CN101907150A - 一种无倒档轴双离合器式自动变速器 - Google Patents

一种无倒档轴双离合器式自动变速器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无倒档轴双离合器式自动变速器，包括离合器一、离合器二、输入一轴及与之同轴并绕之转动的输入二轴、输出一轴、输出二轴和差速器；在输出一轴上设有主减速齿轮二、倒档主动齿轮和一二三四各档被动齿轮，在输出二轴上设有主减速齿轮二、倒档和五六七各档被动齿轮；三、五档共用一个输入二轴上的主动齿轮，四、六档共用输入一轴上的主动齿轮；离合器一控制二、四、六、倒档，离合器二控制一、三、五、七档。通过在输出一轴上设置一个与低档位关联的倒档主动齿轮及在输出二轴上的倒档被动齿轮，实现了无倒档轴的倒档设置，变速器结构紧凑，重量轻，各档速比更加合理，使变速器可适配更多的发动机以及整车。

Description

一种无倒档轴双离合器式自动变速器
技术领域
本发明涉及一种自动变速器，特别是涉及前横置前驱轿车的一种双离合器式自动变速器。
背景技术
随着国内石油供给越来越严峻，排放法规要求越来越严格，同时非职业驾驶人员不断上升，市场需要高效率、高舒适性、低成本的自动变速器。目前汽车所使用的自动变速器大致可分为三类：一类是由液力变矩器、行星齿轮机构及电液控制系统组成的液力自动变速器(AT，Automatic Transmission)；一类是由传统固定轴式变速箱和干式离合器以及相应的电-液控制系统组成的电控机械式自动变速器(AMT，Automated Manual Transmission)；另一类是无级自动变速器(CVT，Continuously Variable Transmission)。
AT起步平稳，加速迅速、均匀、柔和，已成为当今世界车辆自动变速器的主导产品，但是结构复杂、制造困难、成本高，同时其效率较低、油耗较高，目前的市场份额日趋萎缩。AMT虽然价格较AT低，但由于换档过程存在动力中断，产生换档冲击和换档噪声。CVT虽然可以实现真正无级变速，但带子与带轮之间需要很高的压力和加紧力，故由液压油泵所产生的损失大，传动效率低，同时带子造价成本高，维修费用大；承载扭矩有局限性等。
双离合器式自动变速器(DCT，Double Clutch Transmission)，实现了换档过程的动力换档，即在换档过程中不中断动力，克服了AMT的不足，解决了AMT换档冲击的缺点。保留了AT、CVT等换档品质好的优点。这使得车辆在换档过程中，发动机的动力始终可以传递到车轮，换档迅速平稳，不仅保证了车辆的加速性，而且由于车辆不再产生由于换档引起的急剧减速情况，也极大的改善了车辆运行的舒适性。
DCT是基于平行轴式MT发展而来，完全继承了手动变速器(MT，Manual Transmission)传动效率高(克服了传统AT效率低的缺点)、安装空间紧凑、价格便宜，保留了MT的加工工艺，能够继续已建成的MT的加工能力。
