CN101936388A - 采用双轴线链条的dct变速器 - Google Patents

Abstract

提供了一种车辆双离合器变速器，该双离合器变速器包括一个第一离合器壳体，该第一离合器壳体沿一个总体上与发动机的输出轴线对齐延伸的第一轴线驱动。提供一个第二离合器壳体，该第二离合器壳体从第一离合器壳体链式驱动，并且沿一个总体上平行的第二轴线延伸。第一和第二输入轴分别由第一离合器和第二离合器驱动。提供了一个或多个输出轴，这一个或多个输出轴是由这些输入轴驱动并且与其具有选择性啮合扭力传递齿轮接触。一个差速器输入齿轮是由这个或这些输出轴驱动的。

Description

采用双轴线链条的DCT变速器

相关申请的交叉引用

本申请要求对2009年6月29日提交的美国临时申请号61/269,781的权益。

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的双离合器变速器。

背景技术

一般而言，陆地车辆要求由三个基本部件构成的一个传动系。这些部件包括一个动力设备(如一台内燃机)、一个动力传输部件以及多个车轮。该动力传输部件典型地简称为“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的。目前，存在两种典型的变速器在常规的机动车辆中广泛地使用。第一种并且是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动离合器，该离合器使传动系与动力设备接合或脱离接合；以及一个换档杆，该换档杆用来选择性地在变速器中改变传动比。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档位的平稳并且有效的换档。手动变速器的结构简单耐用，并通过具有从车辆发动机到最终驱动轮的一种直接的动力连接而提供了良好的燃料经济性。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，对操作者一方要求大量的体力性互动来进行换档。

常规机动车辆中动力变速器的第二种、并且是较新的选择是自动变速器。自动变速器提供了操作的方便。具有自动变速器的车辆的驾驶者无需使用两只手(一只手用于方向盘而一只手用于换档)以及两只脚(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，自动变速器在停车和起步的情况下提供了更大的方便，因为驾驶者不用考虑不断地变换档位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，但它们遭受了效率降低的缺点，因为需要用到一些流体运动学装置，如介于发动机的输出与变速器的输入之间用于在其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，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，这些叶轮组件被操作性地连接以便与来自内燃发动机转矩输入一起旋转；一个涡轮组件，该涡轮组件以驱动关系与叶轮组件流体连接；以及一个定轮或导轮组件。这些组件共同形成该液力变矩器内用于动力流体的一个基本上为环形的流动通道。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是锁定的以阻止在一个方向上的旋转，但是在叶轮组件和涡轮组件的旋转方向上围绕一条轴线可自由旋转。当该定轮组件被锁定而不能旋转时，扭矩被液力变矩器倍增。在扭矩倍增的过程中，对于液力变矩器输出扭矩大于输入扭矩。然而，在没有扭矩倍增时，该液力变矩器变成一个流体联接器。流体联接器具有固有的滑动。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。这种固有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，但液力变矩器的滑动导致一种寄生性损失，由此减小了整个动力传动系的效率。此外，除了用于启动换档操作的任何增压流体的要求之外，液力变矩器本身也要求增压液压流体。这意味着自动变速器必须具有一个大容量的泵来为变矩器的接合与换档二者提供必要的液体压力。驱动该泵和对流体增压所要求的动力在自动变速器中引入了额外的寄生性效率损失。

在提供具有全部两种变速器的优点而具有较少缺点的车辆变速器的持续进行的尝试中，已经演化出了传统的“手动”和“自动”变速器的多种组合。其中一种类型的组合式变速器通常被称为双离合器变速器。

通过参阅共同转让的美国专利和专利申请公开5,711,409；6,966,989；6,887,184；6,909,955；2006/0101933A1以及2006/0207655A1可以找到双离合器变速器的实例以及控制方法。

双离合器变速器可以用在前轮驱动的发动机中。当在横向安装的发动机中使用双离合器变速器时，令人希望的是使该变速器的宽度尽可能短。专利申请2008/004288中示出了一种用于前轮驱动车辆的双离合器变速器的实例。令人希望的是提供一种双离合器变速器，该双离合器变速器适合用于横向安装的前轮驱动车辆或是在轴向上比在专利申请2008/004288中说明的情况更短的其他车辆。

