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CN105102858B - 变速器以及用于运行变速器的方法 - Google Patents

变速器以及用于运行变速器的方法 Download PDF

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CN105102858B CN201380075507.7A CN201380075507A CN105102858B CN 105102858 B CN105102858 B CN 105102858B CN 201380075507 A CN201380075507 A CN 201380075507A CN 105102858 B CN105102858 B CN 105102858B
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Abstract

一种用于车辆的变速器，该变速器能在多个换档档位之间切换，包括四个自由度，其中，一个自由度是第一输入端(10)，一个自由度是第二输入端(20)，一个自由度是输出端(40)，以及一个自由度是中间自由度(30)，第一输入端(10)和中间自由度(30)之间的至少两个可用于前进挡的可切换的连接件(I1、I2)，中间自由度(30)和输出端(40)之间的至少两个可用于前进挡的可切换的连接件(X1、X2)，第二输入端(20)和输出端(40)之间的至少两个可用于前进挡的可切换的连接件(II、VI)，以及第二输入端(20)和中间自由度(30)之间的至少一个可用于前进挡的可切换的连接件(II1、R)。

Description

变速器以及用于运行变速器的方法
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。
例如，在DE 100 15 336 A1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。
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。
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。
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。
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。
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 1 050 083 A1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。
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。
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。
由于两个输入端之间的连接，针对变速器的六个前进－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。
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"。
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(Stützschaltung)。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。
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。
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。
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。
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。
倒挡可通过如下方式来实现，即，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。
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。
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。
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导。
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。
