CN204921867U - 车用三离合器变速器 - Google Patents

Abstract

一种三离合器变速器，由一根输入轴、一根输出轴、三根中间轴、三个摩擦离合器、四个同步器、四个固定齿轮和十一个空套齿轮组成。其特点在于：输入轴与输出轴同轴布置，它们的轴线重合；三根中间轴布置在输入轴的周围；在三根中间轴上分别设置有第一摩擦离合器、第二摩擦离合器和第三摩擦离合器，第一摩擦离合器参与动力传递的挡位为1，4，7，……，3n+1（n为整数）；第二摩擦离合器参与动力传递的挡位为2，5，8，……，3n+2（n为整数）；第三摩擦离合器参与动力传递的挡位为3，6，9，……，3n+2（n为整数）。本实用新型所提供的三离合变速器具有换挡快捷，可靠性好，易于实现多挡位的优点，适用于各种车辆的传动。

Description

车用三离合器变速器

技术领域

本实用新型涉及机械传动领域，具体涉及到车用变速器。

背景技术

随着汽车的大量普及，人们对汽车的舒适性、动力性和燃油经济性的要求越来越高，也对变速器提出了越来越高的要求。

车用变速器主要分为两大类：有级变速器和无级变速。

无级变速器以钢带式为主，钢带式无级变速器依靠钢带和带轮之间的摩擦力传递力矩，传递的力矩较小，目前主要应用于中小排量的轿车上。

有级变速器依靠齿轮和离合器传递动力，主要用在大排量轿车和重型车辆上。有级变速器分为手动挡和自动挡两种类型。手动挡变速器对驾驶人员的技术水平要求较高，在换挡时有短时动力中断，会出现冲击现象。自动挡变速器操作简单，机器自动完成挡位切换，被越来越多的用户所喜欢，它所占据的市场份额有进一步增大的趋势，自动变速器逐渐代替手动变速器是未来的发展趋势。车用有级自动变速器中，主要有两种类型：液力机械自动变速器（AT）和双离合变速器（DCT）。AT由液力变矩器与机械变速器组合而成，利用液力变矩器的缓冲、吸震的功能减小换挡冲击，挡位切换具有平稳、柔和的优点。DCT的挡位切换元件为摩擦式离合器和同步器，通过控制摩擦离合器的摩擦转矩实现平稳换挡。相比较而言，DCT比AT的传动效率高，燃油经济性更好，在中高档轿车上广泛采用。

DCT的机械部分主要由两个摩擦离合器和多个同步装置及一些齿轮和传动轴组成，两个摩擦离合器分别参与奇数挡位和偶数挡位的动力传递。DCT的每一个挡位都有一个摩擦离合器和一个同步器参与动力传递，其挡位切换分为两个步骤，首先结合同步器，然后结合摩擦离合器。当变速箱工作于奇数挡时，奇数挡摩擦离合器处于闭合状态，偶数挡摩擦离合器处于断开状态，如果需要换挡，则预先结合与工作挡位相邻的某一个偶数挡同步器，然后断开奇数挡摩擦离合器的同时结合偶数挡摩擦离合器，从而完成挡位切换。

DCT的挡位切换存在以以下三个方面不足。

一是不能正确选择需要预先结合的同步器，导致换挡时间延长。假如变速箱目前处于3挡，它的相邻偶数挡位为2挡和4挡，当车辆的工作条件发生变化时，有可能需要换到2挡，也有可能需要换到4挡，但是只能预先结合2挡同步器或者4挡同步器。因此，预先结合的同步器有可能是错误的选择。如果变速器需要切换到低挡位而预先结合了高挡位的同步器，就需要先断开高挡位的同步器，然后再结合低挡位的同步器，最后结合摩擦离合器，从而使换挡时间延长。

二是两个摩擦离合器的转矩容量和散热条件相差较大，导致可靠性降低。DCT的两个摩擦离合器呈环状同心布置，它们的摩擦片的半径相差较大。处于外环的摩擦离合器的半径较大，它的转矩容量较大，散热条件也比较好，因此寿命较长。而处于内环的摩擦离合器则寿命较短，导致可靠性降低。

