CN103671754A - 一种双离合器自动变速器装置 - Google Patents

Abstract

一种双离合自动变速器装置，包括两根同轴布置的内外输入轴，两根副轴，双离合器和差速器总成，布置在上述各轴上的多组常啮合齿轮组以及多组同步器装置。其特点是：一档、二档齿轮作为低速档分别设置在变速箱轴系的轴端处；一档从动齿轮与倒档从动齿轮置于同一副轴上；一档从动齿轮所在副轴与内、外输入轴的中心距大于另外一个副轴与内、外输入轴的中心距。本装置提供七个或六个前进档及一个倒档，其具有结构简单、较好的倒档安全性、较多档位及较大的档位传动比自由度等特点，使此装置有更加卓越的舒适性能及更低的油耗。

Description

一种双离合器自动变速器装置

技术领域

本发明属于车辆（汽车）变速器技术领域，具体涉及一种双离合器自动变速器装置。

背景技术

舒适性、操控性和高效经济都是很重要的车辆及变速器性能指标，在传统手动变速器和自动变速器的应用中，在以上性能方面都只是顾此失彼。选择高的操控性和高效经济就意味着低的舒适性；选择高的舒适性则意味着在操控性和经济性上有所让步。

然而，新型的双离合器变速器（Dual Clutch Transmission）的采用，能够最大程度的满足人们对以上性能的综合需求。双离合器变速器可以提供媲美手动变速器的高效率及更高的操控性，能满足人们对车辆经济性和驾驶娱乐的需求；双离合器变速器同时还具有不亚于自动变速器的高舒适性，能够实现行驶过程中的动力不中断。

现有双离合器变速器越来越趋于紧凑型结构，导致变速器档位数较少，影响变速器的换挡平顺性，也就意味着影响车辆的行驶舒适性；或者导致档位数较多，但共用档位齿轮组太多，影响变速器的各档位传动比自由度，难以与不同车辆匹配搭载；还有部分双离合器变速器设有倒档轴，使变速器零部件数较多，变速器成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型双离合自动变速器装置，以简单的结构获得较好的倒档安全性、较多的档位数及较大的档位传动比自由度。

本发明的技术方案如下：

   双离合器自动变速器装置，包括：同轴布置的内输入轴和外输入轴，且至少一部分内输入轴被外输入轴包围，即外输入轴是空心的输入轴，内输入轴可以是实心的输入轴，也可以是空心的输入轴，内输入轴与外输入轴由轴承支撑，使内输入轴和外输入轴同轴且保持空套，保证各自自由转动。还有平行于内、外输入轴布置的第一、第二副轴，与内、外输入轴分别相连的双离合器。

所述内输入轴上布置有不可与之相对转动的奇数档主动齿轮，外输入轴上布置有不可与之相对转动的偶数档主动齿轮。

在两副轴上，各设有一个与副轴不可相对转动的主减速主动齿轮， 并空套有与所述各档主动齿轮相啮合的各档从动齿轮及倒档主动齿轮，各档从动齿轮及倒档主动齿轮通过与两副轴固定连接的同步器装置选择性的与两副轴连接。

    所述双离合器的两个离合器盘同轴布置，分别与内、外输入轴相连。

所述两副轴上的主减速主动齿轮和与差速器固连的主减速从动齿轮相啮合，差速器总成作为此双离合变速器的输出端。

本发明的双离合器自动变速器装置可以是干式双离合器或湿式双离合器。双离合器为此发明所述的双离器合变速器的扭矩输入端，且布置于变速器靠近发动机端，与发动机输出端相固定连接。可通过控制双离合器的两个离合器盘的交替接合选择输入扭矩接入到上述哪个输入轴。

总体来说，各前进档位主动齿轮固定连接于两输入轴，随输入轴一起转动；各档位从动齿轮和倒档从动齿轮空套于两副轴，和副轴相对自由转动。同步器与主减速主动齿轮固定连接于两副轴，随副轴一起转动；所有齿轮与所属轴在轴向固定，同步器可在一定范围之内轴向窜动，实现与不同档位齿轮接合，完成选档。

