CN101876363B - 双离合器变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有第一输入轴(10)和第二输入轴(30)的双离合器变速器(1)，包括第一驱动轴(50)、第二驱动轴(70)和第三驱动轴(90)，包括与驱动轴(50，70，90)无相对转动地连接的输出轴(110)，并且包括多个档位，其中，每一个档位均对应于包含一个空套齿轮和一个固定齿轮的齿轮连接，每一个档位对应于包含一个空套齿轮和一个固定齿轮的齿轮连接，在所述第二驱动轴(70)上安装有一个包含第一齿轮(74a)和第二齿轮(74b)的可被操作的多级齿轮(74)，倒档(R)的、在所述第三驱动轴(90)上的空套齿轮(92)与所述多级齿轮(74)的第一齿轮(74a)啮合，第二前进档(II)的、在其中一个输入轴(30)上的固定齿轮(34)与所述多级齿轮的第二齿轮(74b)啮合。本发明提出，可以利用一个设置在所述第二驱动轴(70)上的换档离合器(75)来操作所述多级齿轮(74)，其中，所述换档离合器用作单作用换档离合器，借助它仅可将所述多级齿轮(74)无相对转动地与所述第二驱动轴(70)连接。

Description

双离合器变速器
技术领域
本发明涉及一种多档双离合器变速器，包括第一输入轴和第二输入轴以及第一、第二和第三驱动轴。
背景技术
WO2006/128626公开了这样一种双离合器变速器，三个驱动轴与差速器形式的输出装置无相对转动地连接。对每一个档位配置了具有一个空套齿轮和一个固定齿轮的齿轮连接装置，其中，相应齿轮连接装置的空套齿轮可以通过换档离合器与支承该空套齿轮的轴无相对转动地连接。如果已经通过换档离合器在空套齿轮与轴之间建立了无相对转动的连接，则已挂入了相应的档位，从而在其中一个输入轴与所述输出装置之间形成扭矩流。
WO2006/128626公开了一种具有多级齿轮(Stufenzahnrad)的双离合器变速器，所述多级齿轮具有第一齿轮和第二齿轮。所述多级齿轮可以通过换档离合器与支承多级齿轮的驱动轴无相对转动地连接。第一齿轮与安装在另一个驱动轴上的倒档的空套齿轮啮合。多级齿轮的第二齿轮与安装在其中一个输入轴上的固定齿轮啮合。当多级齿轮接合之后，也就是当多级齿轮与驱动轴之间形成无相对转动的连接时，就挂入了双离合器变速器的第二前进档。需要在倒档的空套齿轮与相应的驱动轴之间形成无相对转动的连接，才能挂入倒档。但在挂入倒档之后，应使得多级齿轮不再与支承多级齿轮的驱动轴无相对转动地连接。在这种情况下，多级齿轮的作用是改变旋转方向的、用于倒档的中间齿轮，并不将扭矩传递给多级齿轮的驱动轴。
尽管利用WO2006/128626所述的双离合器变速器可以实现很小的轴向结构尺寸，但也存在对轴向结构很短的其它双离合器变速器的需求。其结构应当尽可能简单，但同时也应当有尽可能多的自由度来设计各档的传动比。
发明内容
利用权利要求1所述的双离合器变速器即可解决本发明的任务。本发明的优选实施例可从相关从属权利要求得到。
本发明所述双离合器变速器的特征在于，可以利用一个设置在第二驱动轴上的换档离合器来操作多级齿轮，所述换档离合器用作单作用换档离合器，用它仅能使多级齿轮与第二驱动轴无相对转动地连接。
在双离合器变速器的研发过程中得出了令人惊奇的结论：利用一个单一作用的单作用换档离合器来操作多级齿轮，可以实现轴向短而紧凑的双离合器变速器结构，并且在档位数量、布置结构与传动比方面具有更多自由度。
在一种首选实施例中，可以通过另一个单作用换档离合器来操作倒档的空套齿轮。在此优选地，单作用换档离合器各具有一个可以相对于支承该单作用换档离合器的轴在轴向上移动的滑套。换档滑套在终点位置中在空套齿轮与支承该空套齿轮的轴之间产生形锁合连接。而反之，在中性位置N中，与轴无相对转动地连接的滑套和空套齿轮之间的形锁合连接被取消，从而使得空套齿轮可以在轴上自由转动(不考虑摩擦)。与可以选择性操作轴向相邻布置在轴上的两个空套齿轮的换档离合器相比(双作用换档离合器)，单作用换档离合器只能使得一个空套齿轮与轴无相对转动地连接，这里指的是使多级齿轮与第二驱动轴或者使倒档的空套齿轮与第三驱动轴无相对转动地连接。如果采用双作用离合器，则除了在其中使第一空套齿轮与轴连接的第一终点位置之外，还可以使滑套移动到第二终点位置之中，从而在另一个空套齿轮与轴之间形成无相对转动的连接。