下面根据附图进一步阐释较佳的实施例。附图中示出
图1示出根据本发明的变速器的自由度的示意性图示，
图2示出根据图1的变速器的换档次序的示意图，
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，
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，
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，
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，
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，
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
图9示出在渐变转换的换档过程中的扭矩变化曲线。
图1示出根据本发明的变速器的示意性图示，该变速器具有四个自由度，即作为第一输入端10的第一自由度、作为第二输入端20的第二自由度、作为中间自由度30的第三自由度以及作为输出端40的第四自由度。每个自由度包括所有零件，例如轴和齿轮，这些零件在不操作或不闭合切换元件的情况下彼此驱动连接并且能共同运转或转动。各个自由度10、20、30、40能经由连接件彼此驱动连接，其中，这些连接件是可切换的。在此，连接件可包括切换元件以及一个或多个齿轮。
在第一输入端10和中间自由度30之间设有两个连接件I1、I2，这两个连接件能可选地切换，以使第一输入端10与中间自由度30驱动连接。此外，连接件I1、I2能切换成使得第一输入端10和中间自由度30并不彼此驱动连接，即，没有功率可从第一输入端10引导到中间自由度30。在中间自由度30和输出端40之间同样设有两个连接件X1、X2，这两个连接件能切换以使得中间自由度30与输出端40驱动连接，或者能切换成使得中间自由度30不与输出端40驱动连接。在第二输入端20与输出端40之间同样设有两个可切换的连接件II、VI，它们可选地切换以使第二输入端20与输出端40驱动连接，或者能切换成使得第二输入端20与输出端40并不驱动连接。在第二输入端20与中间自由度30之间设有另外两个可切换的连接件II1、R，它们可选地可切换以使第二输入端20与中间自由度30驱动连接或者切换成使得第二输入端20并不与中间自由度30驱动连接。连接件R此外起到转动方向反向的作用以确保倒挡。所有其余的连接件I1、I2、II1、X1、X2、II、VI用于实现前进挡，只要连接件R并未布置在功率路径之中。
较佳地，这些连接件被切换成使得两个自由度10、20、30、40之间的每对连接件借助共同的换档拨叉来进行切换。由此需要总共四个换档拨叉。
此外,第一输入端10可经由第一换档离合器C1与在此并未示出的驱动马达连接。第二输入端20可经由第二换档离合器C2与同一个驱动马达连接。
图2示出用于各种换档档位(各种档位)的换档次序的示意图。对于每个换档档位规定经由哪个换档离合器C1、C2来驱动。对此，在对应的各行中规定功率路径途经哪个连接件。
在第一档位(换档档位1)中，相应地将第一换档离合器C1用于驱动，其中，功率路径经过第一输入端10和中间自由度30之间的第一连接件I1、中间自由度30和第二输入端20之间的第一连接件II1以及第二输入端20和输出端40之间的第一连接件II。
在换档到第二档位(换档档位2)时，可以直接渐变转换到第二换档离合器C2。在此，功率路径从第二输入端20经由第二输入端20与输出端40之间的第一连接件II引导到输出端40。
在第三档位(换档档位3)中，又渐变转换到第一换档离合器C1，其中，功率路径从第一输入端10经由第一输入端10和中间自由度30之间的第一连接件I1并且从那里经由中间自由度30和输出端40之间的第一连接件X1引导到输出端40。
在第四档位(换档档位4)中渐变转换到第二换档离合器C2，其中，功率路径从第二输入端20经由中间自由度30和第二输入端20之间的第一连接件II1引导到中间自由度30，并且从那里经由中间自由度30和输出端40之间的连接件X1引导到输出端40。
在渐变转换到第一换档离合器C1以实现第五档位(换档档位5)之后，功率路径从第一输入端10经由第一输入端10与中间自由度30之间的第二连接件I2引导到中间自由度30，并且在那里经由中间自由度30和输出端40之间的第一连接件X1引导到输出端40。
从第五档位到第六档位(换档档位6)渐变转换第二换档离合器C2，其中，功率路径从第二输入端20经由第二输入端20和输出端40之间的第二连接件V1引导到输出端40。
在第七档位(换档档位7)中渐变转换到第一换档离合器C1，其中，功率路径从第二输入端20经由第一输入端10和中间自由度30之间的第一连接件I1到达中间自由度30，并且从那里经由中间自由度30和输出端40之间的第二连接件X2引导到输出端40。
