CN106763571A - 一种三轴式离合变速装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种三轴式离合变速装置，包括变速齿轮组以及第一离合装置、第二离合装置和第三离合装置，所述变速齿轮组包括相互平行的第一输入轴、第二输入轴和第三输入轴，在垂直于第一输入轴的截面上，第一输入轴、第二输入轴和第三输入轴呈三角形，三个离合装置分别连接于动力输出轴和第一输入轴、第二输入轴以及第三输入轴之间。本发明能够在有限的结构尺寸上满足车辆的多挡位需求。

Description

一种三轴式离合变速装置

技术领域

本发明涉及机械领域，具体涉及一种动力传递装置，尤其涉及一种三轴式离合变速装置以及具有该三轴式离合变速装置的变速总成。

背景技术

当前，车辆变速器相关技术正大力向着多挡化发展，挡位越多，意味着可以获得更好的动力性能、更低的能耗、更高的传递效率、更低的尾气排放。目前8AT(AutomaticTransmission,自动变速器)已经成为宝马汽车的标准配置，它比以往的AT具备更好的动力性能、更低的能耗、更高的传递效率、更低的尾气排放，但同时也更精密、成本更高、更难维修，还有厂家在研发、装配9AT，甚至10AT。CVT(Continuously Variable Transmission,无级变速器)理论上可以拥有无数挡位，但实际上传动带的强度和寿命问题以及传动带与带轮之间的滑磨等问题限制了CVT的传动效率，也限制了其传递大扭矩的能力，因此业界很少将CVT用在大排量的车上，且DCT目前最多也达到七个前进挡。可见，车辆的多挡位一直是业界需求。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种三轴式离合变速装置，能够在有限的结构尺寸上满足车辆的多挡位需求。

本发明一实施例的三轴式离合变速装置，作为独立部件连接于动力输出轴和变速齿轮组输出轴之间，三轴式离合变速装置包括：变速齿轮组，包括相互平行的第一输入轴、第二输入轴和第三输入轴，在垂直于第一输入轴的截面上，所述第一输入轴、第二输入轴和第三输入轴呈三角形；第一离合装置，连接于动力输出轴和所述第一输入轴之间；第二离合装置，连接于动力输出轴和所述第二输入轴之间；第三离合装置，连接于动力输出轴和所述第三输入轴之间；其中，所述第一离合装置、第二离合装置和第三离合装置均包括行星运动机构，所述行星运动机构包括动力输入件、传动件、传动控制件和动力输出件，所述动力输入件均连接动力输出轴，第一离合装置、第二离合装置和第三离合装置的动力输出件分别连接第一输入轴、第二输入轴和第三输入轴。

可选地，三轴式离合变速装置还包括分别与第一离合装置、第二离合装置和第三离合装置的传动控制件连接的三个制动器，制动器用于选择性制动传动控制件，以使动力输出轴经传动件驱动变速齿轮组输出轴。

可选地，行星运动机构包括太阳轮、设置于太阳轮周围并与太阳轮外啮合的行星齿轮组、与行星齿轮组内啮合的齿圈以及设置于行星齿轮组上的行星架，齿圈为动力输入件，行星架为动力输出件，太阳轮为传动控制件，行星齿轮组为传动件。

可选地，三轴式离合变速装置进一步集成有扭转减振机构，扭转减振机构集成于第一离合装置、第二离合装置和第三离合装置中的至少一个上。

可选地，扭转减振机构包括同轴设置且能够相对转动的第一转动部件和第二转动部件以及沿第一转动部件和第二转动部件的转动方向弹性连接第一转动部件和第二转动部件的弹簧减振器，第一转动部件和第二转动部件分别集成于第一离合装置、第二离合装置和第三离合装置中的至少一个的主动件和从动件上。

