CN103711877A - 一种双离合自动变速器传动装置 - Google Patents

一种双离合自动变速器传动装置 Download PDF

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杨志斌
王鑫
曾俊
夏灵
刘刚
庞子陵
余洪
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Abstract

本发明是一车用双离合变速器传动装置，结构上包括两根同轴布置的内外输入轴，平行于两输入轴布置的两根副轴、双离合器、差速器总成以及多组常啮合齿轮组和同步器。一挡从动齿轮与倒挡从动齿轮置于同一的副轴上，且该副轴上的主减速主动齿轮为两个主减速主动齿轮中具有较少齿数的一个，使该双离合变速器具有较大的倒挡传动比，倒挡安全性更高。采用四挡与六挡共用主动齿轮，二挡从动齿轮直接驱动倒挡从动齿轮；一挡齿轮组、二挡齿轮组作为低速挡设置在变速箱轴系远离轴端处；通过最大程度利用小齿轮工艺尺寸，使得所述双离合自动变速器轴向尺寸很小。本变速器装置有结构简单紧凑、轴向尺寸小、较大的挡位传动比自由度等特点。

Description

一种双离合自动变速器传动装置
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变速器传动装置。
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了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，导致变速器挡位数较少，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；或者导致挡位数较多，但共用挡位齿轮组太多，影响变速器的各挡位传动比自由度，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挡轴，使变速器零部件数较多，变速器成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型双离合变速器传动装置，它有结构简单、较多的挡位数及较大的挡位传动比自由度等特点。
本发明所述双离合器变速器的特征在于无倒挡轴，多挡位共用主动齿轮，倒挡从动齿轮与二挡齿轮组共面，并且一挡、二挡齿轮设置在变速箱轴系中间处，最大程度利用低速挡小齿轮工艺尺寸。使此双离合器自动变速轴向尺寸很小，且有较大的各挡位传动比的自由度。使此双离合自动变速器更适用于微型车或紧凑型车型的匹配搭载。
本发明所述的双离合器变速器主要包括内输入轴、外输入轴、第一副轴、第二副轴、差速器和双离合器。此双离合器变速器提供六个或七个前进挡及一个倒挡。
内输入轴和外部输入轴同轴布置，且内输入轴有部分被外输入轴周向包围形成空套。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。内输入轴和外输入轴上以固定连接形式布置有多个前进挡位的主动齿轮。 
第一副轴和第二副轴与两输入轴平行布置。两副轴上布置有各挡位从动齿轮、倒挡主动齿轮和主减速主动齿轮。两副轴上还布置有选择各挡位用的多个同步器装置。其中两副轴上的各挡位齿轮以空套形式布置于副轴上，两个主减速主动齿轮和各同步器装置以固定连接形式随副轴一起转动。
差速器总成作为此双离合器变速器的扭矩输出端。
所述双离合器包括两个同轴布置的离合器盘，两离合盘分别与两输入轴连接。此双离合器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，各前进挡位主动齿轮固定连接与两输入轴，随输入轴一起转动；各挡位从动齿轮和倒挡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，实现与不同挡位齿轮接合，完成选挡。
此双离合器变速器的扭矩传递方式为：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挡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；两副轴和差速器通过主减速主动齿轮与差速器总成上的主减速从动齿轮常啮合，实现扭矩从副轴到差速器的传递。
该双离合器变速器，可根据换挡需求进行挡位预选择，实现车辆行驶中快速、平稳地换挡。通过控制同步器进行挡位选择动作，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挡位的选择，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挡位同时接合时，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。
