CN203784126U - 双行星排式离合器及车辆变速总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双行星排式离合器及车辆变速总成。该离合器设置在发动机输出轴和变速器输入轴之间，该离合器包括两个相互连接的第一和第二行星排以及对两个行星排中的预定部件进行制动的第一和第二制动机构，以使发动机输出轴的输出动力等速传递到变速器输入轴。该离合器进一步集成有扭转减振机构。利用行星排和制动机构的适当组合代替现有离合器，有良好的散热条件，可以承受较长时间打滑而不会烧伤摩擦片，因而有利于起步、换挡品质的提高。此外，利用双行星排结构使得发动机的输出动力等速传递到变速器输入轴，无需对现有变速器的内部结构进行改动，并进一步由一个独立部件同时集成“离合”以及“减振”等多项功能。

Description

双行星排式离合器及车辆变速总成

【技术领域】

本实用新型涉及一种离合器，特别涉及一种基于行星齿轮系统的双行星排式离合器及车辆变速总成。 

【背景技术】

目前，汽车上普遍使用的离合器主要为两大类：干式离合器和多片式湿式离合器。其中，干式离合器利用摩擦片与压盘之间挤压产生摩擦力的原理实现动力传递，而此种离合器在人为操作不当而引起摩擦片与压盘之间长时间打滑时，会产生大量热量，由于该类离合器本身结构决定其散热效果较差，所以容易造成摩擦片烧坏；而且，干式离合器换挡冲击大，所以不适合用于手动变速器向ATM转变时离合器性能的要求。而多片式湿式离合器有分离不够彻底、轴向尺寸和质量较大、响应时间不够灵敏等缺点。同时，如何以相对简单的结构降低车辆发动机产生的扭转振动亦是本领域长期研究的课题之一。 

【实用新型内容】

为了解决现有技术中基于行星齿轮系统的离合器降速传递动力因而需要对后续变速器进行改动的问题，本实用新型提供了一种能够等速传递动力且集成有扭转减振功能的双行星排式离合器及车辆变速总成。 

本实用新型解决现有技术中基于行星齿轮系统的离合器降速传递动力因而需要对后续变速器进行改动的问题所采用的技术方案是:提供一种双行星排式离合器，离合器作为独立部件连接于发动机输出轴和变速器输入轴之间，其特征在于：离合器包括两个相互连接的第一和第二行星排以及对两个行星排中的预定部件进行制动的第一和第二制动机构，以使发动机输出轴的输出动力等速传递到变速器输入轴，其中，离合器进一步集成有扭转减振机 构,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。 

其中，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，或者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。 

其中，曲形弹簧由至少两个不同弹性系数的弹簧串联而成，或者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。 

其中，第一行星排包括：连接发动机输出轴的第一太阳轮；与第一太阳轮相啮合并按圆周布置的第一行星齿轮组；以及转动固定在第一行星齿轮组上的第一行星架；以及与第一行星齿轮组相啮合的第一齿圈；第二行星排包括：连接变速器输入轴的第二太阳轮；与第二太阳轮相啮合并按圆周布置的第二行星齿轮组；以及转动固定在第二行星齿轮组上并与第一行星架相连接的第二行星架；以及与第二行星齿轮组相啮合的第二齿圈，第一和第二制动机构分别对第一和第二齿圈进行制动，扭转减振机构集成于第一太阳轮和/或第二太阳轮上。 

其中，第一行星排包括：连接发动机输出轴的第一齿圈；与第一齿圈相啮合并按圆周布置的第一行星齿轮组；以及转动固定在第一行星齿轮组上的第一行星架；以及与第一行星齿轮组相啮合的第一太阳轮，第二行星排包括：连接变速器输入轴的第二齿圈；与第二齿圈相啮合的并按圆周布置的第二行星齿轮组；以及转动固定在第二行星齿轮组上并与第一行星架相连接的第二行星架；以及与第二行星齿轮组相啮合的第二太阳轮，第一和第二制动机构分别对第一和第二太阳轮进行制动，扭转减振机构集成于第一齿圈和/或第二齿圈上。 

