CN101568749A - 双离合器变速器 - Google Patents

Abstract

在此提供了一种双离合器变速器，在一个优选的实施方案中该双离合器变速器包括沿一根第一轴线可旋转的第一和第二输入齿轮，以及与对应的第一和第二输入齿轮扭力性地连接的第一和第二离合器。所提供的第一和第二同轴的输入轴具有多个选择性地被同步的限定传动比的齿轮，这些齿轮沿着与该第一轴线平行的一根第二轴线可旋转，该第一和第二输入轴与该第一和第二输入齿轮扭力性地相关联。提供了沿该第一轴线可旋转的一根输出轴。该输出轴具有多个齿轮，它们与该第一和第二齿轮输入轴的这些限定传动比的齿轮相啮合。

Description

双离合器变速器

技术领域

本发明涉及双离合器变速器，尤其涉及用于后轮驱动的乘用车和轻型货车的自动换档双离合器变速器。

背景技术

一般而言，陆地车辆需要由三个基本部件构成的一个动力传动系。这些部件包括一个动力设备(例如一台内燃机)、一个动力传输系和多个车轮。该动力传输部件典型地被简称为“变速器”。发动机的转矩和速度是在该变速器中根据车辆的牵引力要求进行转换。目前，在常规的机动车辆中广泛使用两种典型的变速器。第一并且最老的类型是手动操作的变速器。这些变速器包括一个用脚操作的启动或发车离合器，该离合器使传动系与动力设备进行接合或者脱离接合；以及一个换档杆，它用来选择性地改变变速器中的传动比。当驾驶具有手动变速器的车辆时，驾驶者必须协调离合器踏板、换档杆以及加速器踏板的操作，以便实现从一个档位到下一个的平稳并且有效的换档。手动变速器的结构简单并且耐用，并通过从车辆的发动机到最终的驱动轮具有一个直接动力连接来提供良好的燃料经济性。此外，由于给予操作者对换档时机的完全控制，操作者能够动态地调整换档过程，这样可以最有效地驾驶车辆。手动变速器的一个缺点是在换档过程中传动连接存在一个中断。这导致了效率的损失。另外，在采用手动变速器的车辆中，存在对操作者一方所要求的大量的体力互动来变换档位。

常规机动车辆动力变速器的第二种、并且是更新的选择是一种自动变速器。自动变速器提供了简易的操作。具有自动变速器的车辆的驾驶者无需使用双手(一只手用于方向盘而一只手用于换档)和双脚(一只脚用于离合器而一只脚用于加速器和刹车踏板以便安全地操作车辆)。另外，自动变速器为停和走的情形提供了更大的方便，因为驾驶者不用考虑不断地换档来适应不断变化的交通速度。尽管常规的自动变速器避免了换档过程中传动连接的中断，但它们遭受着降低效率的缺点，因为需要一些流体运动学的装置，例如介于发动机输出与变速器输入之间用于在它们之间传递动能的液力变矩器。另外，自动变速器典型地在机械上更复杂，并且因此比手动变速器更昂贵。

例如，液力变矩器典型地包括多个叶轮组件，它们操作性地进行连接以便与来自内燃机的输入转矩一起旋转；一个涡轮组件，它在传动关系上与该叶轮组件流体地相连；以及一个定轮或导轮组件。这些组件共同形成用于该液力变矩器中的动力流体的一个基本上环形的流动通道。每个组件包括多个叶片或翼片，它们的作用是将机械能转换成流体动能并还原成机械能。一个常规的液力变矩器的定轮组件被锁定以阻止在一个方向上的旋转，但可在该叶轮组件和涡轮组件的旋转方向上围绕一根轴线自由旋转。当该定轮组件被锁定而不能旋转时，扭矩被液力变矩器加倍。在扭矩倍增的过程中，输出扭矩大于对液力变矩器的输入扭矩。然而，在没有扭矩倍增时，该液力变矩器变成一个液力偶合器。液力偶合器具有内在的滑动。当速度比小于1.0(液力变矩器的输入RPM大于输出RPM)时，存在液力变矩器的滑动。该内在的滑动降低了液力变矩器的效率。

