CN104989798A - 一种十速双离合器变速箱 - Google Patents

一种十速双离合器变速箱 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种十速双离合器变速箱，通过对齿轮和同步器的合理布置，使变速器结构紧凑，齿轮机构复用率提高，能够满足商用车变速器轻量化、紧凑型的设计要求。该变速箱包括发动机、离合器模块、变速箱主箱模块、变速箱副箱模块和输出轴。其中变速箱主箱模块采用5对齿轮对和1对倒挡齿轮对，配合变速箱副箱模块，提供十个动力换挡挡位，且包含了两个超速挡。该变速箱在不增加齿轮对的基础上，有利于增加商用车的燃油经济性。

Description

一种十速双离合器变速箱
技术领域
发明涉及一种变速箱，具体涉及一种十速双离合器变速箱，属于车辆传动技术领域。
背景技术
当今汽车工业的发展，节能减排成为设计的主要方向，商用车对变速器的设计要求越趋严格，具有高传动效率、结构简单的双离合自动变速器逐渐成为发展趋势。双离合变速箱结合了手动变速箱的高效和自动变速箱的优点，使用两套离合器取代效率较低的液力变矩器，通过两套离合器的相互交替工作，来到达无间隙动力换挡的效果，不仅使车辆的驾驶变得更简单，还有效地提高了汽车的舒适性、动力性与安全性。
与传统的乘用车6挡或7挡双离合器变速箱相比，商用车双离合器变速箱需要更多挡位，更大的传动比范围。为获得双离合变速箱紧凑的体积，商用车双离合变速箱通常采用三自由度或者四自由度的定轴齿轮机构设计，利用齿轮对的复用，降低齿轮机构的复杂度，并实现更多的挡位。
专利US 0305239A1公开了一种能够实现11个挡位的双离合器变速器，采用主副箱结构。主箱7个挡位，采用4个同步器，6对齿轮，副箱采用两挡行星机构；但该方案没有超速挡位，不利用提供变速箱的功率密度。专利US 8408084 B2公开了一种能够实现10个挡位的双离合器变速器，同样采用主副箱结构，主箱5个挡位，采用3个同步器，6对齿轮；副箱采用两挡行星机构，但该方案同样没有设置超速挡位。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种十速双离合器变速箱，在不增加齿轮对的基础上，设置了两个超速挡，使变速箱的传动比设置更加合理。
所述的十速双离合器变速箱包括：发动机、离合器模块、变速箱主箱模块、变速箱副箱模块和输出轴。
所述离合器模块包括：第一离合器及与其对应的第一输入轴、第二离合器及与其对应的第二输入轴。
所述变速箱主箱模块包括：中间轴A、中间轴B、变速箱主箱输出轴、齿轮A、齿轮B、齿轮C、齿轮D、同步器A、齿轮E、齿轮F、同步器C、齿轮G、齿轮H、齿轮I、齿轮J、齿轮K、齿轮M、齿轮L和同步器H。
其连接关系为：所述发动机的动力输出轴通过第一离合器与第一输入轴相连，通过第二离合器与第二输入轴相连；所述变速箱主箱模块中，第一输入轴、第二输入轴和变速箱主箱输出轴同轴布置，所述中间轴A、中间轴B同轴，均与所述变速箱主箱输出轴平行。
所述第一输入轴通过同步器A空套在变速箱主箱输出轴上，第一输入轴的动力输出端连接齿轮C；所述第二输入轴的动力输出端连接齿轮A；所述变速箱主箱输出轴的动力输出端与变速行星排太阳轮相连；所述中间轴B通过同步器C空套在中间轴A上。
从动力输入端起：在所述中间轴A上，依次连接有齿轮B、齿轮H、齿轮K和齿轮L；在所述中间轴B上，依次连接有齿轮D和齿轮F；在所述变速箱主箱输出轴上，分别通过同步器空套有齿轮E、齿轮G、齿轮I和齿轮M；其中所述齿轮B与齿轮A啮合，齿轮D与齿轮C啮合，齿轮F与齿轮E啮合，齿轮H与齿轮G啮合，齿轮I通过齿轮J与齿轮K啮合，齿轮L与齿轮M啮合；所述齿轮M进一步通过同步器H与所述输出轴相连。
所述变速箱主箱输出轴通过变速箱副箱模块与输出轴相连；所述变速箱副箱模块为两档行星机构。