此双离合器自动变速器装置的扭矩传递方式为：第一离合器盘与内输入轴相固定连接，第二离合器盘与外输入轴相固定连接，实现发动机扭矩从双离合器到主动轴的扭矩传递；两输入轴和两副轴之间可选择性地通过各档位主从动齿轮及同步器相连，实现扭矩从输入轴到副轴的传递；两副轴和输出轴通过主减速主动齿轮与差速器总成常啮合，实现扭矩从副轴到输出轴的传递。

该双离合器自动变速器装置，可根据换挡需求进行档位预选择，实现车辆行驶中快速、平稳地换挡。通过控制同步器进行档位选择动作，使两副轴分别与不同输入轴连接。在同一时间，两个离合器只有一个处于接合状态，从而，两输入轴中有且只有一个输入轴接合到发动机传递扭矩。也就是说，在任意时间，可以有两个同步器完成两个档位的选择，但只有一个副轴在传递发动机扭矩。在不同输入轴上的两个档位同时接合时，通过控制切换双离合器的两个离合器盘的交替接合状态则可实现快速换挡，动力不中断。

双离合器自动变速器装置的所有换挡动作及双离合器的结合状态均由变速器控制单元（Transmission Control Unit）控制。

本发明最大的改进在于：

一档、二档齿轮作为低速档分别设置在变速箱轴系的轴端处，具体可以是一档主动齿轮和一档从动齿轮分别布置在内输入轴和一副轴的远离双离合器端；二档主动齿轮和二档从动齿轮分别布置在外输入轴和另一副轴的靠近双离合器端。由于变速箱轴系的轴端都靠近各轴的轴承支撑点，这种结构一档、二档的承载扭矩大，在轴端处受力更好，可提高轴系刚度，减小低档位齿轮在大扭矩和交变应力下的齿轮损伤率，提高变速器可靠性和使用寿命。这种布置结构还有减小变速器总体高度，增加轴系刚度，减小轴系变形和提高齿轮啮合精度的作用。

本发明无倒档轴，通过把倒档主、从动齿轮分别设置在两副轴上，实现动力扭矩反向。而一档从动齿轮与倒档从动齿轮置于同一副轴上。这样一方面保证离合器自动变速器具有较大的倒档传动比，从而保证整车倒档时的安全性；另一方面保证双离合自动变速器具有较小的周向尺寸，从而有更优的成本优势。

同时在本发明中，一档从动齿轮所在副轴与内、外输入轴的中心距大于另外一个副轴与内、外输入轴的中心距。这是基于一档速比是最大的，通常情况下，差速器部分仅仅实现动力传递，故在轴系布置部分主要承载传动比调节功能，而一档传动比大于二档，故一档从动齿轮较二档大，如果中心距更大，将更有利于齿轮的设计，使变速器更紧凑，有利于整车布置。

将以上三方面的结构改进相互融合，共同用于本发明双离合器变速器传动装置中，可以很好地实现本发明的发明目的。

优选地，四档从动齿轮与六档主动齿轮共用四六档主动齿轮，优点在于既有效控制了双离合变速器的轴向尺寸，还保证各档位传动比自由度。

本发明还有另一种方案：

其同样采用一档、二档齿轮作为低速档分别设置在变速箱轴系的轴端处的方式，但同时将一档从动齿轮与倒档从动齿轮置于同一副轴上，同时设计，一档从动齿轮所在副轴上的主减速主动齿轮为两个主减速主动齿轮中具有与所述主减速从动齿轮较大齿数比的一个。这样，由于一档、倒挡传动比较二档大，故导致1档、倒挡从动齿轮较大，轴系布置中，一档所在轴需要更加远离输入轴，导致轴系部分体积较大，故，适当考虑提高一档所在轴主减速主动齿轮与主减速从动齿轮齿数比，可以在差速器传递阶段适当分担传动比，可以将一档、倒挡与输入轴上主动齿轮间的传动比适当调小，从而减小1档、倒挡齿轮直径，使得轴系布置空间更紧凑。

