CN101571181A - 双离合器变速箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双离合器变速箱，包括两根输入轴、两根中间轴和一根倒挡轴，两根输入轴分为同轴布置的内输入轴和外输入轴，两根输入轴上设有各挡位主动齿轮，两根中间轴上设有与所述主动齿轮相啮合的各挡位从动齿轮，所述一挡主动齿轮和二挡主动齿轮位于所有其它挡位主动齿轮的两侧。本发明将低速挡的一挡、二挡齿轮分别布置在轴系的两端，这种布局的好处在于，轴系两端都存在支撑轴承，系统的刚性较好，能够承受最大的负载和交变扭矩的影响。同样倒挡从动齿轮与一挡从动齿轮共用一挡主动齿轮驱动，抵抗在倒挡时承受大负载和交变扭矩的影响。这种结构可以减少轴系的变形对齿轮造成的损伤率，提高低挡位齿轮在高负载下的使用寿命。

Description

双离合器变速箱

技术领域

本发明涉及双离合器变速箱，具体涉及一种双离合器变速箱中齿轮与轴的结构布置。

背景技术

目前使用传统变速器的普通轿车，在80％以上的道路条件下只能利用动力潜能的40％，而在市区的道路条件下则只能利用动力潜能的25％。专家分析表明：AT(传统液力机械自动变速器)能自动进行繁复的加速、减速、换挡等功能，具有变速平滑、驾驶轻便等优点，但其在耗油方面比手动变速器高5％-15％；CVT(无级变速器)虽然具有速比柔和、舒适的特点，但变速器内的能量损失过大并不节油，承载扭矩还有局限性，制造成本高；AMT(手自-体式变速器)比AT和MT(手动变速器)节能，但它采用的是单离合器结构，具有不可逾越的技术阻碍——动力中断现象，一般应用在大型乘用车上和商用车上。

DCT(双离合器变速箱)的采用，不但可以保证最有效地改善废气排放，提高传动效率，降低能源消耗，仅节能就比5速AT高15％，如果与混合动力相匹配，节能效果会更加明显。

DCT在传动效率和制造成本上均具有突出的优点。DCT由以下主要部分组成：其本体部分由挡位齿轮、主从动轴、轴承、同步器、拨叉、壳体等组成，所采用的轴套轴结构技术含量很高；电子控制单元根据各传感器及CAN总线上各ECU送达的信息，判断换挡需求，并按照设定程序计算和选择最佳换挡时机，发出换挡指令，让换挡执行单元完成换挡动作，其控制程序比传统自动变速器复杂得多，整个过程全部自动执行和完成；换挡执行单元把TCU的指令转化为液压机械动作，推动双离合器的离合以及换挡拨叉的滑移最终实现自动换挡和变速。

中国发明专利申请200410070324.9公开了一种双离合器变速箱，它具有两根同轴的输入轴、两根平行排列的输出轴及一根倒挡轴，其输入轴内轴上固定有一挡、三挡主动齿轮，其输入轴外轴上固定有二挡、四挡主动齿轮，第一输出轴上布置有一挡、二挡、三挡和四挡从动齿轮，第二输出轴上布置有五挡、六挡和倒挡从动齿轮。其中一挡主动齿轮与一挡从动齿轮、倒挡从动齿轮同时啮合；二挡主动齿轮与二挡从动齿轮相啮合；三挡主动齿轮与三挡从动齿轮、五挡从动齿轮同时啮合；四挡主动齿轮与四挡从动齿轮、六挡从动齿轮同时啮合，这样，输入轴上仅四个主动齿轮就可以实现六个前进挡和一个倒挡，可以减少齿轮的数量，使变速箱的长度大为缩短。但是，在这种双离合器变速箱中，四个主动齿轮是按照三挡主动齿轮、一挡主动齿轮、二挡主动齿轮和四挡主动齿轮的顺序依次布置的，也就是说，其高挡位的主动齿轮布置在输入轴的两端，而低挡位的主动齿轮布置在输入轴的中间，这种结构存在的缺陷是：将承受最大负载的一挡(倒挡)、二挡主动齿轮布置在输入轴的中间位置，系统的刚性较差，轴系变形容易造成低挡位齿轮的损伤，降低低挡位齿轮在高负载下的使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种系统刚性好，使用寿命长的双离合器变速箱。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种双离合器变速箱，包括两根输入轴、两根中间轴和一根倒挡轴，两根输入轴分为同轴布置的内输入轴和外输入轴，两根输入轴上设有各挡位主动齿轮，两根中间轴上设有与所述主动齿轮相啮合的各挡位从动齿轮，所述一挡主动齿轮和二挡主动齿轮位于所有其它挡位主动齿轮的两侧。