虽然液力变矩器在发动机与变速器之间提供了一种平滑的连接，该液力变矩器的滑动导致一个附加损失，由此减少整个动力传动系的效率。此外，除了对执行换档操作要求的任何增压流体之外，该液力变矩器本身也需要增压的液压流体。这意味着自动变速器必须具有一个大容量的泵来为转换器的接合与档位变换提供必要的液体压力。用来驱动该泵并且对该流体增压所需的动力在自动变速器中引入了额外的附加效率损失。

在一个正在进行的提供具有两种类型变速器的优点而较少缺点的车辆变速器的尝试中，已经演化出传统的“手动”和“自动”变速器的多种结合。最近，已经开发出常规手动变速器的“自动的”变体，它无需车辆操作者的任何输入而自动换档。此类自动化的手动变速器典型地包括多个动力操作的执行器，它们由一个变速控制器或某些类型的电控单元(ECU)来控制，用来自动地切换多个同步离合器，这些同步离合器控制常规地在手动变速器中见到的啮合的齿轮的接合。这些设计变体已包括或者电力或者液压地提供动力的多个执行器来进行档位变换。然而，即使对于这些较新的自动化变速器的这些内在的改进，在相继的换档过程中，它们仍然具有在输入轴与输出轴之间的传动连接中的动力中断的缺点。当与最常规的自动变速器相关联的平滑的换档感觉相比较时，动力中断的换档导致总体上被认为是不可接受的一种生硬的换档感觉。

为了克服这种问题，已开发了其他自动化的手动型变速器，它们可以动力换档以允许在负荷下完成换档。这类动力换档的自动化手动变速器的实例在1998年1月27日授予Murata的题为“一种双离合型变速器”的美国专利号5,711,409中以及2000年4月4日授予Reed，Jr.等人的题为“一种具有双输入轴的机电自动变速器”的美国专利号5,966,989的中示出。这些具体类型的自动化手动变速器具有两个离合器，并且通常简称为双(或者二重)离合变速器。双离合结构最经常是同轴并且协作地配置，以便从一个单一的发动机飞轮安排取得动力输入。然而，一些设计具有同轴的双离合组件，但这些离合器位于该变速器主体的相反侧并且具有不同的输入源。尽管如此，该布局等效于在一个壳体中具有两个变速器，即，在相伴地驱动一个输出轴的两个输入轴上各自有一个动力传输组件。每个变速器可以独立地换档和离合。以此方式，能够以一种自动变速器形式的在不同档位间获得不间断的动力升档和降档连同手动变速器的高机械效率。因此，通过有效使用某些自动化的手动变速器，可以实现燃料经济性和车辆性能的显著提高。

该双离合器变速器结构可包括两个干的盘式离合器，各自通过它们自己的离合执行器来独立地控制该双离合盘的接合和脱离接合。虽然这些离合执行器可以是机电类型的，但由于变速器内的润滑系统需要一个泵，某些双离合器变速器利用液压换档和离合控制。这些泵最经常的是转子泵类型，并且比常规的自动变速器中所使用的那些泵小得多，因为它们通常不必供应一个液力变矩器。因此，使任何附加损失保持较小。换档是通过在换档事件之前接合所希望的齿轮并随后接合对应的离合器来完成。通过两个离合器和两个输入轴，在某些时候，该双离合器变速器可以同时处于两种不同的齿轮传动比，但在任何给定时刻，将只有一个离合器被接合并传输动力。为了切换至下一个更高的档位，首先接合在非驱动离合组件的输入轴上所希望的齿轮，然后释放驱动离合器而接合未被驱动的离合器。

这需要将双离合器变速器配置为具有交互地安排在它们对应的输入轴上的多个前进齿轮传动比。换言之，为完成从第一到第二档的升档，该第一与第二档必须处在不同的输入轴上。因此，奇数档将与一个输入轴相关联而偶数档将与另一个输入轴相关联。考虑到这一惯例，这些输入轴一般被称作奇数和偶数轴。典型地，这些输入轴将所施加的扭矩传送至一个单独的副轴，该副轴包括用于这些输入轴齿轮的匹配齿轮。副轴上的这些匹配齿轮与这些输入轴上的齿轮处于持续啮合。该副轴还包括与该输出轴上的一个齿轮啮合地接合的一个输出齿轮。因此，来自发动机的输入转矩从这些离合器之一传送至一个输入轴，通过一个齿轮组传递到副轴并且从副轴至输出轴。