发明内容

为了满足以上提到的以及其他的希望，提出了本发明的披露。

在一个优选的实施方案中，本发明提出一种车辆双离合器变速器，该双离合器变速器包括一个第一离合器壳体，该第一离合器壳体是沿着一个总体上与发动机的输出轴线对齐延伸的第一轴线被驱动的。提供了一个第二离合器壳体，第二离合器壳体是从第一离合器壳体进行链条驱动的，并且沿一个总体上平行的第二轴线延伸。第一输入轴和第二输入轴分别由第一离合器和第二离合器驱动。提供了一个或多个输出轴，该输出轴由这些输入轴驱动，并且具有与它们选择性啮合的扭力传输的齿轮接触。一个差速器输入齿轮是由这些输出轴来驱动的。

本发明的应用性的其他领域将从以下提供的详细说明中变得更清楚。应该理解，详细的说明和特定的实例(虽然表明了本发明的优选实施方案)是旨在仅用于说明的目的而并非旨在限制本发明的范围。

附图说明

从详细的说明和这些附图中本发明将得到更完全地理解，在附图中：

图1A和图1B是根据本发明的一种六速式车辆双离合器变速器的截面图；

图2是在图1A和图1B中所示的(从车辆发动机朝向变速器观看的)变速器的部分截面的示意性正视图；

图3A和图3B是根据本发明的五速式车辆双离合器变速器的类似于图1A和图1B的截面视图。

具体实施方式

以下的优选实施方案的说明在本质上仅是示例性的而绝非旨在限制本发明、其应用或其用途。

参见图1和图2，一种用于前轮驱动车辆的横向安装的发动机10为本发明的一个六速双离合器变速器7提供动力。发动机10具有一个输出轴12。输出轴12与一个减振器14扭力连接。减振器14与一个第一离合器壳体16扭力连接。离合器壳体16与一个第一离合器摩擦组件18操作性关联。摩擦组件18由一个离合器活塞17致动。摩擦组件18与一个轮毂20操作性地相关联。轮毂20与一个第一输入轴24扭力连接。第一输入轴24为变速器7提供奇数的传动比。第一输入轴24安装了一个整体的或固定连接的第一档26、一个第三档28以及一个第五档30。一个第五/第三同步器31被提供用来选择性地将档30或28扭力地啮合到轴24上。第一输入轴24的一个中间部分被一个轴承32可旋转地安装，一个后端被一个轴承34可旋转地安装。第五档和第三档30和28均对应地可旋转地安装在滚针轴承36和38上。

第一输出轴40以一种扭力传输的方式与输入轴24的齿轮选择性地啮合。第一输出轴40是通过一个前轴承42以及一个后轴承44安装的。第一输出轴40具有用于与第五档30啮合的一个齿轮48，以及与第三档28啮合的一个齿轮50。齿轮48和50均用花键连接到第一输出轴40上。第一输出轴40还安装了一个单向离合器52。一个用于驻车功能的驻车机构89与齿轮48相连接。在一个替代实施方案(未示出)中，该驻车机构被放置在差速器之内。单向离合器52安装了用来与第一档26相啮合的一个齿轮54，以提供第一传动比。第一输出轴40具有一个整体成形的输出小齿轮53，用来驱动一个差速器环形输入齿轮56。

离合器壳体16还与一个第一链轮60固定接合。链轮60还附接了一个液压泵齿轮61，该液压泵齿轮驱动一个液压泵63。为了节省轴向空间，链轮60在轴向上与离合器活塞17重叠。链轮60驱动一根链条62。链条62驱动一个第二链轮64(图1B)。链轮64具有比链轮60更大的直径。链轮64与一个第二离合器壳体68固定连接。离合器壳体68在一个第二轴线70上旋转，该第二轴线与第一离合器壳体16以及发动机输出轴12旋转所围绕的一条轴线72平行。一个第二离合器摩擦组件74同样与第二离合器壳体68操作性地相关联。第二摩擦组件74与一个轮毂76操作性地相关联，该轮毂给一个第二输入轴80供以动力。第二输入轴80通过前轴承82和后轴承84可旋转地固定。第六档86、第四档88以及第二档90可旋转地安装在滚针轴承上的第二输入轴80上。为了将齿轮86、88和90选择性地扭转连接到该轴上，提供了一个六档/四档同步器92以及一个二档/倒档同步器94。一个安装了滚针轴承的倒档驱动齿轮95与一个空转轮轴倒档驱动齿轮98相啮合。

