專利名稱：機(jī)動車手自一體變速器和用于機(jī)動車手自一體變速器的換檔控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種手自一體變速器，其具有輸入軸、輸出軸和多個 選擇性地可切換的檔位，其中所述輸入軸通過可接合并可分離的發(fā)動 機(jī)離合器與驅(qū)動馬達(dá)連接。本發(fā)明還涉及用于機(jī)動車手自一體變速器的換檔控制方法，該機(jī) 動車手自一體變速器具有輸入軸、輸出軸和多個選擇性地可切換的檔位，其中所述輸入軸通過可接合并可分離的發(fā)動機(jī)離合器與驅(qū)動馬達(dá) 連接，其中發(fā)動機(jī)離合器在已掛入的負(fù)載檔和待掛入的目標(biāo)檔之間的 換檔過程中保持閉合。
背景技術(shù)：
機(jī)動車中的手自 一體變速器不僅在轎車領(lǐng)域而且在載貨車領(lǐng)域越 來越多地被應(yīng)用，這是因?yàn)槭肿砸惑w變速器在具有相對較小的質(zhì)量、 緊湊的尺寸以及較高的變速效率的同時，由于其自動化地執(zhí)行的換檔 過程而具有了很高的操作舒適性，以及實(shí)現(xiàn)了相關(guān)的機(jī)動車輛的較小的燃料消耗。然而在換檔操作中，在驅(qū)動馬達(dá)和與變速器的輸出軸相連的車軸 驅(qū)動裝置之間的、構(gòu)造使然的力傳遞的中斷是手自一體變速器的缺點(diǎn)， 所述中斷是這樣產(chǎn)生的發(fā)動機(jī)離合器暫時性地打開，并且變速器暫 時處在其中間位置。由此在上坡路段行駛時當(dāng)高換檔時、尤其是牽引 力高換檔時會出現(xiàn)不希望出現(xiàn)的機(jī)動車的延遲，同時在下坡路段行駛 時當(dāng)回?fù)Q檔時、尤其是推力回?fù)Q檔時會出現(xiàn)不希望出現(xiàn)的機(jī)動車的加 速。通常情況下這將引發(fā)延遲并且導(dǎo)致不舒適的換檔過程的流程。這特別是在載貨車中是已知的，即在換檔過程中為了縮短力中斷 在換入高檔時，通過傳動系制動器，來加速各個待換入的檔位的同步 過程；或者在發(fā)動機(jī)離合器被閉合的情況下，通過借助發(fā)動機(jī)制動器 干涉發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，來支持各個待換入的檔位的同步過程，然而這 都與附加裝置的更多成本相關(guān)聯(lián)。由此，本發(fā)明不僅關(guān)于簡化的手自一體變速器，其主要用于轎車 和輕型運(yùn)輸車輛，而且關(guān)于所謂的組變速器，其由多個串聯(lián)聯(lián)接的變 速器部分組成并且主要用于重型載貨車。例如在DE100 51 354 Al中公 開了一種區(qū)域組變速器，其由具有簡單的、中間軸式結(jié)構(gòu)的主變速器 和在該主變速器下游的區(qū)域組構(gòu)成，所述區(qū)域組構(gòu)成為簡單的行星齒 輪組。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)該背景技術(shù)本發(fā)明的任務(wù)在于，前面提到的方式的手自一體 變速器以簡化的、節(jié)約位置的方式如此繼續(xù)改進(jìn)，使得在換檔過程中 能夠避免牽引力的中斷。此外還給出了用于切換控制這種類型的手自一體變速器的方法。本發(fā)明任務(wù)的解決方法與變速器相關(guān)地與權(quán)利要求l的前序部分的特征相關(guān)連地在于設(shè)計一種可控制的摩擦離合器，作為負(fù)載換檔離合器，用于根據(jù)需要直接連接輸入軸和輸出軸。