CN101307830B - 行星轮式双离合器自动换挡装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种行星轮式双离合器自动换挡装置，包括电控单元、动力机构、离合器执行机构、选挡执行机构和换挡执行机构，电控单元与动力机构相连，还包括行星轮机构I和行星轮机构II；本发明采用行星轮机构为离合器执行机构、选挡执行机构和换挡执行机构的动力传递机构，以实现离合器执行机构和选换挡执行机构的功能，用两个动力机构和两个行星轮机构代替了四个步进电机，节约了离合器执行机构和选换挡执行机构的成本，简化了结构；本发明能够快速响应、高精度控制的实现自动换挡，可大大降低制造成本，并且结构简单紧凑、体积小，重量轻；本发明电控单元只需对两个动力机构进行控制，结构及控制过程比较简单。

Description

行星轮式双离合器自动换挡装置

技术领域

本发明涉及一种双离合器自动换挡装置，特别涉及一种行星轮式双离合器自动换挡装置。

背景技术

双离合器自动变速器(DCT)是在电控机械式自动变速器(AMT)的基础上发展而来的，不仅消除了电控机械式自动变速器动力中断的问题，还实现了汽车动力换挡，并且装有双离合器自动变速器的汽车除保留了电控机械式自动变速汽车的高燃油经济性、低排放的优点，还具有传动效率高、结构简单、易于制造等优点。

双离合器自动变速器通常由离合器执行机构、选挡执行机构和换挡执行机构三部分组成，目前这些执行机构主要采用电控液压和电控电动两种驱动方式。电控液压执行机构具有响应速度快，控制精度高等优点，但是其存在***结构复杂、重量大、成本高、安装维护要求高、液压油密封要求高、工作性能受温度变化影响大和液压油泄漏污染环境等缺点；电控电动执行机构通常用电动机为驱动装置，直接用车上电源供电，不需要单独的动力源，具有结构简单、成本低、安装维护容易等优点，但是其存在体积大，重量重等缺点。并且，电控电动双离合器自动变速器通常采用四个步进电机作为动力源，其中两个步进电机分别驱动离合器执行机构使两离合器产生分离和贴合动作，一个步进电机驱动选挡执行机构和一个步进电机驱动换挡执行机构。这种机构结构复杂，电控单元控制要求高，由于采用了四个步进电机作为动力源给电控电动双离合器自动变速器带来了成本高、重量大等缺点。

因此，需要对双离合器自动变速器进行改造，能够快速响应、高精度控制的实现自动换挡，可大大降低制造成本，并且需要结构紧凑、体积小，重量轻。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种行星轮式双离合器自动换挡装置，能够快速响应、高精度控制的实现自动换挡，可大大降低制造成本，并且结构简单紧凑、体积小、重量轻。

本发明的行星轮式双离合器自动换挡装置，包括电控单元、动力机构、离合器执行机构、选挡执行机构和换挡执行机构，所述电控单元与动力机构相连，还包括行星轮机构I和行星轮机构II；

所述行星轮机构I包括行星架I、行星轮I以及分别与行星轮I相啮合的太阳轮I和外齿圈I，所述行星轮I与行星架I转动配合，所述外齿圈I设置外齿圈制动装置I；太阳轮I设置太阳轮制动装置I；所述行星轮机构II包括行星架II、行星轮II以及分别与行星轮II相啮合的太阳轮II和外齿圈II，所述行星轮II与行星架II转动配合，所述外齿圈II设置外齿圈制动装置II；太阳轮II设置太阳轮制动装置II；

