CN104709079B - 用于混合动力车辆的双离合器七速变速器设备 - Google Patents

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Abstract

用于与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备，其中，双离合器齿轮箱包括用于奇数驱动档位的输入轴和用于偶数驱动档位的输入轴，所述用于奇数驱动档位的输入轴和所述用于偶数驱动档位的输入轴分别布置为与第一离合器和第二离合器连接，其中，所述用于偶数驱动档位的输入轴是套着所述用于奇数驱动档位的输入轴的空心轴，其特征在于，所述用于奇数驱动档位的输入轴布置为装有四个奇数驱动档位，以及所述用于偶数驱动档位的输入轴被布置为装有三个偶数驱动档位和倒车驱动档位，并且所述用于偶数驱动档位的输入轴布置为与电机连接。

Description

用于混合动力车辆的双离合器七速变速器设备
技术领域
本发明总体上涉及一种用于混合动力车辆的紧凑双离合器七速变速器设备。
背景技术
混合动力车辆，例如混合动力电动车(hybrid electric vehicles，简称HEV)或插入式混合动力电动车(plugin-in hybrid electric vehicles，简称PHEV)，通常包括具有用于允许车辆在不同的速度使用不同的档位的齿轮箱的驱动系。这种做法通常用于混合动力车辆和传统的车辆，例如具有单个内燃发动机的车辆。
不同于用于传统车辆的变速器设备，用于混合动力车辆的变速器设备需要适应来自多种源的动力输入。此外，混合动力车辆通常制成节能的，从而需要使用节能齿轮箱。
在现有技术中，对于车辆使用双离合器变速器以便相对于传统自动齿轮箱或手动齿轮箱的使用减少换档时间和优化燃料消耗是公知的。所述双离合器变速器从根本上可以描述为作为一个单元工作并且容纳在单个外壳中的两个手动齿轮箱。一般而言，双离合器齿轮箱包括生成半自动或全自动齿轮箱的双离合器构造，所述半自动或全自动齿轮箱通过利用两个离合器与两个输入轴结合能在换档之前准备下一个档位。从而将切换到下一个档位所需的时间最小化，并且节省了燃料。所述双离合器变速器设备的一个进一步的优点是可以去除与传统的自动齿轮箱相关的液压离合器。从节省燃料方面考虑这是有益的。
额外部件(例如双离合器构造)的实施在齿轮箱的尺寸方面会产生问题。这是一个困难的问题，尤其对于具有高数量档位且期望使档位之间依赖性数量最小化的齿轮箱。此外，在发动机舱的限定空间中安装所有必需的组件方面，横置安装的内燃发动机提供甚至更大的挑战。现代车辆需要严格的安全标准，由于结构增强和变形区更加限制了发动机舱内的空间。
混合动力车辆的特征在于有多个发动机和/或驱动源给车辆供能。加入额外的发动机相对于可用空间和在车辆中装配所有的组件时所遇到的困难产生甚至更大的困难。对于内燃发动机与电动发动机组合的混合动力车辆，两套不同的推进系统需要连接至变速器。这意味着驱动系和齿轮箱需要适应不同推进系统的要求。这增加对这种车辆的驱动系的附加的修改，其增加了变速器的尺寸。因此对于混合动力车辆来说，包含紧凑变速器以便保持这种车辆的尺寸是必要的。
用于与横置内燃发动机设备一起使用的双离合器变速器设备的常规设计包括具有除了倒档以外的六个或更少的档位的齿轮箱。此外，常规设计取决于档位之间以及档位构造之间的多种依赖性，可能以限制齿轮箱的齿轮比的方式混合偶数和奇数驱动档位。例如通常在紧凑双离合器齿轮箱内的同一输出轴上同时布置最低档位和最高档位，这限制了可用的齿轮比选择。例如，通过在一个单一输出轴上包括齿轮箱内的整个档位范围，该单一输出轴必须被调整以符合可能用于齿轮箱传送的最高齿轮比和最低齿轮比。这限制了可用的选择，并且由于驱动档位选择的限制而特别地减少了减小齿轮箱尺寸的选择。
紧凑齿轮箱的构建从而存在着要解决相关的如何在齿轮箱内分配档位而不增加齿轮箱外壳的尺寸的附加问题。以下述方式实现尽可能高的齿轮比范围是有益的，即，通过构建其中最低和最高档位之间的齿轮比能被决定而没有限制因素(例如档位的依赖性)的齿轮箱。
由上述问题和想到的方案，因此有利地提供一种用于混合动力车辆中横置发动机设备的紧凑双离合器变速器设备，其关于齿轮依赖性和齿轮比提供足够的选择的同时减小或保持齿轮箱外壳的尺寸。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于与混合动力车辆中横置内燃发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备，其中电机连接至所述齿轮箱的偶数驱动档位且所述双离合器齿轮箱中的档位以节省空间的方式布置。