在现有技术中，DCT的很多，但多数为6档，而且有单独的倒档轴存在。专利号为US7225696的美国专利文件所公开的双离合器变速器(Double Clutch Transmission)，在该专利文件中提到，其发明目的主要是为了在所述双离合器变速器上布置更多的档位。其在背景技术中提到：专利号为DE19821164A的德国专利文件所公开的技术方案，其有一个倒档齿轮啮合结构联接到输入二轴上并且别处形成前进一档的齿轮布置，已知双离合变速器包括六个前进档，其中四、六档采用常啮合齿轮结构，二档采用简单齿轮结构，二、四、六档均联接到输入一轴上，结果是，输入一轴与额外的二个简单齿轮关联，形成对三、四档齿轮的布置，即总数为三个齿轮结构；这样的齿轮布置，由于在输入二轴上已经布置了三个齿轮，其结果是不能再在输入二轴上布置奇数齿轮满足在六档之上再增加档位的要求。专利号为US7225696的美国专利文件所公开的技术方案虽然通过对各档齿轮进行重新布置达到其增加档位的目的，但以上所述方案中，均采用了一根倒档轴，其包括两个输入轴两个输出轴一共采用了五根轴，因而增加了变速器的整体重量，使结构非常复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种无倒档轴双离合器式自动变速器，使变速器结构更加简捷，从而降低制造成本、减轻重量。
本发明的另一个目的是提供一种无倒档轴双离合器式自动变速器，在去除倒档轴的前提下，增加更多的档位，使得各档速比更加合理，能够取得更好的动力性以及经济性指标，降低油耗。
本发明技术方案是：一种无倒档轴双离合器式自动变速器，包括离合器一、离合器二、输入一轴、输入二轴、输出一轴、输出二轴和差速器；所述输入一轴与所述输入二轴同轴并绕其转动；所述离合器一和离合器二分别联接在所述输入一轴和输入二轴上，交替传递工作动力，实现档位切换，所述差速器包括主减速被动齿轮、半轴齿轮一和半轴齿轮二，所述输入一轴和输入二轴上各档位主齿轮副按奇、偶数档位划分，分别与所述输出一轴和输出二轴上的相对应被动齿轮形成各档速度输出；所述各档速度包括七个前进档和一个倒档；所述七个前进档中，输入一轴上的二个偶数档共用一个主动齿轮，输入二轴上的二个奇数档共用一个主动齿轮；所述倒档包括一个与低档被动齿轮关联的倒档主动齿轮及与之啮合的倒档被动齿轮，所述倒档主动齿轮设在所述输出一轴上，所述倒档被动齿轮设在所述输出二轴上。通过这种齿轮布置结构，可以省去一个倒档轴，并在输入二轴上增加了一个七档齿轮，简化双离合变速器的齿轮布置结构，减少了变速器的整体重量。
作为一种方案，所述输入一轴上依次排列二档主动齿轮和四六档主动齿轮；所述输入二轴上依次排列三五档主动齿轮、一档主动齿轮和七档主动齿轮；所述输出一轴上依次排列倒档主动齿轮、二档被动齿轮、四档被动齿轮、三档被动齿轮和一档被动齿轮；所述输出二轴上依次排列倒档被动齿轮、六档被动齿轮、五档被动齿轮和七档被动齿轮；所述倒档主动齿轮与倒档被动齿轮啮合，一档主动齿轮与一档被动齿轮常啮合，二档主动齿轮与二档被动齿轮常啮合，三五档主动齿轮同时与三档被动齿轮和五档被动齿轮常啮合，四六档主动齿轮同时与四档被动齿轮和六档被动齿轮常啮合，七档主动齿轮与七档被动齿轮常啮合。
作为优选，所述低档被动齿轮为二档被动齿轮，保证倒档所述所需的速度及扭矩要求。
作为优选，所述倒档主动齿轮与所述二档被动齿轮固联在一起，使倒档主动齿轮起到改变齿轮转动方向的中间齿轮的作用，并与输出二轴上的倒档被动齿轮啮合形成倒档的动力输出。
作为优选，在输出一轴上，二档被动齿轮和四档被动齿轮之间还设有二四档同步器；在三档被动齿轮和一档被动齿轮之间还设有一三档同步器，保证输出一轴上各档位在切换过程中，速度变换更加平稳。
作为优选，在输出二轴上，倒档被动齿轮和六档被动齿轮之间还设有六倒档同步器；五档被动齿轮和七档被动齿轮之间还设有五七档同步器，保证输出二轴上各档位在切换过程中，速度变换更加平稳。