用于操作中间齿轮的单作用换档离合器和用于操作倒档的空套齿轮的另一个单作用换档离合器可以通过一个共用的换档拨叉相互耦合。通过换档拨叉将用来移动单作用换档离合器的一个或多个滑套的作用力传递到滑套之中。共用换档拨叉的优点在于，可以通过一个唯一的换档执行机构来控制两个单作用换档离合器。
优选地，对安装于不同驱动轴上的所述两个单作用换档离合器和/或共用的换档拨叉进行适当布置/设计，使得处在中性位置的两个滑套恰好就在换档拨叉的某一个位置之中。现在如果使得换档拨叉从该位置沿轴向朝向一个方向运动，就应当换入倒档，这就是说，另一个用来操作空套齿轮的单作用换档离合器的滑套在倒档的空套齿轮与第三驱动轴之间形成无相对转动的连接。同时使得多级齿轮的单作用换档离合器滑套沿轴向运动，但并不在多级齿轮与第二驱动轴之间形成无相对转动的连接。但是如果现在使得共用的换档拨叉从在其中两个单作用换档离合器的滑套处在中性位置的位置沿轴向朝向相反的方向移动，就会将多级齿轮与第二驱动轴固定连接，从而挂入双离合器变速器的第二前进档。当挂入了第二档之后，倒档的空套齿轮就可以相对于第三驱动轴自由转动。
通过这两个单作用换档离合器的这种机械耦合，可以防止同时挂入倒档和第二前进档。因此不需要采取其它措施来防止双离合器变速器同时挂入倒档和第二前进档。
优选将第二前进档的固定齿轮布置在空心轴形式的第二输入轴上。第一输入轴是与空心轴同轴布置的芯轴。
在第二前进档的固定齿轮与双离合器变速器输入侧之间可以将第四或者第六前进档的固定齿轮布置在第二输入轴上。所述输入侧是双离合器变速器的、在其上输入轴与双离合器可以连接或已连接的一侧。
优选可以通过安装于第一驱动轴上的换档离合器来连接第四和第六前进档的空套齿轮，所述换档离合器被设计成双作用换档离合器，其中优选使用一个滑套，该滑套可占据两个终点位置以及一个这些终点位置之间的中性位置。滑套在相应的终点位置中使第一驱动轴和对应于该相应的终点位置之间的空套齿轮形成无相对转动的连接。
在一种优选实施例中，第四或第六前进档的固定齿轮与倒档的空套齿轮处在一个垂直于双离合器变速器主轴线的平面之中。双离合器变速器的主轴线在此对应于这些优选同轴布置的输入轴的轴线，优选所有三个驱动轴彼此相隔一定距离地、平行于这些输入轴地布置。
多级齿轮的第一齿轮的直径可以小于多级齿轮的第二齿轮。这样就能使得倒档的传动比大于第二前进档的传动比，且不必使第二和第三驱动轴之间的轴间距变得太大。第一齿轮优选布置在多级齿轮的第二齿轮与所述输入侧之间。
第三前进档的空套齿轮和第五前进档的空套齿轮可以在垂直于主轴线的一个平面之中，并且与一个共用的固定齿轮啮合。采用这种措施可以节约轴向结构空间。但是由此产生第三和第五前进档的传动比的关联。两个空套齿轮与共用的固定齿轮所在的这个平面可以紧邻第二输入轴的轴端，该第二输入轴优选是空心轴。即，除了这些输入轴之间的轴承之外，在第二输入轴的轴端与该共用的固定齿轮之间没有诸如固定齿轮或换档离合器之类的其它部件。
变换地，第一前进档的固定齿轮直接布置在第二输入轴的轴端上。为了能够良好地支撑作用于第一档空套齿轮上的作用力，可以在第二和第一输入轴之间安装一个轴承装置，该轴承装置本身支撑于一个位置固定的支架上。该位置固定的支架可以是双离合器变速器壳体的一部分，或者与该壳体相应连接。
双离合器变速器优选具有六个或更多前进档。在一种首选实施例中，所采用的是七个前进档，其中，对第七档设置了一个安装于第一驱动轴上的空套齿轮。
该空套齿轮与在优选构造成芯轴的第一输入轴上的一个固定齿轮啮合。
已证明有益的是：将双离合器变速器的所有换档离合器布置在第一、第二或第三驱动轴上。即在输入轴上只有固定齿轮，没有空套齿轮。
