CN103256351A - 多离合器变速装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多离合器变速装置，能够满足多档位需求。多离合器变速装置包括主输入轴、主输出轴、多离合器和行星排汇流机构，行星排汇流机构的太阳轮、行星架和齿圈三者中的任意两个上设有供扭矩输入的输入部件且剩余一个是与主输出轴同轴传动连接，多离合器包括与主输入轴同轴传动连接的输入端、至少两个离合输出轴和离合机构，离合输出轴包括分别对应两动力输入部件设置的第一、二离合输出轴，第一、二离合输出轴与各自对应的动力输入部件之间设有用于在对应的动力输入部件和多离合器之间传递动力的两个以上的选换档齿轮组，每个的选换档齿轮组均包括空套齿轮，成对地相邻排列的两空套齿轮之间设有同步器。

Description

多离合器变速装置

技术领域

本发明涉及多离合器变速装置。

背景技术

目前变速器技术发展迅速，特别是双离合器自动变速器，其技术已经比较成熟并且由于其较好地解决了动力传输中断的问题，近来应用越来越多。例如申请号为20082009555.6，公告号为CN201265630Y的中国专利公开的一种双离合器五档自动变速器，包括用于连接动力源的主输入轴、与主输入轴传动连接的双离合器、中间轴和主输出轴，双离合器包括与主输入轴同轴传动连接的输入端、奇数档传动轴、偶数档传动轴、及用于选择输入端与奇数档传动轴或偶数档传动轴传动连接的离合机构。所述奇数档传动轴和偶数档传动轴与中间轴的对应段之间均设有对应的奇、偶数档齿轮组和对应的奇、偶数档同步器，奇、偶数档齿轮组均包括在其传递扭矩所对应的轴上空套转动装配的空套齿轮，对应的同步器动作时能够将成对的奇数档齿轮组或偶数档齿轮组中的一个空套齿轮与所在轴固连以传递扭矩而另一个继续保持空套。由于双离合器中的一个离合器对应奇数档，另一离合器对应偶数档，当车辆挂入一个档位时，另一个离合器及对应的下一个档位已经通过对应同步器处于预备状态，只要当前档位分离就可以立刻接合下一个档位，因此双离合变速箱的选换档速度较快，较好地解决了动力传输中断的问题。

但是，在使用工况复杂、档位要求较多的情况下，例如小型拖拉机上使用的变速器，现有的双离合器变速器还不能满足控制需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够满足多档位需求的多离合器变速装置。

本发明采用的技术方案是：多离合器变速装置，包括供动力输入的主输入轴、输出动力的主输出轴，还包括多离合器和行星排汇流机构，所述行星排汇流机构包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈，所述太阳轮、行星架和齿圈三者中的任意两个上设有供扭矩输入的输入部件且剩余一个是与所述主输出轴同轴传动连接，所述多离合器包括与主输入轴同轴传动连接的输入端、至少两个离合输出轴和用于选择输入端与对应的离合输出轴传动连接的离合机构，所述离合输出轴包括分别对应两动力输入部件设置的第一离合输出轴和第二离合输出轴，所述第一离合输出轴和第二离合输出轴与各自对应的动力输入部件之间设有用于在对应的动力输入部件和多离合器之间传递动力的两个以上的选换档齿轮组，每个所述的选换档齿轮组中均包括在其传递动力所对应的轴上空套转动装配的空套齿轮，与同一根离合输出轴对应的两个以上的选换档齿轮组中的空套齿轮是按设定的选换档档位以一一对应的关系成对地相邻排列，成对的两空套齿轮之间设有用于选择该对的其中一个空套齿轮与所在轴固连而另一个空套齿轮继续保持空套的同步器。

所述输入部件包括太阳轮上传动连接的向太阳轮输入扭矩的太阳轮输入轴和固连在齿圈的外周面上的向齿圈输入扭矩的齿圈外齿，所述行星架是与所述主输出轴同轴传动连接。

所述选换档齿轮组包括空套转动装配在所述第一离合输出轴上的前进档主动齿轮和倒档主动齿轮，所述前进档主动齿轮和倒档主动齿轮并列布置且两者之间设有用于选择两者中的一个与第一离合输出轴固连而另一个继续保持空套的用于切换齿圈转向的转向切换同步器，所述前进档主动齿轮与齿圈直接啮合，所述倒档主动齿轮与齿圈外齿之间设有用于改变齿圈转向的倒档中间齿轮。

