CN105041908A - 一种活齿型双离合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活齿型双离合器，包括双离合器本体和高压油单元；双离合器本体包括有动力输入轴，两个内转子，两个外转子，以及活齿；两个外转子的内周面均为变径面，且变径面被均分成多个等分部，每个等分部的变径大小和方向相等；两个内转子的外周均设置有活齿槽，活齿槽底部与高压进油口连通，活齿一一嵌入到对应的活齿槽内且外端相对于对应外转子的变径面，高压油单元与高压进油口连接。本发明使双离合器能在控制单元的控制下，通过高压油的作用，使输入轴的动力能够平滑地从一个档位切换到另一个档位上，能实现非工作离合器的完全分离，能隔离外负载对发动机的冲击，同时具有径向动力平衡、噪声小，结构紧凑、体积小，制造成本低的优点。

Description

一种活齿型双离合器

技术领域

本发明涉及机械传动领域，具体是一种活齿型双离合器。

背景技术

目前汽车上使用的双离合变速器具有传动过程动力损耗小、换挡时无动力中断、节油等突出优势，并使汽车的动力性、操控性和平顺性方面比传统的AT变速器有大幅度提高。

目前双离合变速器有干式和湿式两种形式，对于小排量使用的干式双离合变速器由于没有采用液力变矩器，低转速下扭矩不足；而湿式双离合器结构复杂、工艺要求高，带来制造成本高、可靠性低等缺点。另外，在市内路况下行驶，离合器（干式或湿式）常处于频繁的换挡和半离合状态，导致离合器发热严重、油耗高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种活齿型双离合器，具有动力切换平顺、换挡过程发热低、结构紧凑、制造成本低的优点。

本发明的技术方案为：

一种活齿型双离合器，包括双离合器本体和高压油单元；所述的双离合器本体包括有动力输入轴，两个与动力输入轴连接的内转子，两个套装于对应内转子外圈且与变速器连接的外转子，以及活齿；所述的两个外转子的内周面均为变径面，且变径面被均分成多个等分部，每个等分部的变径大小和方向相等；所述的两个内转子的外周均设置有活齿槽，活齿槽底部与高压进油口连通，所述的活齿一一嵌入到对应的活齿槽内且外端相对于对应外转子的变径面，所述的高压油单元与高压进油口连接。

所述的活齿型双离合器还包括有控制单元，所述的控制单元包括有主控制器、以及两个与主控制器连接用于采集两个外转子转速的速度传感器，所述的高压油单元与主控制器连接。

所述的主控制器上连接有通讯接口。

所述的高压进油口为两个，均设置于动力输入轴上，且通过各自的进油管路与对应内转子的活齿槽底部连通。

所述的高压油单元包括有高压油泵，高压油泵上设置有两个高压油输出口，两个高压油输出口分别与对应的高压进油口连接。

所述的活齿包括有活塞支称体和连接于活塞支称体外端的滚柱体。

本发明的优点：

（1）、当本发明中某一组离合器处于正常工作状态时，工作离合器内转子上的活齿在正向高压油的作用下与其相对应的外转子的变径面同步贴合，另一组非工作的离合器内转子上的活齿在负向油压的作用下被吸入到活齿槽内，与相对应的外转子变径面分离，处于完全的自由态，不消耗功率；因此，正常工作时双离合器只有本身的机械摩损，没有其他机械损耗，工作效率高、发热小；

（2）、本发明中的双离合器外转子的变径面包括有多个等分部，每个等分部的变径大小和方向相等，所以传递的动力相对于转子圆心径向平衡，没有偏心力；

（3）、本发明对外转子的变径面的作用力是通过活齿顶端的滚柱来实现的，具有外负荷冲击缓冲性能；因为滚柱可以在转子的变径面上自由移动，所以当工作离合器的外转子受到外部负荷冲击时，相对应的内转子上的活齿可以在变径面上相对滚动，从而缓冲外部冲击力；