从第七档位到第八档位(换档档位8)渐变转换到第二换档离合器C2，其中，功率路径从第二输入端20经由中间自由度30和第二输入端20之间的第一连接件II1引导到中间自由度30，并且从那里经由中间自由度30和输出端40之间的第二连接件X2引导到输出端40。
在第九档位(换档档位9)中渐变转换到第一换档离合器C1，其中，功率路径从第二输入端20经由第一输入端10和中间自由度30之间的第二连接件I2到达中间自由度30，并且从那里经由中间自由度30和输出端40之间的第二连接件X2引导到输出端40。
倒挡(换档档位R)可通过如下方式来实现：经由第一换档离合器C1，功率路径从第一输入端10经由第一输入端10和中间自由度30之间的第一连接件I1到达中间自由度30，并且从那里经由中间自由度30和第二输入端20之间的第二连接件R到达第二输入端20，并且随后经由第二输入端20和输出端40之间的第一连接件II到达输出端40。当然，为了实现其它倒挡还可以有其它组合，只要切换中间自由度30和第二输入端20之间的第二连接件R即可。
图3示出根据本发明的变速器的齿轮结构的第一实施方式。第一输入端10包括第一输入轴11，该第一输入轴可经由第一换档离合器C1与未示出的驱动马达、通常为车辆的内燃机驱动连接。第一换档离合器C1构造成摩擦式离合器，其中，为了简化本发明的示意图，第一换档离合器C1仅用一个第一离合器元件示出，该第一离合器元件是第一输入端10的组成部分。
中间自由度30包括中间轴31，该中间轴31可平行于第一输入轴11转动地布置。在中间轴31上布置有第一固定轮32和第二固定轮33。两个固定轮32、33与中间轴31固定连接并且随其运转。第一固定轮32与第一浮动轮34啮合，该第一浮动轮可转动地布置在第一输入轴11上。第二固定轮33与第二浮动轮35啮合，该第二浮动轮同样可转动地布置在第一输入轴11上。经由作为第一输入端10的组成部分的第一换档结构A，第一浮动轮34和第二浮动轮35能选择性地与第一输入轴11抗扭地(drehfest)连接。在第一换档结构A的中间位置，两个浮动轮34、35中没有一个浮动轮与第一输入轴11抗扭地连接。第一浮动轮34和第二浮动轮35由此能相对于第一输入轴11转动。第一浮动轮34和第一换档结构A是第一输入端10和中间自由度30之间的第一连接件I1的组成部分。第二浮动轮35和换档结构A是第一输入端10和中间自由度30之间的第二连接件I2的组成部分。第一浮动轮34此外与第三浮动轮36啮合。第二浮动轮35与第四浮动轮37啮合。第三浮动轮36和第四浮动轮37平行于第一输入轴11和平行于中间轴31可转动地布置。中间轴31、固定轮32、33和浮动轮34、35、36、37是中间自由度30的组成部分。
输出端40包括输出轴41，输出齿轮42布置在该输出轴41上，输出齿轮42为了驱动车辆的车轮而与驱动结构、特别是差速机构连接。中间自由度30的第三浮动轮36和第四浮动轮37可转动地布置在输出轴41上。经由第三换档结构C，输出轴41可选地与第三浮动轮36或第四浮动轮37抗扭地连接。在第三换档结构C的中间位置，两个浮动轮36、37中没有一个浮动轮与输出轴41驱动连接，因而，第三浮动轮36和第四浮动轮37在输出轴41上可自由转动。第三浮动轮36和第三换档结构C由此是中间自由度30和输出端40之间的第一连接件X1的组成部分。第四浮动轮37和第三换档结构C由此是中间自由度30和输出端40之间的第二连接件X2的组成部分。
第二输入端20包括第二输入轴21，该第二输入轴21能经由第二换档离合器C2与在此未示出的驱动马达连接。为了简化图示，仅示出第二换档离合器C2的一个切换元件，其中，第二换档离合器C2构造成摩擦式离合器。第二换档离合器C2的所示出的切换元件同样是第二输入端20的组成部分。第一固定轮22和第二固定轮23固定地布置在第二输入轴21上，并且随着第二输入轴21转动。第一固定轮22与第一浮动轮24啮合，该第一浮动轮24可转动地布置在输出轴41上。第二固定轮23与第二浮动轮25啮合，该第二浮动轮25同样可转动地布置在输出轴41上。经由第四换档结构D，输出轴41可选地与第一浮动轮24或第二浮动轮25抗扭地连接。在第四换档结构D的中间位置，两个浮动轮24、25中没有一个浮动轮与输出轴41驱动连接，因而，第一浮动轮24和第二浮动轮25在输出轴41上可自由转动。第一浮动轮24和第四换档结构D是第二输入端20和输出端40之间的第一连接件II的组成部分。第二浮动轮25和第四换档结构D是第二输入端20和输出端40之间的第二连接件VI的组成部分。
第二固定轮23此外与第三浮动轮26啮合，该第三浮动轮26可转动地布置在中间轴31上。第一固定轮22经由第一浮动轮24与第四浮动轮27啮合，该第四浮动轮27同样可转动地布置在中间轴31上。经由第二换档结构B，中间轴31可选地与第三浮动轮26或第四浮动轮27抗扭地连接。在第二换档结构B的中间位置，第三浮动轮26和第四浮动轮27均不与中间轴31抗扭地连接，因而，第三浮动轮26和第四浮动轮27能在中间轴31上自由转动。第三浮动轮26和第二换档结构B是第二输入端20和中间自由度30之间的第一连接件II1的组成部分。第四浮动轮27和第二换档结构B是第二输入端20和中间自由度30之间的第二连接件R的组成部分。