存在着一个第二输出轴100，从而以一种扭力传递的方式与第二输入轴80的齿轮相啮合。第二输出轴100具有花键连接的齿轮102、104和106，以便选择性地以扭力传递的方式与第六、第四以及第二档86、88和90对应地相啮合。当变速器7处于倒档时，齿轮106与倒档空转轮轴驱动齿轮110相啮合，以提供倒档功能。倒档空转轮轴驱动齿轮110与倒档空转轮轴从动齿轮98均被固定连接在倒档空转轮轴111上。一个小齿轮(末级驱动器)108与差速器116的环齿轮56(在图1A和图1B中均示出)相啮合，该环齿轮进而给前轮驱动轴118和120供以动力。

在运行中，变速器7是由发动机10的输出轴12供以动力。发动机输出轴12的旋转引起减振器14的旋转，这衰减了由发动机10的往复运动活塞特性所带来的扭转振动。减振器14使离合器壳体16和链轮60旋转。链轮壳体60驱动链条62，该链条驱动与第二离合器壳体68相关联的更大的链轮64。摩擦组件18被离合器活塞17接合，因此将第一离合器壳体16与轮毂20以及第一输入轴24扭力连接。由齿轮26提供了一个第一档。齿轮26(通过单向离合器52)啮合了第一输出轴40的一个对应的齿轮54。当以上情况发生时，根据电子控制器(未示出)的参数，摩擦组件74被脱离接合，并且同步器94如图1所示被向左致动，以使第二档90与第二输入轴80扭力连接。当控制器发出信号使变速器与第二档接合时，摩擦组件18被释放并且摩擦组件74被接合。现在变速器7处于第二档。以上提到的运行顺序通常被称为一个预选择序列。在一个非预选择序列中，第二同步器96直到摩擦组件18被松开才将第二档90连接到第二输出轴80上。尽管变速器7的其余的操作是在预选择模式中予以说明，但对于本领域普通技术人员应该清楚的是可以利用预选择模式以及非预选择模式的一种组合。当完成了到第二档的换档之后，为了准备到第三档的换档，同步器94被带入允许第二档90从第二输入轴80处扭转脱离接合的一个中间位置。同时，同步器31被向右移动从而使第三档28与第一输入轴24相啮合。这种运动主要是在摩擦组件18被脱离接合时完成的。当再次接合了离合器组件18时，为了使轮毂20与离合器壳体16相连接，第一输入轴24的旋转使第三档28移动。现在第三档28具有与第一输出轴50的扭力传递啮合接触，这进而致使小齿轮53转动差速器齿轮。为了使第三档28脱离接合，五档/三档同步器40被向左移动，同时摩擦组件74被接合并且同步器92将第四档88与第二输入轴80相接合。如先前提到的，为了切换到第五档30，摩擦组件74被脱离接合。摩擦组件18被接合，从而转动第一输入轴24并且使第五档50旋转。第五档50与第一输出轴的齿轮48相啮合，这进而使环齿轮56转动，从而通过差速器116给前轮驱动轴118和120供以动力。为了切换到第六档，同步器92被向左移动，使齿轮86与第二输入轴80相接合，而使摩擦组件18脱离接合。同步器31被向右移动从而使第五档30从第一输入轴24上脱离接合。在与轴80接合之后并且当接合摩擦组件74时，第六档86具有与第二输出轴100的齿轮102的扭力传递啮合接触。第二输出轴100的小齿轮108与差速器116的输入齿轮56扭力啮合。

在偶数档输入轴80上的链轮64是较大的，这样倒档齿轮95在具有第二倒档同步器94的偶数输入轴80上可以是较大的。倒档齿轮95的尺寸不会变得太小，因此为了封装的考虑，用于倒档齿轮95的传动比可以是较大的。变速器7设计的另一个优点是它仅具有两个输入轴线72和70。因此，链条62不需要如此多的张紧器来确保对于每个链轮的扭力输入的最大值。链条跳动的机会较小，并且扭力传递效率更高。