作为优选，在输出一、二轴上还分别设有主减速齿轮一和主减速齿轮二同时与所述差速器上的主减速被动齿轮啮合，使输出一、二轴上各档位经减速通过所述差速器向各车轮输出动力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的倒档齿轮啮合示意图。
编号说明
K1、离合器一
K2、离合器二
1、输入一轴
2、输入二轴
3、主减速齿轮一
4、输出二轴
5、倒档被动齿轮
6、二档主动齿轮
7、六倒档同步器
8、四六档主动齿轮
9、六档被动齿轮
10、五档被动齿轮
11、五七档同步器
12、七档被动齿
13、三五档主动齿轮
14、一档主动齿轮
15、七档主动齿轮
16、输出一轴
17、一档被动齿轮
18、一三档同步器
19、三档被动齿轮
20、四档被动齿轮
21、二四档同步器
22、二档被动齿轮
23、倒档主动齿轮
24、主减速齿轮二
25、主减速被动齿轮
26、差速器
27、半轴齿轮
28、半轴齿轮
具体实施方式
以下结合附图给出的实施例对本发明技术方案作进一步详细阐述。
见附图1、图2，一种无倒档轴双离合器式自动变速器，包括离合器一K1、离合器二K2、输入一轴1、输入二轴2、输出一轴16、输出二轴4和差速器；所述输入一轴1与所述输入二轴2同轴并绕其转动；所述离合器一K1和离合器二K2分别联接在所述输入一轴1和输入二轴2上，交替传递工作动力，实现档位切换，所述差速器包括主减速被动齿轮25、半轴齿轮27和半轴齿轮28。
输入一轴1上依次排列二档主动齿轮6、四六档主动齿轮8。
输入二轴2上依次排列三五档主动齿轮13、一档主动齿轮14、七档主动齿轮15、。
输出一轴16上依次排列主减速齿轮二24、倒档主动齿轮23、二档被动齿轮22，倒档主动齿轮与二档被动齿轮固联在一起，二四档同步器21、四档被动齿轮20、三档被动齿轮19、一三档同步器18、一档被动齿轮17。
输出二轴4上依次排列主减速齿轮一3、倒档被动齿轮5、六倒档同步器7、六档被动齿轮9、五档被动齿轮10、五七档同步器11、七档被动齿轮12。
差速器26上安装有主减速被动齿轮25、半轴齿轮27和半轴齿轮28。
所述一档主动齿轮14与一档被动齿轮17常啮合，二档主动齿轮6与二档被动齿轮22常啮合，三五档主动齿轮13同时与三档被动齿轮19和五档被动齿轮10常啮合，四六档主动齿轮8同时与四档被动齿轮20和六档被动齿轮9常啮合，七档主动齿轮15与七档被动齿轮12常啮合，输出一、二轴上的主减速齿轮一3和减速齿轮二24同时与主减速被动齿轮25啮合。
所有的主动齿轮固联在两个输入轴上，所有的被动齿轮通过轴承空套在输出轴上。
离合器一K1控制偶数档：二、四、六档以及倒档；离合器二K2控制奇数档：一、三、五、七档。分别控制离合器一K1、离合器二K2就能够实现7个前进档和一个倒档。
动力传递路线说明：
车辆处于停车状态时，离合器一K1、离合器二K2都是常开的，即在平时两个离合器处于分离状态，不传递动力，只有需要挂相应的档位时，相应的离合器才接合，传递动力。
当车辆以一档起步时，自动换档机构将一三档同步器18与一档被动齿轮17接合，档位切换为一档，离合器二K2结合，离合器一K1保持断开状态，车辆开始以一档运行。
一档动力传递路线：动力经离合器二K2传递给输入二轴2，通过输入二轴2上一档主动齿轮14传递给一档被动齿轮17，经一三档同步器18传递给输出一轴16，经主减速齿轮二24传递给主减速被动齿轮25，经差速器26把动力传递给半轴齿轮一27和半轴齿轮二28，最终把动力传递出去。