三是不能越级换挡，只能逐级换挡。由于一个摩擦离合器参与所有奇数挡的动力传递，另一个摩擦离合器参与所有偶数挡的动力传递，所以DCT的挡位切换时只能在奇数挡和偶数挡之间交替进行，而不能从一个奇数挡直接换到另一个奇数挡，无法实现越级换挡。在车辆行驶过程中，有时是需要越级换挡的，例如在下陡坡需要利用发动机快速制动时，就需要越级降挡。

发明内容

发明目的：克服现有DCT的不足，提供一种换挡更加快捷、可靠性更高、可实现越级换挡的变速器。

为实现发明目的，采用如下技术手段：在变速器中设置三个摩擦式离合器，第一个摩擦离合器参与工作的挡位数为1，4，7，……3n+1（n为整数），第二个摩擦离合器参与工作的挡位数为2，5，8，……3n+2（n为整数），第三个摩擦离合器参与工作的挡位数为3，6，9，……3n（n为整数）；将三个摩擦离合器布置到输入轴的周围，使它们的散热条件和转矩容量近似相等。

本实用新型采用的具体技术方案如下。车用三离合器变速器，由一根输入轴（A1）、一根输出轴（A5）、三根中间轴（A2、A3、A4）、三个摩擦离合器（C1、C2、C3）、四个同步器（S1、S2、S3、S4）、四个固定齿轮（G1、G13、G14、G15）和十一个空套齿轮（G2、G3、G4、G5、G6、G7、G8、G9、G10、G11、G12）组成，其特征在于：输入轴（A1）与输出轴（A5）同轴布置，它们的轴线重合；第一固定齿轮（G1）安装在输入轴（A1）上，它同时与第一空套齿轮（G2）、第二空套齿轮（G3）和第三空套齿轮（G4）啮合；第一中间轴（A2）上安装有第一空套齿轮（G2）、第四空套齿轮（G5）、第七空套齿轮（G8）、第十空套齿轮（G11）、第一摩擦离合器（C1）、第一同步器（S1）和第四同步器（S4）；第二中间轴（A3）上安装有第二空套齿轮（G3）、第五空套齿轮（G6）、第八空套齿轮（G9）、第十一空套齿轮（G12）、第二摩擦离合器（C2）和第二同步器（S2）；第三中间轴（A4）上安装有第三空套齿轮（G4）、第六空套齿轮（G7）、第九空套齿轮（G10）、第三摩擦离合器（C3）和第三同步器（S3）；输出轴（A5）上安装有第二固定齿轮（G13）、第三固定齿轮（G14）、第四固定齿轮（G15）；第二固定齿轮（G13）同时与第四空套齿轮（G5）、第五空套齿轮（G6）、第六空套齿轮（G7）保持啮合；第三固定齿轮（G14）同时与第七空套齿轮（G8）、第八空套齿轮（G9）、第九空套齿轮（G10）保持啮合；第十一空套齿轮（G12）同时与第十空套齿轮（G11）和第四固定齿轮（G15）保持啮合；第一摩擦离合器（C1）参与工作的挡位可用3n+1（n为整数）表示，例如1挡和4挡；第二摩擦离合器（C2）参与工作的挡位可用3n+2（n为整数）表示，例如2挡和5挡；第三摩擦离合器（C3）参与工作的挡位可用3n（n为整数）表示，例如3挡和6挡。

本实用新型所述的三离合器变速器与现有DCT相比的有益效果是：三离合器变速器换挡更加快捷，三离合器变速器可以预先挂入当前挡位的两个相邻挡位，DCT只能预先挂入当前挡位的一个相邻挡位，因此三离合器变速器的升挡和降挡都很快捷；三离合器变速器可以实现越级换挡，DCT不能实现；三离合器变速器的三个摩擦离合器的转矩容量和散热条件近似相等，DCT的两个摩擦离合器的转矩容量和散热条件却相差较大。

附图说明

图1为三离合器变速器的传动方案。

图2为三离合器变速器挡位扩展示意。

具体实施方式

下面将结合图1介绍本实用新型的具体实施方式。

车用三离合器变速器，由一根输入轴（A1）、一根输出轴（A5）、三根中间轴（A2、A3、A4）、三个摩擦离合器（C1、C2、C3）、四个同步器（S1、S2、S3、S4）、四个固定齿轮（G1、G13、G14、G15）和十一个空套齿轮（G2、G3、G4、G5、G6、G7、G8、G9、G10、G11、G12）组成。

