CN107237868B - 一种双离合变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种双离合变速器，其主要用于电动汽车及混合动力汽车。该变速器可提供四个前进档位，主要解决了只有单级减速比的电动汽车不能兼顾驱动力和速度的问题。该变速器包括行星齿轮排、选档组件、第一输入轴、第二输入轴、第一离合器、第二离合器、输出轴等，两个输入轴分别与两个离合器联接，选档组件将行星齿轮排的不同部件与输入轴连结获得多个速比的减速比，由行星架通过齿轮(或链轮)输出至输出轴或第二输入轴通过齿轮(或链轮)输出至输出轴。

Description

一种双离合变速器
技术领域
本发明涉及汽车变速器技术领域，具体涉及一种双离合变速器。
背景技术
汽车的行驶工况复杂多变，急加速、爬陡坡时需克服非常大的加速阻力或爬坡阻力，而在平直路面匀速行驶时的行驶阻力仅是前者的几分之一甚至几十分之一，行驶阻力变化大，另外，现代汽车既需要以时速几公里甚至更低的速度爬行蠕动，又需要以时速一百多甚至更高的速度行驶，行驶速度变化大。但目前的汽车发动机技术，特别是广泛采用的汽油机和柴油机输出的只能在几百转到几千转这个狭窄的转速区间输出扭矩，需要汽车变速器拓展转速和扭矩区间以满足汽车的复杂多变的动力需求。而研究和实践证明更多档位个数和更大变速比扩展范围的汽车变速器能使得汽车发动机的动力输出和汽车的动力需求更贴近匹配，从而提升汽车的动力性能和行驶经济性。迄今，八速和九速的汽车变速器已屡见不鲜，但复杂精密的结构和高质量的制作要求使得其售价高昂。
电机与汽油机或柴油机相比具有更大的转速范围、更宽泛的高效率区间等特点，故以电机驱动的电动汽车或混合动力汽车不需要传统汽车那样结构复杂、价格昂贵多档位汽车变速器。
目前大多数电动汽车为追求更高的传动效率和更紧凑的结构往往采用只有一个减速比的单级减速齿轮箱传动，这使电动汽车顾此失彼，难以满足汽车复杂多变的行驶工况。某些电动汽车采用更大功率的电机，以更大的储备功率提升汽车动力性能。但大功率电机及其控制系统、电池系统的成本高昂，不利于普及。
如果电动汽车具有更多档位个数并根据汽车的动力需求选档，不但能提升电动汽车的动力性能，还能降低对驱动电机、电机控制系统、动力电池组的要求，从而降低电动汽车动力系统成本。进一步对电机的效率图谱研究可知，具有更多档位个数的电动汽车其电机的动力输出与汽车的动力需求更贴近匹配，电机具有更高的输出效率，这对节约电能、延长行驶里程也非常有意义。
故，蓬勃发展的电动汽车市场和混合动力市场需要一种结构紧凑、传动效率高的变速器。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有四个档位、换档质量高，且结构紧凑、重量轻的汽车变速器，特别是适用于电动汽车和混合动力汽车的双离合变速器。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：提供一种双离合变速器，包括：第一离合器、第二离合器、第一输入轴、第二输入轴、输出轴、变速器壳体，第一输入轴与第一离合器联结，第二输入轴与第二离合器联结，其中，所述双离合变速器还包括行星齿轮排、第一选档组件、第二选档组件，行星齿轮排的太阳轮可通过第一选档组件与第一输入轴联结传递运动和扭矩或与变速器壳体联结使太阳轮被锁止，行星齿轮排的齿圈可通过第二选档组件与第一输入轴联结传递运动和扭矩或与变速器壳体联结使齿圈被锁止，行星齿轮排的行星架与输出轴通过齿轮(或链轮)传递运动和扭矩，第二输入轴与输出轴通过齿轮(或链轮)传递运动和扭矩。