通過至少部分地閉合負(fù)載換檔離合器，在兩個檔(它們最多包括 一個直接檔(傳動比i-l))之間的換檔過程中，在發(fā)動機(jī)離合器閉合 的情況下，從驅(qū)動馬達(dá)經(jīng)過發(fā)動機(jī)離合器傳遞到輸入軸的扭矩絕大部 分地被接收了。由此被掛入的負(fù)載檔的換檔離合器被卸去負(fù)載，并且 為了負(fù)載檔的釋放，所述換檔離合器能夠盡可能地?zé)o負(fù)載地打開。同樣因此待掛入的目標(biāo)檔能夠盡可能地?zé)o負(fù)載地被同步，并且隨后被掛 入。根據(jù)本發(fā)明的傳動結(jié)構(gòu)，只要其不包括超速檔(i<l)，所述換檔 過程就能夠無力傳遞中斷地被執(zhí)行，作為部分負(fù)載換檔過程。這樣就 可以避免不希望出現(xiàn)的、機(jī)動車的延遲或者加速，進(jìn)而換檔過程總的 來說能夠進(jìn)行的更快并且更舒適。此外由于在驅(qū)動鏈中維持的負(fù)載壓力還避免了負(fù)載沖擊和振蕩， 這與驅(qū)動鏈的重要構(gòu)件處的降低的磨損相關(guān)并且與更高的駕駛舒適性 相關(guān)。此外，旨在于換檔過程中降低變速器的輸入轉(zhuǎn)速的裝置(例如 傳動系制動器或者發(fā)動機(jī)制動器)，也能夠被省略或者被節(jié)約了。根據(jù)本發(fā)明的變速器的具備優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施樣式和改進(jìn)在從屬權(quán)利要求2至6中給出。負(fù)載換檔離合器優(yōu)選被構(gòu)造成壓力控制的多盤摩擦離合器，其原 因是這種構(gòu)造方式實(shí)現(xiàn)了緊湊的外形，特別是對于可傳遞的扭矩是特 別簡單的并且其能夠被準(zhǔn)確地控制。該變速器的廣泛應(yīng)用的實(shí)施形式是中間軸式變速器，其中輸入軸 和輸出軸共線，即同軸地一個接一個地布置在共同的幾何軸線上，負(fù) 載換檔離合器具備優(yōu)點(diǎn)地布置在輸出軸的輸出側(cè)的端部。這僅需要在 現(xiàn)有的系列變速器上相對較小地改變結(jié)構(gòu)，并可以如此實(shí)現(xiàn)，即輸出 軸被構(gòu)造成空心軸，并且輸入軸以同軸布置方式在輸出軸內(nèi)部延伸到 輸出軸的輸出側(cè)端部。如果與此相反變速器被構(gòu)造成組變速器，具有在主變速器下游布 置的區(qū)域組，那么負(fù)載換檔離合器適宜地甚至可以布置在區(qū)域組的殼 體內(nèi)。由此，所述結(jié)構(gòu)的變更基本是關(guān)于區(qū)域組的，對此，在主變速 器處僅輸入軸和輸出軸，如前所述，必須被改變。當(dāng)區(qū)域組被一般性地構(gòu)造成簡單的行星齒輪組時，負(fù)載換檔離合 器能夠傳動地布置在主變速器的輸入軸和區(qū)域組的太陽輪之間，所述 行星齒輪組具有與主變速器的輸出軸連接的太陽輪并且具有與區(qū)域組的輸出軸連接的行星齒輪架，所述行星齒輪架能夠在降低的低速檔位L 和直接的高速檔位S之間切換。在這種情況下，主變速器的切換能夠在 前述方式下無力傳遞中斷地執(zhí)行。這樣一種所謂的區(qū)域切換，其中在區(qū)域組中在低速檔位L和高速檔 位S之間進(jìn)行切換，則當(dāng)然與牽引力中斷或者推力中斷相關(guān)聯(lián)。為了避 免這種情況，負(fù)載換檔離合器可以在這樣一種區(qū)域組中具備優(yōu)點(diǎn)地也 布置在主變速器的輸入軸和區(qū)域組的行星齒輪架之間。