所述离合器执行机构分为离合器执行机构I和离合器执行机构II；所述离合器执行机构I包括传动丝杆I、旋在传动丝杆I上的传动螺母I、主动摩擦盘I、从动摩擦盘I和分离杠杆I，所述传动丝杆I与太阳轮I在圆周方向固定配合；分离杠杆I的动力点与传动螺母I相连，阻力点与从动摩擦盘I相连；所述离合器执行机构II包括传动丝杆II、旋在传动丝杆II上的传动螺母II、主动摩擦盘II、从动摩擦盘II和分离杠杆II，所述传动丝杆II与太阳轮II在圆周方向固定配合；分离杠杆II的动力点与传动螺母II相连，阻力点与从动摩擦盘II相连；

所述选挡执行机构包括选挡齿轮和换挡轴，所述选挡齿轮与太阳轮I通过太阳轮轴在圆周方向固定配合，所述换挡轴上纵向固定设置选挡齿条，选挡齿轮与选挡齿条啮合；

所述换挡执行机构包括圆锥齿轮I、与圆锥齿轮I啮合的圆锥齿轮II、与圆锥齿轮II同轴固定配合的换挡齿轮I、换挡齿条和换挡轴，所述换挡轴上固定设置换挡齿轮，所述换挡齿条分别与换挡齿轮I和换挡齿轮啮合；所述圆锥齿轮I与太阳轮II通过太阳轮轴在圆周方向固定配合；

所述动力机构为两个，分别为动力机构I和动力机构II，动力机构I和动力机构II的动力输出轴分别与行星架I和行星架II相连。

进一步，所述传动丝杆I和传动丝杆II分别与外齿圈I和外齿圈II设置为一体；

进一步，所述动力机构I和动力机构II为步进电机。

本发明的有益效果是：本发明的行星轮式双离合器自动换挡装置，采用行星轮机构为离合器执行机构、选挡执行机构和换挡执行机构的动力传递机构，以实现离合器执行机构和选换挡执行机构的功能，用两个动力机构和两个行星轮机构代替了四个步进电机，节约了离合器执行机构和选换挡执行机构的成本，简化了结构；电控单元只需对两个动力机构进行控制，结构和控制过程比较简单；本发明能够快速响应、高精度控制的实现自动换挡，可大大降低制造成本，并且结构简单紧凑、体积小，重量轻；传动丝杆与外齿圈设置为一体，制造简单，传动可靠；采用了步进电机作为驱动源，使离合器分离和贴合迅速，选换挡准确。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的结构示意图；

图2为换挡轴与挡位示意图；

图3为本发明使用状态示意图。

具体实施方式

图1为本发明结构示意图，如图所示：本实施例的行星轮式双离合器自动换挡装置，包括电控单元30、两个步进电机、行星轮机构I、行星轮机构II、离合器执行机构、选挡执行机构和换挡执行机构，电控单元30分别与两个步进电机相连，对步进电机进行控制；

行星轮机构I包括行星架I 2、行星轮I 4以及分别与行星轮I 4相啮合的太阳轮I 3和外齿圈I 5；行星轮I 4与行星架I 2转动配合，外齿圈I 5设置外齿圈制动装置I 6；太阳轮I 3设置太阳轮制动装置I 12；行星轮机构II包括行星架II 27、行星轮II 25以及分别与行星轮II 25相啮合的太阳轮II 26和外齿圈II24，行星轮II 25与行星架II 27转动配合，外齿圈II 24设置外齿圈制动装置II 29；太阳轮II 26设置太阳轮制动装置II 21；

离合器执行机构分为离合器执行机构I和离合器执行机构II；离合器执行机构I包括传动丝杆I 7、旋在传动丝杆I 7上的传动螺母I 8、主动摩擦盘I 9、从动摩擦盘I 10和分离杠杆I11；传动丝杆I 7与外齿圈I 5在圆周方向固定配合，本实施例中，传动丝杆I 7与外齿圈I 5设置为一体；分离杠杆I 11的动力点与传动螺母I 8相连，阻力点与从动摩擦盘I 10相连；离合器执行机构II包括传动丝杆II 23、旋在传动丝杆II 23上的传动螺母II 22、主动摩擦盘II 14、从动摩擦盘II 15和分离杠杆II 16，传动丝杆II 23与外齿圈II 24在圆周方向固定配合，本实施例中传动丝杆II 23与外齿圈II 24设置为一体；分离杠杆II 16的动力点与传动螺母II22相连，阻力点与从动摩擦盘II 15相连；