车辆在一档运行时，因为此时离合器一K1处于分离状态，不传递动力，当车辆加速，达到接近二档的换档点时，自动换档机构可以将档位提前换入二档，即将二四档同步器21与二档被动齿轮22接合，然后离合器二K2松开，离合器一K1接合，两个离合器交替切换，直到离合器二K2完全分离，离合器一K1完全结合，整个换档过程结束，车辆换入二档。
二档动力传递路线：动力经离合器一K1传递给输入一轴1，通过输入一轴1上二档主动齿轮6传递给二档被动齿轮22，经二四档同步器21传递给输出一轴16，经主减速齿轮二24传递给主减速被动齿轮25，经差速器26把动力传递给半轴齿轮一27和半轴齿轮二28，最终把动力传递出去。
车辆进入二档运行后，车辆自动变速器电控单元可以根据相关传感器信号知道车辆当前运行状态，进而判断车辆即将进入运行的档位，如果车辆加速，则下一个档位为三档，如果车辆减速，则下一个档位为一档。而一档和三档均由离合器二K2控制，因为该离合器处于分离状态，不传递动力，故可以指令自动换档机构十分方便的预先换人即将进入工作的档位，当车辆运行达到换档点时，只需要将正在工作的离合器一K1分离，同时离合器二K2接合，配合好两个离合器的切换时序，整个换档动作全部完成。其它前进档位的切换过程也是如此。
下面分别介绍其余档位详细的动力传递路线。
三档动力传递路线：动力经离合器二K2传递给输入二轴2，通过输入二轴2上三五档主动齿轮13传递给三档被动齿轮19，经一三档同步器18传递给输出一轴16，经主减速齿轮二24传递给主减速被动齿轮25，经差速器26把动力传递给半轴齿轮一27和半轴齿轮二28，最终把动力传递出去。
四档动力传递路线：动力经离合器一K1传递给输入一轴1，通过输入一轴1上四六档主动齿轮8传递给四档被动齿轮20，经二四档同步器21传递给输出一轴16，经主减速齿轮二24传递给主减速被动齿轮25，经差速器26把动力传递给半轴齿轮一27和半轴齿轮二28，最终把动力传递出去。
五档动力传递路线：动力经离合器二K2传递给输入二轴2，通过输入二轴2上的三五档主动齿轮13传递给五档被动齿轮10，经五七档同步器11传递给输出二轴4，经主减速齿轮一3传递给主减速被动齿轮25，经差速器26把动力传递给半轴齿轮一27和半轴齿轮二28，最终把动力传递出去。
六档动力传递路线：动力经离合器一K1传递给输入一轴1，通过输入一轴1上的四六档主动齿轮8传递给六档被动齿轮9，经六倒档同步器7传递给输出二轴4，经主减速齿轮一3传递给主减速被动齿轮25，经差速器26把动力传递给半轴齿轮一27和半轴齿轮二28，最终把动力传递出去。
七档动力传递路线：动力经离合器2K2传递给输入二轴2，通过输入二轴2上的七档主动齿轮15传递给七档被动齿轮12，经五七档同步器11传递给输出二轴4，经主减速齿轮一3传递给主减速被动齿轮25，经差速器26把动力传递给半轴齿轮一27和半轴齿轮二28，最终把动力传递出去。
倒档动力传递路线：动力经离合器二K2传递给输入一轴1，通过输入一轴1上的二档主动齿轮6传递给二档被动齿轮22，然后传递给固联的倒档主动齿轮23，传递给倒档被动齿轮5，经六倒档同步器7传递给输出二轴4，经主减速齿轮一3传递给主减速被动齿轮25，经差速器26把动力传递给半轴齿轮一27和半轴齿轮二28，最终把动力传递出去。
前述的结构只是其中一种动力传递方案，经过适当的修改即可变为其它的七速双离合器式自动变速器。比如把三五档主齿轮变为五七档主动齿轮，三档被动齿轮19变为五档被动齿轮，五档被动齿轮10变为七档被动齿轮，七档主被动齿轮15、12变为三档主被动齿轮，从而实现新的传动方案。