本發(fā)明任務(wù)的解決，涉及用于切換控制的方法，與權(quán)利要求7的前 序部分的特征相關(guān)聯(lián)地在于在兩個最多包括一個直接檔(i>=l)的 檔之間的換檔過程中，在釋放負(fù)載檔之前，布置在輸入軸和輸出軸之 間的、被構(gòu)造為可控制的摩擦離合器的負(fù)載換檔離合器，為了扭矩接 收至少部分地被閉合，然后釋放負(fù)載檔，接著目標(biāo)檔被同步并被掛入， 以及最后負(fù)載換檔離合器再次完全打開。這里負(fù)載換檔離合器基于與負(fù)載檔的有效的傳動相比而言大部分 直接的傳動幾乎總是在滑動狀態(tài)中被控制。與此不同的例外是，從直 接檔(i=l)到較低的檔(i> 1)的換檔過程，其中為了扭矩的接收， 負(fù)載換檔離合器能夠完全被閉合。在釋放負(fù)載檔后，目標(biāo)檔的同步過程能夠通過改變負(fù)載換檔離合 器的可傳遞的扭矩來執(zhí)行，或者至少被支持，其方法是為了同步目 標(biāo)檔，負(fù)載換檔離合器在高換檔過程(Hochschaltvorgang)中繼續(xù)地被 閉合，而在回?fù)Q檔過程(Rtickschaltvorgang)中繼續(xù)地打開。通過負(fù)載 換檔離合器的繼續(xù)的閉合，驅(qū)動馬達(dá)的負(fù)荷將被提升，由此輸入側(cè)的 驅(qū)動鏈被延遲。通過負(fù)載換檔離合器的繼續(xù)的打開，驅(qū)動馬達(dá)被卸去負(fù)載，且由此輸入側(cè)的驅(qū)動鏈借助高速旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動馬達(dá)而被加速。由 于這種同步的支持，通常的同步裝置(例如配屬換檔離合器的摩擦環(huán) 同步裝置)，由于較低的負(fù)荷被構(gòu)造的更緊湊或者有時甚至被完全省 略了。


為了說明本發(fā)明，這里隨附具有實(shí)施例的兩幅圖的描述。其中圖l示出根據(jù)本發(fā)明的手自一體變速器的第一實(shí)施形式的示意圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的手自一體變速器的第二實(shí)施形式的示意圖。
具體實(shí)施方式
根據(jù)圖l的手自一體變速器l被構(gòu)造成組變速器，具有主變速器HG 和布置在其下游的區(qū)域組BNG。具有四個前進(jìn)檔和一個倒檔的主變速 器HG配置有輸入軸W1、與此平行布置的中間軸W2和與輸入軸W1共 線或者同軸布置的輸出軸W3。在此，輸出軸W3被構(gòu)造成空心軸，輸入 軸W1在輸出軸W3中心內(nèi)部延伸到輸出軸W3的輸出側(cè)端部，或者說延 伸到主變速器HG的輸出側(cè)端部。主變速器HG的輸入軸W1在輸入側(cè)通過可分離和可接合的發(fā)動機(jī) 離合器K與構(gòu)成為內(nèi)燃機(jī)的驅(qū)動馬達(dá)M連接。在變速器內(nèi)部，輸入軸 Wl通過第一換檔離合器Kl一方面能在換檔位置Sl與第一齒輪對2a、 2b 的空轉(zhuǎn)齒輪(Losrad) 2a接合，由此基于固定齒輪(Festrad) 2b與中間 軸W2的牢固連接，能夠在輸入軸W1和中間軸W2之間產(chǎn)生驅(qū)動連接。此外可選的是，輸入軸W1能夠借助第一換檔離合器K1也另一方面 在換檔位置S2與第二齒輪對3a、 3b的空轉(zhuǎn)齒輪3a接合。