CN102042371A - 带行星轮系的双离合器式变速传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带行星轮系的双离合变速传动装置。由太阳轮轴、第一副轴、第二副轴、中间轴、双离合器、同步器、齿轮、行星轮系组成。利用行星轮系和双离合器及同步器、齿轮的组合，实现自动平稳换档。通过一个行星轮系和共用齿轮的结构，大幅增加了档位数、减少了换档齿轮数量。每对齿轮因采用小速比和采用短传动轴结构，增加了变速器刚性并缩小了变速器径向和轴向尺寸，利用圆柱齿轮替代圆锥齿轮，使差速器结构紧凑、降低了差速器制造成本，消除了圆锥齿轮差速器齿轮的轴向压力，提高了差速器传动效率。

Description

带行星轮系的双离合器式变速传动装置

技术领域

本发明涉及一种双离合器变速传动机构，具体涉及一种带行星轮系的双离合器式变速传动装置。

背景技术

目前使用最多的汽车自动变速器主要有三种类型：液力自动变速器(AT)、电控机械自动变速器(AMT)和机械无级自动变速器(CVT)。在电控机械自动变速器领域，还有一种变速传动方式，即双离合器式自动变速器(DSG)。机械式自动变速器(AMT)是在手动变速器的基础上，加装自动控制装置，控制离合器和选择固定轴系上的齿轮副进行自动换档，换档过程中有动力中断现象，换档平顺性不好。电液控制自动变速器(AT)具有一组串联的行星轮系及多个离合器和制动器，可以通过电子控制液压驱动方式进行自动换档，但结构和控制系统复杂，传动效率低，零部件加工难度大，制造维修成本高。机械无级变速器(CVT)可实现连续的无级调速，但传递扭矩小，零件加工制造精度高，制造难度大，使用中零部件磨损大，使用寿命短，因其固有的摩擦传动特点，传动效率较低。双离合器变速器(DSG)具有结构简单，传动效率高，不间断动力迅速平稳换档等优点，但单输入双输出的同轴双离合器因其结构特点具有结构复杂，控制难度大，加工制造精度高，轴向长度过长、每对齿轮速比过大造成径向尺寸大、可提供档位数少、提供相同档位数情况下齿轮数过多等缺点。

目前使用的圆锥齿轮式差速器有零件复杂、成本高、结构尺寸大、圆锥行星轮和半轴齿轮存在轴向力过大等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种系统刚性好、结构简单紧凑、轴向和径向尺寸小、档位数多、齿轮数少、传动效率高的双离合器变速传动装置。

本发明的另一个目的是提供一种结构简单紧凑、成本低、结构尺寸小的圆柱齿轮式差速器。

本发明采用如下技术方案：同轴线的太阳轮轴(7)和中间轴(15)及与之平行排列的第一副轴(6)、第二副轴(16)、倒档轴(图中未画出)，太阳轮轴(7)上刚性连接有太阳轮(8)，太阳轮轴(7)和行星架(5)及中间轴(15)间有双离合器(L1)，中间轴(15)上刚性连接有两齿轮(12)(10)，第一副轴(6)上有可绕其轴线自由转动的四个齿轮(1)(2)(3)(4)，齿轮(1)(2)之间有双离合器(L2)，齿轮(3)(4)之间有同步器(TI)，第二副轴(16)上有可绕其轴线自由转动的四个齿轮(11)(9)(13)(14)，齿轮(11)(9)之间有双离合器(L3)，齿轮(13)(14)之间有同步器(T2)，齿轮(1)(11)分别与中间轴(15)上齿轮(12)啮合，齿轮(2)与中间轴(15)上齿轮(10)啮合，倒档轴上有倒档齿轮，倒档轴上的倒档齿轮分别与齿轮(9)和中间轴(15)上的齿轮(10)啮合，产生一个倒档，齿轮(3)(13)分别与差速器上齿轮(23)啮合，齿轮(4)(14)分别与差速器上齿轮(24)啮合，本技术方案可提供16个档位(12个前进档，4个倒档，其中两个倒档可用)。

