CN101545523B - 多速分流式双离合器变速器 - Google Patents

多速分流式双离合器变速器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及多速分流式双离合器变速器。提供了一种变速器，其具有输入部件、输出部件、离合器组件、两个副轴传动布置、一个行星齿轮组、多个互连部件和多个扭矩传递装置。各个副轴传动布置包括多个共面齿轮组。扭矩传递装置包括离合器、制动器以及同步器的组合。

Description

多速分流式双离合器变速器
技术领域
本公开涉及变速器，更具体地说涉及具有双副轴的多速分流式双离合器变速器。
背景技术
本部分中的陈述仅仅提供与本公开相关的背景信息，并且可构成或可不构成现有技术。
典型的多速双离合器变速器使用多个离合器以实现多种前进齿轮比和倒档齿轮比。这些双离合器变速器通常应用在前轮驱动中。另外，使用滑动离合器来将启动扭矩(1aunch torque)从发动机传递到变速器，以实现在非商业性车辆中所期望的高的功率-重量比。
当用于其所意图的目的时，这些传统多速双离合器变速器不具有在商业性车辆或卡车中必须使用的扭矩范围和可用齿轮比(gearratios)。此外，增加离合器、制动器和齿轮组来获得这些齿轮比和扭矩范围可能导致效率低下或不合乎需要的变速器重量和尺寸。因此，本领域中存在对具有改进了的封装、同时提供合乎需要的齿轮比和扭矩范围的变速器的需求。
发明内容
本发明提供了一种变速器，该变速器具有输入部件、输出部件、分流双离合器组件、两个副轴传动布置、一个行星齿轮组、多个互连部件和多个扭矩传递装置。各个副轴传动布置包括多个共面齿轮组。扭矩传递装置包括离合器、制动器和同步器的组合。
在本发明的一个方面，扭矩传递装置包括六个离合器、一个制动器和三个同步器，以提供至少十七种前进齿轮比。
在本发明的另一个方面，扭矩传递装置包括五个离合器、一个制动器和三个同步器，以提供至少十六种前进齿轮比。
在本发明的又一个方面，副轴从输入部件径向地向外并与该输入部件平行。
在本发明的又一个方面，行星齿轮组与输入部件同轴。
在本发明的又一个方面，变速器包括与输入部件持续地连接的扭矩变换器。
在本发明的又一个方面，分流双离合器组件包括用于选择性地使输入部件与第一副轴连接的第一离合器和第二离合器，以及用于选择性地使输入部件与第二副轴连接的第三离合器和第四离合器。
根据本申请提供的描述，应用性的进一步范围将会变得明显。应该理解的是，本说明和特定实施例仅意图为了显示的目的，而并非意图限制本公开的范围。
附图说明
本申请所述的附图仅仅为了显示的目的，并非意图以任何方式限制本公开的范围。
图1为根据本发明的构思的变速器的十七速实施例的示意图；和
图2为根据本发明的构思的变速器的十六速实施例的示意图。
具体实施方式
下面的描述本质上仅仅是示例性的，并非意图限制本公开、应用或用途。
参考图1，符号图显示了用于机动车辆的多速变速器的示意性布局，其大体由参考标号10来表示。变速器10优选为纵向分流双离合器变速器。变速器10包括输入轴或输入部件12以及输出轴或输出部件14。本领域技术人员将会理解，输入部件12和输出部件14可以是不同于轴的构件而没有脱离本发明的范围。在所提供的实施例中，输入部件12持续地连接至扭矩变换器16的涡轮。输出部件14与机动车辆的最终驱动单元或分动箱(未示出)持续地连接。
变速器10还包括互连轴、副轴、共面互相啮合的齿轮组以及将在本申请中描述的可以选择性地接合的同步器及离合器。例如，变速器10包括第一轴或第一互连部件18、第二轴或第二互连部件19、第一并置轴或第一副轴20以及第二并置轴或第二副轴22。第一互连部件18旋转地联接到输入部件12上。第二互连部件19优选地为至少部分地与第一互连部件18同轴的套轴。副轴20、22两者都与输入部件12、输出部件14和互连部件18、19沿径向向外分隔开，并且与它们平行。