可选地，第一转动部件和第二转动部件之间形成一环形腔体，弹簧减振器为设置于环形腔体内的曲形弹簧。

可选地，曲形弹簧由至少两个不同弹性系数的弹簧串联而成。

可选地，第一转动部件和第二转动部件分别沿各自周向对称形成多个弹簧卡槽，弹簧减振器包括分别卡置于弹簧卡槽内的多个直形弹簧。

可选地，每组弹簧卡槽内包括至少两个串联或嵌套的弹性系数不相同的直形弹簧

有益效果：本发明实施例的三轴式离合变速装置相比较于传统的双离合变速装置增加了一个离合装置，该离合装置的增加不会增大变速器的横向尺寸，但其可以通过连接的挡位齿轮增加变速器的挡位齿轮对数，从而能够在有限的结构尺寸上满足车辆的多挡位需求。

附图说明

图1～3是本发明一实施例的三轴式离合变速装置在不同截面上的结构示意图；

图4是本发明的三轴式离合变速装置在垂直于变速齿轮组输入轴的截面上的结构示意图；

图5是本发明的扭转减振机构一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明所提供的各个示例性的实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。在不冲突的情况下，下述各个实施例以及各个实施例中的特征可以相互组合。并且，本发明各个实施例的描述中使用的术语“连接”，既可以为两个结构元件直接连接，也可以为两个结构元件通过其他元件实现连接。

请参阅图1～4，为本发明一实施例的三轴式离合变速装置的结构示意图。本实施例的三轴式离合变速装置10可以作为独立部件连接于动力输出轴20和变速齿轮组输出轴30之间，用于从与动力输出轴20连接的不限于为柴油或汽油发动机的动力源接收动力，并通过变速齿轮组输出轴30以及与变速齿轮组输出轴30连接的主减速器、差速器输出动力以驱动负载，所述负载包括但不限于例如汽车车轮等。也就是说，本实施例的三轴式离合变速装置10不仅适用于车辆等机动车，而且可以适用于船舶、列车、起重机等动力驱动装置。

所述三轴式离合变速装置10包括三个离合装置11、12、13和具有变速齿轮组输入轴的变速齿轮组14。所述变速齿轮组输入轴包括相互平行的第一输入轴14a、第二输入轴14b以及第三输入轴14c，三根输入轴为空间布置，即如图4所示，在垂直于第一输入轴14a的截面上，第一输入轴14a、第二输入轴14b和第三输入轴14c呈三角形。在本实施例中，第一离合装置11连接于动力输出轴20和第一输入轴14a之间，第二离合装置12连接于动力输出轴20和第二输入轴14b之间，第三离合装置13连接于动力输出轴20和第三输入轴14c之间。

其中，所述三个离合装置11、12、13的类型可以相同也可以不相同，本发明实施例对三者的类型并不予以限制，例如三者都可以为干式离合装置或湿式离合装置。为了便于说明各个离合装置的作用，本发明实施例以每一离合装置均包括主动件和从动件为例进行说明，主动件和从动件接合，则表示离合装置接合，动力可经过该接合的离合装置继续传递；主动件和从动件断开，则表示离合装置断开，动力无法经过该断开的离合装置继续传递；主动件和从动件滑磨，则表示离合装置半接合，可以传递部分动力。具体地，第一离合装置11包括第一主动件和第一从动件，第二离合装置12包括第二主动件和第二从动件，第三离合装置13包括第三主动件和第三从动件。本发明实施例的三个离合装置11、12、13的连接关系可以为：第一主动件连接于动力输出轴20，第一从动件连接于第一输入轴14a，第二主动件连接于第一主动件，第二从动件连接于第二输入轴14b，第三主动件连接于第二主动件，第三从动件连接于第三输入轴14c。

当然，上述三个离合装置11、12、13也都可以为行星运动机构。该行星运动机构可以包括太阳轮41、设置于太阳轮41周围并与太阳轮41外啮合的行星齿轮组42、与行星齿轮组42内啮合的齿圈43以及设置于行星齿轮组42上的行星架44。齿圈43与动力输出轴20连接，以作为行星运动机构的动力输入件。行星齿轮组42作为行星运动机构的传动件，太阳轮41作为行星运动机构的传动控制件。行星架44与第一输入轴14a连接，以作为行星运动机构的动力输出件。

