CN101666368B - 具有副轴齿轮传动装置的多档变速器 - Google Patents

具有副轴齿轮传动装置的多档变速器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及具有副轴齿轮传动装置的多档变速器。具体而言，一种变速器，包括：输入部件、输出部件、第一和第二互连部件、多个副轴、倒档部件、多个共面齿轮组、以及多个转矩传递装置。转矩传递装置包括同步器组件和双离合器组件。可操作该变速器以在输入部件和输出部件之间提供至少一个倒档速度比和多个前进速度比。

Description

具有副轴齿轮传动装置的多档变速器
技术领域
本发明涉及变速器，更具体地，涉及一种具有双副轴和专用倒档轴的紧凑式多档变速器。
背景技术
本部分的陈述仅仅提供与本发明有关的背景信息，可能构成或者可能不构成现有技术。
典型的具有副轴和共面齿轮组的多档变速器使用具有不同的、专用的齿轮对或齿轮组的副轴齿轮来实现每个前进速度比。因此，在这种典型设计中所需的齿轮总数量是前进档位数的两倍，再加上用于倒档的三个。这需要很大数量的所需齿轮对，尤其是在具有相对大数量的前进速度比的变速器中。
虽然当前的变速器能达到它们的拟定目的，但是对能表现出改善的性能(尤其从效率、响应性和平稳性的角度来说)和改善的封装(主要是减小的尺寸和重量)的新的且改进的变速器结构的需求是基本不变的。因此，本领域中存在对这样的变速器的需求，即其在提供所期望传动比和转矩范围的同时具有改善的封装。
发明内容
本发明提供了一种具有输入部件、输出部件、第一和第二互连部件、多个副轴、倒档部件、多个共面齿轮组、以及多个转矩传递装置的变速器。转矩传递装置包括同步器组件和双离合器组件。可操作该变速器以在输入部件和输出部件之间提供至少一个倒档速度比和多个前进速度比。
在本发明的一个方面，倒档部件位于下副轴附近。
在本发明的另一个方面，变速器包括五个共面齿轮组。
在本发明的又一个方面，变速器包括五个同步器组件。
在本发明的又一个方面，可操作变速器以提供至少七个前进速度比。
从下面对实施本发明的最佳方式的详细描述中并结合附图时，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点将是显而易见的。
在本发明的一个方面，提供了一种变速器，包括：
输入部件；
输出部件；
第一互连部件；
第二互连部件；
双离合器组件，用于选择性地使输入部件与第一互连部件和第二互连部件连接；
第一、第二、第三和第四齿轮组，每个齿轮组都具有与第二齿轮和第三齿轮相互啮合的第一齿轮，其中，第一和第二齿轮组与第一互连部件持续地互连，第三和第四齿轮组与第二互连部件持续地互连；
第五齿轮组，其具有第一齿轮和第二齿轮；
第一副轴，其持续地连接到第五齿轮组；
第二副轴，其持续地连接到第五齿轮组；
倒档轴，其具有与第二、第三和第四齿轮组中的至少一个齿轮组相互啮合的第四齿轮；以及
五个同步器组件，用于选择性地使第一、第二、第三和第四齿轮组中的一个齿轮组与第一副轴、第二副轴和倒档轴中的至少一个连接，并且
其中，五个同步器组件和双离合器组件可选择性地接合以在输入部件和输出部件之间建立多个前进速度比和至少一个倒档速度比。
在本发明的又一个方面，提供了一种变速器，包括：
输入部件；
输出部件；
第一互连部件；
第二互连部件；
双离合器组件，用于选择性地使输入部件与第一互连部件和第二互连部件连接；
第一、第二、第三和第四齿轮组，每个齿轮组都具有与第二齿轮和第三齿轮相互啮合的第一齿轮，其中，第一和第二齿轮组与第一互连部件持续地互连，第三和第四齿轮组与第二互连部件持续地互连；
第五齿轮组，其具有第一齿轮和第二齿轮；
第一副轴，其持续地连接到第五齿轮组；
第二副轴，其持续地连接到第五齿轮组；