选挡执行机构包括选挡齿轮13和换挡轴18，选挡齿轮13与太阳轮I 3通过太阳轮轴在圆周方向固定配合；换挡轴18上纵向固定设置选挡齿条18a，选挡齿轮13与选挡齿条18a啮合；

换挡执行机构包括圆锥齿轮I 20、与圆锥齿轮I 20啮合的圆锥齿轮II 19、与圆锥齿轮II 19同轴固定配合的换挡齿轮I 19a、换挡齿条17和换挡轴18，所述换挡轴18上固定设置换挡齿轮18b，所述换挡齿条17分别与换挡齿轮I19a和换挡齿轮18b啮合；所述圆锥齿轮I 20与太阳轮II 26通过太阳轮轴在圆周方向固定配合；

两个步进电机分别为步进电机I 1和步进电机II 28，步进电机I 1和步进电机II 28的动力输出轴分别与行星架I 2和行星架II 27相连。

图2为换挡轴与挡位示意图，如图所示：图中为五挡位的双离合器自动变速器挡位示意图，其I、III、V挡在选换挡装置的一边，II、IV、R挡在选换挡装置的另一边，中间纵向VRN、IIIIVN和I IIN为空挡，换挡轴18通过纵向移动进行选挡，通过左右转动完成换挡。

图3为本发明使用状态示意图，如图所示：通过电控单元30对步进电机I1和步进电机II 28进行控制，步进电机I 1和步进电机II 28分别对离合器执行机构I中的从动摩擦盘I 10和离合器执行机构II中的从动摩擦盘II 15进行控制，可实现从动摩擦盘I 10与主动摩擦盘I 9以及从动摩擦盘II 15与主动摩擦盘II 14之间的分离和贴合；同时，步进电机I 1控制选挡齿轮13完成换挡轴18的纵向移动，完成选挡工作；步进电机II 28控制换挡齿条17完成换挡轴18的转动，完成换挡工作。步进电机I 1和步进电机II 28实现上述控制，分别通过行星轮机构I和行星轮机构II来实现的；发动机34分别驱动主动摩擦盘I 9和主动摩擦盘II 14，从动摩擦盘I 10和从动摩擦盘II 15通过挡位I 31和挡位II 33将动力输出至主减速器32，完成动力的输出。

本发明在工作时：

从停车到I挡：汽车停车时，主动摩擦盘I 9和主动摩擦盘II 14与从动摩擦盘I 10和从动摩擦盘II 15均为分离状态，换挡轴18处于I II N位置，外齿圈制动装置II 29制动外齿圈II 24的旋转，太阳轮制动装置II 21与太阳轮II 26处于分离，步进电机II 28在电控单元30的控制下带动行星架II 27旋转，行星架II27的旋转经行星轮II 25、太阳轮II 26、圆锥齿轮I 20、圆锥齿轮II 19、换挡齿条17带动换挡轴18转向I挡位置，在换挡轴18使I挡同步器预先啮合后制动太阳轮制动装置II 21；太阳轮制动装置I 12制动太阳轮I 3的旋转，外齿圈制动装置I 6与外齿圈I 5分离，步进电机I 1在电控单元30的控制下带动行星架I 2旋转，行星架I 2的旋转经行星轮I 4、外齿圈I 5、传动丝杆I 7、传动螺母I 8、分离杠杆I 11使主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘I 10贴合，在主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘I 10完全贴合后制动外齿圈制动装置I 6。