第二输入轴21、固定轮22、23和浮动轮24、25、26、27是第二输入端20的组成部分。
通过切换各个换档结构A、B、C、D可示出根据图2的各种换档档位。
图4示出根据本发明的变速器的齿轮组的第二实施方式，其中，一致的构件用相同的附图标记来表示。
第二实施方式的第一输入端10的各元件与第一实施方式的第一输入端的各元件相同。第一输入端10包括第一输入轴11，该第一输入轴11可经由第一换档离合器C1与未示出的驱动马达、通常为车辆的内燃机驱动连接。第一换档离合器C1构造成摩擦式离合器，其中，为了简化本发明的示意图，第一换档离合器C1仅用一个第一离合器元件示出，该第一离合器元件是第一输入端10的组成部分。
中间自由度30的各元件的结构彼此不同。如在第一实施方式中那样，第一浮动轮34和第二浮动轮35可转动地支承于第一输入轴11上，并且与可转动地布置在输出轴41上的第三浮动轮36和第四浮动轮37啮合。但与图3不同的是，第一浮动轮34和第二浮动轮35不与中间轴31的两个固定轮32、33啮合、而是与第三浮动轮36和第四浮动轮37啮合。经由第一换档结构A，第一浮动轮34和第二浮动轮35可选地与第一输入轴11抗扭地连接。在第一换档结构A的中间位置，两个浮动轮34、35中没有一个浮动轮与第一输入轴11抗扭地连接。第一浮动轮34和第二浮动轮35能由此相对于第一输入轴11转动。第一浮动轮34和第一换档结构A是第一输入端10和中间自由度30之间的第一连接件I1的组成部分。第二浮动轮35和第一换档结构A是第一输入端10和中间自由度30之间的第二连接件I2的组成部分。中间轴31、固定轮32、33和浮动轮34、35、36、37是中间自由度30的组成部分。
输出端40包括输出轴41，输出齿轮42布置在该输出轴41上，输出齿轮42为了驱动车辆的车轮而与驱动结构、特别是差速机构连接。中间自由度30的第三浮动轮36和第四浮动轮37可转动地布置在输出轴41上。经由第三换档结构C，输出轴41可选地与第三浮动轮36或第四浮动轮37抗扭地连接。在第三换档结构C的中间位置，两个浮动轮36、37中没有一个浮动轮与输出轴41驱动连接，因而，第三浮动轮36和第四浮动轮37在输出轴41上可自由转动。第三浮动轮36和第三换档结构C由此是中间自由度30和输出端40之间的第一连接件X1的组成部分。第四浮动轮37和第三换档结构C由此是中间自由度30和输出端40之间的第二连接件X2的组成部分。
第二输入端20的各元件与根据第一实施方式的第二输入端的各元件相同。然而，固定轮22、23并不与第二驱动器20的全部浮动轮24、25、26、27啮合。第一固定轮22在输出轴21上与第一浮动轮24以及在中间轴31上与第四浮动轮27啮合。第二固定轮23在输出轴41上与第二浮动轮25啮合。经由第四换档结构D，输出轴41可选地与第一浮动轮24或第二浮动轮25抗扭地连接。在第四换档结构D的中间位置，两个浮动轮24、25中没有一个浮动轮与输出轴41驱动连接，因而，第一浮动轮24和第二浮动轮25在输出轴41上可自由转动。第一浮动轮24和第四换档结构D是第二输入端20和输出端40之间的第一连接件II的组成部分。第二浮动轮25和第四换档结构D是第二输入端20和输出端40之间的第二连接件VI的组成部分。
第二浮动轮25此外与第三浮动轮26啮合，该第三浮动轮26可转动地布置在中间轴31上。第一浮动轮24经由第一固定轮22与第四浮动轮27啮合，该第四浮动轮27同样可转动地布置在中间轴31上。经由第二换档结构B，中间轴31可选地与第三浮动轮26或第四浮动轮27抗扭地连接。在第二换档结构B的中间位置，第三浮动轮26和第四浮动轮27均不与中间轴31抗扭地连接，因而，第三浮动轮26和第四浮动轮27能在中间轴31上自由转动。第三浮动轮26和第二换档结构B是第二输入轴20和中间自由度30之间的第一连接件II1的组成部分。第四浮动轮27和第二换档结构B是第二输入端20和中间自由度30之间的第二连接件R的组成部分。
第二输入轴21、固定轮22、23和浮动轮24、25、26、27是第二输入端20的组成部分。
第一实施方式和第二实施方式表示横向装入的变速器结构的齿轮组布局。而下面的实施方式表示纵向装入的变速器结构的齿轮组布局。接下来用相同的附图标记来表示一致的构件或元件，它们可用于第一实施方式和第二实施方式。
根据图5的第三实施方式的第一输入端10包括第一输入轴11，该第一输入轴11可经由第一换档离合器C1与未示出的驱动马达、通常为车辆的内燃机驱动连接。第一换档离合器C1构造成摩擦式离合器，其中，为了简化本发明的示意图，第一换档离合器C1仅用一个第一离合器元件示出，该第一离合器元件是第一输入端10的组成部分。第一固定轮12和第二固定轮13安置于第一输入轴11上。第一固定轮12与第一浮动轮14啮合，第二固定轮13与第二浮动轮15啮合，其中，两个浮动轮14、15平行于第一输入轴11可转动地布置。第一输入轴11、固定轮12、13和浮动轮14、15是第一输入端10的元件。
