CN104471284A - 双离合变速器 - Google Patents

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Abstract

双离合变速器(300，400)，包括：第一和第二输入轴(321，322)，其分别设有第一和第二输入装置(213，214)；中心轴(324，424)；副轴(223)；以及第一和第二初级档位级(332-233，432-233；230-131)，其中，所述第一和第二输入轴(321，322)与所述中心轴(324，424)同轴地布置，并能够将扭矩从所述第一和第二输入装置(213，214)经由所述第一和所述第二初级档位级(332-233，432-233；230-131)传递至所述副轴(223)；所述第一初级档位级(332-233，432-233)包括第一输入齿轮(332，432)和第一从动齿轮(233)，其中，所述第一输入齿轮(332，432)以旋转方式与所述第一输入轴(321)固定，并且其中所述第一输入齿轮(332，432)布置在所述中心轴(324，424)上。

Description

双离合变速器
技术领域
本发明涉及双离合变速器中的齿轮的布置结构，该双离合变速器尤其是用于道路车辆的双离合变速器。
背景技术
在具有同轴的输入轴和输出轴的双离合变速器中，在中心轴和第一输入轴之间布置有小的主导向轴承。该导向轴承在某些齿轮速度(gear speed)下承受大的轴向力。当所传递的扭矩受到齿轮啮合力影响时，斜齿轮会产生所述大的轴向力。当在主导向轴承中不存在相对旋转时，这些大的轴向力会成为一个问题，尤其是在多个齿轮速度下。对于小轴承来说，大的轴向力以及不存在相对旋转都是非常不利的运行状况。可能会产生微动磨损，这将导致轴承的过早损坏。
上述问题的解决方案会增加所述轴承的尺寸。然而，并不存在这种较大轴承可用的空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种有创造性的、双离合变速器中的齿轮布置结构，所述齿轮布置结构的目的是在轴承中不存在相对旋转的情况下减小导向轴承上的负载。
所述目的通过如下的双离合变速器来实现，该双离合变速器包括：第一输入轴和第二输入轴，该第一输入轴和第二输入轴分别设有第一输入装置和第二输入装置；中心轴；副轴；以及第一初级档位级和第二初级档位级(gear step)。所述第一输入装置和第二输入装置通常是第一离合器和第二离合器。所述第一和第二输入轴与所述中心轴同轴地布置，并能够将扭矩从所述第一和第二输入装置经由所述第一和所述第二初级档位级传递至所述副轴。这是一种众所周知的构造，已用在若干种双离合变速器中。
所述第一初级档位级包括第一输入齿轮和第一从动齿轮，其中，所述第一输入齿轮以旋转方式与所述第一输入轴固定。根据本发明，第一输入齿轮布置在所述中心轴上，而不是如之前已知地布置在第一输入轴上。
通过将第一输入齿轮布置在中心轴上而不是如之前已知地布置在第一输入轴上，作用在第一初级齿轮上的轴向齿轮啮合力将被吸收并由所述主轴承受，从而，所述导向齿轮仅受到较小的轴向负载。
优选地，第一输入轴通过允许一定轴向游隙的连接件而连接到第一输入齿轮，从而该连接件不能传递任何轴向负载。该连接件包括属于第一输入轴的第一部分和属于所述中心轴的第二部分。一种优选的此类连接件是花键联接件。该花键联接件可以是整体式的，从而它包括在第一输入轴上和第一初级切制齿轮(cut gearwheel)332上的相配合的离合器齿。替代地，花键联接件包括桥接元件，该桥接元件与第一初级切制齿轮上和第一输入轴上的离合器齿相配合。然而，该连接件总是接合的。替代的联接件可以是轴向指向的齿式离合器齿(dogclutch teeth)。
进一步优选地，所述第一输入轴将所述第一输入齿轮布置在能够承受较高轴向负载的圆锥滚子轴承上。
替代地，所述第一输入齿轮布置在圆柱滚子轴承上，从成本角度来说，相对于圆锥滚子轴承，圆柱滚子轴承是优选的。