倒档轴，其具有与第二、第三和第四齿轮组中的至少一个齿轮组相互啮合的第四齿轮；
第一同步器组件，用于选择性地将第一齿轮组的第二齿轮连接到倒档轴；
第二同步器组件，用于选择性地将第二齿轮组的第二齿轮连接到第一副轴；
第三同步器组件，用于选择性地将第三齿轮组的第二齿轮和第四齿轮组的第二齿轮中的一个连接到第一副轴；
第四同步器组件，用于选择性地将第一齿轮组的第三齿轮和第二齿轮组的第三齿轮中的一个连接到第二副轴；以及
第五同步器组件，用于选择性地将第三齿轮组的第三齿轮和第四齿轮组的第三齿轮中的一个连接到第二副轴，并且
其中，五个同步器组件和双离合器组件可选择性地接合以在输入部件和输出部件之间建立多个前进速度比和至少一个倒档速度比。
在本发明的又一个方面，提供了一种变速器，包括：
输入部件；
输出部件；
第一互连部件；
第二互连部件；
双离合器组件，用于选择性地使输入部件与第一互连部件和第二互连部件连接；
第一、第二、第三和第四齿轮组，每个齿轮组都具有与第二齿轮和第三齿轮相互啮合的第一齿轮，其中，第一和第二齿轮组与第一互连部件持续地互连，第三和第四齿轮组与第二互连部件持续地互连；
第五齿轮组，其具有第一齿轮和第二齿轮；
第一副轴，其持续地连接到第五齿轮组，并位于第一和第二互连部件的径向向外处且平行于第一和第二互连部件；
第二副轴，其持续地连接到第五齿轮组，并位于输入部件的径向向外处且平行于输入部件；
倒档轴，其具有与第二、第三和第四齿轮组中的至少一个齿轮组相互啮合的第四齿轮，并位于输入部件的径向向外处且平行于输入部件，并且至少部分地位于第一副轴之下和至少部分地位于第二副轴之上；
第一同步器组件，用于选择性地将第一齿轮组的第二齿轮连接到倒档轴；
第二同步器组件，用于选择性地将第二齿轮组的第二齿轮连接到第一副轴；
第三同步器组件，用于选择性地将第三齿轮组的第二齿轮和第四齿轮组的第二齿轮中的一个连接到第一副轴；
第四同步器组件，用于选择性地将第一齿轮组的第三齿轮和第二齿轮组的第三齿轮中的一个连接到第二副轴；以及
第五同步器组件，用于选择性地将第三齿轮组的第三齿轮和第四齿轮组的第三齿轮中的一个连接到第二副轴，
其中，五个同步器组件和双离合器组件可选择性地接合以在输入部件和输出部件之间建立至少七个前进速度比和至少一个倒档速度比。
附图说明
图1是根据本发明的变速器的一个实施例的侧视断面视图；以及
图2是示意性端视图，示出了根据本发明的变速器的一个实施例的各种部件的放置情况。
具体实施方式
参照附图，其中相似的标记号表示相似的构件，在图1中，多档变速器总体上由标记号10标示。变速器10包括输入部件12和输出部件14。在本实施例中，输入部件12为轴，输出部件14为最终驱动齿轮，不过，本领域技术人员将理解，输入轴12可为轴之外的构件，输出部件14可为齿轮之外的诸如轴的构件。输入部件12与变矩器(未示出)或其它起动装置持续地连接。发动机(未示出)连接到变矩器并向其提供驱动转矩。输出部件14与包括差动装置(未示出)在内的最终驱动单元(未示出)持续地连接。变速器10包括副轴齿轮传动装置20，其包括各种轴或部件、共面的相互啮合齿轮组、双离合器组件、以及可选择性地接合的同步器，如将在本文中描述的。例如，副轴齿轮传动装置20包括第一互连部件21、第二互连部件23、第一副轴22或上部件、第二副轴24或下部件、以及倒档轴或部件26。第二互连部件23为套轴，其与第一互连部件21同心。副轴22、24和倒档部件26每个都与输入部件12间隔开且平行于输入部件12。