    本发明有七个或六个前进档及一个倒档，且无倒档轴结构，使此变速器只使用四个同步器便能满足档位选择需求，充分利用了同步器资源。

可见，本发明提供的双离合自动变速器装置结构简单，具有较好的倒档安全性、较多的档位数及较大的档位传动比自由度。其布置结构，减少了零件数目，节约了变速器成本，提高了系统可靠性。

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：

图1 为第一实施例的结构示意图（七速）；

图2 为第二实施例的结构示意图（七速）；

图3 为第三实施例的结构示意图（七速）；

图4 为第四实施例的结构示意图（七速）；

图5 为第五实施例的结构示意图（七速）；

图6 为第六实施例的结构示意图（六速）；

图7 为第七实施例的结构示意图（六速）；

图8  为本发明的轴向结构示意图；

附图图中：

。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。

参见图1、图2、图3、图4和图5，各实施例展现的双离合器自动变速器装置都具有以下共同的结构（其中六速只是少了第七挡的主动和从动齿轮，其余结构可以通用）：

内输入轴(10) 和外输入轴(20)同轴布置，且至少一部分内输入轴(10) 被外输入轴(20) 包围；第一副轴（30）与第二副轴（40）与两输入轴平行布置，内输入轴（10）与双离合器70的第一离合器盘（72）相连，外输入轴(20)与第二离合器盘（74）相连。

各前进档主动齿轮（12，14，16，18，22，24）分别连接在两输入轴（10，20）上，它们相对于各自的输入轴不可转动，可采用花键连接或其它形式；各档从动齿轮（32，34，36，38，42，44，46，48）及倒档主动齿轮（47）分别空套于两副轴（30，40）上。

一档从动齿轮（32）所在副轴与内、外输入轴（10、20）的中心距大于另外一个副轴与内、外输入轴的中心距。

两副轴上各设有一个与副轴不可相对转动的主减速主动齿轮（39，49），主减速主动齿轮（39，49）和与差速器固连的主减速从动齿轮（82）常啮合，差速器总成（80）作为此双离合器变速器的输出端。

此双离合自动变速器装置的倒档实现方式有以下两种：

所述倒档从动齿轮（38）由二档从动齿轮（48）直接驱动，使此变速器轴向尺寸更小；

所述倒档从动齿轮（38）由与二档从动齿轮（48）相固连的倒档主动齿轮（47）驱动，使倒档传动比可以达到接近一档传动比。

四档从动齿轮（36）与六档从动齿轮（46）共用四六档主动齿轮（24），优点在于既有效控制了双离合变速器的轴向尺寸，还保证各档位传动比自由度。

一档从动齿轮（32）与倒档从动齿轮（38）置于所述两副轴之一的同一副轴上，且该副轴上的主减速主动齿轮（39）为两个主减速主动齿轮中具有较少齿数的一个。

以上技术特征，一方面保证此上离合器自动变速器具有较大的倒档传动比，从而保证整车倒档时的安全性；另一方面保证此双离合自动变速器具有较小的周向尺寸，减小布置在与一档同副轴的齿轮及相啮合齿轮的尺寸，降低变速器重量，从而有更优的成本优势，还能间接减少整车油耗。

此双离合变速器的驻车轮P布置方式有以下几种可选形式（图中虚线表示的驻车轮P为可选）：

在所述倒档从动齿轮（38）和第一副轴主减速主动齿轮FD1（39）之间设置驻车轮P(60a)；

与差速器固连驻车轮P（60b）；

在所述第一副轴（30）远离所述双离合器（70）端设置驻车轮P(60c)，所述驻车轮P(60c)与三档从动齿轮（14）共面；

在所述第一副轴（30）的三档从动齿轮（34）和四档从动齿轮（36）之间设置驻车轮P(60d)。

各档位齿轮主从关系是：一档主动齿轮（12）与一档从动齿轮（32）常啮合，二档主动齿轮（22）与二档从动齿轮（48）常啮合，三档主动齿轮（14）与三档从动齿轮（34）常啮合，四六档主动齿轮（24）同时与四档从动齿轮（36）及六档从动齿轮（46）常啮合，七档主动齿轮（18）与七档从动齿轮（44）常啮合，五档主动齿轮（16）与五档从动齿轮（42）常啮合，倒档主动齿轮（47）与倒档从动齿轮（38）常啮合。