双离合器变速器优选具有一个起到停车锁止器作用的齿轮，该齿轮优选布置在安装有倒档空套齿轮的第三驱动轴上。优选将第三驱动轴的小齿轮布置在所述停车锁止器与倒档空套齿轮之间，该小齿轮与输出装置的输出齿轮啮合。与该输出齿轮啮合的还有第一驱动轴的小齿轮或固定齿轮以及第二驱动轴的小齿轮或固定齿轮。三个驱动轴的小齿轮均布置在输出齿轮的圆周上，从而其轴线从输出侧来看构成一个三角形。
附图说明
以下将根据附图所示的实施例，对本发明进行详细解释。相关附图如下：
附图1本发明第一种实施例的纵剖面示意图；
附图2第二种实施例的纵剖面图；
附图3第三种实施例的纵剖面图；以及
附图4第四种实施例的纵剖面图；
具体实施方式
附图1所示为本发明所述双离合器变速器第一种实施例的构造示意图，整体上以附图标记1表示双离合器变速器。双离合器变速器1具有相互同轴布置的第一输入轴10和第二输入轴30。第二输入轴30被设计成空心轴，第一输入轴10则是一根芯轴。第一离合器3和第二离合器4均被布置于双离合器变速器1的输入侧2。利用第一离合器3可以将第一输入轴10与图中没有绘出的发动机的曲轴5连接。利用第二离合器4可以将第二输入轴30与曲轴5连接。
第一驱动轴50、第二驱动轴70以及第三驱动轴90均平行于同轴布置的输入轴10、30。在附图1的示图中，输入轴10、30以及驱动轴50、70、90均在一个平面之中。但实际上驱动轴50、70、90借助他们各自的小齿轮或固定齿轮51、71、91均被布置在图中仅仅部分绘出的驱动齿轮或环形齿轮111的圆周之中。小齿轮51、71、91与环形齿轮111相互啮合。小齿轮51、71、91具有不同大小的直径，但也可以具有同样大的直径。
四个固定齿轮11、12、13、14与第一输入轴无相对转动地连接，其中固定齿轮11与安装在第一驱动轴50上的空套齿轮64啮合。齿轮11、64构成对应于双离合器变速器1第七前进档VII的齿轮连接。当换档离合器52使空套齿轮64与第一驱动轴50之间形成了无相对转动的连接时，就挂入了第七前进档VII。换档离合器52被设计成双作用换档离合器，因为它不仅能够将空套齿轮51、而且能够将第一驱动轴50上的另一个空套齿轮53无相对转动地与驱动轴50连接。当该空套齿轮与第一驱动轴50无相对转动地连接之后，就挂入了第五前进档V。当挂入了第五前进档V并且闭合第一离合器3之后，扭矩流从曲轴5经由第一输入轴30到达固定齿轮13，并通过固定齿轮13的啮合到达现在与第一驱动轴50无相对转动地连接的空套齿轮53上，并且从那里通过小齿轮51到达环形齿轮111上。
与第二驱动轴70上的空套齿轮72啮合的固定齿轮12布置在固定齿轮11、13之间。紧邻第二输入轴30的轴端31布置的固定齿轮14与第二驱动轴70上的空套齿轮82啮合。用来挂入第一前进档I和第三前进档III的换档离合器73在轴向上并排的空套齿轮72、82之间布置在第二驱动轴70上。因此换档离合器73也被设计成双作用换档离合器。
用来将第二输入轴30支承于第一驱动轴10上的轴承装置32被布置在第二输入轴30的轴端31上。轴承装置32支撑于位置固定的支架6上。因此固定齿轮14上的力可以直接被位置固定的支架所吸收。
可以将奇数前进档I、III、V对应于第一分变速器。通过第一离合器3使得第一分变速器与曲轴5接合或脱离。
附图1所示的双离合器变速器1还具有另外四个档位，即三个前进档II、IV和V I以及一个倒档R。三个偶数前进档II、IV、VI和倒档R可以对应于双离合器变速器1的第二分变速器。
在第二输入轴30上有三个固定齿轮33、34、35，其中构成第二输入轴30的轴端31的固定齿轮33与第一驱动轴50上的空套齿轮54啮合。沿轴向在空套齿轮54旁边在第一驱动轴50上布置换档离合器55以及然后是空套齿轮56。空套齿轮56与第二输入轴30上的固定齿轮35啮合。
通过换档离合器55要么可以挂入第六前进档VI，或者挂入第四前进档IV。在本实施例中，对应于第四前进档IV的齿轮35、56比构成第六前进档VI的齿轮33、54更加靠近输入侧2。