所述三轴式离合变速装置10还包括具有制动件45以及设置于行星架44上的被制动件46的制动器。所述被制动件46与行星架44同轴设置并连接，并与制动件45一同构成三轴式离合变速装置10的控制机构。制动件45为静止构件，该静止构件可以是变速器壳体或其他不转动构件，用于对被制动件46进行选择性制动。具体地，以第一离合装置11为例，当制动件45和被制动件46接合时，该制动器处于制动状态，并制动行星运动机构的传动控制件，使得所述动力输出轴20经传动件驱动第一输入轴14a，相当于第一离合装置11接合；当制动件45和被制动件46分离时，该制动器处于分离状态，未制动行星运动机构的传动控制件，动力输出轴20输出的动力无法经传动件传递至第一输入轴14a，相当于第一离合装置11分离。

不同于现有技术，所述三轴式离合变速装置10相比较于传统的DCT(Dual ClutchTransmission,双离合变速器)增加了一个离合装置以及与该离合装置连接的变速齿轮组输入轴和挡位齿轮，该离合装置的增加不会增大横向尺寸，但其可以通过连接的挡位齿轮增加挡位齿轮对数，从而能够在有限的结构尺寸上满足车辆等动力装置的多挡位需求。

结合图1所示，相比较于传统的DCT具有7个前进挡和1个R挡(Reverse,倒挡)，本发明实施例的三轴式离合变速装置10可以具有11个前进挡和1个R挡。具体地，第一输入轴14a连接有用于挂1挡、4挡、7挡和10挡的挡位齿轮，第二输入轴14b连接有用于挂2挡、5挡、8挡和11挡的挡位齿轮，第三输入轴14c连接有用于挂3挡、6挡、9挡和R挡的挡位齿轮，若将第二离合装置12和第三离合装置13视为DCT的两个离合装置，与第二离合装置12和第三离合装置13连接的各个挡位齿轮用于挂7个前进挡和1个R挡，则第一离合装置11视为本实施例增加的一个离合装置，与其连接的第一输入轴14a可连接有4组挡位齿轮，从而增加4个前进挡。

本实施例的三轴式离合变速装置10具有三条动力传递路径：第一条是，动力依次经由动力输出轴20、第一离合装置11、第一输入轴14a、与第一输入轴14a连接的变速齿轮组14的挡位齿轮传递至变速齿轮组输出轴30；第二条是，动力依次经由动力输出轴20、第二离合装置12、第二输入轴14b、与第二输入轴14b连接的变速齿轮组14的挡位齿轮传递至变速齿轮组输出轴30；第三条是，动力依次经由动力输出轴20、第三离合装置13、第三输入轴14c、与第三输入轴14c连接的变速齿轮组14的挡位齿轮传递至变速齿轮组输出轴30。

参阅图1～3，所述三轴式离合变速装置10的传动原理为：

车辆从静止到正常行驶的起步过程中，变速齿轮组14挂1挡，控制第三离合装置13从分离到逐渐接合，动力输出轴20输出的动力经第三离合装置13和第三输入轴14c传递动力至变速齿轮组14，从而保证车辆的平稳起步。

为了使各离合装置负荷减小，起步更快速，加速度更大，在起步的过程中，可以同时控制第一离合装置11、第二离合装置12和第三离合装置13中的至少两个滑磨，以使动力同时经过离合装置11、12、13中的二个或三个传递到变速齿轮组14，并经由变速齿轮组14输出到变速齿轮组输出轴30。

在车辆行驶过程中，变速齿轮组14已经预先挂好2挡，当行驶速度达到由1挡切换至2挡的换挡要求时，直接控制第二离合装置12从分离到逐渐接合，同时控制第三离合装置13分离。此时，动力输出轴20输出的动力经第二离合装置12和第二输入轴14b传递动力至变速齿轮组14。

类似于前述1挡切换至2挡，在车辆行驶过程中，变速齿轮组14已经预先挂好3挡，当行驶速度达到由2挡切换至3挡的换挡要求时，直接控制第一离合装置11从分离到逐渐接合，同时控制第二离合装置12分离。此时，动力输出轴20输出的动力经第一离合装置11和第一输入轴14a传递动力至变速齿轮组14。

