变速器单元以及在变速器单元中在保持转矩传递的同时换档的方法

摘要

主离合器包括连接到主输入部和第二传动装置输入部的第一离合器部段以及连接到第一传动装置输入部的第二离合器部段；第一齿轮传动线路包括第一齿轮组和第一传动装置离合器，并且具有连接到第一传动装置输入部的第一输入部以及连接到传动装置输出部的第一输出部；第二齿轮传动线路包括第二齿轮组和第二传动装置离合器，并且具有连接到第一传动装置输入部的第二输入部以及连接到传动装置输出部的第二输出部；第三齿轮传动线路包括第三齿轮组和第三传动装置离合器，并且具有连接到第二传动装置输入部的第三输入部以及连接到传动装置输出部的第三输出部，其中第二传动装置输入部能够经由短路离合器在传动装置离合器与第二齿轮组之间连接到第二齿轮传动线路。

说明书

技术领域

本发明涉及一种变速器单元，具有能够连接到驱动源的主输入部和能够 连接到从动轮的主输出部，并且该变速器单元包括：

传动装置，具有第一传动装置输入部、第二传动装置输入部和传动装置 输出部，以及

主离合器，包括：第一离合器部段，其连接到主输入部和第二传动装置 输入部；以及第二离合器部段，其连接到第一传动装置输入部，

该传动装置包括：

第一齿轮传动线路（gearing line），其包括第一齿轮组以及串联连接到该 第一齿轮组的第一传动装置离合器，并且具有：第一输入部，连接到第一传 动装置输入部；以及第一输出部，连接到传动装置输出部，以及

第二齿轮传动线路，其与第一齿轮传动线路平行地延伸，并且包括第二 齿轮组以及串联连接到该第二齿轮组的第二传动装置离合器，并且该第二齿 轮传动线路具有：第二输入部，连接到第一传动装置输入部；以及第二输出 部，连接到传动装置输出部。

背景技术

从专利文献EP-A-1869342中已知这种类型的变速器单元。借助这种已 知的变速器单元，在从一个传动比改变成另一传动比的至少一些情况下，能 够在驱动源与从动轮之间保持转矩传递。

发明内容

本发明的目标在于提供在首段中限定的类型的变速器单元，在该变速器 单元中，在保持转矩从驱动源向从动轮传递转矩的同时，能够从任何档变换 到任何更高和/或更低的档，并且其中切换元件的数量以及齿轮组的数量是有 限的。为此目的，根据本发明的变速器单元的特征在于，传动装置包括第三 齿轮传动线路，该第三齿轮传动线路包括第三齿轮组以及串联连接到该第三 齿轮组的第三传动装置离合器，并且具有：第三输入部，连接到第二传动装 置输入部；以及第三输出部，连接到传动装置输出部，其中第二传动装置输 入部能够经由短路离合器在第二传动装置离合器与第二齿轮组之间连接到第 二齿轮传动线路。

第一和第二传动装置离合器优选地由能够在三个位置之间切换的第一开 关离合器（switch clutch）构成，这三个位置为：第一位置，其中第一传动装 置输入部连接到第一齿轮组；第二位置，其中第一传动装置输入部连接到第 二齿轮组；以及第三位置，其中第一传动装置输入部不连接到任一齿轮组。

而且，第三传动装置离合器和短路离合器优选地由能够在三个位置之间 切换的第二开关离合器构成，这三个位置为：第一位置，其中第二传动装置 输入部连接到第三齿轮组；第二位置，其中第二传动装置输入部连接到第二 齿轮组；以及第三位置，其中第二传动装置输入部不连接到任一齿轮组。

根据本发明的变速器单元的能够实现更多不同的齿轮组的一个实施例的 特征在于，传动装置包括第四齿轮传动线路，该第四齿轮传动线路包括第四 齿轮组以及串联连接到该第四齿轮组的第四传动装置离合器，并且该传动装 置具有：第四输入部，其连接到第一传动装置输入部；以及第四输出部，其 连接到传动装置输出部。

第一齿轮组与第一传动装置离合器之间的第四输入部优选地连接到第一 齿轮传动线路。这提供了构造方面的优点。

构造方面的其他优点是借助变速器单元的实施例实现的，在该实施例中， 第一、第二及第三输出部彼此连接，并且传动装置包括辅助离合器，该辅助 离合器能够将这些输出部连接到传动装置输出部。