其中，第一行星排包括：连接发动机输出轴的第一太阳轮；与第一太阳轮相啮合并按圆周布置的第一行星齿轮组；转动固定在第一行星齿轮组上的第一行星架；以及与第一行星齿轮组相啮合的第一齿圈；第二行星排包括：连接变速器输入轴的第二太阳轮；与第二太阳轮相啮合并按圆周布置的第二 行星齿轮组；转动固定在第二行星齿轮组上的第二行星架；以及与行星齿轮相啮合并连接到第一齿圈的第二齿圈，第一和第二制动机构分别对第一和第二行星架进行制动，扭转减振机构集成于第一太阳轮和/或第二太阳轮上。 

其中，第一制动机构和第二制动机构为与相应部件固定的制动盘和对制动盘进行制动的制动钳，或者第一制动机构和第二制动机构中的一个为与对应部件固定的制动盘和对制动盘进行制动的制动钳，第一制动机构和第二制动机构中的另一个为直接对对应部件进行固定的固定件，扭转减振机构集成于制动盘上。 

本实用新型解决上述计数问题所采用的另一个技术方案是：提供一种车辆变速总成，该车辆变速总成包括上述任一项的离合器以及与离合器连接的变速器。 

其中，变速器包括多个档位齿轮以及在多个档位齿轮之间切换的换挡器，其中相邻档位的档位齿轮使用不同的换挡器。 

上述离合器及车辆变速总成的优点在于:利用行星排和制动机构的适当组合代替现有离合器，有良好的散热条件，可以承受较长时间打滑而不会烧伤摩擦片，因而有利于起步、换挡品质的提高，而且具有发动机启动无阻力矩、传动效率高、分离彻底、响应速度快、便于实现自动化等特点。此外，利用双行星排结构使得发动机的输出动力等速传递到变速器输入轴，无需对现有变速器的内部结构进行改动，并进一步由一个独立部件同时集成“离合”以及“减振”等多项功能。 

【附图说明】

图1是结合本实用新型离合器第一实施例的车辆变速总成的结构示意图； 

图2是本实用新型离合器第二实施例的结构示意图； 

图3是本实用新型离合器第三实施例的结构示意图； 

图4是根据本实用新型第四实施例的用于集成于上述离合器上的扭转减振机构的结构示意图； 

图5是根据本实用新型第五实施例的变速器中的换挡器与档位分配关系的示意图。 

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。 

参见图1，图1是结合本实用新型离合器第一实施例的车辆变速总成的结构示意图。在本实施例中，离合器1作为独立部件设置在发动机(未图示)的输出轴和变速器3的输入轴31之间，该离合器1包括两个相互连接的第一行星排11和第二行星排12以及对两个行星排11、12中的预定部件进行制动的第一制动机构13和第二制动机构14。第一行星排11包括：连接发动机输出轴的第一太阳轮111；与第一太阳轮111相啮合并按圆周布置的多个第一行星齿轮组成的第一行星齿轮组112；转动固定在第一行星齿轮组112上的第一行星架113；以及与第一行星齿轮组112相啮合的第一齿圈114。第二行星排12包括：连接变速器输入轴31的第二太阳轮121；与第二太阳轮121相啮合并按圆周布置的多个第二行星齿轮组成的第二行星齿轮组122；转动固定在第二行星齿轮组122上并与第一行星架113相连接的第二行星架123；以及与第二行星齿轮组122相啮合的第二齿圈124。第一制动机构13和第二制动机构14分别对第一齿圈114和第二齿圈124进行制动。在本实施例中，第一制动机构13包括与第一齿圈114固定的制动盘131和对制动盘131进行制动的制动钳132。制动钳132可以由适当的传动机构进行传动，例如，机械传动机构、马达或气、液压传动机构。第二制动机构14为将第二齿圈124固定到离合器外壳或其他固定机构上的固定件。此外，第一行星排11和第二行星排12的变速比(即，输入部件与输出部件的转速比)成反比，并且优选第一行星排11和第二行星排12的对应部件的特性参数相同。 