变速器10包括多个共面齿轮组或正齿轮组，该共面齿轮组或正齿轮组包括第一齿轮组30、第二齿轮组32、第三齿轮组34、第四齿轮组36、第五齿轮组38和第六齿轮组40。第一齿轮组30包括齿轮42、齿轮44和齿轮46。齿轮42与输入轴12连接以便共同旋转，并且与齿轮44和齿轮46互相啮合。齿轮44可以绕第一副轴20旋转，并且可以选择性地与第一副轴20连接。齿轮46可以绕第二副轴22旋转，并且可以选择性地与第二副轴22连接。
第二齿轮组32包括齿轮48、齿轮50和齿轮52。齿轮48与输入部件12和第一互连部件18连接以便共同旋转，并且与齿轮50和齿轮52互相啮合。齿轮50可以绕第一副轴20旋转，并且可以选择性地与第一副轴20连接。齿轮52可以绕第二副轴22旋转，并且可以选择性地与第二副轴22连接。
第三齿轮组34包括齿轮54和齿轮56。齿轮54与第二互连部件19连接以便共同旋转，并且与齿轮56互相啮合。齿轮56可以绕第二副轴22旋转，并且可以选择性地与第二副轴22连接。
第四齿轮组36包括齿轮58和齿轮60。齿轮58与第二互连部件19连接以便共同旋转，并且与齿轮60互相啮合。齿轮60可以绕第一副轴20旋转，并且可以选择性地与第一副轴20连接。
第五齿轮组38包括齿轮62和齿轮64。齿轮62与第二互连部件19连接以便共同旋转，并且与齿轮64互相啮合。齿轮64可以绕第二副轴22旋转，并且可以选择性地与第二副轴22连接。
第六齿轮组40包括齿轮66、齿轮68和齿轮70。齿轮66与第二互连部件19连接以便共同旋转，并且与齿轮68和空转齿轮72互相啮合。齿轮68可以绕第一副轴20旋转，并且可以选择性地与第一副轴20连接。空转齿轮72与独立轴或小齿轮74连接以便共同旋转。空转齿轮72与齿轮70互相啮合。齿轮70可以绕第二副轴22旋转，并且可以选择性地与第二副轴22连接。
变速器10还包括设置在部件12、18和19与输出轴14之间的高/低分流齿轮组80。分流齿轮组80优选是具有太阳齿轮部件82、环形齿轮部件84和行星托架部件86的简单行星齿轮组，行星托架部件86可旋转地支承与太阳齿轮部件82和环形齿轮部件84两者互相啮合的一组小齿轮88。太阳齿轮部件82与第二互连部件19连接以便共同旋转。环形齿轮部件84与第三轴或第三互连部件90连接以便共同旋转。行星托架部件86与输出部件14连接以便共同旋转。
变速器10还包括用于选择性地使输入部件12联接至第一副轴20和第二副轴22中的一个的分流双离合器组件100。更具体地说，该分流双离合器组件100包括第一离合器102、第二离合器104、第三离合器106和第四离合器108。第一离合器102可以选择性地接合，以使第一齿轮组30的齿轮44与第一副轴20连接。第二离合器104可以选择性地接合，以使第二齿轮组32的齿轮50与第一副轴20连接。第三离合器106可以选择性地接合，以使第一齿轮组30的齿轮46与第二副轴22连接。第四离合器108可以选择性地接合，以使第二齿轮组32的齿轮52与第二副轴22连接。在提供的示例中，第一离合器102和第三离合器106共面，并且沿径向偏离输入部件12；第二离合器104和第四离合器108共面，并且沿径向偏离输入部件12。然而，应该理解的是，离合器102、104、106和108可以处于相对于彼此的各种其它位置而不脱离本发明的范围。
包括第一同步器110、第二同步器112和第三同步器114的多个联接机构容许齿轮56、60、64、68和70与副轴20和22的选择性互连。同步器110、112和114大体包括换档拨叉(shift fork)(未示出)，换档拨叉由促动器(未示出)双向地移动到至少两个接合位置以及中间位置或脱离位置。例如，第一同步器110可以向左(图1的1B位置)移动，以使第一副轴20的速度与齿轮60的速度同步，并且使第一副轴20联接到齿轮60上；或者第一同步器110可向右移动(图1的1A位置)，以使第一副轴20的速度与齿轮68的速度同步，并使第一副轴20联接到齿轮68上。第二同步器112可以向左(图1的2B位置)移动，以使第二副轴22的速度和齿轮56的速度同步，并且使第二副轴22联接到齿轮56上；或者第二同步器112可向右移动(图1的2A位置)，以使第二副轴22的速度与齿轮64的速度同步，并使第二副轴22联接到齿轮64上。第三同步器114可以向右移动(图1的2R位置)，以使第二副轴22的速度与齿轮70的速度同步，并使第二副轴22联接到齿轮70上。