通過把第二換檔離合器K2切換到換檔位置S3，空轉(zhuǎn)齒輪3a能夠與 輸出軸W3接合，由此在這種情況下(在第一換檔離合器K1處于換檔位 置S2中)，產(chǎn)生輸入軸W1與輸出軸W3的直接的連接，并由此被設(shè)計為直接檔(i=l)的第四前進(jìn)檔被掛入。通過把第一換檔離合器K1切換到換檔位置S1并且把第二換檔離合器K2切換到換檔位置S3，就能掛入隨后較低的第三前進(jìn)檔，其中從 輸入軸Wl經(jīng)過齒輪對2a、 2b和3a、 3b到輸出軸W3的力傳遞被實(shí)現(xiàn)。當(dāng)?shù)谝粨Q檔離合器K1處于換檔位置S1時，通過把第二換檔離合器 K2切換到換檔位置S4，通過把第三換檔離合器K3切換到換檔位置S5， 或者通過把第三換檔離合器K3切換到換檔位置S6，以相似方式依次(第 二前進(jìn)檔、第一前進(jìn)檔、倒檔)得到其他檔位，其中通過布置在配屬 的空轉(zhuǎn)齒輪6a和相關(guān)的固定齒輪6b之間的中間齒輪6c來實(shí)現(xiàn)在倒檔時 所必需的旋轉(zhuǎn)方向反轉(zhuǎn)。在主變速器HG輸出側(cè)的下游布置的區(qū)域組BNG是簡單的行星齒 輪組，其具有太陽輪7，多個可轉(zhuǎn)動地支撐在行星齒輪架8上的、并且 與所述太陽輪7保持齒輪嚙合的行星齒輪9，以及與行星齒輪9保持齒輪 嚙合的內(nèi)齒輪IO。太陽輪7用作為區(qū)域組BNG的輸入元件并且由此抗轉(zhuǎn)動地布置在 主變速器HG的輸出軸W3上。行星齒輪架8被用作為區(qū)域組BNG的輸出 元件并且由此剛性地與區(qū)域組BNG的輸出軸W4連接。內(nèi)齒輪10與第四 換檔離合器K4的離合器殼連接，為了切換到低速檔位L所述第四換檔離 合器K4能夠選擇性地與殼體11連接，并且為了切換到直接的高速檔位S 所述第四換檔離合器K4能夠選擇性地與行星齒輪架8連接。在低速檔位 L,行星齒輪9以行星齒輪架8的轉(zhuǎn)速的相應(yīng)的降低在旋轉(zhuǎn)的太陽輪7和 制動的內(nèi)齒輪10之間滾動。在高速檔位S行星齒輪變速器的所有構(gòu)件由 于太陽輪10與行星齒輪架8的接合，而剛性地以太陽輪7的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。根據(jù)本發(fā)明，在該傳動裝置1中在主變速器HG的輸入軸W1和輸出 軸W3之間設(shè)計有負(fù)載換檔離合器K5，所述負(fù)載換檔離合器K5優(yōu)選構(gòu)成為多盤摩擦離合器，并且在根據(jù)圖l的實(shí)施方式中，所述負(fù)載換檔離合器K5節(jié)約位置地在區(qū)域組BNG內(nèi)、在主變速器HG的此外被延長了的輸 入軸W1和太陽輪7之間布置。由此可以在主變速器HG內(nèi)部，在發(fā)動機(jī)離合器K閉合的情況下， 執(zhí)行換檔過程，作為部分負(fù)載換檔，即無牽引力中斷或者推力中斷地 執(zhí)行，其通過在已掛入的負(fù)載檔到待掛入的目標(biāo)檔之間的換檔過程 中，首先負(fù)載換檔離合器K5在滑動操作中一直閉合，使得從發(fā)動機(jī)離 合器K傳遞來的扭矩能夠絕大部分地直接由負(fù)載換檔離合器K5從輸入 軸W1傳遞到輸出軸W3。接下來負(fù)載檔能夠盡可能的無負(fù)載地被釋放， 隨后目標(biāo)檔被同步并被掛入。這里同步可以通過相應(yīng)地調(diào)節(jié)負(fù)載換檔 離合器K5來至少支持，即通過在掛入高檔時繼續(xù)的閉合，和通過在掛 入低檔時繼續(xù)的打開來至少支持。在掛入到目標(biāo)檔后，負(fù)載換檔離合器K5將再次完全打開。