更有利的是，所述第一输入齿轮布置在所述中心轴上，使得第一输入齿轮能够在所述中心轴上在轴向分离位置和轴向接触位置之间轴向移位，但始终被旋转地固定到所述第一输入轴。在所述轴向分离位置，所述第一输入齿轮与所述连接件的第一部分轴向分离开，而在所述轴向接触位置，允许所述第一输入齿轮与所述连接件的第一部分之间的轴向接触。因而，在该接触位置，作用在所述输入齿轮上的轴向力能够传递至第一输入轴，从而进一步减轻了导向轴承的轴向负载。
可以预知，当第一输入齿轮在第一方向上传递扭矩负载时，第一输入齿轮移位至所述轴向接触位置。这种轴向移位是由于作用在第一输入齿轮上的齿轮啮合力引起的。
所述第一输入齿轮和第一从动齿轮均设有斜齿轮齿，从而当第一输入齿轮将扭矩负载传递至所述从动齿轮时，引起了第一输入齿轮从所述轴向分离位置到轴向接触位置的轴向移位。
为了实现第一输入齿轮的轴向滑动，第一输入齿轮安装在第一和第二滚子轴承上，使得第一输入齿轮能够在该第一和第二滚子轴承上滑动。为此，第一输入齿轮设有布置在所述第一和第二滚子轴承之间的径向向内指向的凸起，从而允许所述轴向移位。因而，该径向向内指向的凸起具有一定的轴向延伸长度，该轴向延伸长度比第一和第二滚子轴承之间的相应距离短。
在本发明的另一实施例中，第一输入齿轮设有同步机构或齿式离合器，用于允许所述第一输入齿轮和所述中心轴之间的旋转连接。通过关闭所述同步机构或齿式离合器，实现了第一输入轴和所述中心轴之间的直接连接。
附图说明
现在，将参考附图来详细描述本发明，在附图中：
图1示出了根据现有技术的双离合变速器；
图2示出了本发明的双离合变速器的第一实施例，并且
图3a、3b示出了本发明的双离合变速器的第二实施例。
具体实施方式
图1示出了现有技术的双离合变速器200，其中，它处于发动机驱动状态。双离合变速器200布置在主壳体102内，双离合变速器200具有第一输入轴221和第二输入轴222。第一输入轴221能够由第一离合器盘组213旋转地驱动，且第二输入轴222能够由第二离合器盘组214旋转地驱动。
根据该现有技术，第一初级齿轮齿232被旋转地固定到第一输入轴221或者与第一输入轴221一体形成，且第二初级齿轮齿230被旋转地固定到第二输入轴222或者与第二输入轴222一体形成。中心轴224与输入轴221、222同轴，并且副轴223平行于中心轴224。第二输入轴222由输入轴轴承225悬置在离合器壳体201中。在中心轴224和第一输入轴221之间布置有主导向轴承229。通过输入轴221和222之间的两个轴承，实现了所述中心轴和输入轴的适当悬置。
在副轴223上，第二初级齿轮131与第二输入轴222的第二初级齿轮齿230啮合。副轴初级自由齿轮233与第一输入轴221的第一初级齿轮齿232啮合。副轴次级自由齿轮235与主轴224上的第二次级自由齿轮134啮合。
在图1中，示出了变速器200，其中，上方的第六档正在工作(见虚线6g)，而直接的第五档是不工作的。副轴初级自由齿轮233由副轴第一齿式离合器248、副轴次级自由齿轮235和副轴第二齿式离合器249旋转地连接到副轴223。另外，直接齿式离合器240旋转地连接第一输入轴221和中心轴224。在图1中，第二离合器盘组214已被接合。因此，动力能够经由第二输入轴222、第二初级齿轮齿230、第二初级齿轮131、副轴223、副轴第二齿式离合器249、副轴次级自由齿轮235、副轴第一齿式离合器248、副轴初级自由齿轮233、第一初级齿轮齿232、第一输入轴221和直接齿式离合器240传递至中心轴224。
箭头F1、F2示出了当发动机驱动车辆时，分别作用在第一初级齿轮齿232和第二初级齿轮齿230上的轴向齿轮啮合力。可以推断出，第一输入轴221将被向右推动。因此，小的主导向轴承229将受到很大的力。由于直接齿式离合器240被接合，在主导向轴承229中将不存在相对旋转。对于小轴承来说，大的轴向力以及不存在相对旋转是非常不利的运行状况。可能会产生微动磨损，这将导致轴承的过早损坏。
现在，将结合图2和图3a、3b、仅通过举例说明本发明的一些实施方式来示出和描述本发明的以下实施例。
图2示出了处于发动机驱动状态的本发明的双离合变速器300的第一实施例。双离合变速器300包括第一输入轴321和第二输入轴322、中心轴324以及副轴223。