依次类推，即可实现本发明实施例的换挡。

相比较于传统的DCT的换挡，本发明实施例的三轴式离合变速装置10还可以减小同轴换挡的发生几率，减少换挡时间。具体而言：在挂最低挡和最高挡之间的任意挡位时，变速齿轮组14可以实现一个挡位在挡，比该在位挡高一个挡的挡位和比该在挡低一个挡的挡位已经入好挡，即变速齿轮组14可以同时预备好升挡和降挡。

下面将结合下表说明本发明实施例的三轴式离合变速装置10实现一个在挡和二个预备挡的工作状态：

其中，△表示低挡，表示高挡，⊙表示在挡，1～11表示挡位。

结合图1所示：当在位挡为1挡时，高挡的2挡和3挡为预备挡。当在位挡为2挡时，低挡的1挡和高挡的3挡为预备挡。当在位挡为3挡时，低挡的2挡和高挡的4挡为预备挡。当在位挡为4挡时，低挡的3挡和高挡的5挡为预备挡。当在位挡为5挡时，低挡的4挡和高挡的6挡为预备挡。当在位挡为6挡时，低挡的5挡和高挡的7挡为预备挡。当在位挡为7挡时，低挡的6挡和高挡的8挡为预备挡。当在位挡为8挡时，低挡的7挡和高挡的9挡为预备挡。当在位挡为9挡时，低挡的8挡和高挡的10挡为预备挡。当在位挡为10挡时，低挡的9挡和高挡的11挡为预备挡。当在位挡为11挡时，低挡的9挡和10挡为预备挡。

由上述可知，本发明实施例所实现的一个在位挡和二个预备挡，在车辆等动力装置行驶过程中，如果需要随时加速或减速，则三轴式离合变速装置10都有对应的挡位预先挂挡，直接控制对应连接的离合装置的接合和断开即可实现挡位切换，无需根据当前行驶速度及加减速度趋势进行等待判定。而与之相比较的DCT，如果当前预备挡为升挡(比在位挡高一个挡的挡位)，即为升速的换挡做好准备，此时遇到要减速，需要降挡，则需要控制比在位挡低一个挡的挡位做好准备，在换挡过程中由于DCT的变速齿轮组仅具有两个输入轴，换挡过程中容易发生同轴降挡，同轴换挡必须动力中断，导致换挡时间较长。例如，DCT在降挡时，从5挡降到3挡，就是同轴换挡，有动力缺失，换挡时间较长；升挡也是一样，如果跨越相邻2个挡位换挡，就会发生同轴换挡。而在本发明实施例中，同轴换挡需要跨越相邻3个挡位，例如10挡换7挡，或8挡换11挡等，即同轴换挡的发生几率较小，可见本发明实施例的三轴式离合变速装置10比DCT的挡位切换更流畅。

参阅图5，为本发明一实施例的集成于三轴式离合变速装置10上的扭转减振机构。所述扭转减振机构5可以集成于上述图1～3所示实施例的三轴式离合变速装置10的第一离合装置11、第二离合装置12和第三离合装置13中的至少一个上。该扭转减振机构5主要包括第一转动部件51、第二转动部件52以及弹簧减振器53。第一转动部件51和第二转动部件52同轴设置，并能够相对转动。在第一转动部件51和第二转动部件52之间形成一环形腔体，弹簧减振器53为设置于该环形腔体内的曲形弹簧，并沿第一转动部件51和第二转动部件52的转动方向连接第一转动部件51和第二转动部件52。优选地，该曲形弹簧由至少两个不同弹性系数的弹簧串联而成，由此提高减振效果。

当然，其他实施例可以在第一转动部件51和第二转动部件52分别沿各自周向对称形成多个弹簧卡槽，弹簧减振器53包括分别卡置于弹簧卡槽内的多个直形弹簧。同样优选地，每组对应的弹簧卡槽内包括至少两个串联或嵌套的弹性系数互不相同的直形弹簧。

在本实施例中，扭转减振机构5可以集成于三轴式离合变速装置10的任意一转动部件上，例如第一转动部件51和第二转动部件52可以分别集成于三个离合装置11、12 13中的至少一个的主动件和从动件上。