盡管有 如此多的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)圖l的布置方式還是有如下缺點(diǎn)在區(qū)域組BNG內(nèi) 的區(qū)域切換，即在低速檔位L和高速檔位S之間的切換， 一如既往地與 力傳遞的中斷相關(guān)聯(lián)。為了避免這個缺點(diǎn)，在根據(jù)圖2的手自一體變速器1的第二實(shí)施形 式中，在主變速器HG和區(qū)域組BNG的其他構(gòu)造和布置方式相同的情況 下，在區(qū)域組BNG內(nèi)部的負(fù)載換檔離合器K5，從現(xiàn)在起傳動地布置在 行星齒輪架8和主變速器HG的輸入軸W1之間，以及進(jìn)而連同與行星齒 輪架8相連接的、區(qū)域組BNG的輸出軸W4布置在一起。由此包括區(qū)域 切換的換檔過程也能夠借助負(fù)載換檔離合器K5完全地被執(zhí)行，作為部 分負(fù)載換檔。附圖標(biāo)記1手自一體變速器2a空轉(zhuǎn)齒輪2b固定齒輪3a空轉(zhuǎn)齒輪3b固定齒輪4a空轉(zhuǎn)齒輪4b固定齒輪5a空轉(zhuǎn)齒輪5b固定齒輪6a空轉(zhuǎn)齒輪6b固定齒輪6c中間齒輪7太陽輪8行星齒輪架9行星齒輪10內(nèi)齒輪11殼體BNG 區(qū)域組HG主變速器i傳動比K發(fā)動機(jī)離合器Kl (第一)換檔離合器K2 (第二)換檔離合器K3 (第三)換檔離合器K4 (第四)換檔離合器K5負(fù)載換檔離合器L換檔位置(K4的)，低速檔位(BNG的) M 驅(qū)動馬達(dá)S換檔位置(K4的)，高速檔位(BNG的)Sl換檔位置(Kl的) S2換檔位置(Kl的) S3換檔位置(K2的) S4換檔位置(K2的) S5換檔位置(K3的) S6換檔位置(K3的) Wl輸入軸(HG的) W2中間軸(HG的) W3輸出軸(HG的) W4輸出軸(BNG的)
權(quán)利要求
1.機(jī)動車手自一體變速器，具有輸入軸、輸出軸和多個選擇性地可切換的檔位，其中所述輸入軸通過可接合并可分離的發(fā)動機(jī)離合器與驅(qū)動馬達(dá)連接，其特征在于，提供可控制的摩擦離合器，作為負(fù)載換檔離合器(K5)，用于根據(jù)需要直接連接所述輸入軸(W1)和所述輸出軸(W3，W4)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的變速器，其特征在于，所述負(fù)載換檔離 合器(K5)被構(gòu)造成壓力控制的多盤摩擦離合器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變速器，其特征在于，在所述輸入 軸(Wl)和所述輸出軸(W3)的共線布置方式情況下，所述負(fù)載換檔 離合器(K5)布置在所述輸出軸(W3)的輸出側(cè)端部；此外所述輸出 軸(W3)被構(gòu)造成空心軸；并且所述輸入軸(Wl)以同軸布置方式在 所述輸出軸(W3)內(nèi)部延伸到所述輸出軸(W3)的所述輸出側(cè)端部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的變速器，其特征在于，在布置在主變速 器(HG)下游的區(qū)域組(BNG)的情況下，所述負(fù)載換檔離合器(K5) 布置在所述區(qū)域組(BNG)的殼體(11)內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的變速器，其特征在于，所述負(fù)載換檔離 合器(K5)在一種作為簡化的行星齒輪組的情況下，被布置在所述主 