这些目的通过所附权利要求中阐述的紧凑双离合器七速变速器设备和方法来实现。
因此，本发明涉及一种用于与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备。双离合器齿轮箱包括分别布置为与第一离合器和第二离合器连接的用于奇数驱动档位的输入轴和用于偶数驱动档位的输入轴。所述用于偶数驱动档位的输入轴是套着所述用于奇数驱动档位的输入轴的空心轴，且所述用于奇数驱动档位的输入轴布置为装有四个奇数驱动档位。所述用于偶数驱动档位的输入轴还布置为装有三个偶数驱动档位和倒车驱动档位，且所述用于偶数驱动档位的输入轴布置为与电机连接。
在本发明的优选实施例中，档位在两个输入轴之间分配，每个输入轴包括不同的驱动档位，其中第一输入轴包括用于奇数档位的驱动档位，且第二输入轴包括用于偶数档位的驱动档位。包括偶数驱动档位的所述第二输入轴还与电机连接以便使车辆的混合推进力成为可能。
在用于与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备的一个实施例中，所述用于奇数驱动档位的输入轴包括用于1，3，5和7档位的驱动齿轮(drive gears)，且所述用于偶数驱动档位的输入轴包括用于2，4，6和倒车档位的驱动齿轮。
所述输入轴中驱动档位的分配对于所述双离合器齿轮箱的尺寸是重要的。齿轮组布置为与所述输入轴的每一侧上的两个齿轮平行以允许双输出轴的改进使用。
在用于与混合动力车辆中横置的发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备的一个实施例中，所述变速器还包括第一和第二输出轴，其中所述第一输出轴包括用于1，3，4和倒车档位的驱动齿轮，且所述第二输出轴包括用于2，5，6和7档位的驱动齿轮。
布置双输出轴提供进一步增强双离合器齿轮箱性能的选择。例如在常规的紧凑双离合器六速齿轮箱中，通常在同一输出轴上布置最低档位和最高档位。但是，该布置产生了限制，因为通过将整个齿轮比范围布置在单根输出轴上，其限制了可用齿轮比的选择。这意味着一根输出轴的齿轮比需要覆盖所述齿轮箱所能提供的整个齿轮比范围，限制了可用的选择并且尤其减少了减小齿轮箱尺寸的选择。通过在偶数和奇数驱动档位之间分配档位以及进一步布置双输出轴，将所述第1和第7档布置在不同的输出轴以提供其间更大的齿轮比可能性是可能的。
除了将所述第1和第7档位布置在不同的输出轴上，本发明一个实施例的具体布置，其中所述三个最高档位5，6，7布置在相同的输出轴上，而所述四个最低档位中的三个与设置的所述倒车档位一起被布置在另一根输出轴上，所述输出轴可以被设计用于不同的作用。例如在本发明的一个实施例中，所述输出轴可以被设计成使所述输出轴中的一个是高齿轮比输出轴，而另一个是低齿轮比输出轴。
在用于与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备的一个实施例中，所述双离合器齿轮箱包括在第4驱动档位和第6驱动档位之间的单齿轮依赖性。
相对于齿轮箱中其他档位是非独立的档位的数量是限制可能用于某种齿轮箱设计的比值范围的因素之一。通过锁定可以使用的齿轮比档位之间的多个非独立性存在限制。通过提供具有单齿轮依赖性的方案，所述齿轮比可以被显著地增加。
在用于与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备的一个实施例中，所述双离合器齿轮箱包括在第4驱动档位和第6驱动档位之间的单齿轮依赖性(single gear dependency)。
单齿轮依赖性允许更大范围的齿轮比而不增加双离合器齿轮箱的尺寸。
在用于与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备的一个实施例中，所述双离合器齿轮箱包括在第3与第5驱动档位和第4与第6驱动档位之间的双齿轮依赖性。
本发明的一个实施例中的一些优点可以在没有单齿轮依赖性情况下被实现。然而，应该注意到一些与本发明的一些实施例有关的改进需要单齿轮依赖性。包括双齿轮依赖性的方案提供其中所述驱动档位以前述方式分配的双输出轴的益处，而不提供单齿轮依赖性的附加益处。这意味着本发明的一些目的也可以用双齿轮依赖性来实现。
在用于与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备的一个实施例中，所述横置发动机设备包括内燃发动机，其中两个离合器都脱离使内燃发动机从所述混合动力车辆的动力系脱离。