两输入轴各有一端通过轴承支撑在变速器箱体上，且两输入轴间用轴承互相支撑，实现各自独立转动；两副轴各轴端分别布置有一轴承支撑在变速器箱体上。
本发明所述双离合器变速器，结构上具有以下特点：
一挡、二挡齿轮组作为低速挡齿轮组，因低速挡传动比很大，导致低速挡从动齿轮半径很大，主动齿轮半径很小，为保证低速挡齿轮组寿命接近，低速挡主动齿轮齿宽必须远大于其从动齿轮齿宽。因低速挡主动齿轮直径很小，一般直接加工在对应输入轴外表面，则必须设置一定的退刀尺寸。因此，本发明奖一挡、二挡齿轮组在变速箱轴系趋于远离轴端处设置，即设置在变速箱轴系中间处，使变速器能够最大程度利用低速挡小齿轮工艺尺寸，使此双离合器自动变速轴向尺寸很小，使此双离合自动变速器更适用于微型车或紧凑型车型的匹配搭载。
四挡与六挡共用四六挡主动齿轮，倒挡从动齿轮与二挡齿轮组共面。有效控制变速器轴向尺寸，还有较大的各挡位传动比的自由度。。
一挡和倒挡分别布置与内外输入轴上，即与不同离合器盘相连接。针对与城市工况，此布置形式更好的均分两个离合器盘的集合接合几率，提高了双离合器使用寿命，改善双离合器起步控制。
优选地，倒挡通过与二挡从动齿轮相固连的倒挡主动齿轮间接驱动实现，使倒挡传动比可以达到接近一挡传动比；倒挡也可以由二挡从动齿轮直接驱动，使此变速器轴向尺寸更小；并且一挡从动齿轮与倒挡从动齿轮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挡传动比，从而保证整车到当时的安全性；另一方面保证此双离合自动变速器具有较小的周向尺寸，从而有更优的成本优势。
本发明有六个或七个前进挡及一个倒挡，且无倒挡轴结构，使此变速器只使用四个同步器便能满足挡位选择需求，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，具有较好的倒挡安全性、较多的挡位数及较大的挡位传动比自由度。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 为七个前进挡及一个倒挡的双离合自动变速器传动装置的结构示意图；
图2 为六个前进挡及一个倒挡的双离合自动变速器传动装置的结构示意图；
图3 为七速的轴向关系图。
附图图中：
Figure 799191DEST_PATH_IMAGE002
。
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和图3，此发明所述双离合器变速器，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。
各前进挡主动齿轮（12，14，16，18，22，24）分别固定连接在两输入轴（10，20）上；各前进挡从动齿轮 及倒挡主动齿轮（47）分别空套于两副轴（30，40）上。
两副轴上的主减速主动齿轮（39，49）和主减速从动齿轮（82）常啮合，差速器总成（80）作为此双离合器变速器的输出端。
各同步器装置（62，64，66，68）的挡位选择动作可以通过液压或电机驱动各挡位拨叉实现。
优选倒挡通过与二挡从动齿轮相固连的倒挡主动齿轮间接驱动实现，使倒挡传动比可以达到接近一挡传动比；倒挡也可以由二挡从动齿轮直接驱动，使此变速器轴向尺寸更小；并且一挡从动齿轮与倒挡从动齿轮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为两个主减速主动齿轮中具有较少齿数的一个。保证此上离合器自动变速器具有较大的倒挡传动比，从而保证整车到当时的安全性。
一挡、二挡齿轮组作为低速挡齿轮组，因低速挡传动比很大，导致低速挡从动齿轮半径很大，主动齿轮半径很小，为保证低速挡齿轮组寿命接近，低速挡主动齿轮齿宽必须远大于其从动齿轮齿宽。因低速挡主动齿轮直径很小，一般直接加工在对应输入轴外表面，则必须设置一定的退刀尺寸。一挡、二挡齿轮组在变速箱轴系趋于远离轴端处设置，使变速器能够最大程度利用低速挡小齿轮工艺尺寸，使此双离合器自动变速轴向尺寸很小，使此双离合自动变速器更适用于微型车或紧凑型车型的匹配搭载。
驻车轮P布置方式有：
在所述五挡从动齿轮（42）和第二副轴（40）远离所述双离合器（70）的轴承之间设置驻车轮P(60a)，如图1中的虚线表示的结构。
或者与差速器固连有驻车轮P（60b）。
从远离双离合器（80）端到靠近双离合器（80）端方向，内输入轴(10) 上依次固定设有三挡主动齿轮（14）、五挡主动齿轮(16)、一挡主动齿轮(12)及七挡主动齿轮（18）；所述外输入轴(20)上依次固定设有二挡主动齿轮(22) 和四六挡主动齿轮(14)；