差速器齿轮(23)(24)上有沿径向布置的平行并对称其轴线的3对以上的行星齿轮体，行星齿轮(18)(19)用轴刚性连接为行星齿轮体，轴与差速器齿轮体间有滚针轴承(图中未画出)，行星齿轮体可绕自身轴线自由转动，半轴(20)(21)上有半轴齿轮(17)(22)，半轴齿轮(22)为外齿，相当于太阳轮，半轴齿轮(17)为内齿，相当于齿圈，3个以上行星齿轮(19)与半轴齿轮(22)啮合，3个以上行星齿轮(18)与半轴齿轮(17)啮合，半轴齿轮(17)(22)和行星齿轮(18)(19)都为圆柱齿轮，制造时，改变行星齿轮(18)(19)间半径比，就可改变两半轴分力的大小。

一档时，中间轴(15)通过双离合器(L1)与行星架(5)接合，与太阳轮轴(7)分开，双离合器(L2)与齿轮(1)结合，与齿轮(2)分开，双离合器(L3)在中间状态，与齿轮(11)(9)都分开，同步器(T2)在中间状态，同步器(T1)与齿轮(3)结合，与齿轮(4)分开，扭矩经过太阳轮轴(7)、太阳轮(8)、行星齿轮、行星架(5)、中间轴(15)、齿轮(12)、齿轮(1)、双离合器(L2)、第一副轴(6)、同步器(T1)、齿轮(3)、差速器齿轮(23)输出，此时若双离合器(L2)与齿轮(1)分开迅速与齿轮(2)结合，升二档完成，此时同步器(T2)与齿轮(13)结合，双离合器(L3)与齿轮(9)迅速结合，双离合器(L2)迅速回到中间状态，升三档完成，扭矩经过太阳轮轴(7)、太阳轮(8)、行星齿轮、行星架(5)、中间轴(15)、齿轮(10)、齿轮(9)、双离合器(L3)、第二副轴(16)、同步器(T2)、齿轮(13)、差速器齿轮(23)输出。通过双离合器(L2)(L3)分别与对应齿轮(1)(2)(11)(9)分离接合，利用同步器(T1)(T2)分别与对应齿轮分离结合，产生六个前进档和两个倒档，中间轴(15)通过双离合器(L1)与太阳轮轴(7)结合，与行星架(5)分离，再产生六个前进档和两个倒档，利用10个齿轮、两个双离合器、四个同步器、一个行星轮系共产生12个前进档和两个可用的倒档。

为进一步减少齿轮数量，可采用如下技术方案：取消两个同步器(T1)(T2)，取消差速器齿轮(23)和齿轮(3)(13)，再增加一个行星轮系和双离合器(L4)，通过八个齿轮、四个双离合器、两个行星轮系可产生12个前进档和四个倒档，两个双离合器(L2)(L3)也可改为四个单离合器，离合器位置可位于齿轮左侧或右侧，可增加离合器扭矩并使离合器布置更简化。

为进一步增加档位数量，可采用如下技术方案：在第一副轴和第二副轴上再各增加一个齿轮和两个单离合器或再增加两个同步器，中间轴上或差速器上再增加一个齿轮，其它结构不变，就可产生24个速度档(20个前进档和4个倒档)。

本发明的有益效果是：离合器布置更简单，输入输出扭矩增加；利用相同的齿轮数，大幅增加了档位数(达到16个以上档位)，使双离合变速器传动性能接近无级变速器性能，提高了传动效率；通过离合器和同步器简单组合就可达到变速目的，有效简化了控制方式和控制环节，使控制和维护简单，故障率低。利用圆柱齿轮替代圆锥齿轮，使差速器径向和轴向尺寸减小，结构更加紧凑，制造成本降低，并消除了圆锥齿轮差速器固有的轴向压力，提高了差速器的传动效率。

另外一个优点是：结构简单，采用多对共用齿轮，节约了轴向空间，特别16速度变速器，因为每对齿轮的变速比小，最大的对齿轮变速比为1.6∶1，直径比也为1.6∶1，节约了径向空间，使变速器结构更加紧凑。

可以用牙嵌式或齿嵌式离合器替代以上同步器或离合器。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为双行星轮系变速器结构示意图。

图中：双离合器L1  L2  L3  L4    同步器T1  T2 太阳轮轴7    中间轴15    第一副轴6    第二副轴16    太阳轮8 行星架5  25    半轴齿轮17  22    差速器齿轮23  24 差速器行星齿轮18  19    半轴20  21 齿轮  1  2  3  4  9  10  11  12  13  14