从I挡换到II挡：变速器在I挡时，发动机34的动力经主动摩擦盘I 9、从动摩擦盘I 10和主减速器32输出。此时主动摩擦盘II 14与从动摩擦盘II 15处于分离状态，外齿圈制动装置II 29制动外齿圈II 24的旋转，太阳轮制动装置II 21与太阳轮II 26分离，步进电机II 28在电控单元30的控制下带动行星架II27旋转，行星架II 27的旋转经行星轮II 25、太阳轮II 26、圆锥齿轮I 20、圆锥齿轮II 19、换挡齿条17带动换挡轴18向右运动至II挡位置，在换挡轴18使II挡同步器预先啮合后制动太阳轮制动装置II 21；太阳轮制动装置I 12制动太阳轮I 3的旋转，外齿圈制动装置I 6与外齿圈I 5分离，步进电机I 1在电控单元30的控制下带动行星架I 2旋转，行星架I 2的旋转经行星轮I 4、外齿圈I5、传动丝杆I 7、传动螺母I 8、分离杠杆I 11使主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘I 10分离，在主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘I 10完全分离后制动外齿圈制动装置I 6，在主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘I 10分离的同时，外齿圈制动装置II 29与外齿圈II 24分离，在电控单元30的控制下，步进电机II 28经行星架II 27、行星轮II 25、外齿圈II 24、传动丝杆II 23、传动螺母II 22、分离杠杆II 16驱动从动摩擦盘II 15，使从动摩擦盘II 15与主动摩擦盘II 14贴合，在主动摩擦盘II14与从动摩擦盘II 15完全贴合后制动外齿圈制动装置II 29。

从II挡换到III挡：变速器在II挡时，发动机34的动力经主动摩擦盘II 14、从动摩擦盘II 15和主减速器32输出，此时主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘I 10处于分离状态。外齿圈制动装置II 29制动外齿圈II 24的旋转，太阳轮制动装置II21与太阳轮II 26分离，步进电机II 28在电控单元30的控制下带动行星架II 27旋转，行星架II 27的旋转经行星轮II 25、太阳轮II 26、圆锥齿轮I 20、圆锥齿轮II 19、换挡齿条17带动换挡轴18旋转，使换挡轴18向左旋转至选换挡装置I II N位置；外齿圈制动装置I 6制动外齿圈I 5的旋转，太阳轮制动装置I 12与太阳轮I 3分离，步进电机I 1在电控单元30的控制下带动行星架I 2旋转，行星架I 2的旋转经太阳轮I 3、选挡齿轮13带动换挡轴18向上运动至换挡装置IIIVN位置后制动太阳轮制动装置I 12，步进电机II 28在电控单元30的控制下带动行星架II 27旋转，行星架II 27的旋转经行星轮II 25、太阳轮II 26、圆锥齿轮I 20、圆锥齿轮II 19、换挡齿条17带动换挡轴18向左运动至III挡位置，在换挡轴18使III挡同步器预先啮合后制动太阳轮制动装置II 21；太阳轮制动装置II 21制动太阳轮II 26的旋转，外齿圈制动装置II 29与外齿圈II 24分离，步进电机II 28在电控单元30的控制下带动行星架II 27旋转，行星架II 27的旋转经行星轮II 25、外齿圈II 24、传动丝杆II 23、传动螺母II 22、分离杠杆II 16使主动摩擦盘II 14与从动摩擦盘II 15分离，在主动摩擦盘II 14与从动摩擦盘II 15完全分离后制动外齿圈制动装置II 29，在主动摩擦盘II 14与从动摩擦盘II 15分离的同时，外齿圈制动装置I 6与外齿圈I 5分离，在电控单元30的控制下，步进电机I 1经行星架I 2、行星轮I 4、外齿圈I 5、传动丝杆I 7、传动螺母I8、分离杠杆I 11驱动从动摩擦盘I 10，使从动摩擦盘I 10与主动摩擦盘I 9贴合，在主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘I 10完全贴合后制动外齿圈制动装置I 6。

