CN1415876A

CN1415876A - 双离合器式自动变速机构

Info

Publication number: CN1415876A
Application number: CN 02144729
Authority: CN
Inventors: 牛铭奎; 葛安林; 雷雨龙; 高炳钊; 张洪坤; 陈伟; 秦贵和
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2003-05-07

Abstract

本发明涉及行走机械动力传递变速装置，具体涉及一种特别适用于汽车的自动换档变速机构。该机构可以有效地解决目前汽车电控机械式自动变速器在换档过程中产生的动力中断问题，以提高汽车运行的舒适性。其技术方案是：该机构包括与离合器、换档同步器相联接的换档控制系统和电控系统TCU及五档位变速器，其特征在于动力输出轴上设置有两个湿式离合器C1、C2，变速器主动齿轮按奇、偶数档位分别与离合器C1、C2驱动连接，离合器C1、C2交替传递工作动力以实现档位切换。

Description

双离合器式自动变速机构

技术领域本发明涉及行走机械动力传递变速装置，具体涉及一种特别适用于汽车的自动换档变速机构。

背景技术目前，随着车辆操纵自动化的快速发展，汽车自动变速器正呈现蓬勃发展的趋势。现在的汽车自动变速器主要有液力机械式自动变速器(AT)，机械式无级变速器(CVT)，以及近几年国内外下在花大力气研究的电控机械式自动变速器(AMT)。特别是电控机械式自动变速器的发展，由于其具有目前汽车工业发展所要求的高燃油经济性、低排放和保护现有手动变速器生产投资的优点，正受到了各大汽车厂的重视。

电控机械式自动变速器的产生是基于传统的平行轴式手动变速器发展而来的。在对电控机械式自动变速器的开发研究过程之中，也逐渐的发现了它的一些缺点，它最大的问题就是换档时的动力中断，这对车辆的动力性、舒适性以及燃油经济性和排放带来了一定的影响。AMT由于它的结构原理决定了它在换档过程中首先要分离离合器，然后将变速器摘空档，再选档、换档，最后接合离合器。这样，当离合器分离后，直到离合器再重新接合之前，发动机的动力将不能被传递到车轮去驱动车辆运行，所以换档过程中产生了动力传递的中断，车辆必然产生减速度，换档时间长，给车辆的加速性、舒适性等带来不利影响。

发明内容本发明的目的是提供一种双离合器式自动变速机构，以有效地解决目前汽车电控机械式自动变速器在换档过程中产生的动力中断问题，以提高汽车运行的舒适性。

本发明双离合器式自动变速机构，包括与离合器、换档同步器相联接的换档控制系统和电控系统TCU及五档位变速器，特点是在其动力输入轴上设置有两个湿式离合器C1、C2，变速器各档位主动齿轮按奇、偶数档位分别与离合器C1、C2驱动连接，离合器C1、C2交替传递工作动力以实现档位切换。

本发明的结构工作原理是：当车辆以某一与一个离合器相连的档位运行时，车辆自动变速器电控单元可以根据相关传感器的信号判断即将进入工作的与另一个离合器相连的下一档位，因该档位还未传递动力，故指令液压控制电磁阀十分方便的控制换档执行机构，预先啮合这一档位，在车辆运行达到换档点时，只需要将正在工作的离合器分离，同时将另一个离合器接合，则使汽车以下一个档位行驶。在换档过程中，发动机的动力始终不断的被传递到车轮，所以这样完成的换档过程为动力不间断换档。

由于本发明双离合器式自动变速机构在换档过程中不存在动力中断，所以换档时没有明显的急剧减速产生，而且，两个离合器的切换时间通常在0.3～0.4秒左右，换档完成时间非常短，所以不易被驾驶室乘员感觉到，极大的提高了换档舒适性，同时也保证了车辆具有良好的经济性，对车辆油耗和排放等方面也有所改善。其次，由于本自动变速机构是在原传统的手动变速器基础上进行的，从而以结构简单的平行轴式结构达到了结构复杂的旋转轴(行星齿轮)的自动变速器的目的。而且，原同步器还可以改用啮合套，其结构简单，其成本远远低于传统的AT等自动变速器。