本实用新型所述的所有空套齿轮与支承它们的轴可以相对转动，但不能相对移动；所有同步器与支承它们的轴可以相对移动，但不能相对转动；所有固定齿轮与它们所在的轴固定为一个整体，不能与轴产生相对运动。

本实用新型所述的所有同步器都有三个位置，分别是左位、中位和右位。同步器处于左位时，与它左边的空套齿轮结合，使它左边的空套齿轮与轴同步旋转；同步器处于右位时，与它右边的空套齿轮结合，使它右边的空套齿轮与轴同步旋转；同步器处于中位时，对它左边和右边的齿轮均不产生约束。

输入轴（A1）和输出轴（A5）同轴布置，它们的轴线重合。三根中间轴（A2、A3、A4）布置在输入轴（A1）和输出轴（A5）的周围。

输入轴（A1）上安装有第一固定齿轮（G1）。

第一中间轴（A2）上安装有第一空套齿轮（G2）、第四空套齿轮（G5）、第七空套齿轮（G8）、第十空套齿轮（G11）、第一摩擦离合器（C1）、第一同步器（S1）和第四同步器（S4）。第一空套齿轮（G2）与第一中间轴（A2）通过第一摩擦离合器（C1）相连，当第一摩擦离合器（C1）闭合时，第一空套齿轮（G2）与第一中间轴（A2）结合为一个整体；当第一摩擦离合器（C1）断开时，第一空套齿轮（G2）可以绕第一中间轴（A2）旋转。第一同步器（S1）安装在第四空套齿轮（G5）和第七空套齿轮（G8）之间，当第一同步器（S1）处于左位时，它与第四空套齿轮（G5）结合，使第四空套齿轮（G5）与第一中间轴（A2）结合为一个整体；当第一同步器（S1）处于右位时，它与第七空套齿轮（G8）结合，使第七空套齿轮（G8）与第一中间轴（A2）结合为一个整体；当第一同步器（S1）处于中位时，它对第四空套齿轮（G5）和第七空套齿轮（G8）均没有约束。当第四同步器（S4）处于左位时，它与第十空套齿轮（G11）结合，使第十空套齿轮（G11）与第一中间轴（A2）结合为一个整体；当它处于中位或右位时，对第十空套齿轮（G11）没有约束。

第二中间轴（A3）上安装有第二空套齿轮（G3）、第五空套齿轮（G6）、第八空套齿轮（G9）、第十一空套齿轮（G12）、第二摩擦离合器（C2）和第二同步器（S2）。第二空套齿轮（G3）与第二中间轴（A3）通过第二摩擦离合器（C2）相连，当第二摩擦离合器（C2）闭合时，第二空套齿轮（G3）与第二中间轴（A3）结合为一个整体；当第二摩擦离合器（C2）断开时，第二空套齿轮（G3）可以绕第二中间轴（A3）旋转。第二同步器（S2）安装在第五空套齿轮（G6）和第八空套齿轮（G9）之间，当第二同步器（S2）处于左位时，它与第五空套齿轮（G6）结合，使第五空套齿轮（G6）与第二中间轴（A3）结合为一个整体；当第二同步器（S2）处于右位时，它与第八空套齿轮（G9）结合，使第八空套齿轮（G9）与第二中间轴（A3）结合为一个整体；当第二同步器（S2）处于中位时，它对第五空套齿轮（G6）和第八空套齿轮（G9）均没有约束。

