合变速器的输入空心轴上两个直接依次连接的换挡单元的另一个备选的换挡装置。
具体实施方式
图1粗略地示意性示出作为用于机动车的速度变换传动装置的双离合变速器12，具有两个同轴的变速器输入轴14、16，所述变速器输入轴可通过两个分离离合器K1、K2与驱动的动力总成或内燃机(未示出)传动地连接。输入轴14构造为空心轴。可以为双离合器K1、K2分配一扭转减震器，例如双质量飞轮10。
与输入轴14、16轴平行地布置了输出轴18，所述输出轴通过圆柱齿轮24、26输出至设置在变速器壳体20上的前轴差速器22(仅示意性示出)。
所述轴14、16、18通过仅示意性示出的滚动轴承(没有附图标记)可旋转地支承在变速器壳体20中。
双离合变速器12分为子变速器A和子变速器B，其中，输入空心轴14仅在子变速器A内部延伸，而输入轴16穿过输入轴14被引导至子变速器B中直至其终端壁20a。
在子变速器A中布置了三个前进挡齿轮组I、III、V和具有内置的反转齿轮(未示出)的后退挡齿轮组R，所述齿轮组按已知方式由固定齿轮和活动齿轮组成，其中，活动齿轮可以通过同步接合装置(统称为28)切换。
在子变速器B中布置了两个前进挡齿轮组II和IV，所述前进挡齿轮组同样由固定齿轮和可通过同步接合装置28切换的活动齿轮组成，以及在相应的传动比设计中形成了前进挡。
在子变速器A前与双离合器K1、K2相邻地连接了例如作为前置切换单元的第一行星齿轮传动机构30，所述第一行星齿轮传动机构构造为与输入空心轴14同轴且可切换至两个传动比级或可切换至至较低的传动比级 和较高的1：1传动比级。
此外，在输出轴18中在力流中在列举的齿轮组I至V和R后内置了作为后置切换单元的、结构方式基本相同的第二行星齿轮传动机构32。
图2和3粗略示出行星齿轮传动机构30或32，其一致的传递元件具有相同的附图标记。
设置在双离合器K1、K2上的行星齿轮传动机构30(图2)具有作为输入元件的、与离合器K1传动地连接的齿圈34、作为输出元件的、具有可旋转地支承的行星齿轮38的支架34以及作为传递元件的太阳轮40。
支架36直接与子变速器A的输入空心轴14传动连接，而太阳轮40通过另一个空心轴42与固定在壳体上的制动器B连接。制动器B优选与膜片式离合器类似或构造为带式制动器并可液压操纵。
此外，在齿圈34和空心轴42或太阳轮40之间设置了膜片式离合器K3，所述膜片式离合器液压加载地将齿圈34与太阳轮40相连接，且进而形成行星齿轮传动机构30的1：1传动比。离合器K1则通过锁死的行星齿轮传动机构30驱动子变速器A的空心轴14。
通过松开离合器K3并操纵制动器B可以把行星齿轮传动机构30切换至较低的传动比级。然后，闭合的离合器K1通过齿圈34、行星齿轮38和支架36驱动输入空心轴14，而太阳轮40作为支承元件被固定制动。
行星齿轮传动机构32与前述行星齿轮传动机构30的区别仅在于，其内置在输出轴18中，其中支承固定齿轮(图1)的、输出轴18的部段18a与齿圈34传动连接，以及从动的支架36与输出轴18的继续延伸的部段18b传动连接。
通过行星齿轮传动机构30在子变速器A中的布置可以使每个齿轮组I、III、V和后退挡齿轮组R移动至两个传动比中，即形成定义的传动比设计的八个挡位。
齿轮组II和IV可以通过内置在输出轴18中的行星齿轮传动机构32同样移动至两个传动比，相应地另外四个前进挡也同样。
此外，可以与两个行星齿轮传动机构30、32共同作用通过子变速器A 进行另外的传动比设计，从而在此理论上得出四倍的挡位。
这样有利地实现了，在使用必要时并非所有理论上可能的挡位的情况下在规定的传动比突变时实现大的变速器分散度。变速器控制装置(未示出)优选在不中断牵引力的情况下通过同步接合装置28的耦合有效地接通子变速器A的子变速器B的齿轮组并根据行驶情况控制两个行星齿轮传动机构30、32至较低的或较高的1：1传动比。
图4和5示出备选的双离合变速器12'、12”，所述双离合变速器仅被说明其与根据图1的双离合变速器12的区别。功能相同的部件具有相同的附图标记。
根据图4，第二行星齿轮传动机构32未内置在输出轴18中，而是内置在子变速器B的第二输入轴16中。
这导致了，子变速器B的齿轮组II、IV(根据图1)已经在输入侧可切换至两个传动比级中；则两个行星齿轮传动机构30、32不可能共同作用(依次连接)。
图5最终示出了双离合变速器12”的实施方案，其中两个行星齿轮传动机构30、32直接相继连接地布置在子变速器A的输入空心轴14上。
这首先具有结构上和制造技术上的优点：即，两个行星齿轮传动机构30、32可以构造为结构单元。
通过两个行星齿轮传动机构30、32，可以通过切换离合器K3和/或制动器B使每个通过同步接合装置28接通的子变速器A的挡位移动至四个可能的传动比级中。齿轮组II和IV(根据图1)的前进挡则形成不可修改的、单倍的传动比级。
除了通过单个的齿轮组I至V和R可能使传动比级倍化外，还可以通过行星齿轮传动机构30、32通过优选液压控制离合器K3和制动器B执行快速和舒适的换挡过程。通常通过分离离合器K1、K2把驱动力矩引导至子变速器A和B的齿轮组I、III、V、R和II、IV。
本发明不局限于示出的实施例。
根据需要的变速器分散度和期望的前进挡和后退挡的数量，可以在双 离合变速器12的子变速器A和子变速器B中布置更多或更少的齿轮组。必要时，在布置两个行星齿轮传动机构30、32时结构上的情况是决对性的。
两个行星齿轮传动机构30、32的传动比可以在较低的传动比级中构造为不同的，以便实现规定的、更大或更小的挡位突变。行星齿轮传动机构30、32必要时可以出于结构或空间原因(例如不具有齿圈以及具有带有多级行星齿轮的支架，所述多级行星齿轮与两个轴向相邻的太阳轮啮合)构造为不同的。
双离合变速器12也可以设计用于机动车的全轮驱动。为此，例如输出轴18可以设计为空心轴，所述空心轴输出/偏移至内置的中间轴差速器的差速器壳体上。其输出轴可以驱动后轴差速器以及穿过空心轴驱动前轴差速器22。