优选地，第四传动装置离合器和辅助离合器由能够在三个位置之间切换 的第三开关离合器构成，这三个位置为：第一位置，其中第四输出部连接到 传动装置输出部；第二位置，其中第一、第二以及第三输出部连接到传动装 置输出部；以及第三位置，其中传动装置输出部不连接到任何输出部。

能够实现关于构造的另外的优点的另一实施例的特征在于，第一和第二 输出部彼此连接，并且传动装置包括辅助离合器，该辅助离合器能够将这些 输出部连接到传动装置输出部。在此情况下，第三输出部优选地直接连接到 传动装置输出部。

优选地，第四传动装置离合器和辅助离合器因此由能够在三个位置之间 切换的第三开关离合器构成，这三个位置为：第一位置，其中第四输出部连 接到传动装置输出部；第二位置，其中第一和第二输出部连接到传动装置输 出部；以及第三位置，其中传动装置输出部不连接到任何输出部。

能够实现更多不同的齿轮组的根据本发明的变速器单元的又一实施例的 特征在于，传动装置包括第五齿轮传动线路，该第五齿轮传动线路包括第五 齿轮组以及串联连接到第五齿轮组的第五传动装置离合器，并且该传动装置 具有：第五输入部，连接到第二传动装置输入部；以及第五输出部，其直接 连接到传动装置输出部。

作为以上描述的实施例的替代方案，第五输入部能够连接到第一传动装 置输入部，而第五输出部能够直接连接到传动装置输出部，或者第五输入部 能够在第一齿轮组与第一传动装置离合器之间连接到第一齿轮传动线路，而 第五输出部能够直接连接到传动装置输出部。第四输入部因此优选地直接连 接到第一传动装置输入部。

提供关于构造的优点的另一实施例的特征在于，第一、第二及第四输出 部彼此连接，并且传动装置包括辅助离合器，该辅助离合器能够将这些输出 部连接到传动装置输出部。

借助该实施例，能够通过提供具有第五齿轮传动线路的传动装置而以有 利的方式实现更多不同的齿轮组，其中第五输入部在第四齿轮组与第四传动 装置离合器之间连接到第四齿轮传动线路，并且第五输出部直接连接到传动 装置输出部。

传动装置优选地包括至少五个档，其中第一档构成最大的减速齿轮组， 而第五档构成最小的减速齿轮组。具有构造方面的优点的有利的构造的特征 在于，第一齿轮组优选地构成第四档或第五档，以及/或者第二齿轮组构成第 二档或第三档，以及/或者第三齿轮组构成第二档或第四档，以及/或者第四 齿轮组构成第二档、第三档或第五档，以及/或者第五齿轮组构成第二档或第 四档。

其他具建设性的有利的实施例的特征在于：

第一传动装置输入部由轴构成，而第二传动装置输入部由围绕轴同心地 布置的中空轴构成；

主离合器由干片离合器或湿片离合器构成；

多个传动装置离合器、该辅助离合器以及该短路离合器中的一个或多个 由爪形离合器和/或同步器构成；

主离合器由爪形离合器和/或同步器构成；

多个传动装置离合器、该辅助离合器以及该短路离合器中的一个或多个 由自由轮轴承/自由轮轴承离合器构成；

第二传动装置离合器由自由轮轴承/自由轮轴承离合器构成；

变速器单元包括电动机/发电机，该电动机/发电机联接到变速器单元的 旋转元件中之一；并且

变速器单元包括飞轮，该飞轮联接到变速器单元的旋转元件之一。

本发明同样涉及一种在根据本发明的变速器单元中形成第一档的方法。 关于该方法，本发明的特征在于，短路离合器、辅助离合器以及第一和第三 传动装置离合器被打开，并且主离合器以及第二和第四传动装置离合器被闭 合。借助通过多个较高的档的运转在传动装置中形成第一档，能够减少传动 装置中的切换元件的数量以及（齿轮）传动装置的数量。由此，在传动装置 中无需存在实体的第一档，并且传动装置中的最低的实体齿轮组是第二档。 这提供了很多构造方面的优点。

适用于应用到具有五个齿轮传动线路的根据本发明的变速器单元的该方 法的另一实施例的特征在于，短路离合器、辅助离合器以及第一、第三和第 四传动装置离合器被打开，而主离合器以及第二和第五传动装置离合器被闭 合。