第三中间轴（A4）上安装有第三空套齿轮（G4）、第六空套齿轮（G7）、第九空套齿轮（G10）、第三摩擦离合器（C3）和第三同步器（S3）；第三空套齿轮（G4）与第三中间轴（A4）通过第三摩擦离合器（C3）相连，当第三摩擦离合器（C3）闭合时，第三空套齿轮（G4）与第三中间轴（A4）结合为一个整体；当第三摩擦离合器（C3）断开时，第三空套齿轮（G4）可以绕第三中间轴（A4）旋转。第三同步器（S3）安装在第六空套齿轮（G7）和第九空套齿轮（G10）之间，当第三同步器（S3）处于左位时，它与第六空套齿轮（G7）结合，使第六空套齿轮（G7）与第三中间轴（A4）结合为一个整体；当第三同步器（S3）处于右位时，它与第九空套齿轮（G10）结合，使第九空套齿轮（G10）与第三中间轴（A4）结合为一个整体；当第三同步器（S3）处于中位时，它对第六空套齿轮（G7）和第九空套齿轮（G10）均没有约束。

第二固定齿轮（G13）、第三固定齿轮（G14）和第四固定齿轮（G15）安装在输出轴（A5）上，它们与输出轴（A5）固边为一个整体。

第一固定齿轮（G1）同时与第一空套齿轮（G2）、第二空套齿轮（G3）、第三空套齿轮（G4）保持啮合。

第二固定齿轮（G13）同时与第四空套齿轮（G5）、第五空套齿轮（G6）、第六空套齿轮（G7）保持啮合。

第三固定齿轮（G14）同时与第七空套齿轮（G8）、第八空套齿轮（G9）、第九空套齿轮（G10）保持啮合。

第十一空套齿轮（G12）同时与第十空套齿轮（G11）和第四固定齿轮（G15）保持啮合。

图1所示的三离合器变速器具有六个前进挡和一个后退挡，各挡位参与动力传递的摩擦离合器和同步器的状态及动力传递路径如下。

前进一挡，第一摩擦离合器（C1）闭合，第一同步器（S1）处于左位与第四空套齿轮（G5）结合。动力由输入轴（A1）输入，经过第一固定齿轮（G1）、第一空套齿轮（G2）、第四空套齿轮（G5）和第二固定齿轮（G13）的传递，由输出轴（A5）输出。

前进二挡，第二摩擦离合器（C2）闭合，第二同步器（S2）处于左位与第五空套齿轮（G6）结合。动力由输入轴（A1）输入，经过第一固定齿轮（G1）、第二空套齿轮（G3）、第五空套齿轮（G6）和第二固定齿轮（G13）的传递，由输出轴（A5）输出。

前进三挡，第三摩擦离合器（C3）闭合，第三同步器（S3）处于左位与第六空套齿轮（G7）结合。动力由输入轴（A1）输入，经过第一固定齿轮（G1）、第三空套齿轮（G4）、第六空套齿轮（G7）和第二固定齿轮（G13）的传递，由输出轴（A5）输出。

前进四挡，第一摩擦离合器（C1）闭合，第一同步器（S1）处于右位与第七空套齿轮（G8）结合。动力由输入轴（A1）输入，经过第一固定齿轮（G1）、第一空套齿轮（G2）、第七空套齿轮（G8）和第三固定齿轮（G14）的传递，由输出轴（A5）输出。

前进五挡，第二摩擦离合器（C2）闭合，第二同步器（S2）处于右位与第八空套齿轮（G9）结合。动力由输入轴（A1）输入，经过第一固定齿轮（G1）、第二空套齿轮（G3）、第八空套齿轮（G9）和第三固定齿轮（G14）的传递，由输出轴（A5）输出。

前进六挡，第三摩擦离合器（C3）闭合，第三同步器（S3）处于右位与第九空套齿轮（G10）结合。动力由输入轴（A1）输入，经过第一固定齿轮（G1）、第三空套齿轮（G4）、第九空套齿轮（G10）和第三固定齿轮（G14）的传递，由输出轴（A5）输出。

后退一挡，第一摩擦离合器（C1）闭合，第四同步器（S4）处于左位与第十空套齿轮（G11）结合。动力由输入轴（A1）输入，经过第一固定齿轮（G1）、第一空套齿轮（G2）、第十空套齿轮（G11）、第十一空套齿轮（G12）和第四固定齿轮（G15）的传递，由输出轴（A5）输出。