当制动钳132松开时，第一行星排11的第一太阳轮111带动第一行星齿轮组112中的各行星齿轮与第一齿圈114绕各自的轴自由转动，第一行星架113无输出，即为普通离合器的“分离”状态，不传递动力。反之，制动钳132锁死制动盘131时，第一齿圈114静止，第一行星架113转动，进而带动第二行星架123转动。此时由于第二齿圈124由第二制动机构14固定，则第二行星齿轮组122带动第二太阳轮121转动，将发动机输出轴的输出动力等速传递到变速器输入轴31，即为普通离合器的“接合”状态。制动钳 132在制动并不锁死制动盘131时，制动钳132与制动盘131之间打滑，相当于普通离合器的“半离合”状态，此时仍可传递部分发动机的动力。 

利用行星排和制动机构的适当组合代替现有离合器，有良好的散热条件，可以承受较长时间打滑而不会烧伤摩擦片，因而有利于起步、换挡品质的提高，而且具有发动机启动无阻力矩、传动效率高、分离彻底、响应速度快、便于实现自动化等特点。此外，利用双行星排结构使得发动机的输出动力等速传递到变速器输入轴，无需对现有变速器的内部结构进行改动。 

参见图2，是本实用新型离合器第二实施例的结构示意图。在本实施例的离合器5中包括两个相互连接的第一行星排51和第二行星排52以及对两个行星排51，52中的预定部件进行制动的第一制动机构53和第二制动机构54。第一行星排51包括：连接发动机输出轴的第一齿圈511；由与第一齿圈511相啮合并按圆周布置的多个第一行星齿轮组成的第一行星齿轮组512；与第一行星齿轮组512相啮合的第一太阳轮513；以及转动固定在第一行星齿轮组512上的第一行星架514。第二行星排52包括：连接变速器输入轴的第二齿圈521；由与第二齿圈521啮合并按圆周布置的多个第二行星齿轮组成的第二行星齿轮组522；与第二行星齿轮组522相啮合的第二太阳轮523；以及转动固定在第二行星齿轮组522上并与第一行星架514连接的第二行星架524。第一制动机构53和第二制动机构54分别对第一太阳轮513和第二太阳轮523进行制动。在本实施例中，第一制动机构53包括与第一太阳轮513固定的制动盘531和对制动盘531进行制动的制动钳532。制动钳532可以由适当的传动机构进行传动，例如，机械传动机构、马达或气、液压传动机构。第二制动机构54为将第二太阳轮523固定到离合器外壳或其他固定机构上的固定件。 

当制动钳532松开时，第一行星排51的第一齿圈511带动第一行星齿轮组512中的各行星齿轮和第一太阳轮513绕各自的轴自由转动，第一行星架514无输出，即为普通离合器的“分离”状态，不传递动力。反之，制动钳532锁死制动盘531时，第一太阳轮513静止，第一行星架514转动，进而带动第二行星架524转动。此时由于第二太阳轮523由第二制动机构54固定，则第二行星齿轮组522带动第二齿圈521转动，将发动机输出轴的输 出动力等速传递到变速器输入轴，即为普通离合器的“接合”状态。制动钳532在制动并不锁死制动盘531时，制动钳532与制动盘531之间打滑，相当于普通离合器的“半离合”状态，此时仍可传递部分发动机的动力。 