从II挡换到I挡：变速器在II挡时，发动机34的动力经主动摩擦盘II 14、从动摩擦盘II 15和主减速器32输出。此时主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘I 10处于分离状态，外齿圈制动装置II 29制动外齿圈II 24的旋转，太阳轮制动装置II21与太阳轮II 26分离，步进电机II 28在电控单元30的控制下带动行星架II 27旋转，行星架II 27的旋转经行星轮II 25、太阳轮II 26、圆锥齿轮I 20、圆锥齿轮II 19、换挡齿条17带动换挡轴18向左运动至I挡位置，在换挡轴18使I挡同步器预先啮合后制动太阳轮制动装置II 21；太阳轮制动装置I 12制动太阳轮I 3的旋转，外齿圈制动装置I 6与外齿圈I 5分离，步进电机I 1在电控单元30的控制下带动行星架I 2旋转，行星架I 2的旋转经行星轮I 4、外齿圈I 5、传动丝杆I 7、传动螺母I 8、分离杠杆I 11使主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘I10贴合，在主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘I 10完全贴合后制动外齿圈制动装置I 6，在主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘I 10贴合的同时，外齿圈制动装置II 29与外齿圈II 24分离，在电控单元30的控制下，步进电机II 28经行星架II 27、行星轮II 25、外齿圈II 24、传动丝杆II 23、传动螺母II 22、分离杠杆II 16驱动从动摩擦盘II 15，使从动摩擦盘II 15与主动摩擦盘II 14分离，在主动摩擦盘II 14与从动摩擦盘II 15完全分离后制动外齿圈制动装置II 29。

从III挡换到II挡：变速器在III挡时，发动机34的动力经主动摩擦盘I 9、从动摩擦盘I 10和主减速器32输出，此时主动摩擦盘II 14与从动摩擦盘II 15处于分离状态。外齿圈制动装置II 29制动外齿圈II 24的旋转，太阳轮制动装置II 21与太阳轮II 26分离，步进电机II 28在电控单元30的控制下带动行星架II27旋转，行星架II 27的旋转经行星轮II 25、太阳轮II 26、圆锥齿轮I 20、圆锥齿轮II 19、换挡齿条17带动换挡轴18旋转，使换挡轴18向右旋转至选换挡装置IIIIVN位置；外齿圈制动装置I 6制动外齿圈I 5的旋转，太阳轮制动装置I12与太阳轮I 3分离，步进电机I 1在电控单元30的控制下带动行星架I 2旋转，行星架I 2的旋转经太阳轮I 3、选挡齿轮13带动换挡轴18向下运动至III N位置后制动太阳轮制动装置I 12，步进电机II 28在电控单元30的控制下带动行星架II 27旋转，行星架II 27的旋转经行星轮II 25、太阳轮II 26、圆锥齿轮I 20、圆锥齿轮II 19、换挡齿条17带动换挡轴18向右运动至II挡位置，在换挡轴18使II挡同步器预先啮合后制动太阳轮制动装置II 21；太阳轮制动装置II21制动太阳轮II 26的旋转，外齿圈制动装置II 29与外齿圈II 24分离，步进电机II 28在电控单元30的控制下带动行星架II 27旋转，行星架II 27的旋转经行星轮II 25、外齿圈II 24、传动丝杆II 23、传动螺母II 22、分离杠杆II 16使主动摩擦盘II 14与从动摩擦盘II 15贴合，在主动摩擦盘II 14与从动摩擦盘II 15完全贴合后制动外齿圈制动装置II 29，在主动摩擦盘II 14与从动摩擦盘II 15贴合的同时，外齿圈制动装置I 6与外齿圈I 5分离，在电控单元30的控制下，步进电机I 1经行星架I 2、行星轮I 4、外齿圈I 5、传动丝杆I 7、传动螺母I 8、分离杠杆I11驱动从动摩擦盘I 10，使从动摩擦盘I 10与主动摩擦盘I 9分离，在主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘I 10完全分离后制动外齿圈制动装置I 6。