由于从发动机到车辆传动系的转速和转矩是周期性地不断变化的，这会使传动系产生的扭转振动；另一方面由于汽车行驶在不平的道路上，使汽车传动系出现角速度突然变化，也会引起扭转振动。这些扭转振动都会对传动系零件造成冲击性载荷，使其寿命缩短，甚至损坏零件。本发明实施例通过在三轴式离合变速装置10上集成扭转减振机构5，可以消除扭转振动和避免共振，防止传动系过载，因此可以由一个独立部件同时集成“离合”和“减振”等多项功能。

进一步，由于扭转减振机构5采用双转动部件结构且具有一定质量，因此通过计算和配置二者的质量，可以实现与双质量飞轮相同的功能，进而进一步集成“双质量飞轮”功能。

应理解，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用该说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种三轴式离合变速装置，其特征在于，作为独立部件连接于动力输出轴和变速齿轮组输出轴之间，所述三轴式离合变速装置包括：

变速齿轮组，包括相互平行的第一输入轴、第二输入轴和第三输入轴，在垂直于第一输入轴的截面上，所述第一输入轴、第二输入轴和第三输入轴呈三角形；

第一离合装置，连接于动力输出轴和所述第一输入轴之间；

第二离合装置，连接于动力输出轴和所述第二输入轴之间；

第三离合装置，连接于动力输出轴和所述第三输入轴之间；

其中，所述第一离合装置、第二离合装置和第三离合装置均包括行星运动机构，所述行星运动机构包括动力输入件、传动件、传动控制件和动力输出件，所述动力输入件均连接动力输出轴，所述第一离合装置、第二离合装置和第三离合装置的动力输出件分别连接第一输入轴、第二输入轴和第三输入轴。

2.根据权利要求1所述的三轴式离合变速装置，其特征在于，所述三轴式离合变速装置还包括分别与所述第一离合装置、第二离合装置和第三离合装置的传动控制件连接的三个制动器，所述制动器用于选择性制动所述传动控制件，以使所述动力输出轴经所述传动件驱动所述变速齿轮组输出轴。

3.根据权利要求2所述的三轴式离合变速装置，其特征在于，所述行星运动机构包括太阳轮、设置于所述太阳轮周围并与所述太阳轮外啮合的行星齿轮组、与所述行星齿轮组内啮合的齿圈以及设置于所述行星齿轮组上的行星架，所述齿圈为动力输入件，所述行星架为动力输出件，所述太阳轮为所述传动控制件，所述行星齿轮组为传动件。

4.根据权利要求2所述的三轴式离合变速装置，其特征在于，所述三轴式离合变速装置进一步集成有扭转减振机构，集成于所述第一离合装置、第二离合装置和第三离合装置中的至少一个上。

5.根据权利要求4所述的三轴式离合变速装置，其特征在于，所述扭转减振机构包括同轴设置且能够相对转动的第一转动部件和第二转动部件以及沿所述第一转动部件和所述第二转动部件的转动方向弹性连接所述第一转动部件和所述第二转动部件的弹簧减振器，所述第一转动部件和所述第二转动部件分别集成于所述第一离合装置、第二离合装置和第三离合装置中的至少一个的主动件和从动件上。

6.根据权利要求5所述的三轴式离合变速装置，其特征在于，所述第一转动部件和所述第二转动部件之间形成一环形腔体，所述弹簧减振器为设置于所述环形腔体内的曲形弹簧。

7.根据权利要求6所述的三轴式离合变速装置，其特征在于，所述曲形弹簧由至少两个不同弹性系数的弹簧串联而成。

8.根据权利要求5所述的三轴式离合变速装置，其特征在于，所述第一转动部件和所述第二转动部件分别沿各自周向对称形成多个弹簧卡槽，所述弹簧减振器包括分别卡置于所述弹簧卡槽内的多个直形弹簧。

9.根据权利要求8所述的三轴式离合变速装置，其特征在于，每组所述弹簧卡槽内包括至少两个串联或嵌套的弹性系数不相同的所述直形弹簧。