所述变速箱副箱模块包括：变速行星排齿圈、变速箱行星排行星架、同步器I、变速行星排太阳轮和同步器J；其连接关系为：所述变速行星排太阳轮与变速箱主箱输出轴相连，所述变速箱行星排行星架与输出轴相连；所述变速行星排齿圈通过同步器I与变速箱副箱支架相连，通过同步器J与输出轴相连。
有益效果：
(1)通过对齿轮和同步器的合理布置，使得该变速箱结构紧凑，齿轮机构复用率较高；主箱采用5对齿轮对和1对倒挡齿轮对，配合变速箱副箱模块，提供十个动力换挡挡位；且包括了两个超速档，有利于增加商用车的燃油经济性。
(2)变速箱主箱采用与商用车手动变速箱相类似的三轴布置，工艺继承性好；
(3)变速箱副箱可借用传统手动变速箱的副箱机构，有利于产品模块化、系列化；
(4)变速箱副箱挡位切换时没有动力中断，能够实现全部挡位的动力换挡。
附图说明
图1为该十速双离合器变速箱传动简图；
图2为发动机1挡变速箱功率流图；
图3为发动机2挡变速箱功率流图；
图4为发动机3挡变速箱功率流图；
图5为发动机4挡变速箱功率流图；
图6为发动机5挡变速箱功率流图；
图7为发动机6挡变速箱功率流图；
图8为发动机7挡变速箱功率流图；
图9为发动机8挡变速箱功率流图；
图10为发动机9挡变速箱功率流图；
图11为发动机10挡变速箱功率流图；
图12为发动机-1挡变速箱功率流图；
图13为发动机-2挡变速箱功率流图；
图14为发动机-3挡变速箱功率流图；
图15为发动机-4挡变速箱功率流图。
其中：1-发动机，2-第一离合器，3-第一输入轴，4-第二离合器，5-第二输入轴，6-齿轮A，7-中间轴A，8-齿轮B，9-齿轮C，10-齿轮D，11-同步器A，12-同步器B，13-中间轴B，14-齿轮E，15-齿轮F，16-同步器D，17-同步器C，18-齿轮G，19-齿轮H，20-变速箱主箱输出轴，21-齿轮I，22-齿轮J，23-齿轮K，24-同步器F，25-同步器G，26-齿轮M，27-齿轮L，28-同步器H，29-变速行星排齿圈，30-变速行星排行星架，31-同步器I，32-变速行星排太阳轮，33-同步器J，34-输出轴，35-变速箱副箱支架，100-离合器模块，200-变速箱主箱模块，300-变速箱副箱模块。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供一种十速双离合器变速箱，通过对齿轮和同步器的合理布置，使变速器结构紧凑，齿轮机构复用率提高，能够满足商用车变速器轻量化、紧凑型的设计要求。
所述双离合器变速箱包括：发动机1、离合器模块100，变速箱主箱模块200、变速箱副箱模块300和输出轴34.
所述离合器模块100包括：第一离合器2及对应的第一输入轴3、第二离合器4及对应的第二输入轴5。
所述变速箱主箱模块200包括：中间轴A7、中间轴B13、变速箱主箱输出轴20、齿轮A6、齿轮B8、齿轮C9、齿轮D10、同步器A11、同步器B12、齿轮E14、齿轮F15、同步器D16、同步器C17、齿轮G18、齿轮H19、齿轮I21、齿轮J22、齿轮K23、同步器F24、同步器G25、齿轮M26、齿轮L27和同步器H28。
所述变速箱副箱模块300包括：变速行星排齿圈29、变速箱行星排行星架30、同步器I31、变速行星排太阳轮32和同步器J33。
其连接关系为：发动机1的动力输出轴通过第一离合器2与第一输入轴3相连，通过第二离合器4与第二输入轴5相连。变速箱主箱模块200采用五轴式布置，其中第一输入轴3、第二输入轴5和变速箱主箱输出轴20同轴布置，中间轴A7、中间轴B13同轴，均与变速箱主箱输出轴20平行。