在固定齿轮33、35之间将固定齿轮34布置在第二输入轴30上，该固定齿轮与第二驱动轴70上的多级齿轮74啮合。多级齿轮74包括第一齿轮74a和第二齿轮74b，所述多级齿轮74的第二齿轮74b与固定齿轮34啮合，直径小于第二齿轮74b的第一齿轮74a与第三驱动轴90上的空套齿轮92啮合，可以通过换档离合器75使得多级齿轮74与第二驱动轴70无相对转动地连接。当形成了无相对转动的连接之后，就可以通过固定齿轮34和多级齿轮74的第二齿轮74b，将扭矩从第二输入轴30传递给驱动轴70以及输出齿轮111。这时以第二前进档II的传动比传递扭矩。
当挂入了第二前进档II之后，必须使得空套齿轮92不会同时无相对转动地与第三驱动轴90连接。换档离合器93负责在空套齿轮92与驱动轴90之间形成无相对转动的连接。与换档离合器75一样，换档离合器93也被设计成单作用换档离合器。这就是说，使用相应的换档离合器分别只能挂入一个档位。与此不同，例如通过设计成双作用换档离合器的换档离合器55则不仅可以挂入第四前进档，而且也可以挂入第六前进档。
换档离合器75、93之间的虚线7表示这些部件之间的机械耦合。可通过用来使换档离合器75、93的换档套筒共同沿轴向运动的共用换档拨叉实现该耦合。例如当使得换档拨叉如附图1所示向右运动时，在第二驱动轴70与多级齿轮74之间形成无相对转动的连接，从而挂入第二前进档II。移动共用的换档拨叉不仅可以使得换档离合器75的滑套、而且也会使得换档离合器93的滑套向右运动。换档离合器93的滑套的该运动并不在空套齿轮92与第三驱动轴90之间形成无相对转动的连接。而当换档拨叉从中性位置N在附图1中的向左运动时，则会在空套齿轮92与第三驱动轴90之间产生形锁合连接，从而挂入倒档R。这里换档拨叉以及换档离合器75、93的两个滑套的运动也以类似的方式不导致无相对转动地连接第二驱动轴70上的空套齿轮，因此排除同时挂入倒档R和第二前进档II，尽管相应的换档离合器处在不同的轴上。
齿轮94无相对转动地与第三驱动轴连接并且起到停车锁止器P的作用。小齿轮91布置在停车锁止器P与空套齿轮92之间。这就是说，停车锁止器P作为一方，空套齿轮92以及双离合器变速器所有其它档位的齿轮连接作为另一方处在由小齿轮51、71和91以及环形齿轮111所构成的平面的不同的侧上。
附图2至4所示为本发明所述双离合器变速器1的其它实施例。附图2至4中凡是与附图1中相类似或相同的部件或特征，均以相同的附图标记对其进行标识。以下是关于附图2至4的说明，基本上仅限于讨论所述实施例之间的区别。
附图2所示的实施例(这里不再是示意图)涉及的也是一种具有七个前进档的双离合器变速器1。附图2所示实施例与附图1所示实施例的区别在于，前进档IV、VI对换地布置在驱动轴50上。在此通过与第二输入轴30上的固定齿轮36啮合的空套齿轮57构成第四前进档IV，包括齿轮58、37的第六前进档VI现在则比第四前进档IV靠近输入侧2。
另一个区别在于：第一前进档I被布置在靠近第二驱动轴70的轴端76之处。驱动轴70上的空套齿轮77与第一输入轴10上的固定齿轮15构成第一前进档I所需的齿轮连接。第一和第二输入轴10、30之间的轴承装置在这里并不支撑于位置固定的支架上。
此外还应指出：第三和第五前进档III、V的传动比现在相互关联。第二驱动轴上的空套齿轮78和第一驱动轴50上的空套齿轮59与第一输入轴10上的固定齿轮16啮合。齿轮78、59和16均处在垂直于变速器轴线的一个平面之中。
附图3所示为本发明所述双离合器变速器1的另一种实施例。与附图2所示实施例的不同之处在于，第三和第五前进档III、V之间没有关联。第五前进档V的空套齿轮60与固定齿轮17啮合，而第三前进档III的空套齿轮79则与轴向上位于固定齿轮17旁边的固定齿轮18啮合。应当指出：也可以通过布置在第二驱动轴70上的空套齿轮的齿轮连接来构成第五前进档V，相应地可用于第三前进档III的空套齿轮布置在第一驱动轴上。这就意味着可以互换档位III、V的布置。也可以是，以附图3所示的实施例为基础，仅仅在轴向上互换前进档III、V。在这种情况下，用于第五前进档V的空套齿轮保留在第一驱动轴50上，但是在附图3中被向右移动，同时，用于第三前进档III的空套齿轮保留在第二驱动轴70上并且被向左移动。