    第一副轴（30）上布置有一档从动齿轮（32）、三档从动齿轮（34）、四档从动齿轮（36）和倒档从动齿轮（38）。第二副轴（40）上布置有二档从动齿轮（48）、五档从动齿轮（42）、六档从动齿轮（46）、七档从动齿轮（44）。

从远离双离合器（70）端到靠近双离合器（70）端方向，各实施例的档位排布关系如下：

参见图1，第一实施例中，内输入轴(10) 上依次固定设有一挡主动齿轮(12) 、五挡主动齿轮(16)、三挡主动齿轮（14）及七档主动齿轮（18）；所述外输入轴(20)上依次固定设有四六档主动齿轮(14) 和二挡主动齿轮(22)。倒档从动齿轮（38）由与二档从动齿轮（48）相固连的倒档主动齿轮（47）驱动。

参见图2，第二实施例中，在内输入轴(10) 上，五档主动齿轮（16）与七档主动齿轮（18）置于一挡主动齿轮(12)与三挡主动齿轮（14）之间，且一挡主动齿轮(12)置于远离所述双离合器（70）的轴端处；所述外输入轴(20)上依次固定设有四六档主动齿轮(14)和二挡主动齿轮(22)。倒档从动齿轮（38）由与二档从动齿轮（48）相固连的倒档主动齿轮（47）驱动。

参见图3，第三实施例中，内输入轴(10) 上依次固定设有一挡主动齿轮(12) 、七档主动齿轮（18）、三挡主动齿轮（14）及五挡主动齿轮(16)；所述外输入轴(20)上依次固定设有四六档主动齿轮(14)和二挡主动齿轮(22)。倒档从动齿轮（38）由与二档从动齿轮（48）相固连的倒档主动齿轮（47）驱动。

以上几个方案区别不大，都可以达到本发明的技术效果。

参见图4，第四实施例中，内输入轴(10) 上依次固定设有一挡主动齿轮(12) 、五挡主动齿轮(16)、三挡主动齿轮（14）及七档主动齿轮（18）；所述外输入轴(20)上依次固定设有四六档主动齿轮(14) 和二挡主动齿轮(22)。此实施例中，倒档从动齿轮（38）由二档从动齿轮（48）直接驱动。此布置结构，可节省一个齿轮，使变速箱轴向尺寸减小，易于布置且成本下降。但倒档速比不高，在结合离合器逻辑控制下可达到较好的倒档安全性。

参见图5，第五实施例中，内输入轴(10) 上依次设有一挡主动齿轮(12)、三挡主动齿轮（14）以及五七档主动齿轮（16）。外输入轴(20)上依次设有四六档共齿主动齿轮（24）和二挡主动齿轮(22)。第一副轴（30）上布置有一档从动齿轮（32）、五档从动齿轮（34）、四档从动齿轮（36）和倒档从动齿轮（38）。第二副轴（40）上布置有三档从动齿轮（42）、七档从动齿轮（44）、六档从动齿轮（46）、二档从动齿轮（48）。

参见图6，第六实施例是针对六速变速器，内输入轴(10) 上依次设有一挡主动齿轮(12) 、五挡主动齿轮(16)、三挡主动齿轮（14）；所述外输入轴(20)上依次设有四六档主动齿轮(24) 和二挡主动齿轮(22)。

参见图7，第七实施例也是针对六速，三档从动齿轮（34）和五档从动齿轮（42）共用三五档主动齿轮（14’）。内输入轴(10) 上依次固定设有一挡主动齿轮(12) 、三五挡主动齿轮（14'）；所述外输入轴(20)上依次固定设有四六档主动齿轮(24) 和二挡主动齿轮(22)。

 