在一些实施方式中，第一离合器与第二离合器同轴布置。
在一些实施方式中，第一离合器与第二离合器平行布置，第一离合器还包含第一离合器输入轴，第二离合器还包含第二离合器输入轴，第一离合器输入轴与第二离合器输入轴通过齿轮(或链轮)传递运动和扭矩。
在一些实施方式中，双离合变速器还包括动力输入轴，所述第一离合器与第二离合器平行布置，第一离合器还包含第一离合器输入轴，第二离合器还包含第二离合器输入轴，第一离合器输入轴和第二离合器输入轴及动力输入轴通过齿轮(或链轮)传递运动和扭矩。
在一些实施方式中，在上述这些实施方式中，选档组件优选同步器。
有益效果
通过前述技术方案的描述，不难理解本发明提供的双输入轴四速变速器因采用上述方案，可获得以下有益效果：
可提供四个减速比，具有绵密的齿比、宽泛的减速比区间；
结构紧凑、重量轻；
结构可靠性高、传动效率高；
可实现档位预选，换档动力不中断，换档过程快而平稳，换档质量高；
因具有两个输入轴，可分别跟两个电机(或其他发动机)连结，可实现档位预选、换档不中断动力输入，再加上绵密的齿比，具有较高的换档质量；
再有，四个档位及更宽泛的减速比范围，使得驱动电机的转速和扭矩与汽车的动力需求能更好地贴近匹配，不但可提升整车动力性能，还有利于驱动电机更高效地输出动力，这对节约减小电动汽车电池容量或延长行驶里程也非常有益。
附图说明
本文所述的附图仅用于示意目的，应该理解的是，说明和具体示例仅意图用于示意目的，而不是意图限制本发明公开的范围。
在附图中，相同标号一致地表示相同的元件、构件或特征。
图1是根据本发明优选实施例之一的双离合变速器结构示意图。
图2是根据本发明优选实施例之二的双离合变速器结构示意图。
图3是根据本发明优选实施例之三的双离合变速器结构示意图。
图4是根据本发明优选实施例之一、二、三中相关部件通过选档组件的连结关系。
附图标记说明：
01、根据本发明优选实施例之一的双离合变速器
02、根据本发明优选实施例之二的双离合变速器
03、根据本发明优选实施例之三的双离合变速器
10、双离合器输入轴
11、第一输入轴
12、第二输入轴
13、输出轴
20、双离合器总成
21、第一离合器
22、第二离合器
23、第一离合器从动件
24、第二离合器从动件
25、第一离合器输入轴
26、第二离合器输入轴
27、动力输入轴
30、行星齿轮排
31、齿圈
32、行星架
33、太阳轮
40、变速器壳体
41、第一选档组件
42、第二选档组件
50、行星架齿轮(或链轮)
51、第一输出轴齿轮(或链轮)
52、第二输入轴齿轮(或链轮)
53、第二输出轴齿轮(或链轮)
54、动力输入轴齿轮(或链轮)
55、第一离合器输入轴齿轮(或链轮)
56、第二离合器输入轴齿轮(或链轮)
具体实施方式
为使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及优选实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，以下描述的具体实施例仅用以示意、解释本发明，本质上仅仅是示范性的，而不是意图用于限制本发明的公开、应用或用途。
如图1所示，根据本发明优选实施例之一的双离合变速器01，包括：第一离合器21、第二离合器22、第一输入轴11、第二输入轴12、输出轴13、变速器壳体40，第一输入轴11与第一离合器21联结，第二输入轴12与第二离合器22联结，其中，所述双离合变速器01还包括行星齿轮排30、第一选档组件41、第二选档组件42，行星齿轮排的太阳轮33可通过第一选档组件41与第一输入轴11联结传递运动和扭矩或与变速器壳体40联结使太阳轮33被锁止，行星齿轮排的齿圈31可通过第二选档组件42与第一输入轴11联结传递运动和扭矩或与变速器壳体40联结使齿圈31被锁止，行星齿轮排的行星架32与输出轴13通过齿轮(或链轮)传递运动和扭矩，第二输入轴12与输出轴13通过齿轮(或链轮)传递运动和扭矩。