参见图3，是本实用新型离合器第三实施例的结构示意图。在本实施例的离合器6中包括两个相互连接的第一行星排61和第二行星排62以及对两个行星排61、62中的预定部件进行制动的第一制动机构63和第二制动机构64。其中，第一行星排61包括：连接发动机输出轴的第一太阳轮611；由与第一太阳轮611相啮合并按圆周布置的多个第一行星齿轮组成的第一行星齿轮组612;转动固定在第一行星齿轮组612上的第一行星架613；以及与第一行星齿轮组612相啮合的第一齿圈614，第二行星排62包括：连接变速器输入轴的第二太阳轮621；由与第二太阳轮621相啮合并按圆周布置的多个第二行星齿轮组成的第二行星齿轮组622；转动固定在第二行星齿轮组622上的第二行星架623；以及与行星齿轮组相622啮合并连接到第一齿圈614的第二齿圈624。第一制动机构63和第二制动机构64分别对第一行星架613和第二行星架623进行制动。在本实施例中，第一制动机构63包括与第一行星架613固定的制动盘631和对制动盘631进行制动的制动钳632。制动钳632可以由适当的传动机构进行传动，例如，机械传动机构、马达或气、液压传动机构。第二制动机构64为将第二行星架623固定到离合器外壳或其他固定机构上的固定件。 

当制动钳632松开时，第一行星排61的第一太阳轮611带动第一行星齿轮组612中的各行星齿轮和第一行星架613绕各自的轴自由转动，第一齿圈614无输出，即为普通离合器的“分离”状态，不传递动力。反之，制动钳632锁死制动盘631时，第一行星架613静止，第一齿圈614转动，进而带动第二齿圈624转动。此时由于第二行星架623由第二制动机构64固定，则第二行星齿轮组622带动第二太阳轮621转动，将发动机输出轴的输出动力等速传递到变速器输入轴，即为普通离合器的“接合”状态。制动钳632在制动并不锁死制动盘631时，制动钳632与制动盘631之间打滑，相当于普通离合器的“半离合”状态，此时仍可传递部分发动机的动力。 

此外，本实用新型的制动机构可以采用任何适当的干式或湿式以及其它 有效制动机构，并且可以根据需要进行适当配置。例如，第一制动机构采用直接固定机构，第二制动机构采用可脱离式制动结构，或者第一和第二制动机构均采用可脱离式制动结构，并根据实际操作过程中的制动机构操作需要而交替使用。 

上述的描述仅参照三轴式变速器为例对本实用新型进行了示范性描述，但本领域技术人员显而易见可以想到将本实用新型应用于所有需要使用离合器的变速器。 

如图4所示，图4为根据本实用新型第四实施例的用于集成于上述离合器上的扭转减振机构的结构示意图。在本实用新型中，进一步在上述离合器中集成扭转减振机构7。在本实施例中，该扭转减振机构7主要包括第一转动部件71、第二转动部件72以及弹簧减振器73。其中，第一转动部件71和第二转动部件72同轴设置，并能够相对转动。在第一转动部件71和第二转动部件72之间形成一环形腔体，而弹簧减振器73为设置于该环形腔体内的曲形弹簧，并沿第一转动部件71和第二转动部件72的转动方向弹性连接第一转动部件71和第二转动部件72。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。 