以上只列举了其中二种7速双离合器式变速器，本发明可改变为多种方式对本领域的技术人员是显而易见的，这样的改变不认为脱离本发明的范围。所有这样的对所述领域技术人员显而易见的修改将包括在本权利要求的范围之内。

Claims (7)

1.一种无倒档轴双离合器式自动变速器，包括离合器一(K1)、离合器二(K2)、输入一轴(1)、输入二轴(2)、输出一轴(16)、输出二轴(4)和差速器；所述输入一轴1与所述输入二轴2同轴并绕其转动；所述离合器一(K1)和离合器二(K2)分别联接在所述输入一轴(1)和输入二轴(2)上，交替传递工作动力，实现档位切换，所述差速器包括主减速被动齿轮(25)、半轴齿轮一(27)和半轴齿轮二(28)，其特征在于：所述输入一轴(1)和输入二轴(2)上各档位主齿轮副按偶、奇数档位划分，分别与所述输出一轴(16)和输出二轴(4)上的相对应被动齿轮形成各档速度输出；所述各档速度包括七个前进档和一个倒档；所述七个前进档中，输入一轴(1)上的二个偶数档共用一个主动齿轮(8)，输入二轴(2)上的二个奇数档共用一个主动齿轮(13)；所述倒档包括一个与低档被动齿轮关联的倒档主动齿轮(23)及与之啮合的倒档被动齿轮(5)，所述倒档主动齿轮(23)设在所述输出一轴(16)上，所述倒档被动齿轮(5)设在所述输出二轴(4)上。
2.根据权利要求1所述的一种无倒档轴双离合器式自动变速器，其特征在于：所述输入一轴(1)上依次排列二档主动齿轮(6)和四六档主动齿轮(8)；所述输入二轴(2)上依次排列三五档主动齿轮(13)、一档主动齿轮(14)和七档主动齿轮(15)；所述输出一轴(16)上依次排列倒档主动齿轮(23)、二档被动齿轮(22)、四档被动齿轮(20)、三档被动齿轮(19)和一档被动齿轮(17)；所述输出二轴(4)上依次排列倒档被动齿轮(5)、六档被动齿轮(9)、五档被动齿轮(10)和七档被动齿轮(12)；所述倒档主动齿轮(23)与倒档被动齿轮(5)啮合，一档主动齿轮(14)与一档被动齿轮(17)常啮合，二档主动齿轮(6)与二档被动齿轮(22)常啮合，三五档主动齿轮(13)同时与三档被动齿轮(19)和五档被动齿轮(10)常啮合，四六档主动齿轮(8)同时与四档被动齿轮(20)和六档被动齿轮(9)常啮合，七档主动齿轮(15)与七档被动齿轮(12)常啮合。
3.根据权利要求1所述的一种无倒档轴双离合器式自动变速器，其特征在于：所述低档被动齿轮为二档被动齿轮(22)。
4.根据权利要求2或3所述的一种无倒档轴双离合器式自动变速器，其特征在于：所述倒档主动齿轮(23)与所述二档被动齿轮(22)固联在一起。
5.根根据权利要求2所述的一种无倒档轴双离合器式自动变速器，其特征在于：在输出一轴(16)上，二档被动齿轮(22)和四档被动齿轮(20)之间还设有二四档同步器(21)；在三档被动齿轮(19)和一档被动齿轮(17)之间还设有一三档同步器(18)。
6.根据权利要求2所述的一种无倒档轴双离合器式自动变速器，其特征在于：在输出二轴(4)上，倒档被动齿轮(5)和六档被动齿轮(9)之间还设有六倒档同步器(7)；五档被动齿轮(10)和七档被动齿轮(12)之间还设有五七档同步器(11)。
7.根根据权利要求1或2所述的一种无倒档轴双离合器式自动变速器，其特征在于：在输出一、二轴上还分别设有主减速齿轮一(3)、主减速齿轮二(24)同时与所述差速器上的主减速被动齿轮(25)啮合。
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