优选地，所述一挡主动齿轮位于输入轴的后端，所述二挡主动齿轮位于输入轴的前端。

优选地，所述内输入轴上设有所述一挡主动齿轮和三挡主动齿轮，所述外输入轴上设有所述二挡主动齿轮和四挡主动齿轮，所述第一中间轴上设有一挡、二挡、三挡和四挡从动齿轮，所述第二中间轴上设有五挡、六挡从动齿轮，所述倒挡轴上设有倒挡从动齿轮，所述一挡主动齿轮与一挡从动齿轮、倒挡从动齿轮同时啮合，所述二挡主动齿轮与二挡从动齿轮相啮合，所述三挡主动齿轮与三挡从动齿轮、五挡从动齿轮同时啮合，所述四挡主动齿轮与四挡从动齿轮、六挡从动齿轮同时啮合。

进一步地，所述各挡位主动齿轮固定安装在输入轴上，所述各挡位从动齿轮可转动地安装在中间轴上且可通过同步装置与中间轴同步。

进一步地，所述倒挡轴上还设有倒挡主动齿轮，所述第二中间轴上可转动地安装有第二倒挡从动齿轮，第二倒挡从动齿轮与倒挡主动齿轮相啮合，第二倒挡从动齿轮与第二中间轴之间设有同步装置。

更进一步地，所述倒挡主动齿轮与二挡主动齿轮在轴向处于平齐的位置。

进一步地，所述两根中间轴通过一主减速装置与差速器相连接。

更进一步地，所述主减速装置包括两个分别固定在两根中间轴上的主减速主动齿轮和一个与差速器相连接的主减速从动齿轮，主减速从动齿轮与两个主减速主动齿轮同时啮合。

更进一步地，所述第一中间轴的两端均设有轴承，所述主减速主动齿轮、一挡至四挡从动齿轮均位于两端的轴承之间。

更进一步地，所述第二中间轴的两端均设有轴承，所述主减速主动齿轮、第二倒挡从动齿轮、五挡从动齿轮和六挡从动齿轮均位于两端的轴承之间。

本发明的有益效果是：低速挡的一挡、二挡齿轮分别布置在轴系的两端，这种布局的好处在于，轴系两端都存在支撑轴承，系统的刚性较好，能够承受最大的负载和交变扭矩的影响。同样倒挡从动齿轮与一挡从动齿轮共用一挡主动齿轮驱动，抵抗在倒挡时承受大负载和交变扭矩的影响。这种结构可以减少轴系的变形对齿轮造成的损伤率，提高低挡位齿轮在高负载下的使用寿命。

本发明的另一个优点是采用了多对共用齿轮，其中一挡从动齿轮与倒挡从动齿轮共用一挡主动齿轮；三挡从动齿轮与五挡从动齿轮共用三挡主动齿轮；四挡从动齿轮与六挡从动齿轮共用四挡主动齿轮；两个主减速主动齿轮共用一个主减速从动齿轮，这样的结构大大节约了轴向的空间，对于紧凑型的横置变速器来说提高了发动机舱布局的灵活性，同时减少了零件，大大降低了变速器的成本。变速器轴向长度的缩短，也提高了轴系的刚性，减少轴系在大载荷下的变形，提高齿轮的传动精度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明双离合器变速箱的结构示意图。

图2示出了一挡主动齿轮、一挡从动齿轮、倒挡从动齿轮、倒挡主动齿轮、主减速主动齿轮和主减速从动齿轮，以及各轴的相互关系。

图3是本发明双离合器变速箱的剖视结构图。

图中：

1、外离合器         2、内离合器             3、离合器主动轴     4、内输入轴

5、外输入轴         6、一挡主动齿轮         7、一挡从动齿轮     8、二挡主动齿轮

9、二挡从动齿轮     10、三挡主动齿轮        11、三挡从动齿轮    12、四挡主动齿轮

13、四挡从动齿轮    14、五挡从动齿轮        15、六挡从动齿轮    16、倒挡从动齿轮

17、倒挡主动齿轮    18、第二倒挡从动齿轮    19、主减速主动齿轮

20、主减速主动齿轮  21、主减速从动齿轮      22、差速器           23-26、同步装置

27、第一中间轴      28、第二中间轴          29、倒挡轴           33、轴承

35、轴承            G1-G6、一挡——六挡     RG、倒挡

具体实施方式

如图1、图3所示，本发明一种双离合器变速箱，其两根同轴布置的输入轴4、5分别与两个离合器1、2相连接，发动机的输出轴与离合器主动轴3相连接，发动机的扭矩可以通过两个离合器1、2选择性地传递到内输入轴4或外输入轴5。其中，内输入轴4上固定安装有一挡主动齿轮6和三挡主动齿轮10，一挡主动齿轮6位于内输入轴4的后端(远离发动机的一端)；外输入轴5上固定安装有二挡主动齿轮8和四挡主动齿轮12，二挡主动齿轮8位于外输入轴5的前端(靠近发动机的一端)，这样，从整根输入轴4、5上看，二挡主动齿轮8和一挡主动齿轮6位于前、后两侧，而三挡位主动齿轮10和四挡主动齿轮12位于它们之间。