转向图2，为了最大限度地提高变速器10的紧凑性，将输入部件12、输出部件14、副轴22和24、以及倒档部件26布置在壳体28内。更具体地，将变速器10划分成四个象限I、II、III、IV。每个象限由壳体28和输入部件12的中心线限定。例如，输出部件14位于输入部件12的左下方，即在象限III中。第一副轴22位于输入部件12的左边稍上方，即在象限III和IV中。第二副轴24位于输入部件12的下面稍右方，即在象限II和III中。倒档部件26位于输入部件12的右下方，即在象限II中，更具体而言，水平方向上在第二副轴24的右边，竖直方向上在第一、第二副轴22、24之间。下文将更详细地描述副轴22和24、倒档部件26、输入部件12以及输出部件14的相互连接。
再转向图1，双离合器组件29连接在输入部件12和第一及第二互连轴21、23之间。双离合器组件29包括离合器壳体31，离合器壳体31与输入轴12连接以共同旋转。另外，双离合器组件29具有第一和第二离合器元件或毂33和35。离合器元件33和35与壳体31一起配置来形成摩擦式离合器，如作为双离合器在本领域中所众所周知的。更具体地，离合器元件33、35和离合器壳体31具有安装在其上的摩擦盘(未示出)，它们相互作用以形成摩擦式离合器。离合器元件33与第一互连轴21连接以共同旋转，离合器元件35与第二互连轴23连接以共同旋转。因此，离合器元件33与离合器壳体31的选择性接合将输入部件12与第一互连轴21相连以共同旋转，离合器元件35与离合器壳体31的选择性接合将输入部件12与第二互连轴23相连以共同旋转。
副轴齿轮传动装置20还包括多个共面的、相互啮合齿轮组30、40、50、60和70。共面齿轮组30包括齿轮32、齿轮34和齿轮36。齿轮32与第一互连部件21连接以共同旋转并与齿轮34和齿轮36相互啮合。齿轮34可选择性地与第二副轴24连接以共同旋转。齿轮36可选择性地与倒档部件26连接以共同旋转。
共面齿轮组40包括齿轮42、齿轮44和齿轮46。齿轮42与第一互连部件21连接以共同旋转并与齿轮44和齿轮46相互啮合。齿轮44可选择性地与第一副轴22连接以共同旋转。齿轮46可选择性地与第二副轴24连接以共同旋转。齿轮组40与齿轮组30相邻。
共面齿轮组50包括齿轮52、齿轮54、齿轮56和齿轮58。齿轮52与第二互连部件23连接以共同旋转并与齿轮54和齿轮56相互啮合。齿轮54可选择性地与第一副轴22连接以共同旋转。齿轮56可选择性地与第二副轴24连接以共同旋转并且也与齿轮58相互啮合。齿轮58与倒档部件26连接以共同旋转。齿轮组50与齿轮组40相邻。
共面齿轮组60包括齿轮62、齿轮64和齿轮66。齿轮62与第二互连部件23连接以共同旋转并与齿轮64和齿轮66相互啮合。齿轮64可选择性地与第一副轴22连接以共同旋转。齿轮66可选择性地与第二副轴24连接以共同旋转。齿轮组60与齿轮组50相邻。
共面或传动齿轮组70包括齿轮72和齿轮74。齿轮72与第一副轴22连接以共同旋转并与输出部件14相互啮合。齿轮74与第二副轴24连接以共同旋转并且也与输出部件14相互啮合。齿轮组70与齿轮组60相邻。
在本发明的变速器的一个替代实施例中，齿轮58与齿轮66而不是与齿轮56相互啮合并形成共面齿轮组60而不是共面齿轮组50的一部分。这通过延长倒档部件26的长度并使齿轮58与齿轮66对齐而实现。
变速器10还包括多个可选择性地接合的同步器组件80、90、100、110和120。同步器80和90为单侧同步器，其通常包括换档拨叉(未示出)，该换档拨叉由致动器(未示出)双向平移到一个接合位置和一个中立或未接合位置上。例如，同步器80可选择性地接合以将齿轮44与第一副轴22连接以便随其共同旋转。同步器90可选择性地接合以将齿轮36与倒档部件26连接以便随其共同旋转。同步器100、110和120是双侧同步器且通常包括换档拨叉(未示出)，该换档拨叉由致动器(未示出)双向平移到至少两个接合位置和一个中立或未接合位置上。例如，同步器100可选择性地接合以将齿轮54与第一副轴22连接以便随其共同旋转，并且可选择性地接合以将齿轮64与第一副轴22连接以便随其共同旋转。同步器110可选择性地接合以将齿轮34与第二副轴24连接以便随其共同旋转，并且可选择性地接合以将齿轮46与第二副轴24连接以便随其共同旋转。同步器120可选择性地接合以将齿轮56与第二副轴24连接以便随其共同旋转，并且可选择性地接合以将齿轮66与第二副轴24连接以便随其共同旋转。