一个双离合器变速器中的齿轮啮合与一个常规手动变速器中的类似。这些齿轮组的每组中的齿轮之一被安置在其对应的轴上，其方式为使它可以绕轴自由旋转。一个同步器也被安置在轴上靠近该自由旋转的齿轮，这样该同步器可以选择性地将齿轮接合到轴上。为了使变速器自动化，各个齿轮组的机械选择通常由移动这些同步器的某种类型的执行器来完成。一个倒档齿轮组包括位于这些输入轴之一上的一个齿轮、位于副轴上的一个齿轮，以及安装在一个分离的副轴(被啮合地安置在这两者之间)上的一个中间齿轮，这样可以实现该输出轴的反向运动。

人们希望能提供一种双离合器变速器，其中至少在一个优选的实施方案中以一种方式能够使输出轴与副轴是共用的，该方式是先前揭示的双离合器变速器的一个替代方案。

发明内容

随着在附图和本发明的详细说明中进一步地揭示本发明，本发明的其他特征对于本领域普通技术人员将变得更加清楚。

附图说明

图1A和图1B是本发明的双离合器变速器的重叠的截面图。

图2是本发明的双离合器变速器的一个替代的优选实施方案的截面图。

具体实施方式

参见图1A和图1B，一根发动机输入轴10是被螺栓连接到一个飞轮12上。飞轮12具有一个螺栓连接的板14，该板带有与减振器16的一个花键连接。减振器16为本发明的一个双离合器变速器7提供一个输入。减振器16具有与一个输入齿轮壳体20的一个凸杆部分18的一个花键连接。输入齿轮壳体20围绕一根第一轴线22旋转。齿轮壳体20整体地形成有一个第二输入齿轮24。一个第一输入齿轮26扭力性地与输入齿轮壳体20相附接。齿轮壳体20通过一个轴承30与变速器7的一个框架28旋转地安装。轴承30被定位在输入齿轮24与26之间。齿轮壳体20具有一个开口31，该开口通过一个轴承32可旋转地安装在一个多件式输出轴36的前端34上，该输出轴具有一个前部分35和一个后部分37。

第一输入齿轮26通过一个啮合齿轮连接与一个第一离合器38扭力性地相关联。离合器38具有与离合器壳体40相连接的一个齿轮39。离合器壳体40安装了一个活塞42，该活塞被一个弹簧44偏置到一个非接合的位置。离合器壳体40还具有与一组压力片46和一个末端片48的一个花键连接。这些压力偏46与一组摩擦片50并置。这些摩擦片50通过一个花键连接而与一个轮毂52扭力性地相连接。

离合器38通过轴承53、54和55被可旋转地安装到框架28上，这些轴承在一个离合器支架56上旋转，该离合器支架总体上与框架28固定在一起。一个轴承58使轮毂52与离合器壳体40相分离。离合器壳体40具有用于启动活塞42的一个离合器增压入口60。

轮毂52被花键连接到具有前部66的一个多件式第一输入轴64上。第一输入轴64沿与第一轴线22平行的第二轴线65旋转。被安装到框架28上的一个轴承67支撑该前部66。输入轴前部66具有一个凸出的花键后端68，该花键后端被花键连接到一个第一输入轴的后部70上。一个限定齿轮传动比的第一小齿轮74通过一个轴承72安装在后部70上。小齿轮74与一个输出轴齿轮76相啮合。一个推力轴承78使小齿轮74与后部70的一个凸缘80相分离。第三和第五齿轮86和88通过轴承82和84可旋转地安装在后部70上。轴承72、82和84是通过多个油通道来润滑的，这些油通道与第一输入轴64的一个轴向延伸内部孔相交。

第三齿轮86与输出轴齿轮90相啮合。第五齿轮88与输出轴齿轮92相啮合。在第一输入轴64上的这些齿轮中的奇数齿轮传动比在一个前进的方向上增加。

可将一个双向同步器94选择性地致动，以便将第三齿轮86或第五齿轮88与第一输入轴64相连接。同步器94可以是液力同步器或者如所示出的一种机械式分叉同步器。可以使第一小齿轮74通过一个同步器或者通过一个单向离合器96与第一输入轴相连接。单向离合器96可以是在小齿轮74(图1中的左侧)的输入侧上，由此减少单向离合器96的最大转矩需求。