中间自由度30包括中间轴31，以使得第一输入端10的两个浮动轮14、15可转动地布置。中间轴31支承第一固定轮32。与中间轴31同轴地、可转动地布置有第一浮动轮34。第一固定轮32与第二浮动轮35啮合。第一浮动轮34与第三浮动轮36啮合。在此，第二浮动轮35和第三浮动轮36抗扭地彼此连接，并且共同平行于中间轴31可转动地布置。中间轴31、第一固定轮32以及浮动轮34、35、36是中间自由度30的组成部分。
第二输入端20包括第二输入轴21，该第二输入轴21与第一输入轴11同轴布置，并且能经由第二换档离合器C2与在此未示出的驱动马达连接。为了简化图示，仅示出第二换档离合器C2的一个切换元件，其中，第二换档离合器C2构造成摩擦式离合器。第二换档离合器C2的所示出的切换元件同样是第二输入端20的组成部分。在第二输入轴21上安置有四个固定轮，即第一固定轮22、第二固定轮23、第三固定轮28以及第四固定轮29。第一固定轮22与第一浮动轮24啮合，该第一浮动轮24与中间自由度30的中间轴31同轴地可转动布置。第二固定轮23与第二浮动轮25啮合，该第二浮动轮25同样与中间自由度30的中间轴31同轴地可转动布置。第三固定轮28与第三浮动轮26啮合，该第三浮动轮26同样与中间自由度30的中间轴31同轴地可转动布置。第四固定轮29经由在此未示出的齿轮与第四浮动轮27啮合，该第四浮动轮27同样与中间自由度30的中间轴31同轴地可转动布置。第二输入轴21、固定轮22、23、28、29和浮动轮24、25、26、27是第二输入端20的元件。
输出轴41与中间自由度30的中间轴31同轴且可转动地被支承，输出轴41与输出齿轮42抗扭地连接，输出齿轮42为了驱动车辆的车轮而与驱动结构连接、特别是与差速机构连接。
经由换档结构A，第一输入端10的第一浮动轮14或者第二浮动轮15可选地与中间轴31抗扭地连接或者切换成使得两个浮动轮14、15中没有一个浮动轮与中间轴31连接。第一换档结构A和第一浮动轮14是第一输入端10和中间自由度30之间的第一连接件I1的组成部分。第二浮动轮15和第一换档结构A是第一输入端10和中间自由度30之间的第二连接件I2的组成部分。
经由第二换档结构B，第二输入端20的第三浮动轮26或第四浮动轮27可选地与中间自由度30的中间轴31连接。此外，第二换档结构B可切换成使得第三浮动轮26和第四浮动轮27均不与中间轴31驱动连接。第三浮动轮26和第二换档结构B是第二输入端20和中间自由度30之间的第一连接件II1的组成部分。第四浮动轮27和第二换档结构B是第二输入端20和中间自由度30之间的第二连接件R的组成部分。
经由第三换档结构C，中间自由度30的第一固定轮32和由此中间轴31或者中间自由度30的第一浮动轮34可选地与输出轴41抗扭地连接。在第三换档结构C的中间位置，第一固定轮32和第一浮动轮34均不与输出轴41连接。第一固定轮32和第三换档结构C是中间自由度30和输出端40之间的第一连接件X1的组成部分。第一浮动轮34和第三换档结构C是中间自由度30和输出端40之间的第二连接件X2的组成部分。
经由第四换档结构D，第二输入端20的第一浮动轮24或第二浮动轮25可选地与输出轴41连接。在中间位置，第一浮动轮24和第二浮动轮25均不与输出轴41连接。第一浮动轮24和第四换档结构D是第二输入端20和输出端40之间的第一连接件II的元件。第二浮动轮25和第四换档结构D是第二输入端20和输出端40之间的第二连接件VI的元件。
根据图6的第四实施方式的第一输入端10包括第一输入轴11，该第一输入轴11可经由第一换档离合器C1与未示出的驱动马达、通常为车辆的内燃机驱动连接。第一换档离合器C1构造成摩擦式离合器，其中，为了简化本发明的示意图，第一换档离合器C1仅用一个第一离合器元件示出，该第一离合器元件是第一输入端10的组成部分。第一固定轮12和第二固定轮13安置于第一输入轴11上。第一固定轮12与第一浮动轮14啮合，第二固定轮13与第二浮动轮15啮合，其中，两个浮动轮14、15平行于第一输入轴11可转动地布置。第一输入轴11、固定轮I2、13和浮动轮14、15是第一输入端10的元件。
中间自由度30包括中间轴31，以使得第一输入端10的两个浮动轮14、15可转动地布置。中间轴31支承第一固定轮32。与中间轴31同轴地、可转动地布置有第一浮动轮34。第一固定轮32与第二浮动轮35啮合。第一浮动轮34与第三浮动轮36啮合。在此，第二浮动轮35和第三浮动轮36抗扭地彼此连接，并且共同平行于中间轴31可转动地布置。此外，在中间轴31上设有第二固定轮33，第二固定轮33经由未示出的齿轮与第四浮动轮37啮合，该第四浮动轮37与浮动轮35、36同轴地可转动地布置。中间轴31、固定轮32、33和浮动轮34、35、36、37是中间自由度30的组成部分。