变速器10能够以至少7个前进转矩比和至少一个倒档转矩比将转矩从输入轴12传递到输出轴14。不过，可以添加更少或更多的前进转矩比，而不偏离本发明的范围。前进转矩比和倒档转矩比中的每一个都是通过双离合器组件29及同步器组件80、90、100、110和120中的一个或多个的接合而实现的。本领域技术人员将容易地理解，与每个转矩比相关联的是不同的速度比。
应该理解，在同步器组件80、90、100、110和120的选择性接合之后，每个单独的齿轮组30、40、50和60提供一个或多个前进和/或倒档传动比，还应该理解，哪个同步器和哪个齿轮组与哪个前进或倒档速度比相关联可以变化，而不偏离本发明的范围。
例如，为了建立倒档转矩比，接合离合器元件33以使输入部件12与第一互连部件21连接，接合同步器90以使齿轮36连接到倒档部件26，并且接合同步器120以使齿轮56连接到第二副轴24。来自输入轴12的输入转矩通过齿轮32传输到齿轮36，通过倒档部件26传输到齿轮58，从齿轮58传输到齿轮56，通过第二副轴24传输到齿轮74，并从齿轮74传输到齿轮76和输出轴14。在齿轮58与齿轮66相互啮合的实施例中，则同步器120使齿轮66连接到第二副轴24。这允许同步器120在将变速器换档到第一档位时保持接合，如下文将描述的。应该理解，选择哪个齿轮组作为倒档转矩比优选地取决于齿轮54、56、64和66中的哪个被设置为第一前进转矩比，使得已经为倒档档位接合的同步器组件100、120不必为第一档位而改变。
为了建立第一前进转矩比(即，第一档位)，接合离合器元件35以使输入部件12与第二互连部件23连接，同步器120使齿轮66连接到第二副轴24。来自输入部件12的输入转矩通过齿轮62传输到齿轮66，通过第二副轴24传输到齿轮74，并从齿轮74传输到齿轮76，并通过输出轴14。
为了建立第二前进转矩比(即，第二档位)，接合离合器元件33以使输入部件12与第一互连部件21连接，同步器110使齿轮34连接到第二副轴24。来自输入部件12的输入转矩通过齿轮32传输到齿轮34，通过第二副轴24传输到齿轮74，并从齿轮74传输到齿轮76，并通过输出轴14。
为了建立第三前进转矩比(即，第三档位)，接合离合器元件35以使输入部件12与第二互连部件23连接，同步器120使齿轮56连接到第二副轴24。来自输入部件12的输入转矩通过齿轮52传输到齿轮56，通过第二副轴24传输到齿轮74，并从齿轮74传输到齿轮76，并通过输出轴14。
为了建立第四前进转矩比(即，第四档位)，接合离合器元件33以使输入部件12与第一互连部件21连接，同步器110使齿轮46连接到第二副轴24。来自输入部件12的输入转矩通过齿轮42传输到齿轮46，通过第二副轴24传输到齿轮74，并从齿轮74传输到齿轮76，并通过输出轴14。
为了建立第五前进转矩比(即，第五档位)，接合离合器元件35以使输入部件12与第二互连部件23连接，同步器100使齿轮64连接到第一副轴22。来自输入部件12的输入转矩通过齿轮62传输到齿轮64，通过第一副轴22传输到齿轮72，并从齿轮72传输到齿轮76，并通过输出轴14。
为了建立第六前进转矩比(即，第六档位)，接合离合器元件33以使输入部件12与第一互连部件21连接，同步器80使齿轮44连接到第一副轴22。来自输入部件12的输入转矩通过齿轮42传输到齿轮44，通过第一副轴22传输到齿轮72，并从齿轮72传输到齿轮76，并通过输出轴14。