附图说明图1是本发明结构原理示意图。图2是图1所示结构的另一种变形示意图。图3是本发明结构又一设置方式原理示意图。图4是图1所示结构的I档工作时动力传递流向示意图。图5是图1所示结构的II档工作时动力传递流向示意图。

具体实施方式以下结合附图给出的实施例对本发明技术方案作进一步详细阐述。

实施例1

如图1所示，双离合器式自动变速机构的主要组成部分有C1、C2两个湿式离合器，I、II、III、VI、V共5个变速器档位及其相应的换档同步器，以及其它的换档控制系统和电控系统TCU等(图中没有画出)。

本自动变速机构的具体结构特点是：其I、III、V档与离合器C1联结在一起，而II、IV档联结在离合器C2上，即将变速器的档位按奇、偶数档位分别与两个离合器分开配置，变速器换档所用的同步器等与原来的普通手动变速器完全相同。其变速器档位按如下连接方式设置：在固设有两个换档同步器A1、A2的轴1上，与换档同步器相邻的设置I、III、V档空套主动齿轮Z1、Z3、Z5，轴1与离合器C₁驱动连接，与主动齿轮Z1、Z3、Z5常啮合的被动齿轮Z1′、Z3′、Z5′固定设置在轴2上；II、IV档主动齿轮Z2、Z4固定设置在与离合器C2相连接的空心轴3上，与主动齿轮Z2、Z4常啮合的空套被动齿轮Z2′、Z4′设置在轴2上，并于固设在轴2上的换档同步器A3相邻，轴2与输出轴驱动连接。

双离合器式自动变速机构的工作过程：动力源的动力由输入轴传入，当离合器C1结合时，动力经由离合器C1传到1轴，而1轴上固定连接了两个同步器，这时，如果两个同步器分别与工、III、V档的齿轮接合，则可以将动力经由与同步器啮合在一起的I、III、V档主动齿轮Z1、Z3、Z5(为空套齿轮，与1轴间可以自由转动)，传递到与2轴固定在一起的被动齿轮Z1′、Z3′、Z5′上，经2轴将动力输出。同样，II、IV档主动齿轮Z2、Z4固定联结在离合器C2上，当离合器C2接合时，动力由离合器C2直接传递到II、IV档主动齿轮Z2、Z4上，然后经与齿轮Z2、Z4啮合在一起的被动齿轮Z2′、Z4′，以及换档以后就与Z2′或Z4′联接在一起的同步器将动力传递至2轴，经输出轴输出，工作过程与离合器C1部分基本相同。

下面介绍一下换档过程：汽车启动运行时，车辆首先要以I档起步，这时，控制换档机构首先将I档齿轮Z1与同步器A1啮合，然后，离合器C1被控制接合，而离合器C2分离。动力由C1传到1轴后，因同步器与1轴固定在一起，同时，同步器也已经与I档齿轮Z1啮合在一起，则动力经由输入轴→离合器C1→1轴→同步器→I档空套主动齿轮Z1→被动齿轮Z1′→2轴→输出轴。此时的功率流向如图4中粗线所示。当需要换档时，因此时车辆在I档运行，车辆只能升入II档运行。而离合器C2处于分离状态，II档还不传递动力，所以电控单元指令自动换档机构将II档齿轮Z2预先与同步器进入啮合，此时，离合器C2与II档主动齿轮Z2为一体件，Z2与空套齿轮Z2′常啥合，同时Z2′与同步器A3啮合后也与2轴(输出轴)联接在一起。达到II档换档点时刻时，电控单元发指令将离合器C1分离，离合器C2接合，车辆动力改由输入轴→离合器C2→II档齿轮Z2→空套齿轮Z2′→同步器→2轴→输出轴。动力源直接经由II档啮合齿轮输出功率，车辆由I档换入II档运行，此时的功率流向如图5中粗线所示。然后，电控单元根据车辆当前运行状态，判断车辆即将进入运行的档位，如果车辆减速，则控制自动换档机构将档位换入I档，如果车辆加速，则控制自动换档机构将档位换入III档，但是I档与III档齿轮组均布置在离合器C1上，因离合器C1处于分离状态，不传递动力。直到达到I档或III档的换档点时刻时，将离合器C2分离，离合器C1接合，整个换档动作结束。其它升档与降档过程均与此类似。