包括第五离合器120、第六离合器122和制动器124的多个扭矩传递装置容许互连部件18、19和90与高/低分流齿轮组80的部件及接地(ground)、固定元件、或变速器壳体126的选择性互接。例如，第五离合器120可以选择性地接合，以使第一互连部件18与第二互连部件19连接。第六离合器122可以选择性地接合，以使第二互连部件19与第三互连部件90连接。制动器124可以选择性地接合，以使第三互连部件90和环形齿轮部件84与接地或变速器壳体126连接，以便限制环形齿轮部件84相对于接地或变速器壳体126旋转。离合器120、122和制动器124优选为本领域已知的液压促动摩擦离合器。此外，第五离合器120优选与第六离合器122同心并且从第六离合器122沿径向向内，以减小变速器10的尺寸。
将理解的是，变速器10能够以至少十七种前进速度或扭矩比以及至少四种倒档速度或扭矩比将扭矩从输入部件12传递到输出部件14。如下文所述，通过接合扭矩传递装置(即第一同步器110、第二同步器112、第三同步器114、第一离合器102、第二离合器104、第三离合器106、第四离合器108、第五离合器120、第六离合器122和制动器124)中的一个或多个装置来获得各种前进和倒档速度或扭矩比。表1为显示了被启用或被接合以获得各种齿轮状态的扭矩传递装置的各种组合的真值表。在所提供的特定实施例中，“1A”、“1B”、“2A”、“2B”和“2R”指上述的、在图1中显示的同步器110、112和114的位置。同步器110、112和114列中的空白表示同步器110、112和114可以处在包括中间位置或脱离位置在内的任何位置。“X”表示扭矩传递元件被接合或被启用以实现给定的速度比。
表1
Figure G2009100066347D00061
Figure G2009100066347D00071
例如，为了建立第一档，第一离合器102和制动器124被接合或被启用，并且第一同步器110处在1A位置。同样地，如表1所示，通过离合器和制动器接合以及同步器位置的不同组合来获得倒档和十七种前进比。
表2为显示了被启用或被接合以获得各种齿轮状态的扭矩传递装置各种组合的备选实施例的真值表。在提供的特定实施例中，“1A”、“1B”、“2A”、“2B”和“2R”指上述的、在图1中显示的同步器110、112和114的位置。同步器110、112和114列中的空白表示同步器110、112和114可以处在包括中间位置或脱离位置在内的任何位置。“X”表示扭矩传递元件被接合或被启用以实现给定的速度比。
表2
Figure G2009100066347D00072
Figure G2009100066347D00081
例如，为了建立第一档，第一离合器102和制动器124被接合或被启用，并且第一同步器110处在1A位置。同样地，如表2所示，通过离合器和制动器接合与同步器位置的不同组合来获得倒档和十七种前进比。
现在转到图2，其显示了变速器10的备选实施例，其大体由参考标号200来表示。变速器200与变速器10类似，因此类似的部分用类似的参考标号来表示。但是，变速器200不包括第五离合器120。此外，用第四轴或第四互连部件202来代替了第一互连部件18和第二互连部件19。第四互连部件202与齿轮54，58，62，66、第六离合器122以及太阳齿轮82联接以便共同旋转。此外，第四互连部件202没有直接联接到输入部件12上。