其中，第一离合器21与第二离合器22同轴布置组合成双离合器总成20，第一输入轴11与第一离合器从动件23联结，第二输入轴12与第二离合器从动件24联结。
其中，双离合器输入轴10作为双离合变速器01的动力输入部件，可与至少一组驱动电机(或其他动力源)联结。
本发明所述选档组件41(和42)为一种可使相关部件两两联结传递运动和扭矩的装置，如同步器。
其中，选档组件41(和42)优选同步器，行星齿轮排的行星架32与输出轴13优选齿轮传递运动和扭矩，第二输入轴12与输出轴13优选齿轮传递运动和扭矩，第一离合器21、第二离合器22优选多片湿式离合器。
当第一选档组件41选择使太阳轮33与第一输入轴11联结传递运动和扭矩时，太阳轮33与变速器壳体40断开联结；反之，当第一选档组件41选择使太阳轮33与变速器壳体40联结而使太阳轮33被锁止时，太阳轮33与第一输入轴11断开联结；当第二选档组件42选择使齿圈31与第一输入轴11联结传递运动和扭矩时，齿圈31与变速器壳体40断开联结；反之，当第二选档组件42选择使齿圈31与变速器壳体40联结而使齿圈31被锁止时，齿圈31与第一输入轴11断开联结。
为更好地理解根据本发明优选实施例之一的双离合变速器01，下面对该实施例中双离合变速器的各档动力传递路线进行详细说明：
第一档的动力传递路线：
第一选档组件41选择使太阳轮33与第一输入轴11联结传递运动和扭矩，第二选档组件42选择使齿圈31与变速器壳体40联结使齿圈31被锁止，第一离合器21闭合传递运动和扭矩，第二离合器22断开联结。
运动和扭矩由双离合器输入轴10输入，经第一离合器21传递给第一输入轴11，再经第一选档组件41传递给太阳轮33，由太阳轮33输入行星齿轮排30减速后由行星架32输出，再由行星架齿轮(或链轮)50、第一输出轴齿轮(或链轮)51传递给输出轴13，由输出轴13输出。
第二档的动力传递路线：
第一离合器21断开联结，第二离合器22闭合传递运动和扭矩。
运动和扭矩由双离合器输入轴10输入，经第二离合器22传递给第二输入轴12，再由第二输入轴齿轮(或链轮)52、第二输出轴齿轮(或链轮)53传递给输出轴13，由输出轴13输出。
第三档的动力传递路线：
第一选档组件41选择使太阳轮33与变速器壳体40联结使太阳轮33被锁止，第二选档组件42选择使齿圈31与第一输入轴11联结传递运动和扭矩，第一离合器21闭合传递运动和扭矩，第二离合器22断开联结。
运动和扭矩由双离合器输入轴10输入，经第一离合器21传递给第一输入轴11，再经第二选档组件42传递给齿圈31，由齿圈31输入行星齿轮排30减速后由行星架32输出，再由行星架齿轮(或链轮)50、第一输出轴齿轮(或链轮)51传递给输出轴13，由输出轴13输出。
第四档的动力传递路线：
第一选档组件41选择使太阳轮33与第一输入轴11联结传递运动和扭矩，第二选档组件42选择使齿圈31与第一输入轴11联结传递运动和扭矩，第一离合器21闭合传递运动和扭矩，第二离合器22断开联结。
运动和扭矩由双离合器输入轴10输入，经第一离合器21传递给第一输入轴11，再分别经第一选档组件41传递给太阳轮33、第二选档组件42传递给齿圈31，由太阳轮33和齿圈31共同输入行星齿轮排30并经行星架32输出，再由行星架齿轮(或链轮)50、第一输出轴齿轮(或链轮)51传递给输出轴13，由输出轴13输出。