變速器(HG)的所述輸入軸(Wl)和所述區(qū)域組(BNG)的太陽輪(7) 之間，所述行星齒輪組具有與所述主變速器(HG)的所述輸出軸(W3) 相連接的所述太陽輪(7),以及與所述區(qū)域組(BNG)的所述輸出軸(W4)相連接的行星齒輪架(8)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的變速器，其特征在于，所述負(fù)載換檔離 合器(K5)在一種作為簡化的行星齒輪組的情況下，被布置在所述主變速器(HG)的所述輸入軸(Wl)和所述區(qū)域組(BNG)的行星齒輪 架(8)之間，所述行星齒輪組具有與所述主變速器(HG)的所述輸出 軸(W3)相連接的太陽輪(7)，以及與所述區(qū)域組(BNG)的所述 輸出軸(W4)相連接的所述行星齒輪架(8)。
7. 用于機(jī)動車手自一體變速器的換檔控制方法，所述變速器具有 輸入軸、輸出軸和多個選擇性地可切換的檔位，且在其中所述輸入軸 通過可接合并可分離的發(fā)動機(jī)離合器與驅(qū)動馬達(dá)連接，其中在被掛入 的負(fù)載檔和待掛入的目標(biāo)檔之間的換檔過程中，所述發(fā)動機(jī)離合器在 換檔時保持閉合，其特征在于，在兩個最多包括一個直接檔的檔(i> = l)之間的換檔過程中，在釋放所述負(fù)載檔之前，布置在所述輸入軸(Wl) 和所述輸出軸(W3， W4)之間的、構(gòu)造為可控制的摩擦離合器的負(fù)載 換檔離合器(K5)為了接收扭矩而至少部分地閉合，然后釋放所述負(fù) 載檔，接著所述目標(biāo)檔被同步并被掛入；以及最后所述負(fù)載換檔離合 器(K5)再次完全打開。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)檔的同步 通過改變所述負(fù)載換檔離合器(K5)的可傳遞的扭矩而至少被支持。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述負(fù)載換檔離合 器(K5)在高換檔過程中為了所述目標(biāo)檔的同步而繼續(xù)地閉合。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述負(fù)載換檔離 合器(K5)在回?fù)Q檔過程中為了所述目標(biāo)檔的同步而繼續(xù)地打開。
全文摘要
機(jī)動車手自一體變速器(1)，其具有輸入軸、輸出軸和多個選擇性地可切換的檔位，其中所述輸入軸(W1)通過可接合并可分離的發(fā)動機(jī)離合器(K)與驅(qū)動馬達(dá)(M)連接。為了在換檔過程中避免牽引力中斷，提供可控制的摩擦離合器作為負(fù)載換檔離合器(K5)，用于根據(jù)需要直接連接輸入軸(W1)和輸出軸(W3，WA)。用于機(jī)動車手自一體變速器的換檔控制方法，其中在換檔過程中發(fā)動機(jī)離合器在換檔時保持閉合。為了避免牽引力中斷而設(shè)計在釋放負(fù)載檔之前，在輸入軸(W1)和輸出軸(W3，W4)之間布置的、被構(gòu)造成可控制的摩擦離合器的負(fù)載換檔離合器(K5)，為了接收扭矩至少部分地閉合，其中釋放負(fù)載檔，接著目標(biāo)檔被同步并被掛入，并且最后負(fù)載換檔離合器(K5)再次完全打開。
文檔編號F16H37/04GK101278142SQ200680036471
公開日2008年10月1日 申請日期2006年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者卡爾-弗里茨·海恩塞爾曼 申請人:Zf腓德烈斯哈芬股份公司