本发明的一个实施例具有使得混合动力车辆能由内燃发动机、电机或它们结合推动的优点。
在本发明的另一个实施例中，两个离合器都可以被脱离以将所述内燃发动机与所述驱动系的其余部分完全断开。
在用于与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备的一个实施例中，处于运行状态的所述电机通过所述用于偶数驱动档位的输入轴为驱动系提供动力，并且所述用于偶数驱动档位的输入轴能在没有所述内燃发动机的干涉情况下在偶数驱动档位和倒车档位之间切换。
所述双离合器设备使所述电机能独立使用或与所述内燃发动机结合使用。驱动档位布置成电机附接至其中一根输入轴也使得电机能使用该输入轴的不同档位。在本发明的一个实施例中，所述电机从而可以使用所述双离合器齿轮箱中的所有偶数驱动档位。此外，在一个实施例中，所述内燃发动机可以在所述电机使用偶数驱动档位时同时地使用奇数驱动档位。
在用于与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备的一个实施例中，所述电机布置为给所述混合动力车辆的前轮提供动力。
所述双离合器齿轮箱的紧凑尺寸使其适合布置在具有前轮驱动的车辆中或者布置在具有横置发动机设备的普通车辆中。
在用于与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备的一个实施例中，所述电机连接至输入轴的第4驱动档位。
在所述双离合器七速变速器设备的一个实施例中，所述电机连接至第4驱动档位。还应理解的是，第4档位能与所述双离合器齿轮箱的其他档位相关，优选第6档位。
在用于与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备的一个实施例中，所述双离合器七速变速器设备包括在所述电机和横置发动机设备之间的断开功能。
在实施例的一个状态中，所述混合动力车辆能仅由所述电机推动。在实施例的另一个状态中，所述电机能脱离以便能仅由所述内燃发动机推动。
在用于与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备的一个实施例中，所述电机经由由链条、带或齿轮组构成的分动机构(transfer gear set)连接至第4驱动档位。
在一个实施例中，所述电机经由分动机构组连接至第4驱动档位，所述分动机构可以是能在所述电机和双离合器齿轮箱之间传递运动的任何形式的接合机械装置。
根据本发明的另一方面，提供一种双离合器七速变速器设备与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的方法，其中双离合器齿轮箱包括分别布置为与第一离合器和第二离合器连接的用于奇数驱动档位的输入轴和用于偶数驱动档位的输入轴。所述用于偶数驱动档位的输入轴是套着所述用于奇数驱动档位的输入轴的空心轴，且所述用于奇数驱动档位的输入轴布置为装有四个奇数驱动档位，并且所述用于偶数驱动档位的输入轴被布置为装有三个偶数驱动档位和倒车驱动档位。
所述方法包括以下步骤：
-通过将所述紧凑双离合器七速变速器设备中的两个离合器都脱离，将内燃发动机从驱动系脱离，
-从附接至所述用于偶数驱动档位的输入轴的第4驱动档位的所述电机接合动力，并且
-在没有所述内燃发动机或者所述离合器的干预的情况下，在所述用于偶数驱动档位的输入轴的不同驱动档位之间切换。
根据本发明的另一个实施例，提供一种双离合器七速变速器设备与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的方法，其中所述电机为所述混合动力车辆的前轮提供动力。
根据本发明的另一个实施例，提供一种双离合器七速变速器设备与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的方法，其中所述双离合器齿轮箱包括在第4和第6驱动档位之间的单齿轮依赖性。
根据本发明的另一个实施例，提供一种双离合器七速变速器设备与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的方法，其中所述双离合器齿轮箱包括在第3与第5驱动档位和第4与第6驱动档位之间的双齿轮依赖性。
附图说明
参照附图通过示例的方式，现在描述本发明，其中：
图1示出包括具有单齿轮依赖性的双离合器齿轮箱的双离合器七速变速器设备的第一实施例。
图2示出具有单齿轮依赖性的双离合器七速齿轮箱的输出轴。
图3示出具有单齿轮依赖性的双离合器七速齿轮箱的用于奇数驱动档位的输入轴。