以上实施例中，每种都对应与不同的车型匹配情况，与发动机舱空间布置、变速器内部各零部件布置、各档位传动比选择、动力性经济性性能等因素有关，视具体情况选择应用。

同步器的档位选择关系是：一档从动齿轮（32）和三档从动齿轮（34）通过第一同步器装置SC1（62）选择性的与第一副轴（30）相连；四档从动齿轮（36）和倒档从动齿轮（38）通过第二同步器装置SC2（64）选择性的与第一副轴（30）相连；七档从动齿轮（44）和五档从动齿轮（42）通过第三同步器装置SC3（66）选择性的与第二副轴（40）相连；二档从动齿轮（48）和六档从动齿轮（46）通过第四同步器装置SC4（68）选择性的与第二副轴（40）相连。

各同步器装置（62，64，66，68）的档位选择动作可以通过液压或电机驱动各档位拨叉实现。

以图1所示的第一实施例为例，此双离合变速器的七个前进挡及一个倒档的动力传递路线如下：

一档动力传递路线：第一同步器SC1（62）与一档从动齿轮（32）接合，第一离合器盘（72）闭合。发动机扭矩通过第一离合器盘（72）传递给内输入轴（10），经由常啮合的一档主动齿轮（12）、一档从动齿轮（32）和第一同步器SC1（62）传递到第一副轴（30），再经第一主减速主动齿轮（39）到差速器总成（80），最后经差速器总成（80）输出动力。

二档动力传递路线：第三同步器SC4（68）与二档从动齿轮（48）接合，第二离合器盘（74）闭合。发动机扭矩通过第二离合器盘（74）传递给外输入轴（20），经由常啮合的二档主动齿轮（16）、二档从动齿轮（48）和第四同步器SC4（68）传递到第二副轴（40），再经第二主减速主动齿轮（49）到差速器总成（80），最后经差速器总成（80）输出动力。

三档动力传递路线：第一同步器SC1（62）与三档从动齿轮（34）接合，第一离合器盘（72）闭合。发动机扭矩通过第一离合器盘（72）传递给内输入轴（10），经由常啮合的三档主动齿轮（14）、三档从动齿轮（34）和第一同步器SC1（62）传递到第一副轴（30），再经第一主减速主动齿轮（39）到差速器总成（80），最后经差速器总成（80）输出动力。

四档动力传递路线：第二同步器SC2（64）与四档从动齿轮（36）接合，第二离合器盘（74）闭合。发动机扭矩通过第二离合器盘（74）传递给外输入轴（20），经由常啮合的共用四六档主动齿轮（24）、四档从动齿轮（36）和第二同步器（64）传递到第一副轴（30），再经第一主减速主动齿轮（39）到差速器总成（80），最后经差速器总成（80）输出动力。

五档动力传递路线：第三同步器SC3（66）与七档从动齿轮（44）接合，第一离合器盘（72）闭合。发动机扭矩通过第一离合器盘（72）传递给内输入轴（10），经由常啮合的七档主动齿轮（18）、七档从动齿轮（44）和第三同步器SC3（66）传递到第二副轴（40），再经第二主减速主动齿轮（49）到差速器总成（80），最后经差速器总成（80）输出动力。

六档动力传递路线：第四同步器SC4（68）与六档从动齿轮（46）接合，第二离合器盘（74）闭合。发动机扭矩通过第二离合器盘（74）传递给外输入轴（20），经由常啮合的共用四六档主动齿轮（24）、六档从动齿轮（46）和第四同步器SC4（68）传递到第二副轴（40），再经第二主减速主动齿轮（49）到差速器总成（80），最后经差速器总成（80）输出动力。

七档动力传递路线：第三同步器SC3（66）与五档从动齿轮（42）接合，第一离合器盘（72）闭合。发动机扭矩通过第一离合器盘（72）传递给内输入轴（10），经由常啮合的五档主动齿轮（16）、五档从动齿轮（42）和第三同步器SC3（66）传递到第二副轴（40），再经第二主减速主动齿轮（49）到差速器总成（80），最后经差速器总成（80）输出动力。

倒档动力传递路线：第二同步器SC2（64）与四档从动齿轮（36）接合，第二离合器盘（74）闭合。发动机扭矩通过第二离合器盘（74）传递给外输入轴（20），经由常啮合的二档主动齿轮（16）和二档从动齿轮（48），因二档从动齿轮（48）与倒档主动齿轮（47）连体，再经常啮合的倒档主动齿轮（47）、倒档从动齿轮（38）和第二同步器（64）传递到第一副轴（30），再经第一主减速主动齿轮（39）到差速器总成（80），最后经差速器总成（80）输出动力。