在其他实施例中，可以在第一转动部件71和第二转动部件72分别沿各自周向对称形成多个弹簧卡槽（未图示），此时弹簧减振器73则包括分别卡置于弹簧卡槽内的多个直形弹簧（未图示）。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7可以集成于图1所示的离合器的任意一转动部件上，例如优选集成在第一太阳轮111、第二太阳轮121或者制动盘131等一个或多个上。例如，当扭转减振机构7集成在第一太阳轮111上时，第一转动部件71和第二转动部件72中的一个与发动机输出轴直接连接，而第一转动部件71和第二转动部件72中的另一个上设置有外齿，进而与行星齿轮组112进行外啮合。当扭转减振机构7集成在第二太阳轮121上时，第一转动部件71和第二转动部件72中的一个与变速器输入轴直接连接，而第一转动部件71和第二转动部件72中的另一个上设置有外齿，进而与行星齿轮组122进行外啮合。当扭转减振机构7集成在制动盘131上时，第一转动 部件71和第二转动部件72中的一个与第一齿圈114直接连接，而制动钳132对第一转动部件71和第二转动部件72中的另一个进行制动。需要注意的是，扭转减振机构7可以同时集成于第一太阳轮111、第二太阳轮121或者制动盘131的两个或两个以上，即分别在第一太阳轮111、第二太阳轮121或者制动盘131上设置与上文描述结构相同的第一扭转减振机构、第二扭转减振机构或第三扭转减振机构，由此实现二级或三级减振。在本实施例中，扭转减振机构7也可以集成于第一行星架113以及第二行星架123的一个或多个上，由此实现多级减振。当然，当第二制动机构14也采用制动盘和制动钳结构时，扭转减振机构7也可以集成在其制动盘上。 

扭转减振机构7也可以集成于图2所示的离合器的任意一转动部件上，例如第一齿圈511、第二齿圈521、第一行星架513、第二行星架523以及制动盘531上。例如，当扭转减振机构7集成在第一齿圈511上时，第一转动部件71和第二转动部件72中的一个与发动机输出轴直接连接，而第一转动部件71和第二转动部件72中的另一个上设置有内齿，进而与行星齿轮组512进行内啮合。当扭转减振机构7集成在第二齿圈521上时，第一转动部件71和第二转动部件72中的一个与变速器输入轴直接连接，而第一转动部件71和第二转动部件72中的另一个上设置有内齿，进而与行星齿轮组522进行内啮合。当扭转减振机构7集成在制动盘531上时，第一转动部件71和第二转动部件72中的一个与第一太阳轮513直接连接，而制动钳532对第一转动部件71和第二转动部件72中的另一个进行制动。 

同样，扭转减振机构7也可以集成于图3所示的离合器的任意一转动部件上，例如第一太阳轮611、第二太阳轮612、第一齿圈614、第二齿圈624以及制动盘631的一个或多个上。 

由于从发动机到汽车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。本实用新型通过在离合装置上集成扭转减振机构，可以消除扭转振动和避免共振，防止传动系过载，因此可以一个独立部件同时集成“离合”以及“减振”等多项功能。 

进一步，由于扭转减振机构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。 

如图5所示，图5为根据本实用新型第五实施例的变速器中的换挡器与档位分配关系的示意图。 

在本实施例中，变速器中包括多个档位齿轮D1、D2、D3、D4、D5和R以及多个在上述档位齿轮之前切换的换挡器X1、X2、X3（例如，上文描述的步进电机和接合套的组合）。其中，档位齿轮D1、D2、D3、D4、D5分别为车辆的一档至五档，其变速比依次上升，档位齿轮R为倒档。在现有设计中，相邻档位的档位齿轮（例如，一档对应的档位齿轮D1和二档对应的档位齿轮D2）使用相同的换挡器，因此在从一档换挡至二档的过程中，相应的换挡器先与一档对应的档位齿轮D1分离，再与二档对应的档位齿轮D2进行接合，延长了换挡时间，还可能造成动力中断。在本实施例中，相邻档位的档位齿轮使用不同的换挡器。具体来说，一档对应的档位齿轮D1和四档对应的档位齿轮D4使用同一换挡器X1，二档对应的档位齿轮D2和五档对应的档位齿轮D5使用同一换挡器X2，而三档对应的档位齿轮D3和倒档对应的档位齿轮R使用同一换挡器X3。这样，当从一档换到二档时，在换挡器X1与档位齿轮D1分离的同时，换挡器X2就可以档位齿轮D2进行接合，节约了换挡时间，不会造成动力中断，提高了换挡品质。 

在上述实施例中，仅对本实用新型进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下对本实用新型进行各种修改。 