图4示出在双离合器七速齿轮箱中用于偶数驱动档位的输入轴和用于混合动力车辆的双离合器七速变速器设备的电机的连接。
图5示出包括具有双齿轮依赖性的齿轮箱的双离合器七速变速器设备的第二实施例。
图6示出具有双齿轮依赖性的双离合器七速齿轮箱的用于奇数驱动档位的输入轴。
具体实施方式
在下文中，参照附图本发明不同实施例的详细描述将公开。本文中所有示例应当被看作一般性描述的一部分，并且因此可以以任何方式笼统地结合起来。各种实施例的单个特征和方法可以组合或者交换，除非这种组合或者交换对七档双离合器变速器设备的整体功能是明显矛盾的。
简短地描述，本发明涉及一种在混合动力车辆中使用的紧凑双离合器七速变速器设备。变速器设备包括双离合器齿轮箱和耦接至变速器第4档位的电机。从而变速器设备允许来自内燃发动机和电机二者的推进力。变速器还允许来自两个引擎的推进力被同时送至驱动系以便混合动力车辆从两个动力源都获得推进力。
在图1中，本发明的第一实施例以一个图表形式示出，将紧凑双离合器七速变速器设备1的不同部件可视化。紧凑双离合器七速变速器设备1包括双离合器齿轮箱2，双离合器齿轮箱2包括耦接至两个离合器C1，C2的两个输入轴11，12，两个离合器C1，C2布置为相对于内燃发动机(未示出)接合或脱离。两个输入轴11，12是：用于偶数驱动档位的一个输入轴11和用于奇数驱动档位的一个输入轴12，其中用于偶数驱动档位的输入轴11是中空输入轴，在其内部包含用于奇数驱动档位的输入轴12。双离合器齿轮箱2还包括设置为与驱动档位31，41接合的第一输出轴13和第二输出轴14。第一输出轴13设置为与第1、第3、第4或倒车档位中的任一档位接合，而第二输出轴14设置为与第2、第5、第6或第7档位中的任一档位接合。
图1还示出了电机15，其通过接合装置16附接至齿轮箱2的第4档位。差速器17布置为与第一输出轴13和第二输出轴14二者连接，并且布置为通过驱动系的其余部分提供动力并给车轮推进力。
在用于偶数驱动档位41的输入轴11和用于奇数驱动档位31的输入轴12之间分配档位给双离合器齿轮箱2带来多种益处。双离合器齿轮箱2使它们的快速换档依赖于预测哪个档位31，41将下一个被接合。快速换档通常在快速和连续加速期间需要，例如当试图获得0-100KPH时间。这是指相对于快速换档最有可能作为下一个档位需要被接合的档位31，41是从1-7排列的下一个档位。通过在用于偶数驱动档位41的输入轴11和用于奇数驱动档位31的输入轴12之间分配档位31，41以及将档位布置为分别连接至第一离合器C1和第二离合器C2，总是将下一个档位在目前脱离的离合器上保持预载是可能的。
在一个示例实施例中，第一离合器C1接合并通过任一个奇数驱动档位31从内燃发动机给差速器17提供推进力。第二离合器C2是脱离的，这是指在内燃发动机(未示出)和用于偶数驱动档位41的输入轴11之间未建立连接。用于偶数驱动档位41的输入轴11是与电机15接合并且通过任一个偶数驱动档位41给差速器17提供推进力。这意味着推进力从内燃发动机和电机15二者提供。
在图2中，第一输出轴13和第二输出轴14与差速器17一起在单独的视图中示出。从而图2示出了紧凑双离合器七速变速器的总是彼此连接的部件，其与当前哪个档位被接合无关。
在图3中，用于奇数驱动档位31的输入轴12与用于1、3、5和7档位的奇数驱动档位31一起示出。图3中的奇数驱动档位31彼此之间都独立是指在输入轴12的任何档位31之间不存在依赖性。从而奇数驱动档位31可以根据期望的齿轮比被独立地改变。在用于奇数驱动档位31的输入轴12的端部处布置一个离合器C2，其接合或脱离来自内燃发动机的动力。
在图4中示出了双离合器变速器设备1的一部分，包括电机15，电机15连接至双离合器齿轮箱2的用于偶数驱动档位41的输入轴11。电机15通过接合装置16连接，所述接合装置16在本发明不同的实施例中可以是例如驱动齿轮、带、链条或任何其它形式的接合装置。用于偶数档位的驱动档位41包括在第4档位和第6档位之间的依赖性，那些档位因此在本发明的一个实施例中在不同时改变其他档位的比值的情况下不能发生改变。
应当理解，在不同的实施例中的电机15可被耦接于并因此依赖于偶数驱动档位41的任一个。
在图5中示出包括双离合器齿轮箱2的双离合器变速器设备1的第二实施例。根据所述第二实施例的双离合器齿轮箱2包括双齿轮依赖性，但在其它方面与在图1中的前述第一实施例相同。
在图6中示出了所述第二实施例的双齿轮依赖性。应该注意的是在两个实施例中只有用于奇数驱动齿轮31的输入轴12是不同的，并且从而图4和图2符合两个实施例。