所述第一输入轴3通过同步器A11空套在变速箱主箱输出轴20上，第一输入轴3的动力输出端连接齿轮C9，第二输入轴5的动力输出端连接齿轮A6，变速箱主箱输出轴20的动力输出端与变速行星排太阳轮32相连，中间轴B13通过同步器C17空套在中间轴A7上。从动力输入端起：在中间轴A7上，依次连接有齿轮B8、齿轮H19、齿轮K23和齿轮L27；在中间轴B13上，依次连接有齿轮D10和齿轮F15；齿轮E14通过同步器B12、齿轮G18通过同步器D16、齿轮I21通过同步器F24、齿轮M26通过同步器G25依次空套在变速箱主箱输出轴20上。其中齿轮B8与齿轮A6啮合，齿轮D10与齿轮C9啮合，齿轮F15与齿轮E14啮合，齿轮H19与齿轮G18啮合，齿轮I21通过齿轮J22与齿轮K23啮合，齿轮L27与齿轮M26啮合。所述齿轮M26通过同步器H28与输出轴34连接。
所述变速行星排太阳轮32与变速箱主箱输出轴20相连，变速箱行星排行星架30与输出轴34相连；所述变速行星排齿圈29通过同步器I31与变速箱副箱支架35相连，通过同步器J33与输出轴34相连。
该发动机各挡位下的功率流为：
(1)发动机1挡
此时，同步器B12，同步器C17和同步器I31工作，具体为：通过同步器B12结合齿轮E14和变速箱主箱输出轴20，通过同步器C17结合中间轴A7和中间轴B13，通过同步器I31结合变速行星排齿圈29和变速箱副箱支架35，此时变速行星排齿圈29固定不动。该档位下的功率流为：所述发动机的动力通过第二离合器4输入到第二输入轴5，然后依次经过齿轮A6、齿轮B8、齿轮F15、齿轮E14输出到变速箱主箱输出轴20，经过变速箱副箱模块300的减速后输出到输出轴34，如图2所示。
(2)发动机2挡
此时，同步器B12和同步器I31工作，具体为：通过同步器B12结合齿轮E14和变速箱主箱输出轴20，通过同步器I31结合变速行星排齿圈29和变速箱副箱支架35，此时变速行星排齿圈29固定不动。该档位下的功率流为：发动机的动力通过第一离合器2输入到第一输入轴3，然后依次经过齿轮C9、齿轮D10、齿轮F15、齿轮E14输出到变速箱主箱输出轴20，再经过变速箱副箱模块300的减速后输出到输出轴34，如图3所示。
(3)发动机3挡
此时，同步器G25和同步器I31工作，具体为：通过同步器G25结合齿轮M26和变速箱主箱输出轴20，通过同步器I31结合变速行星排齿圈29和变速箱副箱支架35，此时变速行星排齿圈29固定不动。该档位下的功率流为：所述发动机的动力通过第二离合器4输入到第二输入轴5，然后依次经过齿轮A6、齿轮B8、齿轮L27、齿轮M26输出到变速箱主箱输出轴20，再经过变速箱副箱模块300的减速后输出到输出轴34，如图4所示。
(4)发动机4挡
此时，同步器A11和同步器I31工作，具体为：通过同步器A11结合第一输入轴3和变速箱主箱输出轴20，通过同步器I31结合变速行星排齿圈29和变速箱副箱支架35，此时变速行星排齿圈29固定不动。该档位下的功率流为：发动机的动力通过第一离合器2输入到第一输入轴3，经过第一输入轴3直接输出到变速箱主箱输出轴20，再经过变速箱副箱模块300的减速后输出到输出轴34，如图5所示。
(5)发动机5挡
此时，同步器D16和同步器I31工作，具体为：通过同步器D16结合齿轮G18和变速箱主箱输出轴20，通过同步器I31结合变速行星排齿圈29和变速箱副箱支架35，此时变速行星排齿圈29固定不动。该档位下的功率流为：所述发动机的动力通过第二离合器4输入到第二输入轴5，然后依次经过齿轮A6、齿轮B8、齿轮H19、齿轮G18输出到变速箱主箱输出轴20，再经过变速箱副箱模块300的减速后输出到输出轴34，如图6所示。
(6)发动机6挡
此时，同步器D16，同步器C17和同步器I31工作，具体为：通过同步器D16结合齿轮G18和变速箱主箱输出轴20，通过同步器C17结合中间轴A7和中间轴B13，通过同步器I31结合变速行星排齿圈29和变速箱副箱支架35，此时变速行星排齿圈29固定不动。该档位下的功率流为：发动机的动力通过第一离合器2输入到第一输入轴3，然后依次经过齿轮C9、齿轮D10、齿轮H19、齿轮G18输出到变速箱主箱输出轴20，再经过变速箱副箱模块300的减速后输出到输出轴34，如图7所示。