本发明的双离合变速器300对应于图1中公开的现有技术的变速器200。然而，开创性地，本发明的第一输入轴321未设有任何齿轮齿，而是在轴承332b、322c上设有第一初级切制齿轮332且第一初级切制齿轮332由主轴324承载。另外，第一初级切制齿轮332由第一初级花键联接件321s旋转地连接到第一输入轴321，从而在花键联接件321s中允许一定的轴向游隙。作用在第一初级切制齿轮332上的轴向齿轮啮合力(箭头F1)将由主轴324承载，而不是由主导向轴承229承载。作用在第二初级切制齿轮230上的轴向齿轮啮合力(箭头F2)将被轴承225吸收。
在图2中，示出了变速器300，该变速器300在第六档正在工作(参见6g)的情况下运行，从而，齿式离合器240被关闭，且主导向轴承229中不存在相对旋转。对于发动机驱动车辆的情况，箭头F1、F2分别指示了作用在第一初级切制齿轮332和第二初级齿轮齿230上的轴向齿轮啮合力F1、F2的方向。可以看出，主导向轴承229不受到轴向齿轮啮合力。因此，大大降低了出现微动磨损损坏的风险。
第一初级切制齿轮332通过齿式离合器240旋转地连接到主轴324，从而，轴承332b、332c将不受到相对旋转。轴承332b、332c将承受来自齿轮啮合力F1的负载，但轴承332b、332c比主导向轴承129大很多，因而能够避免微动磨损的问题。因此，通过将第一初级切制齿轮332与第一输入轴321分离并将第一初级切制齿轮332布置在主轴324上，能够避免对主导向轴承229造成微动磨损损坏的风险。
第一初级花键联接件321s提供了第一输入轴321和第一初级切制齿轮332之间的恒定的旋转连接。花键联接件321s允许第一初级切制齿轮332和第一输入轴321之间的一定的轴向游隙。由此，轴向力能够不从中心轴324传递至第一输入轴321，反之亦然。
总之，双离合变速器300使后方初级档位级(gear stage)233、332能够用作次级档位级，即，将动力从所述副轴传递到主轴，并且使主导向轴承229不会受到微动磨损。
使同时受到负载和相对旋转的齿轮悬置的最常规方式是采用彼此相对布置的圆锥滚子轴承。轴向力能够在齿轮和轴之间沿两个方向传递。在图2中，箭头F1、F2指示了当发动机驱动车辆时作用在第二初级齿轮齿230和第一初级切制齿轮332上的轴向齿轮啮合力。对于相反的动力流(即，发动机制动)，轴向力的方向将反过来，从而，主导向轴承229可能受到较大的轴向力而在主导向轴承229中仍然不存在相对旋转。这将造成微动磨损的风险，但这是可接受的，因为发动机制动扭矩通常比最大驱动扭矩小很多，且发动机制动远没有发动机驱动那么频繁。
然而，轴向力从第一初级切制齿轮332至第一输入轴321的直接传递是有利的。从而，可以减轻对所述主导向轴承229的轴向齿轮啮合力。
在图3a和3b中，示出了本发明的变速器的替代实施例，其中，减小了发动机制动时的所述微动磨损的风险。改型后的双离合变速器400包括创造性的第一初级切制齿轮432，该第一初级切制齿轮432由圆柱滚子轴承432b、432c承载在中心轴424上。
圆柱滚子轴承可允许一定的相对轴向移位。然而，在仔细设计的圆柱轴承布置结构中，可以控制轴向力的传递。在双离合变速器400中，这通过如下方式来实现：第一初级切制齿轮432具有在圆柱滚子轴承432b、432c之间的向内指向的凸起440。当第一初级切制齿轮432受到如图3a中的箭头F3所示的向右指向的轴向齿轮啮合力时，向内指向的凸起440将与右侧的圆柱滚子轴承432c接触。然后，轴向齿轮啮合力将传递给主轴424并被位于中心轴424和壳体102之间的轴承128吸收。这对应于发动机驱动车辆的情形，与图1和2相似。
在发动机制动时，图3b中的箭头F4示出了第一初级切制齿轮432上的轴向齿轮啮合力的方向。该齿轮啮合力将向左推动第一初级切制齿轮432。以如下方式来设计所述向内指向的凸起440：即，向内指向的凸起440将不与圆柱滚子轴承432b的左侧接触。而是，第一初级切制齿轮432将与第一输入轴321轴向接触，轴向齿轮啮合力将直接传递到第一输入轴321。由此，在发动机制动期间也将减轻对主导向轴承229的轴向齿轮啮合力。