从远离双离合器（80）端到靠近双离合器（80）端方向，所述第一副轴（30）上依次设有三挡从动齿轮（34）、一挡从动齿轮（32）、倒挡从动齿轮（48）、四挡从动齿轮（36）和第一副轴主减速主动齿轮FD1（39）；所述第二副轴（40）上依次设有五挡从动齿轮（42）、七挡从动齿轮（44）、倒挡主动齿轮（47）、二挡从动齿轮（48）、六挡从动齿轮（46）和第二副轴主减速主动齿轮FD2（49）。
各挡位齿轮主从关系是：一挡主动齿轮（12）与一挡从动齿轮（32）常啮合，二挡主动齿轮（16）与二挡从动齿轮（38）常啮合，三挡主动齿轮（14）与三挡从动齿轮（34）常啮合，四六挡主动齿轮（24）同时与四挡从动齿轮（36）及六挡从动齿轮（46）常啮合，七挡主动齿轮（18）与七挡从动齿轮（44）常啮合，五挡主动齿轮（16）与五挡从动齿轮（42）常啮合，二挡从动齿轮（48）与倒挡从动齿轮（38）常啮合。
同步器的挡位选择关系是：一挡从动齿轮（32）和三挡从动齿轮（34）通过第一同步器装置SC1（62）选择性的与第一副轴（30）相连；四挡从动齿轮（36）和倒挡从动齿轮（48）通过第二同步器装置SC2（64）选择性的与第一副轴（30）相连；七挡从动齿轮（44）和五挡从动齿轮（42）通过第三同步器装置SC3（66）选择性的与第二副轴（40）相连；二挡从动齿轮（48）和六挡从动齿轮（46）通过第四同步器装置SC4（68）选择性的与第二副轴（40）相连。
该双离合器变速器装置的七个前进挡及一个倒挡的动力传递路线如下：
一挡动力传递路线：第一同步器SC1（62）与一挡从动齿轮（32）接合，第一离合器（72）闭合。发动机扭矩通过第一离合器（72）传递给内输入轴（10），经由常啮合的一挡主动齿轮（12）、一挡从动齿轮（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。
二挡动力传递路线：第三同步器SC4（68）与二挡从动齿轮（38）接合，第二离合器（74）闭合。发动机扭矩通过第二离合器（74）传递给外输入轴（20），经由常啮合的二挡主动齿轮（16）、二挡从动齿轮（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。
三挡动力传递路线：第一同步器SC1（62）与三挡从动齿轮（34）接合，第一离合器（72）闭合。发动机扭矩通过第一离合器（72）传递给内输入轴（10），经由常啮合的三挡主动齿轮（14）、三挡从动齿轮（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。
四挡动力传递路线：第二同步器SC2（64）与四挡从动齿轮（36）接合，第二离合器（74）闭合。发动机扭矩通过第二离合器（74）传递给外输入轴（20），经由常啮合的共用四六挡主动齿轮（24）、四挡从动齿轮（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。
五挡动力传递路线：第三同步器SC3（66）与七挡从动齿轮（44）接合，第一离合器（72）闭合。发动机扭矩通过第一离合器（72）传递给内输入轴（10），经由常啮合的七挡主动齿轮（18）、七挡从动齿轮（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。
六挡动力传递路线：第四同步器SC4（68）与六挡从动齿轮（46）接合，第二离合器（74）闭合。发动机扭矩通过第二离合器（74）传递给外输入轴（20），经由常啮合的共用四六挡主动齿轮（24）、六挡从动齿轮（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。
七挡动力传递路线：第三同步器SC3（66）与五挡从动齿轮（42）接合，第一离合器（72）闭合。发动机扭矩通过第一离合器（72）传递给内输入轴（10），经由常啮合的五挡主动齿轮（16）、五挡从动齿轮（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。
倒挡动力传递路线：第二同步器SC2（64）与四挡从动齿轮（36）接合，第二离合器（74）闭合。发动机扭矩通过第二离合器（74）传递给外输入轴（20），经由常啮合的二挡主动齿轮（16）和二挡从动齿轮（48），因二挡从动齿轮（48）与倒挡主动齿轮（47）连体，再经常啮合的倒挡主动齿轮（47）、倒挡从动齿轮（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。
而图2显示的六个前进挡及一个倒挡的结构，其取消了第七挡的主动和从动齿轮，其它的结构布置是图1是基本一样的，这里不再赘述。