Claims (9)

1.一种双行星排式离合器，所述离合器作为独立部件连接于发动机输出轴和变速器输入轴之间，其特征在于：所述离合器包括两个相互连接的第一和第二行星排以及对所述两个行星排中的预定部件进行制动的第一和第二制动机构，以使所述发动机输出轴的输出动力等速传递到所述变速器输入轴，其中，所述离合器进一步集成有扭转减振机构,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。 

2.如权利要求1所述的离合器，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，或者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。 

3.如权利要求2所述的离合器，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，或者每组对应的所述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所述直形弹簧。 

4.根据权利要求1所述的离合器，其特征在于：所述第一行星排包括：连接所述发动机输出轴的第一太阳轮；与所述第一太阳轮相啮合并按圆周布置的第一行星齿轮组；以及转动固定在所述第一行星齿轮组上的第一行星架；以及与所述第一行星齿轮组相啮合的第一齿圈；所述第二行星排包括：连接所述变速器输入轴的第二太阳轮；与所述第二太阳轮相啮合并按圆周布置的第二行星齿轮组；以及转动固定在所述第二行星齿轮组上并与所述第一行星架相连接的第二行星架；以及与所述第二行星齿轮组相啮合的第二齿圈，所述第一和第二制动机构分别对所述第一和第二齿圈进行制动，所述扭转减振机构集成于所述第一太阳轮和/或所述第二太阳轮上。 

5.根据权利要求1所述的离合器，其特征在于：所述第一行星排包括：连接所述发动机输出轴的第一齿圈；与所述第一齿圈相啮合并按圆周布置的 第一行星齿轮组；以及转动固定在所述第一行星齿轮组上的第一行星架；以及与所述第一行星齿轮组相啮合的第一太阳轮，所述第二行星排包括：连接所述变速器输入轴的第二齿圈；与所述第二齿圈相啮合的并按圆周布置的第二行星齿轮组；以及转动固定在所述第二行星齿轮组上并与所述第一行星架相连接的第二行星架；以及与所述第二行星齿轮组相啮合的第二太阳轮，所述第一和第二制动机构分别对所述第一和第二太阳轮进行制动，所述扭转减振机构集成于所述第一齿圈和/或所述第二齿圈上。 

6.根据权利要求1所述的离合器，其特征在于：所述第一行星排包括：连接所述发动机输出轴的第一太阳轮；与所述第一太阳轮相啮合并按圆周布置的第一行星齿轮组；转动固定在所述第一行星齿轮组上的第一行星架；以及与所述第一行星齿轮组相啮合的第一齿圈；所述第二行星排包括：连接所述变速器输入轴的第二太阳轮；与所述第二太阳轮相啮合并按圆周布置的第二行星齿轮组；转动固定在所述第二行星齿轮组上的第二行星架；以及与所述行星齿轮相啮合并连接到第一齿圈的第二齿圈，所述第一和第二制动机构分别对所述第一和第二行星架进行制动，所述扭转减振机构集成于所述第一太阳轮和/或所述第二太阳轮上。 

7.根据权利要求1所述的离合器，其特征在于：所述第一制动机构和所述第二制动机构为与相应部件固定的制动盘和对所述制动盘进行制动的制动钳，或者所述第一制动机构和所述第二制动机构中的一个为与对应部件固定的制动盘和对所述制动盘进行制动的制动钳，所述第一制动机构和所述第二制动机构中的另一个为直接对对应部件进行固定的固定件，所述扭转减振机构集成于所述制动盘上。 

8.一种车辆变速总成，其特征在于，所述车辆变速总成包括如权利要求1-7任一项所述的离合器以及与所述离合器连接的变速器。 

9.如权利要求8所述的车辆变速总成，其特征在于：所述变速器包括多个档位齿轮以及在所述多个档位齿轮之间切换的换挡器，其中相邻档位的档位齿轮使用不同的换挡器。