本实用新型所述的三离合器变速器的换挡操作非常快捷，换挡过程需要分两步走，首先是结合某一挡位的同步器，然后再结合该挡位的摩擦离合器。现举例说明三离合器变速器的换挡过程。假设三离合器变速器当前工作于前进二挡，则第二同步器（S2）处于左位，第二摩擦离合器（C2）处于闭合状态，第一摩擦离合器（C1）和第三摩擦离合器（C3）处于断开状态。在三离合变速器工作于前进二挡的状态下，预先将第一同步器（S1）和第三同步器（S3）均置于左位，使第一同步器（S1）与第四空套齿轮（G5）结合，第三同步器（S3）与第六空套齿轮（G7）结合，由于第一摩擦离合器（C1）和第三摩擦离合器（C3）为断开状态，所以这两个同步器与空套齿轮的结合非常顺利。如果需要切换至前进一挡，断开第二摩擦离合器（C2）的同时结合第一摩擦离合器（C1）即可快速平稳换挡；如果需要切换至前进三挡，断开第二摩擦离合器（C2）的同时结合第三摩擦离合器（C3）即可快速平稳换挡。与双离合器变速器相比，三离合器变速器不会出现预先选择错误的情况，不管是升挡还是降挡都可以快速实现。

图1所示的传动方案可以实现前进六个挡和后退一个挡，如果需要增加变速器的挡位，可在中间轴上增加空套齿轮和同步器，并在输出轴上增加一些固定齿轮。图2为三离合变速器挡位扩展的情况示意，在第一中间轴上增加一个空套齿轮，并在输出轴上增加一个固定齿轮，可以实现七个前进挡和一个后退挡。只需在图2的基础上再增加几个零件，三离合变速器就可以实现更多的挡位，因此三离合变速器易于实现挡位扩展和多挡化的要求。

由前述内容可以看出，三个摩擦离合器交替地参与动力传递，以实现快捷平稳地换挡。第一摩擦离合器（C1）参与的工作的挡位可用3n+1（n为整数）表示，例如1、4、7挡；第二摩擦离合器（C2）参与的工作的挡位可用3n+2（n为整数）表示，例如2、5、8挡；第三摩擦离合器（C3）参与的工作的挡位可用3n（n为整数）表示，例如3、6、9挡。

Claims (1)

1.车用三离合器变速器，由一根输入轴（A1）、一根输出轴（A5）、三根中间轴（A2、A3、A4）、三个摩擦离合器（C1、C2、C3）、四个同步器（S1、S2、S3、S4）、四个固定齿轮（G1、G13、G14、G15）和十一个空套齿轮（G2、G3、G4、G5、G6、G7、G8、G9、G10、G11、G12）组成，其特征在于：输入轴（A1）与输出轴（A5）同轴布置，它们的轴线重合；第一固定齿轮（G1）安装在输入轴（A1）上，它同时与第一空套齿轮（G2）、第二空套齿轮（G3）和第三空套齿轮（G4）啮合；第一中间轴（A2）上安装有第一空套齿轮（G2）、第四空套齿轮（G5）、第七空套齿轮（G8）、第十空套齿轮（G11）、第一摩擦离合器（C1）、第一同步器（S1）和第四同步器（S4）；第二中间轴（A3）上安装有第二空套齿轮（G3）、第五空套齿轮（G6）、第八空套齿轮（G9）、第十一空套齿轮（G12）、第二摩擦离合器（C2）和第二同步器（S2）；第三中间轴（A4）上安装有第三空套齿轮（G4）、第六空套齿轮（G7）、第九空套齿轮（G10）、第三摩擦离合器（C3）和第三同步器（S3）；输出轴（A5）上安装有第二固定齿轮（G13）、第三固定齿轮（G14）、第四固定齿轮（G15）；第二固定齿轮（G13）同时与第四空套齿轮（G5）、第五空套齿轮（G6）、第六空套齿轮（G7）保持啮合；第三固定齿轮（G14）同时与第七空套齿轮（G8）、第八空套齿轮（G9）、第九空套齿轮（G10）保持啮合；第十一空套齿轮（G12）同时与第十空套齿轮（G11）和第四固定齿轮（G15）保持啮合；第一摩擦离合器（C1）参与工作的挡位可用3n+1表示；第二摩擦离合器（C2）参与工作的挡位可用3n+2表示；第三摩擦离合器（C3）参与工作的挡位可用3n表示。