在图2、3a和3b所示的实施例中，花键联接件321s包括在第一输入轴321和第一初级切制齿轮332、432上的相配合的离合器齿。这在图2、3a和3b中示意性地示出。
替代地，花键联接件321s包括桥接元件(未示出)，该桥接元件与第一输入轴321上和第一初级切制齿轮332、432上的离合器齿相配合。
权利要求中提到的附图标记不应视为对权利要求保护的主题范围进行限制，这些附图标记的唯一作用是使各项权利要求更容易理解。
应当意识到，本发明可以在各个明显方面具有变型，所有这些变型都不脱离所附权利要求的范围。因此，本申请的附图和说明书应被认为实质上是说明性而非限制性的。

Claims (9)

1.双离合变速器(300，400)，包括：
●第一输入轴和第二输入轴(321，322)，所述第一输入轴和第二输入轴(321，322)分别设有第一输入装置和第二输入装置(213，214)；
●中心轴(324，424)；
●副轴(223)；以及
●第一初级档位级和第二初级档位级(332-233，432-233；230-131)，
其中，
所述第一输入轴和第二输入轴(321，322)与所述中心轴(324，424)同轴地布置，且所述第一输入轴和第二输入轴(321，322)能够将扭矩从所述第一输入装置和第二输入装置(213，214)经由所述第一初级档位级和所述第二初级档位级(332-233，432-233；230-131)传递至所述副轴(223)；
所述第一初级档位级(332-233，432-233)包括第一输入齿轮(332，432)和第一从动齿轮(233)，其中，所述第一输入齿轮(332，432)以旋转方式与所述第一输入轴(321)固定，其特征在于，所述第一输入齿轮(332，432)布置在所述中心轴(324，424)上。
2.根据权利要求1所述的双离合变速器(300，400)，其中，所述第一输入齿轮(332，432)通过允许一定轴向游隙的连接件(321s)连接到所述第一输入轴(321)，其中，所述连接件优选是花键联接件(321s)。
3.根据权利要求1或2所述的双离合变速器(300，400)，其中，所述第一输入齿轮(332，432)布置在圆锥滚子轴承(332b，332c)上。
4.根据权利要求2所述的双离合变速器(400)，其中，所述第一输入齿轮(432)布置在圆柱滚子轴承(432b，432c)上。
5.根据权利要求4所述的双离合变速器(400)，其中，所述第一输入齿轮(432)布置在所述中心轴(424)上，使得所述第一输入齿轮(432)能够在所述中心轴(424)上在轴向分离位置和轴向接触位置之间轴向移位，并且其中，在所述轴向分离位置，所述第一输入齿轮(432)与所述连接件(321s)轴向分离开，而在所述轴向接触位置，允许所述第一输入齿轮(432)和所述连接件(321s)之间的轴向接触。
6.根据权利要求5所述的双离合变速器(400)，其中，当所述第一输入齿轮(432)在第一方向上传递扭矩负载时，所述第一输入齿轮(432)移位至所述轴向接触位置。
7.根据权利要求5或6所述的双离合变速器(400)，其中，所述第一输入齿轮(432)和所述第一从动齿轮(233)均设有斜齿轮齿。
8.根据权利要求5-7中的任一项所述的双离合变速器(400)，其中，所述第一输入齿轮(432)安装在第一滚子轴承和第二滚子轴承(432b，432c)上，从而所述第一输入齿轮(432)能够在所述第一滚子轴承和第二滚子轴承(432b，432c)上滑动，并且所述第一输入齿轮(432)设有布置在所述第一滚子轴承和第二滚子轴承(432b，432c)之间的径向向内指向的凸起(440)，从而允许所述轴向移位。
9.根据权利要求5-8中的任一项所述的双离合变速器(400)，其中，所述第一输入齿轮(432)设有同步机构或齿式离合器(240)，用于允许所述第一输入齿轮(432)和所述中心轴(324)之间的旋转连接。
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