为了建立第七前进转矩比(即，第七档位)，接合离合器元件35以使输入部件12与第二互连部件23连接，同步器100使齿轮54连接到第一副轴22。来自输入部件12的输入转矩通过齿轮52传输到齿轮54，通过第一副轴22传输到齿轮72，并从齿轮72传输到齿轮76，并通过输出轴14。
再一次，应该理解，齿轮组30、40、50和60中的哪些与哪个前进转矩比和倒档转矩比相关联，可以从上述实例改变，而不偏离本发明的范围。
本发明设想，通过选择变速器10的齿轮的齿数可以实现多个转矩比(即，输出部件14的转矩与输入部件12的转矩之比)。此外，本发明有利地让倒档部件26在变速器10中的位置较低，靠近第二副轴24，以获得更加紧凑的布置。这种布置为实现与其它双副轴变速器相比而言的缩短的变速器长度提供了机会。
尽管详细描述了实施本发明的最佳方式，但是本发明所涉及领域的技术人员将认识到在所附权利要求范围内实践本发明的各种可替代设计和实施例。

Claims (23)

1.一种变速器，包括：
输入部件；
输出部件；
第一互连部件；
第二互连部件；
双离合器组件，用于选择性地使输入部件与第一互连部件和第二互连部件连接；
第一、第二、第三和第四齿轮组，每个齿轮组都具有与第二齿轮和第三齿轮相互啮合的第一齿轮，其中，第一和第二齿轮组与第一互连部件持续地互连，第三和第四齿轮组与第二互连部件持续地互连；
第五齿轮组，其具有第一齿轮和第二齿轮；
第一副轴，其持续地连接到第五齿轮组；
第二副轴，其持续地连接到第五齿轮组；
倒档轴，其具有与第二、第三和第四齿轮组中的至少一个齿轮组相互啮合的第四齿轮；以及
五个同步器组件，用于选择性地使第一、第二、第三和第四齿轮组中的一个齿轮组与第一副轴、第二副轴和倒档轴中的至少一个连接，并且
其中，五个同步器组件和双离合器组件可选择性地接合以在输入部件和输出部件之间建立多个前进速度比和至少一个倒档速度比。
2.如权利要求1所述的变速器，其中，第一副轴和第二副轴每个都位于输入部件的径向向外处并且平行于输入部件。
3.如权利要求1所述的变速器，其中，输出部件是差动装置内的最终驱动传动齿轮。
4.如权利要求1所述的变速器，其中，倒档轴位于输入部件的径向向外处并且平行于输入部件。
5.如权利要求1所述的变速器，其中，第一副轴至少部分地位于倒档轴和第二副轴之上。
6.如权利要求5所述的变速器，其中，倒档轴至少部分地位于第二副轴之上。
7.如权利要求1所述的变速器，其中，第一、第二、第三、第四和第五齿轮组是共面齿轮组。
8.如权利要求1所述的变速器，其中，第一和第二齿轮组的第一齿轮持续地互连到第一互连部件，第三和第四齿轮组的第一齿轮持续地连接到第二互连部件。
9.如权利要求8所述的变速器，其中，五个同步器组件中的第一个选择性地将第一齿轮组的第二齿轮连接到倒档轴。
10.如权利要求9所述的变速器，其中，五个同步器组件中的第二个选择性地将第二齿轮组的第二齿轮连接到第一副轴。
11.如权利要求10所述的变速器，其中，五个同步器组件中的第三个选择性地将第三齿轮组的第二齿轮和第四齿轮组的第二齿轮中的一个连接到第一副轴。
12.如权利要求11所述的变速器，其中，五个同步器组件中的第四个选择性地将第一齿轮组的第三齿轮和第二齿轮组的第三齿轮中的一个连接到第二副轴。
13.如权利要求12所述的变速器，其中，五个同步器组件中的第五个选择性地将第三齿轮组的第三齿轮和第四齿轮组的第三齿轮中的一个连接到第二副轴。
14.如权利要求1所述的变速器，其中，第五齿轮组的第一齿轮持续地互连到第一副轴并与输出部件相互啮合，第五齿轮组的第二齿轮持续地互连到第二副轴并与输出部件相互啮合。
15.一种变速器，包括：