实施例2

参照图2，图2所示为另一种档位布置的双离合器结式自动变速构原理图，它与图1比较只是将I、III、V档的位置进行了变动，这样将I档布置在最外侧靠近轴承支撑的位置，将V档布置在轴中间位置，因为I档时，变速器减速比大，传递的扭矩也大，这样布置有利于改善轴的刚度，但是其换档过程与图1所示的换档过程完全相同。

实施例3

参照图3，变速器档位还可按如下连接方式设置：在与离合器C1相连接的空心轴3上固定设置I、III、V档主动齿轮Z1、Z3、Z5，与主动齿轮Z1、Z5常啮合的空套被动齿轮Z1′、Z5′设置在轴2上，并于固设在轴2上的换档同步器A1相邻，与主动齿轮Z3常啮合的空套被动齿轮Z3设置在轴2′上，并于固设在轴2′上的换档同步器A3相邻；轴2与输出轴驱动连接，II、IV档主动齿轮Z2、Z4固定设置在与离合器C2相连接的轴1上，与主动齿轮Z2常啮合的空套被动齿轮Z2′设置在轴2上，并于固设在轴2上的换档同步器A2相邻，轴2与输出轴驱动连接，与主动齿轮Z4常啮合的空套被动齿轮Z4′设置在轴2′上，并于固设在轴2′上的换档同步器A4相邻；轴2、轴2′分别通过固设其轴上的齿轮Z7、Z8及与之常啮合的齿轮Z9与输出轴驱动连接。

本实施例为采用双中间轴的双离合器自动变速机构。它与前两种方式比较，不同之处在于采用了两个中间轴，即动力在输入轴和输出轴之间可以经由不同的两条路线(2轴或2′轴)传递，其优点是III档的齿轮布置在I、V档齿轮之间的同步器位置，而II档齿轮也布置在了IV、倒档齿轮之间同步器的位置，使变速器的轴向尺寸比前两种布置方案缩短了两个档位的布置空间，大大缩短了变速器的轴向尺寸，而换档过程与功能与其它布置形式一样。我们下面详细介绍一下其工作过程。

动力源的动力由输入轴传入，当离合器C1结合时，动力经由离合器C1传到与其固定联接在一起的齿轮Z1、Z3、Z5上。齿轮Z1、Z3、Z5是I、III、V档的主动齿轮，它们与被动齿轮Z1′、Z3′、Z5′始终常啮合在一起。而齿轮Z1′、Z3′、Z5′为空套齿轮，分别在2轴或2′轴上空转，它们只有与各自的同步器啮合后，才可以将动力传递到2轴或2′轴上，然后通过输出轴将动力输出。II、IV档的主动齿轮Z2、Z4固定连接在1轴上，也就是与离合器C2固定联接在一起，而且Z2、Z4与被动齿轮Z2′、Z4′始终常啮合，齿轮Z2′、Z4′再通过与各自同步器的啮合将动力传递到2轴或2′轴上，然后通过输出轴将动力输出，工作过程与离合器CI基本相同。