第二输入端20包括第二输入轴21，该第二输入轴21与第一输入轴11同轴布置，并且经由第二换档离合器C2与在此未示出的驱动马达连接。为了简化图示，仅示出第二换档离合器C2的一个切换元件，其中，第二换档离合器C2构造成摩擦式离合器。第二换档离合器C2的所示出的切换元件同样是第二输入端20的组成部分。在第二输入轴21上安置有两个固定轮、即第一固定轮22和第二固定轮23。第一固定轮22与第一浮动轮24啮合，该第一浮动轮24与中间自由度30的中间轴31同轴地可转动布置。第二固定轮23与第二浮动轮25啮合，该第二浮动轮25与中间自由度30的中间轴31同轴地可转动布置。第二输入轴21、固定轮22、23和浮动轮24、25是第二输入端20的元件。
输出轴41与中间自由度30的轴21同轴且可转动地被支承，输出轴41与输出齿轮42连接，输出齿轮42为了驱动车辆的车轮而与驱动结构连接、特别是与差速机构连接。
经由换档结构A，第一输入端10的第一浮动轮14或者第二浮动轮15可选地与中间轴31抗扭地连接或者切换成使得两个浮动轮14、15中没有一个浮动轮与中间轴31连接。换档结构A和第一浮动轮14是第一输入端10和中间自由度30之间的第一连接件I1的组成部分。第二浮动轮15和换档结构A是第一输入端10和中间自由度30之间的第二连接件I2的组成部分。
经由第二换档结构B，中间自由度30的第二浮动轮35或中间自由度30的第四浮动轮37可选地与第二输入轴21连接。此外，第二换档结构B可切换成使得中间自由度30的第二浮动轮35和第四浮动轮37均不与第二输入轴21驱动连接。中间自由度30的第二浮动轮35和第二换档结构B是第二输入端20和中间自由度30之间的第一连接件II1的组成部分。中间自由度30的第四浮动轮37和第二换档结构B是第二输入端20和中间自由度30之间的第二连接件R的组成部分。
经由第三换档结构C，中间自由度30的第一固定轮32和由此中间轴31或者中间自由度30的第一浮动轮34可选地与输出轴41抗扭地连接。在第三换档结构C的中间位置，第一固定轮32和第一浮动轮34均不与输出轴41连接。第一浮动轮34和第三换档结构C是中间自由度30和输出端40之间的第一连接件X1的组成部分。第一固定轮32和第三换档结构C是中间自由度30和输出端40之间的第二连接件X2的组成部分。
经由第四换档结构D，第二输入端20的第一浮动轮24或第二浮动轮25可选地与输出轴41连接。在中间位置，第一浮动轮24和第二浮动轮25均不与输出轴41连接。第二输入端20的第一浮动轮24和第四换档结构D是第二输入端20和输出端40之间的第一连接件II的元件。第二输入端20的第二浮动轮25和第四换档结构D是第二输入端20和输出端40之间的第二连接件VI的元件。
根据图7的第五实施方式的第一输入端10包括第一输入轴11，该第一输入轴11可经由第一换档离合器C1与未示出的驱动马达、通常为车辆的内燃机驱动连接。第一换档离合器C1构造成摩擦式离合器，其中，为了简化本发明的示意图，第一换档离合器C1仅用一个第一离合器元件示出，该第一离合器元件是第一输入端10的组成部分。
中间自由度30包括第一中间轴31，该第一中间轴承载三个固定轮，即第一固定轮32、第四固定轮38和第五固定轮39。第二中间轴31’与第一中间轴31同轴地、可转动地被支承，第二中间轴31’承载两个固定轮，即第二固定轮33和第三固定轮34’。第四固定轮38与第五浮动轮38’啮合，该第五浮动轮38’绕第一输入轴11可转动地布置。第五固定轮39与第六浮动轮39’啮合，该第六浮动轮39’绕第一输入轴11可转动地布置。第一固定轮32与第二浮动轮35啮合，而第三固定轮34’与第三浮动轮36啮合。在此，第二浮动轮35和第三浮动轮36抗扭地彼此连接，并且共同平行于中间轴31、31’可转动地布置。此外，第二中间轴31’上的第二固定轮33经由未示出的齿轮与第四浮动轮37驱动连接，该第四浮动轮37与浮动轮35、36同轴地可转动地布置。
中间轴31、31’、固定轮32、33、34’、38、39以及浮动轮35、36、37、38’、39’是中间自由度30的组成部分。
第二输入端20包括第二输入轴21，该第二输入轴21与第一输入轴11同轴布置，并且能经由第二换档离合器C2与在此未示出的驱动马达连接。为了简化图示，仅示出第二换档离合器C2的一个切换元件，其中，第二换档离合器C2构造成摩擦式离合器。第二换档离合器C2的所示出的切换元件同样是第二输入端20的组成部分。在第二输入轴21上安置有两个固定轮、即第一固定轮22和第二固定轮23。第一固定轮22与第一浮动轮24啮合，该第一浮动轮24与中间自由度30的中间轴31、31’同轴地可转动布置。第二固定轮23与第二浮动轮25啮合，该第二浮动轮25同样与中间自由度30的中间轴31、31’同轴地可转动布置。第二输入轴21、固定轮22、23和浮动轮24、25是第二输入端20的元件。
输出轴41与中间自由度30的中间轴31、31’同轴且可转动地被支承，输出轴41与输出齿轮42抗扭地连接，输出齿轮42为了驱动车辆的车轮而与驱动结构连接、特别是与差速机构连接。