最后，附图4所示为具有六个前进档的一种实施例。用于前进档III、V的空套齿轮61和62在此相邻排列，并且可以通过布置在其间的一个共用换档离合器63连接这些空套齿轮。空套齿轮80和固定齿轮15所构成的第一前进档I可以通过换档离合器81进行转换。所述换档离合器81被设计成单作用换档离合器，并且轴向相隔一定距离安装于单作用换档离合器75旁边。单作用换档离合器75还与第三驱动轴90上的单作用换档离合器93机械连接。有意放弃了并排布置在同一个驱动轴上的单作用换档离合器81、75的合并。
在附图2中完整绘出了环形齿轮111，它这是差速器110的一部分，该差速器将通过环形齿轮111传入的扭矩分配给两个轴112、113。
附图标记清单
1  双离合器变速器    34  固定齿轮
2  输入侧            35  固定齿轮
3  第一离合器        36  固定齿轮
4  第二离合器        37  固定齿轮
5  曲轴              38  轴承装置
6  支架              32  固定齿轮
7  虚线              50  第一驱动轴
10 第一输入轴        51  小齿轮
11 固定齿轮          52  换档离合器
12 固定齿轮          53  空套齿轮
13 固定齿轮          54  空套齿轮
14 固定齿轮          55  换档离合器
15 固定齿轮          56  空套齿轮
16 固定齿轮          57  空套齿轮
l7 固定齿轮          58  空套齿轮
18 固定齿轮          59  空套齿轮
30 第二输入轴        60  空套齿轮
31 固定齿轮          61  空套齿轮
32 轴承装置          62  空套齿轮
33 固定齿轮          63  换档离合器
64  空套齿轮                        81   换档离合器
70  第二驱动轴                      82   空套齿轮
71  小齿轮                          90   第三驱动轴
72  空套齿轮                        91   小齿轮
73  换档离合器                      92   空套齿轮
74  多级齿轮(包括齿轮74a、74b)      93   换档离合器
75  换档离合器                      94   齿轮(停车锁止器)
76  轴端                            110  差速器
77  空套齿轮                        111  输出端齿轮
78  空套齿轮                        112  轴
79  空套齿轮                        113  轴
80  空套齿轮

Claims (12)

1.双离合器变速器(1)，具有第一输入轴(10)、第二输入轴(30)、第一驱动轴(50)、第二驱动轴(70)、第三驱动轴(90)、输出装置(110)以及多个档位，所述输出装置与所述驱动轴(50，70，90)无相对转动地连接，其中，
每一个档位对应于包含一个空套齿轮和一个固定齿轮的齿轮连接，
在所述第二驱动轴(70)上安装有一个包含第一齿轮(74a)和第二齿轮(74b)的可被操作的多级齿轮(74)，