两根中间轴27、28和倒挡轴29均与输入轴4、5相平行，其中第一中间轴27上设有一至四挡从动齿轮，它们分别与输入轴上对应挡位的主动齿轮相啮合，构成了不同的挡位。因此在第一中间轴27上二挡从动齿轮9、四挡从动齿轮13、三挡从动齿轮11和一挡从动齿轮7从前到后依次排列。这四个从动齿轮都通过轴承支撑在第一中间轴27上，因此可以相对于第一中间轴27转动。在二挡从动齿轮9和四挡从动齿轮13之间设有同步装置24，在三挡从动齿轮11和一挡从动齿轮7之间设有同步装置23，通过同步装置23、24，各从动齿轮可以选择性地与第一中间轴27同步转动。在第一中间轴27的最前端还固定安装一个主减速主动齿轮19，以输出第一中间轴27的扭矩。第一中间轴27的两端均设有轴承33，主减速主动齿轮19、一挡至四挡从动齿轮7、9、11、13均位于两端的轴承33之间。这种结构提高了主减速主动齿轮19的支撑刚性，降低了齿轮在传动中的错位量，有利于保证主减速齿轮的传动精度，降低噪音；同时，这种结构可以减少变速器壳体的数量及多个壳体安装产生的累计误差，连接壳体的螺栓数量也大大减少，降低了装配成本及安装难度。

倒挡轴29上固定安装有倒挡从动齿轮16，倒挡从动齿轮16也与一挡主动齿轮6相啮合，见图2所示，即倒挡与一挡共用一个主动齿轮6。在倒挡轴29的前端，与二挡主动齿轮8在轴向平齐的位置固定安装有倒挡主动齿轮17。

第二中间轴28上设有五挡、六挡从动齿轮，其中五挡从动齿轮14也与三挡主动齿轮10相啮合，即五挡与三挡共用一个主动齿轮10；六挡从动齿轮15也与四挡主动齿轮12相啮合，即六挡与四挡共用一个主动齿轮12。在第二中间轴28上还设有一个第二倒挡从动齿轮18与倒挡主动齿轮17相啮合，第二倒挡从动齿轮18、六挡从动齿轮15和五挡从动齿轮14都通过轴承支撑在第二中间轴28上，因此可以相对于第二中间轴28转动。在第二倒挡从动齿轮18和六挡从动齿轮15之间设有同步装置26，在五挡从动齿轮14与第二中间轴28之间也设有同步装置25，通过同步装置25、26，各从动齿轮可以选择性地与第二中间轴28同步转动。在第二中间轴28的最前端还固定安装一个主减速主动齿轮20，以输出第二中间轴28的扭矩。因此在第二中间轴28上，主减速主动齿轮20、第二倒挡从动齿轮18、六挡从动齿轮15和五挡从动齿轮14从前到后依次排列。第二中间轴28的两端均设有轴承35，主减速主动齿轮20、第二倒挡从动齿轮18、五挡从动齿轮14和六挡从动齿轮15均位于两端的轴承35之间。这种结构提高了主减速主动齿轮20的支撑刚性，降低了齿轮在传动中的错位量，有利于保证主减速齿轮的传动精度，降低噪音；同时，这种结构可以减少变速器壳体的数量及多个壳体安装产生的累计误差，连接壳体的螺栓数量也大大减少，降低了装配成本及安装难度。

两根中间轴27、28的扭矩都输出到差速器22，差速器22上连接一主减速从动齿轮21，主减速从动齿轮21与两根中间轴27、28上的两个主减速主动齿轮19、20同时啮合，如图2所示，这样，主减速主动齿轮19、20和主减速从动齿轮21就构成一主减速装置，该主减速装置将两根中间轴27、28与差速器22连接起来。

同步装置随同中间轴旋转并利用滑动花键可在轴上作轴向移动。当进行换挡时，通过换挡执行机构中的拨叉将同步装置沿轴向拨向挡位从动齿轮，同步装置中的齿套与挡位从动齿轮上的结合齿进行结合，使得挡位从动齿轮与中间轴结合为一体，由于输入轴上固定的主动齿轮与挡位从动齿轮处于常啮合状态，并驱动挡位从动齿轮，从而输入轴将按照这对啮合的主动/从动挡位齿轮的速比驱动中间轴，完成不同轴之间的驱动、传输动力的过程。由于双离合器变速箱中采用了双离合器、双输入轴结构，具有两条动力传递路径，因此在进行挡位切换时，可以将下一挡位上的一对齿轮(位于另一根输入轴上)通过同步装置预先啮合，然后进行离合器交换，完成换挡，这样可以避免换挡过程中的动力中断现象。