本发明还涉及一种在如之前的权利要求中的任何一项中所述的变速器单 元中，在保持传递到主输出部的转矩的同时换档的方法。关于该方法，本发 明的特征在于，在主离合器已经完全地或基本上完全地被同步之后，当已使 用一齿轮组时，将第二传动装置输入部连接到已使用的该齿轮组，并且主离 合器被打开，在这之后，第一传动装置输入部连接到更高的（较少减速的） 档，并且在此之后，驱动主离合器，导致第二传动装置输入部变为无转矩并 且随后脱离，在此之后，该主离合器进一步与更高的档同步。

附图说明

以下，将基于附图中所示的根据本发明的变速器单元的实施例的示例更 详细地描述本发明，在附图中：

图1给出包括四个齿轮传动线路的根据本发明的变速器单元的第一实施 例的图解示意图；

图2给出图1中所示的实施例的构造的示意图；

图3给出包括五个齿轮传动线路的根据本发明的变速器单元的第二实施 例的图解示意图，其中第五齿轮传动线路连接到第二传动装置输入部；

图4给出包括五个齿轮传动线路的根据本发明的变速器单元的第三实施 例的图解示意图，其中第五齿轮传动线路直接连接到第一传动装置输入部；

图5给出包括五个齿轮传动线路的根据本发明的变速器单元的第三实施 例的图解示意图，其中第五齿轮传动线路经由第一齿轮传动线路连接到第一 传动装置输入部；以及

图6给出包括五个齿轮传动线路的根据本发明的变速器单元的第三实施 例的图解示意图，其中第五齿轮传动线路经由第四齿轮传动线路连接到第一 传动装置输入部。

具体实施方式

图1和图2分别给出根据本发明的变速器单元的第一实施例的图解及结 构性示意图。该变速器单元包括：主输入部1，其连接到驱动源E；以及主 输出部3，其连接到车辆的从动轮L。该变速器单元还包括：变速器T，具有 第一和第二变速器输入部5、7以及变速器输出部9；以及主离合器C，具有 连接到主输入部1和第二变速器输入部7的第一离合器部段c1以及连接到第 一变速器输入部5的第二离合器部段c2。

该变速器单元包括四个齿轮传动线路O1–O4，这些齿轮传动线路包括 齿轮组I1–I4以及串联连接到其上的变速器离合器S1–S4，并且其具有输 入部in1–in4和输出部out1–out4，见图1。第一和第二齿轮传动线路O1和 O2彼此并行地运转，并且借助第一和第二输入部in1和in2连接到变速器输 入部5，并借助第一和第二输出部out1和out2连接到变速器输出部9。第三 齿轮传动线路O3借助第三输入部in3连接到第二变速器输入部7，并且借助 第三输出部out3连接到变速器输出部9。第一、第二以及第三输出部out1– out3彼此连接，并且经由存在于变速器单元中的辅助离合器S*连接到变速器 输出部9。第四齿轮传动线路O4借助第四输入部in4而在第一齿轮组I1与 第一变速器离合器S1之间连接到第一齿轮传动线路O1，并且借助第四输出 部out4连接到变速器输出部9。第一、第二及第三变速器离合器S1–S3由 此位于各自的输入部in1–in3与各自的齿轮组I1–I3之间，并且第四变速器 离合器S4位于第四齿轮组I4与第四输出部out4之间。第二变速器输入部7 能够经由短路离合器S而在变速器离合器S2与第二齿轮组I2之间连接到第 二齿轮传动线路O2。

第一和第二变速器离合器S1、S2由能够在三个位置之间切换的第一开 关离合器构成（见图2），这三个位置为：第一位置，其中第一变速器输入部 连接到第一齿轮组；第二位置；其中第一变速器输入部连接到第二齿轮组； 以及第三位置，其中第一变速器输入部不连接到任何齿轮组。第三变速器离 合器S3和短路离合器S由能够在三个位置之间切换的第二开关离合器构成， 这三个位置为：第一位置，其中第二变速器输入部连接到第三齿轮组；第二 位置，其中第二变速器输入部连接到第二齿轮组；以及在第三位置，其中第 二变速器输入部不连接到任何齿轮组。第四变速器离合器S4和辅助离合器 S*由能够在三个位置之间切换的第三开关离合器构成，这三个位置为：第一 位置，其中第四输出部连接到变速器输出部；第二位置，其中第一、第二以 及第三输出部连接到变速器输出部；以及第三位置，其中变速器输出部不连 接到任何输出部。