通过使用一个倒档空转驱动齿轮110(它为了倒档连接而延伸回到第二输出齿轮106上)，在轴向上输入轴80的长度有所减小。以上情况允许把输入轴倒档驱动齿轮95安置在与第二输出轴小齿轮108与差速器输入齿轮56之间的最终传动齿轮啮合相同的轴向等分的横向平面中。通常，变速器不能利用从最终传动小齿轮横穿的同一个轴向等分横平面内的输入轴80上的径向空间(因为该最终传动小齿轮在这样一个位置上妨碍了输出齿轮)，但因为对于本发明设计的变速器7，倒档空转轮轴驱动齿轮110输入到第二输出齿轮106中，变速器7能够将输入轴倒档驱动齿轮95放置在所示的轴向位置中。

分步倒档空转轮轴倒档齿轮98、110同样提供了增加传动比的机会，为了使其总体上等于第一传动比，这对于倒档发车是重要的。

本发明的另一个优点是所有同步器31、92和94都在输入轴24、80上，并因此避免了对于大直径的需要，或者可以避免输出轴40和100上的多锥同步器(为了处理输入和输出轴的较大的转动惯量)。

如以上提到的，图2是从发动机10观察的变速器7的视图。图2的视图是在图1A和图1B中从右到左的视图。具体参见图2，一个换档拨叉124被可滑动地或者沿轴向地安装在一个轨道126上。换档拨叉124被用于控制五档/三档同步器31的运动。该换档拨叉与一个支架128相连接。支架128与一个活塞130相连接。活塞130的末端可滑动地安装在多个相对的汽缸(未示出)内。这些相对的汽缸可以由液压系螺线管(未示出)来充入或排空，这些螺线管是由一个电子变速器控制模块(未示出)控制的。这些螺线管附接到一个阀体132上。另一个换档拨叉134是在一个轨道136上的滑动件并且与一个支架138相连接。支架138与一个活塞140相连接，该活塞的相对端可滑动地安装在相对的汽缸之内。对阀组132内的多条流体管线进行充液或排液，以控制换档拨叉134的移动。另一个换档拨叉144被安装在一个轨道146上并且与一个支架148相连接，该支架与一个活塞150相连接。换档拨叉144被提供用于控制六档/四档同步器92，换档拨叉134被提供用于控制同步器94。本发明的变速器7的优点是阀组132跨接在第一输入轴24与第二输入轴80之间的一个凹谷上，并且此外，这些换档轨道146、136和126全部被定位于该凹谷之中，从而增加了变速器7设计的紧凑性。

参见图3A和图3B，示出了根据本发明的五速变速器207。其操作基本上类似于先前说明的六速变速器7。五速变速器207具有与发动机10的输出轴12相连接的一个减振器14。减振器14与一个离合器壳体202相连接，该离合器壳体与一个第一摩擦组件214操作性地相关联，该第一摩擦组件被接合时使第一离合器壳体202与一个轮毂206扭力连接，该轮毂给一个第一输入轴208供以动力。与发动机输出轴10处于一个共同的轴线210上的第一输入轴208对应地携带了第四档212和第二档214。同样地提供了一个倒档驱动齿轮216，该倒档驱动齿轮与一个空转轮轴驱动倒档齿轮218相啮合第四档212和第二档214与附接在输出轴224上的齿轮220和222相啮合。通过四档/二档同步器213使档212和214同步。输出轴224具有一个有齿轮的部分226，该部分与一个差速器230的环齿轮228相接合，从而给前轴118和120供以动力。

变速器207具有一个奇数输入轴260，该奇数输入轴携带了第五档262、第三档264以及第一档266。通过五档/三档同步器268使第五档262和第三档264同步。轴260在一个总体上与轴线210平行的轴线270上旋转并且被与第二离合器壳体摩擦组件274操作性关联的一个轮毂272驱动，该第二离合器壳体摩擦组件进而与一个第二离合器壳体276操作性关联，该第二离合器壳体附接有由链条280驱动的一个链轮278，该链条进而由第一链轮203驱动。变速器207的配置使两个输出轴208和260均与一个共同的输出轴224选择性地扭力接合。第一档266与一个单向离合器280操作性地相关联，该单向离合器与输出轴224相连接。为了与一个第三档264相接合，该输出轴具有一个齿轮284。输出轴齿轮220接合了第五输入齿轮262。输出轴224还具有一个齿轮290，该齿轮用于在驻车时接合变速器7。