变速器200为具有超速传动的十六速变速器，并且可操作以提供至少十六种前进速度或扭矩比以及至少四种倒档或扭矩比。表3为显示了被促动或被启用以在十六速变速器200中获得十六种前进速度或扭矩比以及四种倒档速度或扭矩比的扭矩传递装置的各种组合的真值表。在所提供的特定实施例中，“1A”、“1B”、“2A”、“2B”和“2R”指上述的、在图2中显示的同步器110、112和114的位置。同步器110、112和114列中的空白表示同步器110、112和114可以处在包括中间位置或脱离位置在内的任何位置。“X”表示扭矩传递元件被接合或被启用以获得给定的速度比。
表3
Figure G2009100066347D00082
Figure G2009100066347D00091
例如，为了建立第一档，第一离合器102和制动器124被接合或被启用，并且第一同步器110处在1A位置。同样地，如表3所示，通过离合器和制动器接合与同步器位置的不同组合来获得倒档和十六种前进比。
表4为显示了被促动或被启用以获得各种齿轮状态的扭矩传递装置的各种组合的备选实施例的真值表。在提供的特定实施例中，“1A”、“1B”、“2A”、“2B”和“2R”指上述的、在图2中显示的同步器110、112和114的位置。同步器110、112和114列中的空白表示同步器110、112和114可以处在包括中间位置或脱离位置在内的任何位置。“X”表示扭矩传递元件被接合或被启用以获得给定的速度比。
表4
Figure G2009100066347D00101
例如，为了建立第一档，第一离合器102和制动器124被接合或被启用，并且第一同步器110处在1A位置。同样地，如表4所示，通过离合器和制动器接合与同步器位置的不同组合来获得倒档和十六种前进比。
本发明的描述本质上仅仅是示例性的，并且未脱离本发明主旨的变化意图处在本明的范围内。这样的变化并不认为其脱离了本发明的精神和范围。

Claims (7)

1.一种变速器，包括：
输入部件；
输出部件；
第一传动布置，其包括第一齿轮组、第二齿轮组、第三齿轮组、第四齿轮组和第一副轴，其中，所述第一齿轮组、第二齿轮组、第三齿轮组和第四齿轮组可以选择性地连接至所述第一副轴，所述输入部件与所述第一齿轮组和所述第二齿轮组持续地互连；
第二传动布置，其包括所述第一齿轮组、所述第二齿轮组、所述第四齿轮组、第五齿轮组、第六齿轮组和第二副轴，其中，所述第一齿轮组、第二齿轮组、第四齿轮组、第五齿轮组和第六齿轮组可以选择性地连接至所述第二副轴；
行星齿轮组，其具有第一部件、第二部件和第三部件；所述行星齿轮组的第一部件为太阳齿轮部件，所述行星齿轮组的第二部件为行星齿轮托架部件，所述行星齿轮组的第三部件为环形齿轮部件；
第一互连部件，其持续地互连至所述第三、第四、第五和第六齿轮组以及所述行星齿轮组的第一部件；
第二互连部件，其持续地互连至所述行星齿轮组的第三部件；
离合器组件，其可以选择性地接合，以使所述第一齿轮组和所述第二齿轮组中的一个与所述第一副轴和所述第二副轴中的一个互连；所述离合器组件包括：用于选择性地使所述第一齿轮组与所述第一副轴连接的第一离合器；用于选择性地使所述第二齿轮组与所述第一副轴连接的第二离合器；用于选择性地使所述第一齿轮组与所述第二副轴连接的第三离合器；用于选择性地使所述第二齿轮组与所述第二副轴连接的第四离合器；
三个同步器，其用于选择性地使所述第三、第四、第五和第六齿轮组中的一个与所述第一副轴和所述第二副轴中的一个联接；所述三个同步器中的第一同步器选择性地使所述第三齿轮组和所述第四齿轮组中的一个齿轮组连接至所述第一副轴；所述三个同步器中的第二同步器选择性地使所述第五齿轮组和所述第六齿轮组中的一个连接至所述第二副轴；所述三个同步器中的第三同步器选择性地使所述第四齿轮组连接至所述第二副轴；
三个扭矩传递装置，其可以选择性地接合，以使所述输入部件、第一互连部件和第二互连部件中的一个与所述输入部件、第一互连部件、第二互连部件以及固定元件中的另一个互连；所述三个扭矩传递装置中的第一扭矩传递装置选择性地使所述输入部件与所述第一互连部件连接；所述三个扭矩传递装置中的第二扭矩传递装置选择性地使所述第一互连部件与所述第二互连部件连接；所述三个扭矩传递装置中的第三扭矩传递装置选择性地使所述行星齿轮组的第三部件与所述固定元件连接；以及