第一齿轮传动线路构成第五档，在这种情况下，第二齿轮传动线路构成 第二档；第三齿轮传动线路构成第四档；而第四齿轮传动线路构成第三档。 在该变速器单元中，通过保持短路离合器S、辅助离合器S*以及第一和第三 变速器离合器S1和S3打开，并且保持主离合器C以及第二和第四变速器离 合器S2和S4闭合而实现第一档。在换档操作期间，通过使转矩经由第三档 转矩传递，在保持转矩传递的同时实现从第一档到第二档的转换。在换档操 作期间，通过使转矩经由第三档传递，在保持转矩传递的同时实现从第二档 到第三档的转换。在改变操作期间，通过使转矩经由第五档传递，在保持转 矩传递的同时实现从第四档到第五档的转换。由此，当保持转矩传递的同时， 借助四个齿轮组（齿轮对）和六个离合器来实现换挡。

在保持向主输出部的转矩传递的同时在该变速器单元中的换档是这样实 现的：在主离合器已经完全地或基本上完全地被同步之后，并且当齿轮组已 经接合时，将第二变速器输入部连接到已经接合的齿轮组，并且将主离合器 打开，在这之后，将第一变速器输入部连接到更高的（较少减速的）档，并 且随后，驱动主离合器，使得第二变速器输入部变为无转矩，并随后脱离， 在此之后，使主离合器进一步与上述更高的档同步。

图3给出了包括五个齿轮传动线路的根据本发明的变速器单元的第二实 施例的图解示意图。第五齿轮传动线路O5包括第五齿轮组I5和第五变速器 离合器S5。第一输出部和第二输出部连接到一起，并且变速器T包括辅助离 合器S*，该辅助离合器能够将这些输出部连接到变速器输出部9。第三输出 部直接连接到变速器输出部9。第四变速器离合器S4以及辅助离合器S*由 能够在三个位置之间切换的第三开关离合器构成，在这三个位置中，在第一 位置，第四输出部连接到变速器输出部；在第二位置，第一输出部及第二输 出部连接到变速器输出部；而在第三位置，变速器输出部不连接到任何输出 部。第五输入部连接到第二变速器输入部7，并且第五输出部直接连接到变 速器输出部9。

在此，第一齿轮传动线路构成第五档，第二齿轮传动线路构成第三档， 第三齿轮传动线路构成第二档，第四齿轮传动线路也构成第二档，而第五齿 轮传动线路构成第四档。该变速器单元中的第一档是通过保持短路离合器S、 辅助离合器S*以及第一和第三变速器离合器S1、S3打开，并且保持主离合 器C以及第二和第四变速器离合器S2、S4闭合而获得的。在换档操作期间， 通过使转矩经由第二档传递，在保持转矩传递的同时实现从第一档到第二档 的转换。在换档操作期间，通过使转矩经由第三档传递，在保持转矩传递的 同时实现从第二档到第三档的转换。在换挡操作期间，通过使转矩经由第五 档传递，在保持转矩传递的同时实现从第三档到第四档的转换。在换挡操作 期间，通过使转矩经由第五档传递，在保持转矩传递的同时实现从第三档到 第五档的转换以及从第四档到第五档的转换。由此，在保持转矩传递的同时， 借助五个齿轮组（齿轮对）和七个离合器来实现换档。

图4给出包括五个齿轮传动线路的根据本发明的变速器单元的第三实施 例的示例性示意图，其中第五齿轮传动线路直接连接到第一变速器输入部。 第五齿轮传动线路亦包括第五齿轮组以及串联连接到第五齿轮组的第五变速 器离合器，并且具有：第五输入部，其连接到第一变速器输入部5；以及第 五输出部，其直接连接到变速器输出部9。

第一齿轮传动线路由此构成第五档，第二齿轮传动线路构成第三档，第 三齿轮传动线路构成第二档，第四齿轮传动线路构成第二档，而第五齿轮传 动线路构成第四档。该变速器单元中的第一档是通过保持短路离合器S、辅 助离合器S*以及第一和第三变速器离合器S1和S3打开，并且保持主离合器 C以及第二和第四变速器离合器S2和S4关闭而获得的。在换档操作期间， 通过使转矩经由第二档传递，在保持转矩传递的同时实现从第一档到第二档 的转换。在换挡操作期间，通过使转矩经由第三档传递，在保持转矩传递的 同时实现从第二档到第三档的转换。在换挡操作期间，通过使转矩经由第四 档传递，在保持转矩传递的同时实现从第三档到第四档的转换。在换挡操作 期间，通过使转矩经由第五档传递，在保持转矩传递的同时实现从第三档到 第五档的转换。由此，在保持转矩传递的同时，借助五个齿轮组（齿轮对） 和七个离合器来实现换挡。