应该注意的是电机15可(在任何上述实施例中，只要不与先前所陈述特征不矛盾)被接合到变速器设备用于作为发电机运行的目的。
上面详细的描述，任何的实施例或实施例的特征，仅仅是示例且可以组合成任何方式，如果这样的组合不是明显矛盾的。

Claims (13)

1.一种用于与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备，其中，双离合器齿轮箱包括用于奇数驱动档位的输入轴和用于偶数驱动档位的输入轴，所述用于奇数驱动档位的输入轴和所述用于偶数驱动档位的输入轴分别布置为与第一离合器和第二离合器连接，其中，所述用于偶数驱动档位的输入轴是套着所述用于奇数驱动档位的输入轴的空心轴，其中，所述用于奇数驱动档位的输入轴布置为装有四个奇数驱动档位，以及所述用于偶数驱动档位的输入轴被布置为装有三个偶数驱动档位和倒车驱动档位，并且所述用于偶数驱动档位的输入轴布置为与电机连接，
其特征在于，所述电机经由分动机构连接至设置在用于偶数驱动档位的输入轴上的第4驱动档位的驱动齿轮，其中所述分动机构包括与第四驱动档位的驱动齿轮直接接合的分动齿轮以及链条、带或齿轮组。
2.根据权利要求1所述的用于与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备，其中，所述用于奇数驱动档位的输入轴包括用于1，3，5和7档位的驱动齿轮，且所述用于偶数驱动档位的输入轴包括用于2，4，6和倒车档位的驱动齿轮。
3.根据权利要求1或2所述的用于与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备，其中，所述变速器还包括第一和第二输出轴，其中，所述第一输出轴包括用于1，3，4和倒车档位的驱动齿轮，且所述第二输出轴包括用于2，5，6和7档位的驱动齿轮。
4.根据权利要求1或2所述的用于与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备，其中，所述双离合器齿轮箱包括在第4驱动档位和第6驱动档位之间的单齿轮依赖性。
5.根据权利要求1或2所述的用于与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备，其中，所述双离合器齿轮箱包括在第3和第5驱动档位之间与第4和第6驱动档位之间的双齿轮依赖性。
6.根据权利要求1或2所述的用于与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备，其中，所述横置发动机设备包括内燃发动机，其中，两个离合器都脱离使得内燃发动机从所述混合动力车辆的动力系中脱离。
7.根据权利要求6所述的用于与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备，其中，在运行状态下的所述电机通过所述用于偶数驱动档位的输入轴为驱动系提供动力，并且所述用于偶数驱动档位的输入轴能在没有所述内燃发动机的干涉的情况下在偶数驱动档位和倒车档位之间切换。
8.根据权利要求1或2所述的用于与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备，其中，所述电机布置为给所述混合动力车辆的前轮提供动力。
9.根据权利要求1或2所述的用于与混合动力车辆中横置发动机设备一起使用的双离合器七速变速器设备，其中，所述双离合器七速变速器设备包括在所述电机和横置发动机设备之间的断开功能。
10.一种用于控制根据权利要求1所述的双离合器七速变速器设备的方法，所述方法包括以下步骤：
-通过将所述双离合器七速变速器设备中的两个离合器都脱离，将内燃发动机从驱动系脱离，
-从电机接合动力，并且
-在没有所述内燃发动机或者所述离合器的干涉的情况下在所述用于偶数驱动档位的输入轴的不同驱动档位之间切换。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述电机为所述混合动力车辆的前轮提供动力。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述双离合器齿轮箱包括在第4驱动档位和第6驱动档位之间的单齿轮依赖性。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述双离合器齿轮箱包括在第3与第5驱动档位之间和第4与第6驱动档位之间的双齿轮依赖性。
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