输入部件；
输出部件；
第一互连部件；
第二互连部件；
双离合器组件，用于选择性地使输入部件与第一互连部件和第二互连部件连接；
第一、第二、第三和第四齿轮组，每个齿轮组都具有与第二齿轮和第三齿轮相互啮合的第一齿轮，其中，第一和第二齿轮组与第一互连部件持续地互连，第三和第四齿轮组与第二互连部件持续地互连；
第五齿轮组，其具有第一齿轮和第二齿轮；
第一副轴，其持续地连接到第五齿轮组； 
第二副轴，其持续地连接到第五齿轮组；
倒档轴，其具有与第二、第三和第四齿轮组中的至少一个齿轮组相互啮合的第四齿轮；
第一同步器组件，用于选择性地将第一齿轮组的第二齿轮连接到倒档轴；
第二同步器组件，用于选择性地将第二齿轮组的第二齿轮连接到第一副轴；
第三同步器组件，用于选择性地将第三齿轮组的第二齿轮和第四齿轮组的第二齿轮中的一个连接到第一副轴；
第四同步器组件，用于选择性地将第一齿轮组的第三齿轮和第二齿轮组的第三齿轮中的一个连接到第二副轴；以及
第五同步器组件，用于选择性地将第三齿轮组的第三齿轮和第四齿轮组的第三齿轮中的一个连接到第二副轴，并且
其中，五个同步器组件和双离合器组件可选择性地接合以在输入部件和输出部件之间建立多个前进速度比和至少一个倒档速度比。
16.如权利要求15所述的变速器，其中，第一副轴和第二副轴每个都位于输入部件的径向向外处并且平行于输入部件。
17.如权利要求15所述的变速器，其中，输出部件是差动装置内的最终驱动传动齿轮。
18.如权利要求15所述的变速器，其中，倒档轴位于输入部件的径向向外处并且平行于输入部件。
19.如权利要求15所述的变速器，其中，第一副轴至少部分地位于倒档轴和第二副轴之上。
20.如权利要求15所述的变速器，其中，倒档轴至少部分地位于第二副轴之上。
21.如权利要求16所述的变速器，其中，第一和第二齿轮组的第一齿轮持续地互连到第一互连部件，第三和第四齿轮组的第一齿轮持续地互连到第二互连部件。
22.如权利要求15所述的变速器，其中，第五齿轮组的第一齿轮持续地互连到第一副轴并与输出部件相互啮合，第五齿轮组的第二齿轮持续地互连到第二副轴并与输出部件相互啮合。
23.一种变速器，包括： 
输入部件；
输出部件；
第一互连部件；
第二互连部件；
双离合器组件，用于选择性地使输入部件与第一互连部件和第二互连部件连接；
第一、第二、第三和第四齿轮组，每个齿轮组都具有与第二齿轮和第三齿轮相互啮合的第一齿轮，其中，第一和第二齿轮组与第一互连部件持续地互连，第三和第四齿轮组与第二互连部件持续地互连；
第五齿轮组，其具有第一齿轮和第二齿轮；
第一副轴，其持续地连接到第五齿轮组，并位于第一和第二互连部件的径向向外处且平行于第一和第二互连部件；
第二副轴，其持续地连接到第五齿轮组，并位于输入部件的径向向外处且平行于输入部件；
倒档轴，其具有与第二、第三和第四齿轮组中的至少一个齿轮组相互啮合的第四齿轮，并位于输入部件的径向向外处且平行于输入部件，并且至少部分地位于第一副轴之下和至少部分地位于第二副轴之上；
第一同步器组件，用于选择性地将第一齿轮组的第二齿轮连接到倒档轴；
第二同步器组件，用于选择性地将第二齿轮组的第二齿轮连接到第一副轴；
第三同步器组件，用于选择性地将第三齿轮组的第二齿轮和第四齿轮组的第二齿轮中的一个连接到第一副轴；
第四同步器组件，用于选择性地将第一齿轮组的第三齿轮和第二齿轮组的第三齿轮中的一个连接到第二副轴；以及
第五同步器组件，用于选择性地将第三齿轮组的第三齿轮和第四齿轮组的第三齿轮中的一个连接到第二副轴，
其中，五个同步器组件和双离合器组件可选择性地接合以在输入部件和输出部件之间建立至少七个前进速度比和至少一个倒档速度比。 
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