经由换档结构A，中间自由度30的第五浮动轮38’或者第六浮动轮39’与第一输入轴11抗扭地连接或者切换成使得两个浮动轮38’、39’中没有一个浮动轮与第一输入轴11连接。换档结构A和第五浮动轮38’是第一输入端10和中间自由度30之间的第一连接件I1的组成部分。第六浮动轮39’和换档结构A是第一输入端10和中间自由度30之间的第二连接件I2的组成部分。
经由第二换档结构B，中间自由度30的第三浮动轮36或中间自由度30的第四浮动轮37可选地与第二输入轴21连接。此外，第二换档结构B可切换成使得中间自由度30的第三浮动轮36和第四浮动轮37均不与第二输入轴21驱动连接。中间自由度30的第三浮动轮36和第二换档结构B是第二输入端20和中间自由度30之间的第一连接件II1的组成部分。中间自由度30的第四浮动轮37和第二换档结构B是第二输入端20和中间自由度30之间的第二连接件R的组成部分。
经由第三换档结构C，中间自由度30的第一固定轮32和由此第一中间轴31或者中间自由度30的第三固定轮34’以及由此第二中间轴31’可选地与输出轴41抗扭地连接。在第三换档结构C的中间位置，第一固定轮32和第三固定轮34’均不与输出轴41连接。第一固定轮32和第三换档结构C是中间自由度30和输出端40之间的第一连接件X1的组成部分。第三固定轮34’和第三换档结构C是中间自由度30和输出端40之间的第二连接件X2的组成部分。
经由第四换档结构D，第二输入端20的第一浮动轮24或第二浮动轮25可选地与输出轴41连接。在中间位置，第一浮动轮24和第二浮动轮25均不与输出轴41连接。第二输入端20的第一浮动轮24和第四换档结构D是第二输入端20和输出端40之间的第一连接件II的元件。第二输入端20的第二浮动轮25和第四换档结构D是第二输入端20和输出端40之间的第二连接件VI的元件。
根据图8的第六实施方式的第一输入端10包括第一输入轴11，该第一输入轴11可经由第一换档离合器C1与未示出的驱动马达、通常为车辆的内燃机驱动连接。第一换档离合器C1构造成摩擦式离合器，其中，为了简化本发明的示意图，第一换档离合器C1仅用一个第一离合器元件示出，该第一离合器元件是第一输入端10的组成部分。
中间自由度30包括中间轴31，该中间轴31承载三个固定轮，即第二固定轮33、第三固定轮34’、第四固定轮38和第五固定轮39。与中间轴31同轴地、可转动地支承有第一浮动轮34。第四固定轮38与第五浮动轮38’啮合，该第五浮动轮38’绕第一输入轴11可转动地布置。第五固定轮39与第六浮动轮39’啮合，该第六浮动轮39’绕第一输入轴11可转动地布置。第一浮动轮34与第二浮动轮35啮合，而第三固定轮34’与第三浮动轮36啮合。在此，第二浮动轮35和第三浮动轮36抗扭地彼此连接，并且共同平行于中间轴31可转动地布置。此外，中间轴31上的第二固定轮33经由未示出的齿轮与第四浮动轮37驱动连接，该第四浮动轮37与浮动轮35、36同轴地可转动地布置。
中间轴31、固定轮33、34’、38、39以及浮动轮34、35、36、37、38’、39’是中间自由度30的组成部分。
第二输入端20包括第二输入轴21，该第二输入轴21与第一输入轴11同轴布置，并且经由第二换档离合器C2与在此未示出的驱动马达连接。为了简化图示，仅示出第二换档离合器C2的一个切换元件，其中，第二换档离合器C2构造成摩擦式离合器。第二换档离合器C2的所示出的切换元件同样是第二输入端20的组成部分。在第二输入轴21上安置有两个固定轮、即第一固定轮22和第二固定轮23。第一固定轮22与第一浮动轮24啮合，该第一浮动轮24与中间自由度30的中间轴31同轴地可转动布置。第二固定轮23与第二浮动轮25啮合，该第二浮动轮25与中间自由度30的中间轴31同轴地可转动布置。第二输入轴21、固定轮22、23和浮动轮24、25是第二输入端20的元件。
输出轴41与中间自由度30的中间轴31同轴且可转动地被支承，输出轴41与输出齿轮42抗扭地连接，输出齿轮42为了驱动车辆的车轮而与驱动结构连接、特别是与差速机构连接。
经由换档结构A，中间自由度30的第五浮动轮38’或者第六浮动轮39’与第一输入轴11抗扭地连接或者切换成使得两个浮动轮38’、39’中没有一个浮动轮与第一输入轴11连接。换档结构A和中间自由度30的第五浮动轮38’是第一输入端10和中间自由度30之间的第一连接件I1的组成部分。中间自由度30的第六浮动轮39’和换档结构A是第一输入端10和中间自由度30之间的第二连接件I2的组成部分。
经由第二换档结构B，中间自由度30的第三浮动轮36或中间自由度30的第四浮动轮37可选地与第二输入轴21连接。此外，第二换档结构B可切换成使得中间自由度30的第三浮动轮36和第四浮动轮37均不与第二输入轴21驱动连接。中间自由度30的第三浮动轮36和第二换档结构B是第二输入端20和中间自由度30之间的第一连接件II1的组成部分。中间自由度30的第四浮动轮37和第二换档结构B是第二输入端20和中间自由度30之间的第二连接件R的组成部分。