下面介绍一下换档过程：汽车启动运行时，车辆首先要以I档起步，这时，电控单元首先控制换档机构将I档被动齿轮Z1′与同步器啮合，然后，离合器C1被控制接合，而离合器C2分离。动力由C1传到齿轮Z1和Z1′后，因同步器与2轴固定在一起，同时，同步器也已经与I档被动齿轮Z1′啮合在一起，则动力经由输入轴→离合器C1→I档主动齿轮Z1→I档被动齿轮Z1′→同步器→2轴→输出轴。当需要换档时，因为此时车辆在I档运行，车辆只能升入II档运行。而离合器C2处于分离状态，II档还不传递动力，所以电控单元指令自动换档机构将II档齿轮Z2′预先与同步器进入啮合，此时，离合器C2与II档主动齿轮Z2为一体件，主动齿轮Z2与空套齿轮Z2′为常啮合，同时Z2′与同步器啮合后也与2轴(输出轴)联接在一起。达到II档换档点时刻时，电控单元发指令将离合器C1分离，离合器C2接合，车辆动力改由输入轴→离合器C2→II档主动齿轮Z2→空套齿轮Z2′→同步器→2轴→输出轴。动力源直接经由II档啮合齿轮输出功率，车辆由I档换入II档运行。然后，电控单元根据车辆当前运行状态，判断车辆即将进入运行的档位，如果车辆减速，则控制自动换档机构将档位换入I档，如果车辆加速，则控制自动换档机构将档位换入III档。由于目前I档与III档均联接在离合器C1上，而离合器C1还处于分离状态，不传递动力。直到车辆运行达到I档或III档的换档点时刻时，将离合器C2分离，离合器C1接合，整个换档动作结束。其它升档与降档过程均与此类似。

以上仅就具有I、II、III、IV、V共五档位变速的实施例举例说明了本发明技术方案的结构原理，按此构思完全可以实现更多的变速档位或变型设置方式，但只要是以两个离合器分别逐级连接各个变速器档位，实现交替式档位切换，均属本发明技术构思的权利要求保护范围。

Claims

1.双离合器式自动变速机构，包括与离合器、换档同步器相联接的换档控制系统和电控系统TCU及五档位变速器，其特征在于动力输入轴上设置有两个湿式离合器(C1)、(C2)，变速器各档位主动齿轮按奇、偶数档位分别与离合器(C1)、(C2)驱动连接，离合器(C1)、(C2)交替传递工作动力以实现档位切换。

2.根据权利要求1所述的双离合器式自动变速机构，其特征在于所述的变速器档位按如下连接方式设置：在固设有两个换档同步器(A1)、(A2)的轴(1)上，与换档同步器相邻的设置I、III、V档空套主动齿轮(Z1)、(Z3)、(Z5)，轴(1)与离合器(C1)驱动连接，与主动齿轮(Z1)、(Z3)、(Z5)常啮合的被动齿轮(Z1′)、(Z3′)、(Z5′)固定设置在轴(2)上；II、IV档主动齿轮(Z2)、(Z4)固定设置在与离合器(C2)相连接的空心轴(3)上，与主动齿轮(Z2)、(Z4)常啮合的空套被动齿轮(Z2′)、(Z4′)设置在轴(2)上，并与固设在轴(2)上的换档同步器(A3)相邻，轴(2)与输出轴驱动连接。

3.根据权利要求1所述的双离合器式自动变速机构，其特征在于所述的变速器档位还可按如下连接方式设置：在与离合器(C1)相连接的空心轴(3)上固定设置I、III、V档主动齿轮(Z1)、(Z3)、(Z5)，与主动齿轮(Z1)、(Z5)常啮合的空套被动齿轮(Z1′)、(Z5′)设置在轴(2)上，并与固设在轴(2)上的换档同步器(A1)相邻，与主动齿轮(Z3)常啮合的空套被动齿轮(Z3′)设置在轴(2′)上，并与固设在轴(2′)上的换档同步器(A3)相邻；II、IV档主动齿轮(Z2)、(Z4)固定设置在与离合器(C2)相连接的空心轴(1)上，与主动齿轮(Z2)常啮合的空套被动齿轮(Z2′)设置在轴(2)上，并与固设在轴(2)上的换档同步器(A2)相邻，与主动齿轮(Z4)常啮合的空套被动齿轮(Z4′)设置在轴(2′)上，并与固设在轴(2′)上的换档同步器(A4)相邻；轴(2)、轴(2′)分别通过固设其轴上的齿轮(Z7)、(Z8)及与之常啮合的齿轮(Z9)与输出轴驱动连接。