（4）、换挡功率损耗低、发热小；档位变化时需要的异步滑差是靠高压油的压力变化来实现的，档位变化的过程是一个活齿在变径面上功率变化的过程，工作损耗是滚动摩擦损耗，由于滚动摩擦效率高，所以换挡过程消耗很少的功，实现了离合器的长寿命、换挡过程中的低损耗、频繁换挡不会发热过高；

（5）、本发明的控制单元通过控制高压油泵的油压方向和油压大小来控制双离合器的工作状态，自动化控制、快速准确，且控制单元可通过通讯端口接收远程的控制信号，便于远程控制。

附图说明

图1是本发明双离合器本体的结构示意图。

图2是本发明单一离合器工作时的受力分析图。

图3是本发明活齿与变径面部分受力分析图

图4是本发明单一离合器非工作时的状态图。

图5是本发明结合变速器的工作原理示意图。

图6是本发明升档原理结构图。

图7是本发明的升档时序原理图。

图8是本发明的降档原理结构图。

图9是本发明的降档时序原理图。

具体实施方式

见图5，一种活齿型双离合器，包括双离合器本体1、高压油单元2和控制单元3；

见图1，双离合器本体1包含偶数档离合器I和奇数档离合器II，包括有动力输入轴11，两个与动力输入轴11连接的内转子12,13，两个套装于对应内转子12,13外圈且与变速器连接的外转子14,15，以及活齿16；两个外转子14,15的内周面均为变径面，且变径面被均分成多个等分部，每个等分部的变径大小和方向相等；两个内转子12,13的外周均设置有活齿槽17,18，活齿槽17,18底部分别与偶数档高压进油口110、奇数档高压进油口19连通，活齿16一一嵌入到对应的活齿槽17,18内且外端相对于对应外转子14,15的变径面；其中，偶数档高压进油口110和奇数档高压进油口19设置于动力输入轴11的两个环形槽上，且通过各自的进油管路与对应内转子的活齿槽17,18底部连通；活齿16包括有活塞支称体161和连接于活塞支称体161外端的滚柱体162；

见图5，高压油单元2包括有高压油泵21，高压油泵21上设置有奇数档高压油输出口22和偶数档高压油输出口23，奇数档高压进油口19与奇数档高压油输出口22，偶数档高压进油口110与偶数档高压油输出口23连接；

见图5，控制单元3包括有主控制器31、两个与主控制器31连接用于采集两个外转子14,15转速的速度传感器32,33、以及与主控制器31连接的通讯接口34，高压油泵21与主控制器31连接。

见图2，当活齿底部受底部高压油的作用顺时针旋转时，活齿16通过三个弧段A1、A2和A3对外转子14,15施加弧向力F2，由此在三个弧段产生旋转弧向扭矩，高压油的压力越大、转速越高，弧向旋转扭矩就越大，内转子12,13作用于外转子14,15的旋转力矩就越大；三个等分部弧面形状一致，所以旋转弧向力F2也一致，内转子12,13在旋转时径向受力平衡；B1、B2和B3弧段为外转子14,15变径面离圆心的距离由小到大的弧段，是活齿16长度的恢复弧度段，是活齿16对外转子14,15不产生切向力的弧段。

见图3，当某离合器处于工作状态、通过A弧段时，内转子12,13上的活齿16向外转子14,15变径面的切线方向产生垂直作用力F1，F1包括活齿16底部的高压油压力、活齿16向圆心移动时的加速度力以及活齿16离心力的总和，活齿16运动的轨迹与变径面垂直、与指向圆心的直线有一夹角a，所以F1在旋转弧上的分力为F2=F1*sina，F2即为内转子12,13对外转子14,15的旋转作用力；当活齿16经过变径面B弧段时，变径面离圆心的距离由小到大时，活齿16在液压油和离心力的作用下向外伸展、恢复在变径面内的最大长度，由于弧道面背向旋转方向，活齿16对变径面不产生旋转作用力；