经由第三换档结构C，中间自由度30的第一浮动轮34或者中间自由度30的第三固定轮34’可选地与输出轴41抗扭地连接。在第三换档结构C的中间位置，第一浮动轮34和第三固定轮34’均不与输出轴41连接。中间自由度30的第一浮动轮34和第三换档结构C是中间自由度30和输出端40之间的第一连接件X1的组成部分。中间自由度30的第三固定轮34’和第三换档结构C是中间自由度30和输出端40之间的第二连接件X2的组成部分。
经由第四换档结构D，第二输入端20的第一浮动轮24或第二浮动轮25可选地与输出轴41连接。在中间位置，第一浮动轮24和第二浮动轮25均不与输出轴41连接。第二输入端20的第一浮动轮24和第四换档结构D是第二输入端20和输出端40之间的第一连接件II的元件。第二输入端20的第二浮动轮25和第四换档结构D是第二输入端20和输出端40之间的第二连接件VI的元件。
在图9中简化地示出两个换档离合器C1、C2在时间上的扭矩变化曲线。在从第一换档档位到第二换档档位的换档过程中，从第一换档离合器C1“渐变转换”到第二换档离合器C2，如在常规的双离合器式变速器中也是这种情形。这意味着在第一输入端的第一换档离合器C1的持续打开期间，第二输入端的第二换档离合器C2闭合，因而，在换档过程中不会产生牵引力中断。当在第一换档档位中行驶时，预先挂入第二换档档位，以使得能在没有牵引力中断的情况下“渐变转换”。第二换档离合器C2处的扭矩以第一换档离合器C1处的扭矩减少的量来增加。
附图标记列表
A 第一换档结构
B 第二换档结构
C 第三换档结构
D 第四换档结构
I1 第一连接件
I2 第二连接件
II1 第一连接件
X1 第一连接件
X2 第二连接件
II 第一连接件
VI 第二连接件
R 第二连接件
10 第一输入端
11 第一输入轴
12 第一固定轮
13 第二固定轮
14 第一浮动轮
15 第二浮动轮
20 第二输入端
21 第二输入轴
22 第一固定轮
23 第二固定轮
24 第一浮动轮
25 第二浮动轮
26 第三浮动轮
27 第四浮动轮
28 第三固定轮
29 第四固定轮
30 中间自由度
31,31' 中间轴
32 第一固定轮
33 第二固定轮
34 第一浮动轮
34' 第三固定轮
35 第二浮动轮
36 第三浮动轮
37 第四浮动轮
38 第四固定轮
38’ 第五浮动轮
39 第五固定轮
39’ 第六浮动轮
40 输出端
41 输出轴
42 输出齿轮

Claims (6)

1.一种用于车辆的变速器，所述变速器能在多个换档档位之间切换，所述变速器包括四个自由度，其中一个自由度是第一输入端(10)，一个自由度是第二输入端(20)，一个自由度是输出端(40)，以及一个自由度是中间自由度(30)，所述变速器还包括所述第一输入端(10)和所述中间自由度(30)之间的至少两个可用于前进挡的可切换的连接件(I1、I2)、所述中间自由度(30)和所述输出端(40)之间的至少两个可用于前进挡的可切换的连接件(X1、X2)、所述第二输入端(20)和所述输出端(40)之间的至少两个可用于前进挡的可切换的连接件(II、VI)、以及所述第二输入端(20)和所述中间自由度(30)之间的仅一个可用于前进挡的可切换的连接件(II1、R)，所述第一输入端(10)、所述第二输入端(20)、所述输出端(40)和所述中间自由度(30)的轴不在同一个平面上。
2.如权利要求1所述的变速器，其特征在于，
在所述第二输入端(20)和所述中间自由度(30)之间设有用于实现倒挡的可切换的连接件(R)。
3.如前述权利要求中任一项所述的变速器，其特征在于，
所述两个输入端(10,20)能分别经由换档离合器(C1,C2)与驱动机械连接。
4.一种用于使如前述权利要求中任一项所述的变速器运行的方法，其特征在于，
将所述变速器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交替地经由所述输入端(10,20)中的一个输入端进行驱动。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，
将所述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，始终经由所述中间自由度(30)与所述输出端(40)之间的连接件(X1,X2)中的一个连接件来引导功率路径。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，
设有各自由根据权利要求5的至少三个彼此相继的换档档位构成的至少两组换档档位，在这两组换档档位之间设有一个换档档位，在所述一个换档档位中功率路径从所述第二输入端(20)经由所述第二输入端(20)和所述输出端(40)之间的连接件(II,VI)中的一个连接件被引导到所述输出端(40)。
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