一个第二输入轴102通过轴承98和100被同中心地安装在第一输入轴64上。第二输入轴102通过一个轮毂106与一个第二离合器104扭力性地相连接。第二离合器104在设计和功能上与离合器38相同或基本上相似。第二离合器104具有一个壳体108，它与第二输入齿轮24相啮合的一个齿轮110固定地连接。第一和第二离合器的摩擦组件112和114是在输入齿轮26和24的外侧。第二和第四齿轮116和118通过轴承120和122安装在第二输入轴102上。偶数的发动机齿轮传动比在第二输入轴100上向前减少。第二和第四齿轮116和118与输出轴36的齿轮124和126相啮合。同步器130可以选择性地使第二齿轮116或第四齿轮118与第二输入轴102相连接。

齿轮118与一个环齿轮132相连接。环齿轮132与多个行星齿轮134(仅示出一个齿轮134)相啮合。这些行星齿轮134被安装在一个支架136上。支架136已经可固定地连接到一个鼓轮138上。第一输入轴的向前部分的花键末端68支撑一个被扭力性地固定的同步器140。提供了一个带式制动器142或一个离合器(未示出)以便通过鼓轮138选择性地将支架136对地固定。

该第二输入轴的一个有齿轮的末端提供了用于该行星齿轮组的一个太阳轮144。将鼓轮138对地固定使齿轮118倒转，由此使输出轴36反转。因为输入齿轮26的直径大于第二输入齿轮24，第一输入轴64比第二输入轴102(假设第一和第二离合器38与104完全接合)旋转得更快。同步器140能够被启动以使支架136超速传动。太阳轮144驱动支架134上的这些行星齿轮而引起环齿轮132和前齿轮118的输出中的齿轮传动比的增加。因此，实现一个第六档。

参见图2，示出了具有同轴的第一和第二离合器308、310(这些离合器与到该变速器的一个减振器309的输入扭力性地相连接)的一个双离合器变速器307。离合器308、310具有与第一和第二输入齿轮316、318的花键连接的轮毂312，314。第一和第二输入齿轮316和318与齿轮320和322(它们与第一和第二输入轴324和326是一体的)相啮合。该装置的剩余部分以及变速器307的功能与以上对于变速器7所做说明基本上类似或相同。

虽然已经披露了本发明的多个优选的实施方案，但应该理解这仅仅是以实例的方式进行说明，并且可做不同的修改而无需背离如以下权利要求所包含的本发明的精神和范围。

Claims (25)

1.一种双离合器变速器，包括：

沿一根第一轴线可旋转的一个第一输入齿轮；

沿所述第一轴线可旋转的一个第二输入齿轮；

具有多个限定传动比的齿轮的一个第一输入轴，该第一输入轴沿着与所述第一轴线平行的一根第二轴线可旋转，所述第一输入轴通过沿所述第二轴线可旋转的一个第一离合器与所述第一输入齿轮扭力性地连接；

具有多个限定传动比的齿轮的一个第二输入轴，该第二输入轴沿着所述第二轴线可旋转，所述第二输入轴通过沿所述第二轴线可旋转的一个第二离合器与所述第二输入齿轮扭力性地连接；以及