(7)发动机7挡
此时，同步器H28工作，即通过同步器H28结合齿轮M26和输出轴34。该档位下的功率流为：所述发动机的动力通过第二离合器4输入到第二输入轴5，然后依次经过齿轮A6、齿轮B8、齿轮L27、齿轮M26直接输出到输出轴34，如图8所示。
(8)发动机8挡
此时，同步器A11和同步器J33工作，具体为：通过同步器A11结合第一输入轴3和变速箱主箱输出轴20，通过同步器J33结合变速行星排齿圈29和输出轴34。该档位下的功率流为：发动机的动力通过第一离合器2输入到第一输入轴3，然后经过第一输入轴3直接输出到变速箱主箱输出轴20，再经过变速箱副箱模块300直接输出到输出轴34，如图9所示。
(9)发动机9挡(超速挡)
此时，同步器D16，同步器J33工作，具体为：通过同步器D16结合齿轮G18和变速箱主箱输出轴20，通过同步器J33结合变速行星排齿圈29和输出轴34。该档位下的功率流为：所述发动机的动力通过第二离合器4输入到第二输入轴5，然后依次经过齿轮A6、齿轮B8、齿轮H19、齿轮G18输出到变速箱主箱输出轴20，再经过变速箱副箱模块300直接输出到输出轴34，如图10所示。
(10)发动机10挡(超速挡)
此时，同步器D16，同步器C17和同步器J33工作，具体为：通过同步器D16结合齿轮G18和变速箱主箱输出轴20，通过同步器C17结合中间轴A7和中间轴B13，通过同步器J33结合变速行星排齿圈29和输出轴34。该档位下的功率流为：发动机的动力通过第一离合器2输入到第一输入轴3，然后依次经过齿轮C9、齿轮D10、齿轮H19、齿轮G18输出到变速箱主箱输出轴20，再经过变速箱副箱模块300直接输出到输出轴34，如图11所示。
(11)倒挡-1档
此时，同步器F24和同步器I31工作，具体为：通过同步器F24结合齿轮I21和变速箱主箱输出轴20，通过同步器I31结合变速行星排齿圈29和变速箱副箱支架35。该档位下的功率流为：所述发动机的动力通过第二离合器4输入到第二输入轴5，然后依次经过齿轮A6、齿轮B8、齿轮K23、齿轮J22、齿轮I21输出到变速箱主箱输出轴20，再经过变速箱副箱模块300的减速后输出到输出轴34，如图12所示。
(12)倒挡-2档
此时，同步器C17，同步器F24和同步器I31工作，具体为：通过同步器C17结合中间轴A7和中间轴B13，通过同步器F24结合齿轮I21和变速箱主箱输出轴20，通过同步器I31结合变速行星排齿圈29和变速箱副箱支架35。该档位下的功率流为：发动机的动力通过第一离合器2输入到第一输入轴3，然后依次经过齿轮C9、齿轮D10、齿轮K23、齿轮J22、齿轮I21输出到变速箱主箱输出轴20，再经过变速箱副箱模块300的减速后输出到输出轴34，如图13所示。
(13)倒挡-3档
此时，同步器F24和同步器J33工作，具体为：通过同步器F24啮合齿轮I21和变速箱主箱输出轴20，通过同步器J33结合变速行星排齿圈29和输出轴34。该档位下的功率流为：所述发动机的动力通过第二离合器4输入到第二输入轴5，然后依次经过齿轮A6、齿轮B8、齿轮K23、齿轮J22、齿轮I21输出到变速箱主箱输出轴20，再经过变速箱副箱模块300后直接输出到输出轴34，如图14所示。
(14)倒挡-4档
此时，同步器C17，同步器F24和同步器J33工作，具体为：通过同步器C17结合中间轴A7和中间轴B13，通过同步器F24结合齿轮I21和变速箱主箱输出轴20，通过同步器J33结合变速行星排齿圈29和输出轴34。该档位下的功率流为：发动机的动力通过第一离合器2输入到第一输入轴3，然后依次经过齿轮C9、齿轮D10、齿轮K23、齿轮J22、齿轮I21输出到变速箱主箱输出轴20，再经过变速箱副箱模块300后直接输出到输出轴34，如图15所示。
该变速箱各挡工作元件如表1所示：