Claims (10)

1. 一种双离合自动变速器传动装置，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（30，40）；与内、外输入轴（10，20）分别相连的双离合器（80）；
所述内输入轴（10）上布置有不可与之相对转动的奇数挡主动齿轮（12，14，16，18），外输入轴（20 ）上布置有不可与之相对转动的偶数挡主动齿轮（22，24）；
两副轴（30，40）上，各设有与两副轴（30，40）不可相对转动的一个主减速主动齿轮（39，49），空套有与所述各挡主动齿轮相啮合的各挡从动齿轮（32，34，36，38，42，44，46，48）及倒挡主动齿轮（47），各挡从动齿轮（32，34，36，38，42，44，46，48）及倒挡主动齿轮（47）通过与两副轴（30，40）固定连接的同步器装置（62，64，66，68）选择性的与两副轴（30，40）连接；
所述双离合器（80）的两个离合器盘（72，74）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（39，49）和与差速器（80）固连的主减速从动齿轮（82）常啮合，差速器总成（80）作为此双离合变速器的输出端；
其特征在于：所述一挡齿轮组（12，32）、二挡齿轮组（22，48）设置在变速箱轴系远离轴端处；
所述四挡从动齿轮（36）和六挡从动齿轮（46）共用四六挡主动齿轮（24）。
2.根据权利要求1所述的双离合自动变速器传动装置，其特征是：所述第一副轴（30）上布置有一挡从动齿轮（32）、三挡从动齿轮（34）、四挡从动齿轮（36）和倒挡从动齿轮（38）；所述第二副轴（40）上布置有二挡从动齿轮（48）、五挡从动齿轮（42）、六挡从动齿轮（46）。
3.根据权利要求2所述的双离合自动变速器传动装置，其特征是：从远离双离合器（80）端到靠近双离合器（80）端方向，内输入轴(10) 上依次固定设有三挡主动齿轮（14）、五挡主动齿轮(16)及一挡主动齿轮(12)；所述外输入轴(20)上依次固定设有二挡主动齿轮(22) 和四六挡主动齿轮(14)。
4.根据权利要求1所述的双离合自动变速器传动装置，其特征是：所述第一副轴（30）上布置有一挡从动齿轮（32）、三挡从动齿轮（34）、四挡从动齿轮（36）和倒挡从动齿轮（38）；所述第二副轴（40）上布置有二挡从动齿轮（48）、五挡从动齿轮（42）、六挡从动齿轮（46）、七挡从动齿轮（44）。
5.根据权利要求4所述的双离合自动变速器传动装置，其特征是：从远离双离合器（80）端到靠近双离合器（80）端方向，内输入轴(10) 上依次固定设有三挡主动齿轮（14）、五挡主动齿轮(16)、一挡主动齿轮(12)及七挡主动齿轮（18）；所述外输入轴(20)上依次固定设有二挡主动齿轮(22) 和四六挡主动齿轮(14)。
6.根据权利要求3或5所述的双离合自动变速器传动装置，其特征是：一挡从动齿轮（32）与倒挡从动齿轮（38）置于所述同一副轴上，且所述副轴与具有较大主减速比的主减速主动齿轮相固连。
7.根据权利要求6任一项所述的双离合自动变速器传动装置，其特征是：所述倒挡从动齿轮（38）由与二挡从动齿轮（48）相固连的倒挡主动齿轮（47）驱动；或者，所述倒挡从动齿轮（38）由二挡从动齿轮（48）驱动。
8.根据权利要求7所述的双离合自动变速器传动装置，其特征是：在所述五挡从动齿轮（42）和第二副轴（40）远离所述双离合器（70）的轴承之间设置驻车轮P(60a)；或者，差速器壳体上（80）固连有驻车轮P（60b）。
9.根据权利要求3所述的双离合自动变速器传动装置，其特征是：所述一挡从动齿轮（32）和三挡从动齿轮（34）通过第一同步器装置SC1（62）选择性的与第一副轴（30）相连；四挡从动齿轮（36）和倒挡从动齿轮（48）通过第二同步器装置SC2（64）选择性的与第一副轴（30）相连；五挡从动齿轮（42）通过第三同步器装置SC3（66）选择性的与第二副轴（40）相连；二挡从动齿轮（48）和六挡从动齿轮（46）通过第四同步器装置SC4（68）选择性的与第二副轴（40）相连；所述第三同步器装置SC3（66）布置于五挡从动齿轮（42）和二挡从动齿轮（48）之间。
10.根据权利要求5所述的双离合变速器，其特征是：所述一挡从动齿轮（32）和三挡从动齿轮（34）通过第一同步器装置SC1（62）选择性的与第一副轴（30）相连；四挡从动齿轮（36）和倒挡从动齿轮（48）通过第二同步器装置SC2（64）选择性的与第一副轴（30）相连；七挡从动齿轮（44）和五挡从动齿轮（42）通过第三同步器装置SC3（66）选择性的与第二副轴（40）相连；二挡从动齿轮（48）和六挡从动齿轮（46）通过第四同步器装置SC4（68）选择性的与第二副轴（40）相连。
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