在本发明中，双离合器为同轴的湿式双离合器，内离合器2是偶数挡位离合器，通过花键与变速器的外输入轴5结合，外离合器1是奇数挡位离合器，通过花键与变速器的内输入轴4结合。在挡位切换时，目标挡位可以在当前挡位结合的状态下，预先进行结合，结合的原则是奇数挡位与偶数挡位交替结合，两个奇数挡位或两个偶数挡位不能同时结合，即当前挡位是奇数挡位时，预结合的目标挡位只能是偶数挡位，不能是奇数挡位(该功能的控制由变速器的TCU所控制)。在换挡过程中的前期，当前挡位和目标挡位同时结合的情况下，双离合器的奇数离合器和偶数离合器一个是结合的状态，另一个是分离的状态，随着换挡过程的继续，分离的离合器进行结合，同时结合的离合器进行分离，在结合与分离的过程中，离合器内部的主动摩擦片和被动摩擦片之间由于结合力的下降，会出现滑摩现象，这样，虽然当前挡位和目标挡位同时结合，也不会在换挡过程中因轴系之间转速不一样而出现干涉的现象。

Claims (10)

1.一种双离合器变速箱，包括两根输入轴(4，5)、两根中间轴(27，28)和一根倒挡轴(29)，两根输入轴分为同轴布置的内输入轴(4)和外输入轴(5)，两根输入轴上设有各挡位主动齿轮(6，8，10，12)，两根中间轴上设有与所述主动齿轮相啮合的各挡位从动齿轮(7，9，11，13，14，15)，其特征是：所述一挡主动齿轮(6)和二挡主动齿轮(8)位于所有其它挡位主动齿轮(10，12)的两侧。

2.根据权利要求1所述的双离合器变速箱，其特征是：所述一挡主动齿轮(6)位于输入轴的后端，所述二挡主动齿轮(8)位于输入轴的前端。

3.根据权利要求1所述的双离合器变速箱，其特征是：所述内输入轴(4)上设有所述一挡主动齿轮(6)和三挡主动齿轮(10)，所述外输入轴(5)上设有所述二挡主动齿轮(8)和四挡主动齿轮(12)，所述第一中间轴(27)上设有一挡、二挡、三挡和四挡从动齿轮(7，9，11，13)，所述第二中间轴(28)上设有五挡、六挡从动齿轮(14，15)，所述倒挡轴(29)上设有倒挡从动齿轮(16)，所述一挡主动齿轮(6)与一挡从动齿轮(7)、倒挡从动齿轮(16)同时啮合，所述二挡主动齿轮(8)与二挡从动齿轮(9)相啮合，所述三挡主动齿轮(10)与三挡从动齿轮(11)、五挡从动齿轮(14)同时啮合，所述四挡主动齿轮(12)与四挡从动齿轮(13)、六挡从动齿轮(15)同时啮合。

4.根据权利要求3所述的双离合器变速箱，其特征是：所述各挡位主动齿轮(6，8，10，12)固定安装在输入轴(4，5)上，所述各挡位从动齿轮(7，9，11，13，14，15)可转动地安装在中间轴(27，28)上且可通过同步装置(23，24，25，26)与中间轴同步。

5.根据权利要求3所述的双离合器变速箱，其特征是：所述倒挡轴(29)上还设有倒挡主动齿轮(17)，所述第二中间轴(28)上可转动地安装有第二倒挡从动齿轮(18)，第二倒挡从动齿轮(18)与倒挡主动齿轮(17)相啮合，第二倒挡从动齿轮(18)与第二中间轴之间设有同步装置(26)。

6.根据权利要求5所述的双离合器变速箱，其特征是：所述倒挡主动齿轮(17)与二挡主动齿轮(8)在轴向处于平齐的位置。

7.根据权利要求3所述的双离合器变速箱，其特征是：所述两根中间轴(27，28)通过一主减速装置与差速器(22)相连接。

8.根据权利要求7所述的双离合器变速箱，其特征是：所述主减速装置包括两个分别固定在两根中间轴上的主减速主动齿轮(19，20)和一个与差速器相连接的主减速从动齿轮(21)，主减速从动齿轮(21)与两个主减速主动齿轮(19，20)同时啮合。

9.根据权利要求8所述的双离合器变速箱，其特征是：所述第一中间轴(27)的两端均设有轴承(33)，所述主减速主动齿轮(19)、一挡至四挡从动齿轮(7，9，11，13)均位于两端的轴承(33)之间。

10.根据权利要求8所述的双离合器变速箱，其特征是：所述第二中间轴(28)的两端均设有轴承(35)，所述主减速主动齿轮(20)、第二倒挡从动齿轮(18)、五挡从动齿轮(14)和六挡从动齿轮(15)均位于两端的轴承(35)之间。

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