见图4，当单一离合器需要分离时，控制单元3控制高压油单元2产生负向高压油输入给偶数档高压进油口110或奇数档高压进油口19，使该离合器的活齿16全部被吸入到活齿槽17或18内，活齿16与外转子变径面不接触，内转子12,13可以在外转子14,15内自由旋转，该离合器不消耗功。

见图5，变速器4的偶数档位轴41连接到偶数档离合器I的外转子15上，奇数档位轴42连接到奇数档离合器II的外转子14上，偶数档位轴41与偶数档位②、④、⑥连接，奇数档位轴42与奇数档位①、③、⑤、⑦连接，偶数档位②、④、⑥和奇数档位①、③、⑤、⑦均通过传动齿轮43与差速器5连接。

见图6，偶数档离合器I的内转子12和外转子14在活齿16的作用下同步旋转，动力输入轴11的动力通过偶数档位轴41加载到⑥档齿轮上，通过传动齿轮43传递到与差速器5连接的外负荷车轮上，同时奇数档离合器II的活齿16被负向高压油吸入到活齿槽18内、内转子13和外转子15非接触、外转子15不受内转子13约束而自由旋转。

见图6和图7，控制单元3通过通讯端口34接收到使变速器4的档位由⑥档升到⑦档的命令信号后，控制单元控制变速器的⑦档啮合，同时控制高压油泵21使进入奇数档高压进油口19的油压从负向转变为正向油压、并使正向油压逐渐加大，使奇数档离合器II的内转子13上的活齿16对外转子15产生作用力；因为在升档的初始过程中，⑥档和⑦档同时啮合，传动齿轮43通过⑦档位啮合、通过奇数档位轴42传递到外转子15的旋转速度小于内转子13的旋转速度，所以奇数档离合器II的活齿16上的动力能够完全加载到外转子15上，由于离合器I和II是同一个动力源，所以偶数档离合器II动力的增加意味着奇数档离合器I动力的减少，继续增大进入奇数档高压进油口19的油压，奇数档离合器II对外转子15的做功继续增大，当奇数档离合器II的活齿16的作用力能使内转子13和外转子15的旋转速比降低时，说明奇数档离合器II的动力已经达到外负载需要的动力，继续增大进入奇数档高压进油口19的油压，使奇数档离合器II的内转子13与外转子15完全同步；在奇数档离合器II的内转子13与外转子15同步的过程中，由于原来⑥档位同步的偶数档离合器I的内转子12与外转子14的旋转速比大于⑦档位奇数档离合器II的内转子13与外转子15的旋转速比，所以在进入偶数档高压进油口110油压不变的情况下，当奇数档离合器II的外转子15与内转子13同步后，偶数档离合器I的内转子12相对于外转子14做逆时针旋转，偶数档离合器I的活齿16对外转子14不再做功，失去作用；当奇数档离合器II同步后，控制单元3使进入偶数档高压进油口110的高压油由正压值变为负压值，这个负向高压油把偶数档离合器I的活齿16吸进活齿槽17内，偶数档离合器I的外转子14相对于内转子12自由转动，不消耗功；控制单元3根据速度传感器33判断奇数档离合器II的内转子13和外转子15的工作状态，从而判断控制逻辑转换的时序。

图7是⑥档位换到⑦挡位的时序图，曲线61代表奇数档离合器II内转子13与外转子15保持同步的液压值，曲线62代表偶数档离合器I内转子12与外转子14保持同步的液压值，曲线63代表进入奇数档高压进油口19的液压值，曲线64代表进入偶数档高压进油口110的液压值，曲线65代表奇数档离合器II的活齿16吸入到活齿槽18内的液压值，曲线66代表偶数档离合器I的活齿16吸入到活齿槽17内的液压值。