具体实施方式

如图1所示，太阳轮轴(7)上刚性连接有太阳轮(8)，太阳轮轴(7)和行星架(5)及中间轴(15)间有双离合器(L1)，中间轴(15)上刚性连接有两齿轮(12)(10)，第一副轴(6)上有可绕其轴线自由转动的四个齿轮(1)(2)(3)(4)，齿轮(1)(2)之间有双离合器(L2)，齿轮(3)(4)之间有同步器(TI)，第二副轴(16)上有可绕其轴线自由转动的四个齿轮(11)(9)(13)(14)，齿轮(11)(9)之间有双离合器(L3)，齿轮(13)(14)之间有同步器(T2)，齿轮(1)(11)分别与中间轴(15)上齿轮(12)啮合，齿轮(2)与中间轴(15)上齿轮(10)啮合，倒档轴上有倒档齿轮，倒档轴上的倒档齿轮分别与齿轮(9)和中间轴(15)上的齿轮(10)啮合，产生一个倒档，齿轮(3)(13)分别与差速器上齿轮(23)啮合，齿轮(4)(14)分别与差速器上齿轮(24)啮合，差速器齿轮(23)(24)上有沿径向布置的平行并对称其轴线的8对行星齿轮体，行星齿轮(18)(19)用轴刚性连接为行星齿轮体，其轴与差速器齿轮体间有滚针轴承(图中未画出)，行星齿轮体可绕其自身轴线自由转动，半轴(20)(21)上有半轴齿轮(17)(22)，半轴齿轮(22)为外齿，相当于太阳轮，半轴齿轮(17)为内齿，相当于齿圈，8个行星齿轮(19)与半轴齿轮(22)啮合，8个行星齿轮(18)与半轴齿轮(17)啮合，半轴齿轮(17)(22)和行星齿轮(18)(19)都为圆柱齿轮。

Claims (4)

1.一种带行星轮系的双离合器式变速传动机构，包括同轴线的太阳轮轴(7)和中间轴(15)及与之平行排列的第一副轴(6)、第二副轴(16)、倒档轴(图中未画出)，其特征在于：太阳轮轴(7)上刚性连接有太阳轮(8)，太阳轮轴(7)和行星架(5)及中间轴(15)间有双离合器(L1)，中间轴(15)上刚性连接有两齿轮(12)(10)，第一副轴(6)上有可绕其轴线自由转动的四个齿轮(1)(2)(3)(4)，齿轮(1)(2)之间有双离合器(L2)，齿轮(3)(4)之间有同步器(TI)，第二副轴(16)上有可绕其轴线自由转动的四个齿轮(11)(9)(13)(14)，齿轮(11)(9)之间有双离合器(L3)，齿轮(13)(14)之间有同步器(T2)，齿轮(1)(11)分别与中间轴(15)上齿轮(12)啮合，齿轮(2)与中间轴(15)上齿轮(10)啮合，倒档轴上有倒档齿轮，倒档轴上的倒档齿轮分别与齿轮(9)和中间轴(15)上的齿轮(10)啮合，产生一个倒档，齿轮(3)(13)分别与差速器上齿轮(23)啮合，齿轮(4)(14)分别与差速器上齿轮(24)啮合，差速器齿轮(23)(24)上有沿径向布置的平行并对称其轴线的3个以上的行星齿轮体，行星齿轮(18)(19)用轴刚性连接为行星齿轮体，并且可绕自身轴线自由转动，半轴(20)(21)上有半轴齿轮(17)(22)，半轴齿轮(22)为外齿，半轴齿轮(17)为内齿，行星齿轮(19)与半轴齿轮(22)啮合，行星齿轮(18)与半轴齿轮(17)啮合，半轴齿轮(17)(22)和行星齿轮(18)(19)都为圆柱齿轮。

2.根据权利要求1所述带行星轮系的双离合器式变速传动机构，其特征在于：取消两个同步器(T1)(T2)，取消齿轮(3)(13)和差速器齿轮(23)，再增加一个行星轮系和双离合器(L4)，两个双离合器(L2)(L3)也可改为四个单离合器，离合器位置可位于齿轮左侧或右侧。

3.根据权利要求1所述带行星轮系的双离合器式变速传动机构，其特征在于：圆柱齿轮式差速器可单独替代其它类型差速器。

4.根据权利要求1所述带行星轮系的双离合器式变速传动机构，其特征在于：在第一副轴和第二副轴上再各增加一个齿轮和两个单离合器或再增加两个同步器，中间轴上或差速器上再增加一个齿轮。

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