如图2所示，根据本发明优选实施例之二的双离合变速器02，包括：第一离合器21、第二离合器22、第一输入轴11、第二输入轴12、输出轴13、变速器壳体40，第一输入轴11与第一离合器21联结，第二输入轴12与第二离合器22联结，其中，所述双离合变速器02还包括行星齿轮排30、第一选档组件41、第二选档组件42，行星齿轮排的太阳轮33可通过第一选档组件41与第一输入轴11联结传递运动和扭矩或与变速器壳体40联结使太阳轮33被锁止，行星齿轮排的齿圈31可通过第二选档组件42与第一输入轴11联结传递运动和扭矩或与变速器壳体40联结使齿圈31被锁止，行星齿轮排的行星架32与输出轴13通过齿轮(或链轮)传递运动和扭矩，第二输入轴12与输出轴13通过齿轮(或链轮)传递运动和扭矩。
其中，第一离合器21与第二离合器22平行布置，第一输入轴11与第一离合器从动件23联结，第二输入轴12与第二离合器从动件24联结，第一离合器输入轴25与第二离合器输入轴26通过齿轮(或链轮)传递运动或扭矩。
其中，第一离合器输入轴25或第二离合器输入轴26作为双离合变速器02的动力输入部件，可与至少一组驱动电机(或其他动力源)联结。
其中，选档组件41(和42)优选同步器，行星齿轮排的行星架32与输出轴13优选齿轮传递运动和扭矩，第二输入轴12与输出轴13优选齿轮传递运动和扭矩，第一离合器21、第二离合器22优选多片湿式离合器。
其中，本发明所述选档组件为一种可使相关部件两两相联结传递运动和扭矩的装置，如同步器。
其中，当第一选档组件41选择使太阳轮33与第一输入轴11联结传递运动和扭矩时，太阳轮33与变速器壳体40断开联结；反之，当第一选档组件41选择使太阳轮33与变速器壳体40联结而使太阳轮33被锁止时，太阳轮33与第一输入轴11断开联结；当第二选档组件42选择使齿圈31与第一输入轴11联结传递运动和扭矩时，齿圈31与变速器壳体40断开联结；反之，当第二选档组件42选择使齿圈31与变速器壳体40联结而使齿圈31被锁止时，齿圈31与第一输入轴11断开联结。
为更好地理解根据本发明优选实施例之二的双离合变速器02，下面对该实施例中双离合变速器的各档动力传递路线进行详细说明：
第一档的动力传递路线：
第一选档组件41选择使太阳轮33与第一输入轴11联结传递运动和扭矩，第二选档组件42选择使齿圈31与变速器壳体40联结使齿圈31被锁止，第一离合器21闭合传递运动和扭矩，第二离合器22断开联结。
运动和扭矩由第一离合器输入轴25或第二离合器输入轴26输入，经第一离合器21传递给第一输入轴11，再经第一选档组件41传递给太阳轮33，由太阳轮33输入行星齿轮排30减速后由行星架32输出，再由行星架齿轮(或链轮)50、第一输出轴齿轮(或链轮)51传递给输出轴13，由输出轴13输出。
第二档的动力传递路线：
第一离合器21断开联结，第二离合器22闭合传递运动和扭矩。
运动和扭矩由第一离合器输入轴25或第二离合器输入轴26输入，经第二离合器22传递给第二输入轴12，再由第二输入轴齿轮(或链轮)52、第二输出轴齿轮(或链轮)53传递给输出轴13，由输出轴13输出。
第三档的动力传递路线：
第一选档组件41选择使太阳轮33与变速器壳体40联结使太阳轮33被锁止，第二选档组件42选择使齿圈31与第一输入轴11联结传递运动和扭矩，第一离合器21闭合传递运动和扭矩，第二离合器22断开联结。
运动和扭矩由第一离合器输入轴25或第二离合器输入轴26输入，经第一离合器21传递给第一输入轴11，再经第二选档组件42传递给齿圈31，由齿圈31输入行星齿轮排30减速后由行星架32输出，再由行星架齿轮(或链轮)50、第一输出轴齿轮(或链轮)51传递给输出轴13，由输出轴13输出。