图5给出包括五个齿轮传动线路的根据本发明的变速器单元的第三实施 例的示例性示意图，其中第五齿轮传动线路经由第一齿轮传动线路连接到第 一变速器输入部。第五齿轮传动线路亦包括第五齿轮组以及串联连接到第五 齿轮组的第五变速器离合器，并且具有：第五输入部，其在第一齿轮组I1与 第一变速器离合器S1之间连接到第一齿轮传动线路O1；以及第五输出部， 其直接连接到变速器输出部9。

图6给出包括五个齿轮传动线路的根据本发明的变速器单元的第三实施 例的示意性的示意图，其中第五齿轮传动线路经由第四齿轮传动线路连接到 第一变速器输入部。第四输入部因此直接连接到第一变速器输入部5。第一、 第二以及第四输入部彼此连接，并且变速器单元亦具有辅助离合器S*，该辅 助离合器能够将这些输出部连接到变速器输出部9。第五齿轮传动线路亦包 括第五齿轮组O5以及串联连接到第五齿轮组的第五变速器离合器S5，并且 具有：第五输入部，其在第四齿轮组I4与第四变速器离合器S4之间连接到 第四齿轮传动线路O4；以及第五输出部，其直接连接到变速器输出部9。

这样，第一档通过打开短路离合器、辅助离合器以及第一、第三和第四 变速器离合器，并且关闭主离合器以及第二和第五变速器离合器而实现。

第一变速器输入部由轴构成，而第二变速器输入部由围绕轴同心地布置 的中空轴构成。主离合器由干片离合器或湿片离合器构成。

变速器离合器、辅助离合器以及短路离合器中的一个或多个可由爪形离 合器和/或同步器构成。主离合器还可由爪形离合器和/或同步器构成。

变速器离合器、辅助离合器以及短路离合器中的一个或多个可由自由轮 轴承/自由轮轴承离合器构成。更具体地，第二变速器离合器能够由自由轮轴 承/自由轮轴承离合器构成。

变速器单元可包括：电动机/发电机，其联接到变速器单元的旋转元件之 一；以及/或者飞轮，其联接到变速器单元的旋转元件之一。

在此情况下，使用电动机/发电机来使一个或多个离合器同步以及/或者 以纯电力方式进行驱动，其中内燃机能够与驱动线路脱离。

在此情况下，电动机辅助从一个档转换到下一个档，从而电动机减小了 主离合器中的能量消耗。

可使用飞轮来启动驱动源和/或驱动车辆。

可借助单个切换机构（拨叉）操作两种不同的变速器离合器，并且可通 过切换筒操作一个或多个切换拨叉，该切换筒能够通过围绕其本身的轴线旋 转而沿轴向移动切换拨叉。

一个或多个切换拨叉和/或切换筒可以很大程度地或完全地由（强化）塑 料材料制造。

齿轮传动线路中的齿轮组由机械齿轮组构成，这些机械齿轮组可以为轴、 齿轮减速单元、行星齿轮组、无级变速器、链条变速器等等。

通过S2以及S4关闭，并且S、S*、S1以及S3打开，可经由主离合器 （第一输入部）获得变速器单元的最低的变速器齿轮组（第一档），或者通过 S2以及S4关闭并且S*、S1以及S3打开，可经由第二输入部而获得变速器 单元的最低的变速器齿轮组（第一档）。主离合器和S2可分别被打开或者关 闭。

可采用电机械方式（借助杠杆和压力轴承）操作主离合器，或者可借助 闭路的液压系统（借助同心的从动缸CSC）以电液压方式操作主离合器，或 者可借助打开的液压系统（借助同心的从动缸CSC或杠杆和压力轴承）以电 液压方式操作主离合器。

可采用电机械方式（借助切换筒或切换机构）操作切换拨叉。

变速器单元可被布置为具有一个或若干个侧轴。倒档齿轮R设于变速器 单元中并且被同步或不被同步。

以上的驱动概念可以：

用于后轮驱动，在这种情况下，输出轴借助差速器齿轮箱连接到后部差 速器；

用于前轮驱动，在这种情况下，以前轮构造（横向安装引擎）或后轮构 造（纵向安装引擎）作为基础；

借助任何任意的离合器布置；

相互结合；

设有倒档的各种实施例；

设有停车机构的各种实施例。

虽然以上已经参照附图描述了本发明，但应注意到的是，本发明不局限 于附图所示的实施例的任何方式或方法。本发明还扩展到落入权利要求书限 定的精神和范围但与附图中所示的实施例不同的所有实施例。