表1变速箱各挡工作元件
各挡位的传动比及各挡之间的阶比如表2所示：
表2各挡位的传动比及各挡之间的阶比
下面以发动机1挡升2挡及5挡升6挡为例介绍该变速箱的动力换挡过程：
发动机1挡升2挡换挡过程：
换挡前发动机处于1挡工作，其功率流如图2所示。换挡过程中，发动机降负荷，第二离合器4分离，同步器C17不再工作，转换为只有同步器B12工作，第一离合器2接合，发动机输出动力，其功率流如图3所示。
发动机5挡升6挡换挡过程：
换挡前发动机5挡工作，其功率流如图4所示。在换挡前，先预挂6档，将同步器C17啮合，此时，其功率流如图5所示。换挡过程中，发动机降负荷，第二离合器4分离，第一离合器2接合，发动机输出动力，其功率流如图6所示。
其他的挡位的动力换挡过程实施类似。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种十速双离合器变速箱，其特征在于，包括：发动机(1)、离合器模块(100)、变速箱主箱模块(200)、变速箱副箱模块(300)和输出轴(34)；
所述离合器模块(100)包括：第一离合器(2)及与其对应的第一输入轴(3)、第二离合器(4)及与其对应的第二输入轴(5)；
所述变速箱主箱模块(200)包括：中间轴A(7)、中间轴B(13)、变速箱主箱输出轴(20)、齿轮A(6)、齿轮B(8)、齿轮C(9)、齿轮D(10)、同步器A(11)、齿轮E(14)、齿轮F(15)、同步器C(17)、齿轮G(18)、齿轮H(19)、齿轮I(21)、齿轮J(22)、齿轮K(23)、齿轮M(26)、齿轮L(27)和同步器H(28)；
其连接关系为：所述发动机(1)的动力输出轴通过第一离合器(2)与第一输入轴(3)相连，通过第二离合器(4)与第二输入轴(5)相连；所述变速箱主箱模块(200)中，第一输入轴(3)、第二输入轴(5)和变速箱主箱输出轴(20)同轴布置，所述中间轴A(7)、中间轴B(13)同轴，均与所述变速箱主箱输出轴(20)平行；
所述第一输入轴(3)通过同步器A(11)空套在变速箱主箱输出轴(20)上，第一输入轴(3)的动力输出端连接齿轮C(9)；所述第二输入轴(5)的动力输出端连接齿轮A(6)；所述变速箱主箱输出轴(20)的动力输出端与变速行星排太阳轮(32)相连；所述中间轴B(13)通过同步器C(17)空套在中间轴A(7)上；
从动力输入端起：在所述中间轴A(7)上，依次连接有齿轮B(8)、齿轮H(19)、齿轮K(23)和齿轮L(27)；在所述中间轴B(13)上，依次连接有齿轮D(10)和齿轮F(15)；在所述变速箱主箱输出轴(20)上，分别通过同步器空套有齿轮E(14)、齿轮G(18)、齿轮I(21)和齿轮M(26)；其中所述齿轮B(8)与齿轮A(6)啮合，齿轮D(10)与齿轮C(9)啮合，齿轮F(15)与齿轮E(14)啮合，齿轮H(19)与齿轮G(18)啮合，齿轮I(21)通过齿轮J(22)与齿轮K(23)啮合，齿轮L(27)与齿轮M(26)啮合；所述齿轮M(26)进一步通过同步器H(28)与所述输出轴(34)相连；
所述变速箱主箱输出轴(20)通过变速箱副箱模块(300)与输出轴(34)相连；所述变速箱副箱模块(300)为两档行星机构。
2.如权利要求1所述的一种十速双离合器变速箱，其特征在于，所述变速箱副箱模块(300)包括：变速行星排齿圈(29)、变速箱行星排行星架(30)、同步器I(31)、变速行星排太阳轮(32)和同步器J(33)；其连接关系为：所述变速行星排太阳轮(32)与变速箱主箱输出轴(20)相连，所述变速箱行星排行星架(30)与输出轴(34)相连；所述变速行星排齿圈(29)通过同步器I(31)与变速箱副箱支架(35)相连，通过同步器J(33)与输出轴(34)相连。
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