除了仅存在五个前进传动比并且偶数输入轴与发动机输出轴12的轴线对齐之外，变速器207的运行实质上类似于变速器7的运行。另外，倒档空转轮轴驱动齿轮218可以被一个同步器252选择性地连接在空转轮轴250上。一个空转轮轴倒档驱动齿轮254与输出轴224上的第二输出齿轮222相啮合。同样，齿轮218与254的直径之差增加了传动比，从而允许倒档具有类似于一档的高扭矩能力。

本发明的说明在本质上仅仅是示例性的，因此，不背离本发明精髓的多种变体是旨在处于本发明的范围之内。这类变体不得被认为是脱离了本发明的精神和范围。

Claims (12)

1.一种用于车辆的双离合器变速器，该双离合器变速器包括：

由一台发动机驱动的一个第一离合器壳体，该第一离合器壳体沿一个第一轴线延伸，该第一轴线总体上与所述发动机的一个输出轴线对齐延伸；

由所述第一离合器壳体链式驱动的一个第二离合器壳体，该第二离合器壳体沿着总体上与所述第一轴线平行的一个第二轴线延伸；

由所述第一离合器驱动的一个第一输入轴；

由所述第二离合器驱动的一个第二输入轴；

由所述多个输入轴驱动的一个或多个输出轴，这一个或多个输出轴具有与其选择性啮合的扭力传递齿轮接触；以及

由所述一个或多个输出轴驱动的一个差速器输入齿轮。

2.如权利要求1所述的双离合器变速器，其中，每个输入轴具有一个单独的输出轴。

3.如权利要求2所述的双离合器变速器，其中，存在着六个前进传动比以及一个倒档传动比，并且其中，所述多个奇数传动比是操作性与所述第一输入轴关联的。

4.如权利要求1所述的双离合器变速器，其中，在所述第一离合器壳体与第二离合器壳体之间至少带有其中一个壳体的一个链条延伸越过所述离合器壳体的一个摩擦组件。

5.如权利要求1所述的双离合器变速器，具有一个驻车档。

6.如权利要求1所述的双离合器变速器，具有多个换档轨，其中，所述换档轨全部位于与所述第一输入齿轮和第二输入齿轮并列的一个凹谷之中。

7.如权利要求1所述的双离合器变速器，其中，存在着用来提供一个倒档传动比的一个空转轮轴，并且其中，所述空转轮轴已经在其上定位了一个同步齿轮用于利用所述多个输入轴的其中之一的一个齿轮进行选择性扭力传递啮合控制。

8.如权利要求1所述的双离合器变速器，其中，一个阀组延伸越过在所述第一输入齿轮与所述第二输入齿轮之间的一个凹谷。

9.如权利要求1所述的双离合器变速器，其中，所述第一档与所述倒档具有相同的传动比。

10.如权利要求1所述的双离合器变速器，其中，存在着六个前进传动比以及一个倒档传动比，并且其中，所述倒档传动比是与所述多个偶数传动比与之关联的所述输入轴操作性关联的，并且其中，一个倒档传动齿轮处于一个最终传动小齿轮的一个公共轴向等分面中。

11.如权利要求1所述的双离合器变速器，其中，一个倒档空转齿轮是与所述输入轴的一个第二输出齿轮相啮合，并且其中，所述空转齿轮增加了传动比。

12.一种车辆双离合器变速器，包括：

一个第一离合器壳体，该第一离合器壳体由一台发动机沿着总体上与所述发动机的一个输出轴线对齐延伸的一个第一轴线驱动；

由所述第一离合器壳体链式驱动一个第二离合器壳体，该第二离合器壳体沿总体上与所述第一轴线平行的一条第二轴线延伸；

由所述第一离合器驱动的一个第一输入轴，该第一输入轴具有与其操作性关联的第一、第二和第三档；

一个由所述第二离合器驱动的第二输入轴，该第二输入轴具有与其关联的第二档、第四档和第六档；

由所述对应的第一和第二输入轴驱动的第一和第二输出轴，这些第一和第二输出轴具有与其选择性啮合的扭力传递齿轮接触；以及

用于同所述多个输出轴驱动的一个差速器扭转连接的一个输出齿轮。

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