图8是变速器在⑦档位工作状态下的原理示意图，奇数档离合器II的内转子13和外转子15在活齿16的作用下同步旋转，把动力输入轴11的动力通过奇数档位轴42加载到⑦档齿轮上，再通过传动齿轮43与差速器5连接的外负荷车轮上，同时偶数档离合器I的活齿16被负向高压油吸入到活齿槽17内、内转子12和外转子14非接触、外转子14不受内转子12约束而自由旋转。

见图8和图9，控制单元3通过通讯端口34接收到使变速器的档位由⑦档降到⑥档的命令信号后，控制单元3控制高压油泵21使进入奇数档高压进油口19的油压从高到低逐渐减小，当进入奇数档高压进油口19的油压减小时，奇数档离合器II内的活齿16对外转子15的内圈轨道的作用力降低，导致奇数档离合器II的外转子15的转速低于内转子13的转速，继续降低进入奇数档高压进油口19的油压，外转子15与内转子13的转速比加大，当转速比接近⑥档的转速比时，控制单元3开始加大进入偶数档高压进油口110的正向油压，偶数档离合器I的活齿16开始对外转子14产生弧向旋转作用力，再继续降低进入奇数档高压进油口19的油压、加大进入偶数档高压进油口110的油压，直到足以使偶数档离合器I的内转子12能与外转子14同步、奇数档离合器II失去作用为止，然后控制单元3使进入奇数档高压进油口19的油压从正向高压转为负向高压，把奇数档离合器II的活齿16吸入到活齿槽18内，由此完成了⑦挡到⑥挡的换挡过程。由于降低进入奇数档高压进油口19的液压即开始减速，所以没有换挡延时，图9的过渡段T1到T2为使驾驶没有顿挫感而特意控制的奇数档高压进油口19的液压，为缓慢下降过程。

图9是⑦档位换到⑥挡位的时序图，其数字代表含义同图7。

其中，升档没有半连轴，如果在降档的过程中，两周的速度不完全同步也不会产生顿挫感。这是因为：

1、速度已相当接近，异步范围小；

2、逼近时的力矩由若到强；

3、滚柱轴承产生滑动来适应异步，力矩小的轴主动接近力矩相对较大的轴的转速；

由于速度差很小、时间很短，顿挫感觉轻。

Claims (6)

1.一种活齿型双离合器，其特征在于：包括双离合器本体和高压油单元；所述的双离合器本体包括有动力输入轴，两个与动力输入轴连接的内转子，两个套装于对应内转子外圈且与变速器连接的外转子，以及活齿；所述的两个外转子的内周面均为变径面，且变径面被均分成多个等分部，每个等分部的变径大小和方向相等；所述的两个内转子的外周均设置有活齿槽，活齿槽底部与高压进油口连通，所述的活齿一一嵌入到对应的活齿槽内且外端相对于对应外转子的变径面，所述的高压油单元与高压进油口连接。

2.根据权利要求1所述的一种活齿型双离合器，其特征在于：所述的活齿型双离合器还包括有控制单元，所述的控制单元包括有主控制器、以及两个与主控制器连接用于采集两个外转子转速的速度传感器，所述的高压油单元与主控制器连接。

3.根据权利要求2所述的一种活齿型双离合器，其特征在于：所述的主控制器上连接有通讯接口。

4.根据权利要求1所述的一种活齿型双离合器，其特征在于：所述的高压进油口为两个，均设置于动力输入轴上，且通过各自的进油管路与对应内转子的活齿槽底部连通。

5.根据权利要求4所述的一种活齿型双离合器，其特征在于：所述的高压油单元包括有高压油泵，高压油泵上设置有两个高压油输出口，两个高压油输出口分别与对应的高压进油口连接。

6.根据权利要求1所述的一种活齿型双离合器，其特征在于：所述的活齿包括有活塞支称体和连接于活塞支称体外端的滚柱体。