从III挡到IV挡时，其原理与从I挡到II挡相同；从IV挡到V挡时以及从I挡到R挡时，其原理与从II挡到III挡相同；从IV挡到III挡时，其原理与从II挡到I挡相同；从V挡到IV挡时以及从R挡到I挡时，其原理与从III挡到II挡相同。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种行星轮式双离合器自动换挡装置，包括电控单元(30)、动力机构、离合器执行机构、选挡执行机构和换挡执行机构，所述电控单元(30)与动力机构相连，其特征在于：还包括行星轮机构I和行星轮机构II；

所述行星轮机构I包括行星架I(2)、行星轮I(4)以及分别与行星轮I(4)相啮合的太阳轮I(3)和外齿圈I(5)，所述行星轮I(4)与行星架I(2)转动配合，所述外齿圈I(5)设置外齿圈制动装置I(6)；太阳轮I(3)设置太阳轮制动装置I(12)；所述行星轮机构II包括行星架II(27)、行星轮II(25)以及分别与行星轮II(25)相啮合的太阳轮II(26)和外齿圈II(24)，所述行星轮II(25)与行星架II(27)转动配合，所述外齿圈II(24)设置外齿圈制动装置II(29)；太阳轮II(26)设置太阳轮制动装置II(21)；

所述离合器执行机构分为离合器执行机构I和离合器执行机构II；所述离合器执行机构I包括传动丝杆I(7)、旋在传动丝杆I(7)上的传动螺母I(8)、主动摩擦盘I(9)、从动摩擦盘I(10)和分离杠杆I(11)，所述传动丝杆I(7)与外齿圈I(5)在传动丝杆I(7)的圆周方向固定配合；分离杠杆I(11)的动力点与传动螺母I(8)相连，阻力点与从动摩擦盘I(10)相连；所述离合器执行机构II包括传动丝杆II(23)、旋在传动丝杆II(23)上的传动螺母II(22)、主动摩擦盘II(14)、从动摩擦盘II(15)和分离杠杆II(16)，所述传动丝杆II(23)与外齿圈II(24)在传动丝杆II(23)的圆周方向固定配合；分离杠杆II(16)的动力点与传动螺母II(22)相连，阻力点与从动摩擦盘II(15)相连；

所述选挡执行机构包括选挡齿轮(13)和换挡轴(18)，所述选挡齿轮(13)与太阳轮I(3)通过太阳轮轴在选挡齿轮(13)的圆周方向固定配合，所述换挡轴(18)上沿换挡轴(18)的纵向固定设置选挡齿条(18a)，选挡齿轮(13)与选挡齿条(18a)啮合；

所述换挡执行机构包括圆锥齿轮I(20)、与圆锥齿轮I(20)啮合的圆锥齿轮II(19)、与圆锥齿轮II(19)同轴固定配合的换挡齿轮I(19a)、换挡齿条(17)和换挡轴(18)，所述换挡轴(18)上固定设置换挡齿轮(18b)，所述换挡齿条(17)分别与换挡齿轮I(19a)和换挡齿轮(18b)啮合；所述圆锥齿轮I(20)与太阳轮II(26)通过太阳轮轴在圆锥齿轮I(20)的圆周方向固定配合；

所述动力机构为两个，分别为动力机构I(1)和动力机构II(28)，动力机构I(1)和动力机构II(28)的动力输出轴分别与行星架I(2)和行星架II(27)相连。

2.根据权利要求1所述的行星轮式双离合器自动换挡装置，其特征在于：所述传动丝杆I(7)和传动丝杆II(23)分别与外齿圈I(5)和外齿圈II(24)设置为一体。

3.根据权利要求1或2所述的行星轮式双离合器自动换挡装置，其特征在于：所述动力机构I(1)和动力机构II(28)为步进电机。

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