所述第一、第二、第三、第四、第五和第六齿轮组是各自至少包括与第二齿轮互相啮合的第一齿轮的共面齿轮组；
多个所述第一齿轮与所述第二互连部件持续地互连，并且多个所述第二齿轮与所述第一副轴和第二副轴中的一个持续地互连；
所述第四齿轮组包括可以选择性地连接至所述第二副轴的第三齿轮，所述第三齿轮与空转齿轮互相啮合，所述空转齿轮与所述第四齿轮组的第一齿轮互相啮合；
所述输出部件持续地连接至所述行星齿轮组的第二部件；
其中，所述扭矩传递装置和同步器可以以至少三个的组合选择性地接合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少十七种前进速度比和至少四种倒档速度比。
2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一副轴定位成相对于所述输入部件沿径向向外，并且与所述输入部件平行。
3.根据权利要求2所述的变速器，其特征在于，所述第二副轴定位成相对于所述输入部件沿径向向外，并且与所述输入部件平行。
4.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述变速器还包括与所述输入部件持续地连接的扭矩变换器。
5.一种变速器，包括：
输入部件；
输出部件；
第一、第二和第四齿轮组，其各具有第一齿轮部件、第二齿轮部件和第三齿轮部件，其中，所述输入部件与所述第一齿轮组的第一齿轮部件以及所述第二齿轮组的第一齿轮部件持续地互连；
第三、第五、第六齿轮组，其各具有第一齿轮部件和第二齿轮部件；
第一副轴，其可以选择性地与所述第一、第二、第三和第四齿轮组的第二齿轮部件连接；
第二副轴，其可以选择性地与所述第一、第二和第四齿轮组的第三齿轮部件以及与所述第五和第六齿轮组的第二齿轮部件连接；
行星齿轮组，其具有第一部件、第二部件和第三部件；所述行星齿轮组的第一部件为太阳齿轮部件，所述行星齿轮组的第二部件为行星齿轮托架部件，所述行星齿轮组的第三部件为环形齿轮部件；
第一互连部件，其持续地互连至所述第三、第四、第五和第六齿轮组的第一齿轮部件以及所述行星齿轮组的第一部件；
第二互连部件，其持续地互连至所述行星齿轮组的第三部件；
离合器组件，其可以选择性地接合，以使所述第一齿轮组和所述第二齿轮组中的一个与所述第一副轴和所述第二副轴中的一个互连；所述离合器组件包括：用于选择性地使所述第一齿轮组的第二齿轮部件与所述第一副轴连接的第一离合器，用于选择性地使所述第二齿轮组的第二齿轮部件与所述第一副轴连接的第二离合器，用于选择性地使所述第一齿轮组的第三齿轮部件与所述第二副轴连接的第三离合器，用于选择性地使所述第二齿轮组的第三齿轮部件与所述第二副轴连接的第四离合器；
三个同步器，其用于选择性地使所述第三、第四、第五和第六齿轮组中的一个与所述第一副轴和第二副轴中的一个联接；所述三个同步器中的第一同步器选择性地使所述第三齿轮组的第二齿轮部件和所述第四齿轮组的第二齿轮部件中的一个与所述第一副轴连接，所述三个同步器中的第二同步器选择性地使所述第五齿轮组的第二齿轮部件和所述第六齿轮组的第二齿轮部件中的一个连接至所述第二副轴，所述三个同步器中的第三同步器选择性地使所述第四齿轮组的第三齿轮部件连接至所述第二副轴；
三个扭矩传递装置，其可以选择性地接合，以使所述输入部件、第一互连部件和第二互连部件中的一个与所述输入部件、第一互连部件、第二互连部件以及固定元件中的另一个互连；其中，所述三个扭矩传递装置中的第一扭矩传递装置选择性地使所述输入部件与所述第一互连部件连接，所述三个扭矩传递装置的第二扭矩传递装置选择性地使所述第一互连部件与所述第二互连部件连接，所述三个扭矩传递装置中的第三扭矩传递装置选择性地使所述行星齿轮组的第三部件与所述固定元件连接；以及