第四档的动力传递路线：
第一选档组件41选择使太阳轮33与第一输入轴11联结传递运动和扭矩，第二选档组件42选择使齿圈31与第一输入轴11联结传递运动和扭矩，第一离合器21闭合传递运动和扭矩，第二离合器22断开联结。
运动和扭矩由第一离合器输入轴25或第二离合器输入轴26输入，经第一离合器21传递给第一输入轴11，再分别经第一选档组件41传递给太阳轮33、第二选档组件42传递给齿圈31，由太阳轮33和齿圈31共同输入行星齿轮排30并经行星架32输出，再由行星架齿轮(或链轮)50、第一输出轴齿轮(或链轮)51传递给输出轴13，由输出轴13输出。
如图3所示，根据本发明优选实施例之二的双离合变速器03，包括：第一离合器21、第二离合器22、第一输入轴11、第二输入轴12、输出轴13、变速器壳体40，第一输入轴11与第一离合器21联结，第二输入轴12与第二离合器22联结，其中，所述双离合变速器03还包括行星齿轮排30、第一选档组件41、第二选档组件42，行星齿轮排的太阳轮33可通过第一选档组件41与第一输入轴11联结传递运动和扭矩或与变速器壳体40联结使太阳轮33被锁止，行星齿轮排的齿圈31可通过第二选档组件42与第一输入轴11联结传递运动和扭矩或与变速器壳体40联结使齿圈31被锁止，行星齿轮排的行星架32与输出轴13通过齿轮(或链轮)传递运动和扭矩，第二输入轴12与输出轴13通过齿轮(或链轮)传递运动和扭矩。
其中，所述双离合变速器03还包括动力输入轴27，第一离合器21与第二离合器22平行布置，第一输入轴11与第一离合器从动件23联结，第二输入轴12与第二离合器从动件24联结，第一离合器输入轴25和第二离合器输入轴26及动力输入轴27通过齿轮(或链轮)传递运动和扭矩。
其中，动力输入轴27作为双离合变速器03的动力输入部件，可与至少一组驱动电机(或其他动力源)联结。
其中，选档组件41(和42)优选同步器，行星齿轮排的行星架32与输出轴13优选齿轮传递运动和扭矩，第二输入轴12与输出轴13优选齿轮传递运动和扭矩，第一离合器21、第二离合器22优选多片湿式离合器。
其中，当第一选档组件41选择使太阳轮33与第一输入轴11联结传递运动和扭矩时，太阳轮33与变速器壳体40断开联结；反之，当第一选档组件41选择使太阳轮33与变速器壳体40联结而使太阳轮33被锁止时，太阳轮33与第一输入轴11断开联结；当第二选档组件42选择使齿圈31与第一输入轴11联结传递运动和扭矩时，齿圈31与变速器壳体40断开联结；反之，当第二选档组件42选择使齿圈31与变速器壳体40联结而使齿圈31被锁止时，齿圈31与第一输入轴11断开联结。
为更好地理解根据本发明优选实施例之二的双离合变速器03，下面对该实施例中双离合变速器的各档动力传递路线进行详细说明：
第一档的动力传递路线：
第一选档组件41选择使太阳轮33与第一输入轴11联结传递运动和扭矩，第二选档组件42选择使齿圈31与变速器壳体40联结使齿圈31被锁止，第一离合器21闭合传递运动和扭矩，第二离合器22断开联结。
运动和扭矩由动力输入轴27输入，经动力输入轴齿轮(或链轮)54、第一离合器输入轴齿轮(或链轮)55传递给第一离合器输入轴25，经第一离合器21传递给第一输入轴11，再经第一选档组件41传递给太阳轮33，由太阳轮33输入行星齿轮排30减速后由行星架32输出，再由行星架齿轮(或链轮)50、第一输出轴齿轮(或链轮)51传递给输出轴13，由输出轴13输出。
第二档的动力传递路线：