一个输出轴，该输出轴具有多个齿轮，这些齿轮与所述第一和第二输入轴的所述限定传动比的齿轮相啮合。

2.如权利要求1所述的变速器，其中所述输出轴沿所述第一轴线旋转。

3.如权利要求1所述的变速器，其中所述第一输入轴与所述第二输入轴同心。

4.如权利要求1所述的变速器，其中所述第一输入轴安装了用于奇数齿轮传动比的多个限定传动比的齿轮。

5.如权利要求1所述的变速器，其中所述输出轴的一个前端是通过所述输入齿轮中的至少一个来旋转安装的。

6.如权利要求1所述的变速器，其中在所述第一输入轴上的所述限定传动比的齿轮可以选择性地被同步。

7.如权利要求1所述的变速器，其中在所述第二输入轴上的所述限定传动比的齿轮可以选择性地被同步。

8.如权利要求1所述的变速器，其中所述第一输入轴的限定传动比的齿轮向前增加齿轮传动比。

9.如权利要求1所述的变速器，其中所述第二输入轴的限定传动比的齿轮向前减少齿轮传动比。

10.如权利要求1所述的变速器，其中所述第一和第二离合器的摩擦组件是在所述第一和第二离合器与所述第一和第二输入齿轮的齿轮连接的外侧。

11.如权利要求1所述的变速器，其中所述输入齿轮是彼此扭力性地相固定的。

12.如权利要求11所述的变速器，其中在所述第一与第二输入齿轮之间的一个框架构件可旋转地支撑第一和第二输入齿轮。

13.如权利要求1所述的变速器，其中用于一个第一齿轮传动比的所述限定传动比的齿轮是通过一个单向离合器与一个对应的输入轴相连。

14.如权利要求13所述的变速器，其中所述单向离合器是在所述限定传动比的齿轮的一个输入侧上。

15.如权利要求1所述的变速器，其中用于一个第一齿轮传动比的所述限定传动比的齿轮是通过一个轴承连接在一个对应的输入轴上的小齿轮。

16.如权利要求1所述的变速器，其中所述限定传动比的齿轮之一在一个对应的输入轴上被选择性地同步，并且所述限定传动比的齿轮被连接到一个环齿轮上，该环齿轮与具有一个共同支架的多个行星齿轮相啮合，并且当所述支架对地固定时，所述对应的输入轴在与所述行星齿轮相啮合时提供倒档。

17.如权利要求16所述的变速器，其中可以使所述支架与所述另一个输入轴同步以驱动所述支架为所述限定传动比的齿轮提供一个额外的齿轮传动比。

18.如权利要求17所述的变速器，其中所述额外的齿轮传动比是一种增大的齿轮传动比。

19.如权利要求1所述的变速器，其中当两个输入轴均被被完全地用离合器连接时，所述第一输入轴比所述第二输入轴更快地旋转。

20.如权利要求1所述的变速器，其中所述第一和第二输入齿轮与一个减振器相连接。

21.如权利要求1所述的变速器，其中所述输出轴是一种多件式轴。

22.如权利要求1所述的变速器，其中所述输入轴中的至少一个是一种多件式轴。

23.一种双离合器变速器，包括：

沿一根第一轴线可旋转的一个第一输入齿轮；

沿所述第一轴线可旋转的一个第二输入齿轮；

具有多个选择性地同步的限定传动比的齿轮的一个第一输入轴，该第一输入轴沿着与所述第一轴线平行的一根第二轴线可旋转，所述第一输入轴通过沿着所述第二轴线可旋转的一个第一离合器与所述第一输入齿轮扭力性地相连接；

与所述第一输入轴同心的一个第二输入轴，该第二输入轴具有多个选择性地同步的限定传动比的齿轮，所述第二输入轴通过沿着所述第二轴线可旋转的一个第二离合器与所述第一输入齿轮扭力性地相连接；以及

沿所述第一轴线可旋转的一个输出轴，该输出轴具有多个齿轮，这些齿轮与所述第一和第二齿轮输入轴的所述限定传动比的齿轮相啮合。

24.一种双离合器变速器，包括：

沿一根第一轴线可旋转的一个第一输入齿轮；

沿所述第一轴线可旋转的一个第二输入齿轮；

与所述对应的第一和第二输入齿轮扭力性地相连接的第一和第二离合器；

具有多个选择性地同步的限定传动比的齿轮的一个第一输入轴，该第一输入轴沿着与所述第一轴线平行的一根第二轴线可旋转，所述第一输入轴与所述第一输入齿轮扭力性地相关联；

关于所述第一输入轴同心的一个第二输入轴，该第二输入轴具有多个选择性地同步的限定传动比的齿轮，所述第二输入轴与所述第二输入齿轮扭力性地相关联；以及

沿所述第一轴线可旋转的一个输出轴，该输出轴具有多个齿轮，这些齿轮与所述第一和第二齿轮输入轴的所述限定传动比的齿轮相啮合。

25.如权利要求24所述的变速器，其中所述限定传动比的齿轮之一在一个对应的输入轴上被选择性地同步，并且所述限定传动比的齿轮被连接到一个环齿轮上，该环齿轮与具有一个共同支架的多个行星齿轮相啮合，并且当所述支架对地固定时，所述对应的输入轴在与所述行星齿轮相啮合时提供倒档，并且其中所述支架可以与所述另一个输入轴同步以驱动所述支架为所述限定传动比的齿轮提供一个额外的齿轮传动比。

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