Claims (6)

1.一种双离合器自动变速器装置，包括：同轴布置的内输入轴(10) 和外输入轴(20)，且至少一部分内输入轴(10) 被外输入轴(20)包围；平行于内、外输入轴（10，20）布置的两副轴；与内、外输入轴（10，20）分别相连的双离合器（70）；

所述内输入轴（10）上布置有不可与之相对转动的奇数档主动齿轮，外输入轴（20 ）上布置有不可与之相对转动的偶数档主动齿轮；

在两副轴上，各设有一个与副轴不可相对转动的主减速主动齿轮，并空套有与所述奇数档和偶数档主动齿轮相啮合的各档从动齿轮及倒档主动齿轮，各档从动齿轮及倒档主动齿轮通过与两副轴固定连接的同步器装置选择性的与两副轴连接；

所述双离合器（70）的两个离合器盘同轴布置，分别与内、外输入轴（10，20）相连；

所述两副轴上的主减速主动齿轮和与差速器固连的主减速从动齿轮（82）相啮合，差速器总成（80）作为此双离合变速器的输出端；

其特征在于：

一档、二档齿轮作为低速档分别设置在变速箱轴系的轴端处；

一档从动齿轮（32）与倒档从动齿轮（38）置于同一副轴上；

一档从动齿轮（32）所在副轴与内、外输入轴（10,20）的中心距大于另外一个副轴与内、外（10,20）输入轴的中心距。

2. 如权利要求1所述的双离合器自动变速器装置，其特征在于：一档主动齿轮（12）和一档从动齿轮（32）分别布置在内输入轴(10)和其中一副轴的远离双离合器端；二档主动齿轮（22）和二档从动齿轮（48）分别布置在外输入轴(20)和另一副轴的靠近双离合器端。

3.如权利要求2所述的一种双离合器自动变速器装置，其特征在于：四档从动齿轮（36）和六档从动齿轮（46）共用四六档主动齿轮（24）。

4. 一种双离合器自动变速器装置，包括：同轴布置的内输入轴(10) 和外输入轴(20)，且至少一部分内输入轴(10) 被外输入轴(20)包围；平行于内、外输入轴（10，20）布置的两副轴；与内、外输入轴（10，20）分别相连的双离合器（70）；

所述内输入轴（10）上布置有不可与之相对转动的奇数档主动齿轮，外输入轴（20 ）上布置有不可与之相对转动的偶数档主动齿轮；

在两副轴上，各设有一个与副轴不可相对转动的主减速主动齿轮，并空套有与所述奇数档和偶数档主动齿轮相啮合的各档从动齿轮及倒档主动齿轮，各档从动齿轮及倒档主动齿轮通过与两副轴固定连接的同步器装置选择性的与两副轴连接；

所述双离合器（70）的两个离合器盘同轴布置，分别与内、外输入轴（10，20）相连；

所述两副轴上的主减速主动齿轮和与差速器固连的主减速从动齿轮（82）相啮合，差速器总成（80）作为此双离合变速器的输出端；

其特征在于：

一档、二档齿轮作为低速档分别设置在变速箱轴系的轴端处；

一档从动齿轮（32）与倒档从动齿轮（38）置于同一副轴上；

一档从动齿轮（32）所在副轴上的主减速主动齿轮为两个主减速主动齿轮中具有与所述主减速从动齿轮（82）较大齿数比的一个。

5.如权利要求4所述的一种双离合器自动变速器装置，其特征在于：一档主动齿轮（12）和一档从动齿轮（32）分别布置在内输入轴(10)和其中一副轴的远离双离合器端；二档主动齿轮（22）和二档从动齿轮（48）分别布置在外输入轴(20)和另一副轴的靠近双离合器端。

6.如权利要求5所述的一种双离合器自动变速器装置，其特征在于：四档从动齿轮（36）和六档从动齿轮（46）共用四六档主动齿轮（24）。

Images