倒档(R)的、在所述第三驱动轴(90)上的空套齿轮(92)与所述多级齿轮(74)的第一齿轮(74a)啮合，
第二前进档(II)的、在其中一个输入轴(30)上的固定齿轮(34)与所述多级齿轮的第二齿轮(74b)啮合，
其特征在于，可以利用一个设置在所述第二驱动轴(70)上的换档离合器(75)来操作所述多级齿轮(74)，其中，所述换档离合器用作单作用换档离合器，借助它仅可将所述多级齿轮(74)无相对转动地与所述第二驱动轴(70)连接；
通过一个另外的单作用换档离合器(93)操作所述倒档(R)的空套齿轮(92)；
用于操作所述多级齿轮(74)的所述单作用换档离合器(75)和用于操作所述倒档(R)的空套齿轮(92)的所述一个另外的单作用换档离合器(93)通过一个共用的换档拨叉来耦合；
所述单作用换档离合器(75)和所述一个另外的单作用换档离合器(93)各具有一个可以相对于支承其的轴在轴向上移动的滑套；以及
对安装于不同驱动轴上的所述单作用换档离合器(75)和所述一个另外的单作用换档离合器(93)和/或所述换档拨叉进行布置或设计，使得处在中性位置的两个滑套恰好就在所述换档拨叉的某一个位置之中。
2.根据权利要求1所述的双离合器变速器(1)，其特征在于，所述第二前进档(II)的固定齿轮(34)位于构造成空心轴的所述第二输入轴(30)上。
3.根据权利要求1所述的双离合器变速器(1)，其特征在于，第四或第六前进档(IV；VI)的固定齿轮(35；37)在所述第二前进档(II)的固定齿轮(34)与所述双离合器变速器(1)的输入侧(2)之间布置在所述第二输入轴(30)上。
4.根据权利要求3所述的双离合器变速器(1)，其特征在于，可通过用作双作用换档离合器的并且位于所述第一驱动轴(50)上的换档离合器(55)来操作所述第四和第六前进档(IV，VI)的空套齿轮(54，56)。
5.根据权利要求3所述的双离合器变速器(1)，其特征在于，所述第四或第六前进档(IV；VI)的固定齿轮与所述倒档(R)的空套齿轮(92)处在垂直于所述双离合器变速器的主轴线的一个平面中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的双离合器变速器(1)，其特征在于，所述多级齿轮(74)的所述第一齿轮(74a)具有比所述多级齿轮(74)的所述第二齿轮(74b)小的直径，其中，所述第一齿轮(74a)布置在所述第二齿轮(74b)与所述输入侧(2)之间。
7.根据权利要求5所述的双离合器变速器(1)，其特征在于，第三前进档(III)的空套齿轮(78)和第五前进档(V)的空套齿轮(59)处在垂直于所述主轴线的一个平面中并且与一个共用的固定齿轮(16)啮合。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的双离合器变速器(1)，其特征在于，第一前进档(Ⅰ)的固定齿轮(14)直接设置在所述第二输入轴(30)的轴端(31)上。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的双离合器变速器(1)，其特征在于，所述第二输入轴(30)借以支撑在所述第一输入轴(10)上的轴承装置(32)本身支撑在位置固定的支架(6)上。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的双离合器变速器(1)，其特征在于，第七前进档(VII)的空套齿轮(64)位于所述第一驱动轴(50)上。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的双离合器变速器(1)，其特征在于，所有换档离合器布置在所述第一、第二或第三驱动轴(50，70，90)上。
12.根据权利要求1至5中任一项所述的双离合器变速器(1)，其特征在于，作为停车锁止器的齿轮(94)布置在所述第三驱动轴(90)上。
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