其中，所述扭矩传递装置和同步器可以以至少三个的组合选择性地接合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少十七种前进速度比和至少四种倒档速度比。
6.一种变速器，包括：
输入部件；
输出部件；
第一传动布置，其包括第一齿轮组、第二齿轮组、第三齿轮组、第四齿轮组和第一副轴，其中，所述第一齿轮组、第二齿轮组、第三齿轮组和第四齿轮组可以选择性地连接至所述第一副轴，所述输入部件与所述第一齿轮组和所述第二齿轮组持续地互连；
第二传动布置，其包括所述第一齿轮组、所述第二齿轮组、所述第四齿轮组、第五齿轮组、第六齿轮组和第二副轴，其中，所述第一齿轮组、第二齿轮组、第四齿轮组、第五齿轮组和第六齿轮组可以选择性地连接至所述第二副轴；
行星齿轮组，其具有太阳齿轮、行星齿轮托架部件和环形齿轮；
第一互连部件，其持续地互连至所述第三、第四、第五和第六齿轮组；
第二互连部件，其持续地互连至所述行星齿轮组的环形齿轮；
第一离合器，其用于选择性地使所述第一齿轮组与所述第一副轴连接；
第二离合器，其用于选择性地使所述第二齿轮组与所述第一副轴连接；
第三离合器，其用于选择性地使所述第一齿轮组与所述第二副轴连接；
第四离合器，其用于选择性地使所述第二齿轮组与所述第二副轴连接；
第五离合器，其用于选择性地使所述输入部件与所述第一互连部件连接；
第六离合器，其用于选择性地使所述第一互连部件与所述第二互连部件连接；
制动器，其用于选择性地使所述行星齿轮组的环形齿轮与固定元件连接；
第一同步器，其用于选择性地使所述第三齿轮组和所述第四齿轮组中的一个连接至所述第一副轴；
第二同步器，其用于选择性地使所述第五齿轮组和所述第六齿轮组中的一个连接至所述第二副轴；
第三同步器，其用于选择性地使所述第四齿轮组连接至所述第二副轴；
其中，所述离合器、制动器和同步器可以以至少三个的组合选择性地接合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少十七种前进速度比和至少四种倒档速度比。
7.一种变速器，包括：
输入部件；
输出部件；
第一传动布置，其包括第一齿轮组、第二齿轮组、第三齿轮组、第四齿轮组和第一副轴，其中，所述第一齿轮组、第二齿轮组、第三齿轮组和第四齿轮组可以选择性地连接至所述第一副轴，所述输入部件与所述第一齿轮组和所述第二齿轮组持续地互连；
第二传动布置，其包括所述第一齿轮组、所述第二齿轮组、所述第四齿轮组、第五齿轮组、第六齿轮组和第二副轴，其中，所述第一齿轮组、第二齿轮组、第四齿轮组、第五齿轮组和第六齿轮组可以选择性地连接至所述第二副轴；
行星齿轮组，其具有太阳齿轮、行星齿轮托架部件和环形齿轮，其中，所述输出部件与所述行星齿轮托架部件持续地连接；
第一互连部件，其持续地互连至所述第三、第四、第五和第六齿轮组以及所述行星齿轮组的太阳齿轮；
第二互连部件，其持续地互连至所述行星齿轮组的环形齿轮；
第一离合器，其用于选择性地使所述第一齿轮组与所述第一副轴连接；
第二离合器，其用于选择性地使所述第二齿轮组与所述第一副轴连接；
第三离合器，其用于选择性地使所述第一齿轮组与所述第二副轴连接；
第四离合器，其用于选择性地使所述第二齿轮组与所述第二副轴连接；
第五离合器，其用于选择性地使所述第一互连部件与所述第二互连部件连接；
制动器，其用于选择性地使所述行星齿轮组的环形齿轮与固定元件连接；
第一同步器，其用于选择性地使所述第三齿轮组和所述第四齿轮组中的一个连接至所述第一副轴；
第二同步器，其用于选择性地使所述第五齿轮组和所述第六齿轮组中的一个连接至所述第二副轴；
第三同步器，其用于选择性地使所述第四齿轮组连接至所述第二副轴；以及
其中，所述离合器、制动器和同步器可以以至少三个的组合选择性地接合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少十六种前进速度比和至少四种倒档速度比。
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