第一离合器21断开联结，第二离合器22闭合传递运动和扭矩。
运动和扭矩由动力输入轴27输入，经动力输入轴齿轮(或链轮)54、第二离合器输入轴齿轮(或链轮)56传递给第二离合器输入轴26，经第二离合器22传递给第二输入轴12，再由第二输入轴齿轮(或链轮)52、第二输出轴齿轮(或链轮)53传递给输出轴13，由输出轴13输出。
第三档的动力传递路线：
第一选档组件41选择使太阳轮33与变速器壳体40联结使太阳轮33被锁止，第二选档组件42选择使齿圈31与第一输入轴11联结传递运动和扭矩，第一离合器21闭合传递运动和扭矩，第二离合器22断开联结。
运动和扭矩由动力输入轴27输入，经动力输入轴齿轮(或链轮)54、第一离合器输入轴齿轮(或链轮)55传递给第一离合器输入轴25，经第一离合器21传递给第一输入轴11，再经第二选档组件42传递给齿圈31，由齿圈31输入行星齿轮排30减速后由行星架32输出，再由行星架齿轮(或链轮)50、第一输出轴齿轮(或链轮)51传递给输出轴13，由输出轴13输出。
第四档的动力传递路线：
第一选档组件41选择使太阳轮33与第一输入轴11联结传递运动和扭矩，第二选档组件42选择使齿圈31与第一输入轴11联结传递运动和扭矩，第一离合器21闭合传递运动和扭矩，第二离合器22断开联结。
运动和扭矩由动力输入轴27输入，经动力输入轴齿轮(或链轮)54、第一离合器输入轴齿轮(或链轮)55传递给第一离合器输入轴25，经第一离合器21传递给第一输入轴11，再分别经第一选档组件41传递给太阳轮33、第二选档组件42传递给齿圈31，由太阳轮33和齿圈31共同输入行星齿轮排30并经行星架32输出，再由行星架齿轮(或链轮)50、第一输出轴齿轮(或链轮)51传递给输出轴13，由输出轴13输出。
如图4所示，是根据本发明优选实施例之一、二、三中相关部件通过选档组件的连结关系。
应该了解的是，根据本发明的双离合器，可适用于以电机驱动的电动汽车，也适用于混合动力汽车，或者用作其他变速器的子变速器。
应该了解的是，本发明以上的描述仅仅是示范性的，并且未偏离本发明本质的变体也意图属于本发明的范围内。这种变体不应被视为脱离了本发明的精神和范围。

Claims (4)

1.一种双离合变速器，包括：第一离合器、第二离合器、第一输入轴、第二输入轴、输出轴、变速器壳体，第一输入轴与第一离合器联结，第二输入轴与第二离合器联结，其特征在于，所述双离合变速器还包括行星齿轮排组件、第一选档组件、第二选档组件，行星齿轮排的太阳轮可通过第一选档组件与第一输入轴联结传递运动和扭矩或与变速器壳体联结使太阳轮被锁止，行星齿轮排的齿圈可通过第二选档组件与第一输入轴联结传递运动和扭矩或与变速器壳体联结使齿圈被锁止，行星齿轮排的行星架与输出轴通过齿轮或链轮传递运动和扭矩，第二输入轴与输出轴通过齿轮或链轮传递运动和扭矩；选档组件为同步器。
2.根据权利要求1所述的双离合变速器，其特征在于，所述第一离合器与第二离合器同轴布置。
3.根据权利要求1所述的双离合变速器，其特征在于，所述第一离合器与第二离合器平行布置，第一离合器还包含第一离合器输入轴，第二离合器还包含第二离合器输入轴，第一离合器输入轴与第二离合器输入轴通过齿轮或链轮传递运动和扭矩。
4.根据权利要求1所述的双离合变速器，其特征在于，所述双离合变速器还包括动力输入轴，所述第一离合器与第二离合器平行布置，第一离合器还包含第一离合器输入轴，第二离合器还包含第二离合器输入轴，第一离合器输入轴和第二离合器输入轴及动力输入轴通过齿轮或链轮传递运动和扭矩。
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