所述离合输出轴还包括对应太阳轮输入轴设置的第三离合输出轴，所述第三离合输出轴与太阳轮输入轴之间设有用于在太阳轮输入轴和多离合器之间传递动力的两个以上的选换档齿轮组，各选换档齿轮组均包括在其传递动力所对应的轴上空套转动装配的空套齿轮，各空套齿轮是按设定的选换档档位以一一对应的关系成对地相邻排列，成对的两空套齿轮之间设有用于选择该对的其中一个空套齿轮与所在轴固连而另一个空套齿轮继续保持空套的同步器。

所述第三离合输出轴与太阳轮输入轴之间的选换档齿轮组包括根据设定的选换档规律设置的第一奇数档选换档齿轮组和第二奇数档选换档齿轮组，所述第二离合输出轴与太阳轮输入轴之间的选换档齿轮组包括根据设定的选换档规律设置的第一偶数档选换档齿轮组和第二偶数档选换档齿轮组，各选换档齿轮组均包括一对啮合传动的主动齿轮和从动齿轮。

所述多离合器变速装置设有用于控制所述离合机构按设定规律动作的离合器操纵机构、用于控制各所述同步器动作的选换档操纵机构。

所述倒档中间齿轮是通过对应的倒档轴转动装配在多离合器变速装置上，所述多离合器变速装置还包括对应所述主输入轴、主输出轴、太阳轮输入轴和各离合输出轴设置的用于检测各根轴的转速的转速传感器，还包括用于获取所述转速传感器的转速信息并根据转速信息控制所述离合器操纵机构和选换档操纵机构动作的电子控制单元，转速传感器的信号输出端与电子控制单元的信号输入端连接，电子控制单元与所述离合器操纵机构和选换档操纵机构控制连接。

采用本发明中的上述技术方案，由主输入轴输入到多离合器输入端的动力能够通过第一离合输出轴、第二离合输出轴、对应的选换档齿轮组和同步器输出给行星排汇流机构中的输入部件，继而输出给太阳轮、行星架和齿圈三者中的任意两个上，使行星排汇流机构中对应的两个部件均能够获得种数与选换档齿轮组组数相同的转速，再由行星排汇流机构汇流后经三者中的剩余一个通过主输出轴输出，输出转速的种数等于与第一离合输出轴对应的选换档齿轮组的组数与第二离合输出轴对应的选换档齿轮组的组数的乘积，从而能够满足多档位需求。

附图说明

图1：本发明多离合器变速装置的一个实施例的传动结构原理图。

图中各附图标记的名称为：1-第一离合输出轴，2-壳体，3-倒档主动齿轮，4-转向切换同步器，5-前进档主动齿轮，6-Ⅳ档主动齿轮，7-Ⅱ档主动齿轮，8-第二离合输出轴，9-Ⅲ档主动齿轮，10-Ⅰ档主动齿轮，11-第三离合输出轴，12-离合器操纵机构，13-离合器壳，14-主输入轴，15-发动机，16-第一离合器，17-第二离合器，18-第三离合器，19-Ⅰ档从动齿轮，20-转速传感器，21-太阳轮输入轴，22-奇数档同步器，23-Ⅲ档从动齿轮，24-Ⅱ档从动齿轮，25-偶数档同步器，26-Ⅳ档从动齿轮，27-齿圈，28-选换档操纵机构，29-行星轮，30-行星架，31-太阳轮，32-主输出轴，33-电子控制单元。

具体实施方式

本发明多离合器变速装置的一个实施例如图1所示，是一种小型拖拉机中使用的多离合器变速装置，包括壳体2、与发动机15的输出轴传动连接的主输入轴14、用于向变速器外输出扭矩的主输出轴32、多离合器和行星排汇流机构，还包括由对应的离合器操纵机构12、选换档操纵机构28、转速传感器20及电子控制单元33等构成的变速器控制***。

多离合器包括离合器壳13、与主输入轴14同轴传动连接的输入端、三个离合输出轴和用于选择输入端与对应的离合输出轴传动连接的离合机构。输入端、对应的离合输出轴、离合机构相当于一只离合器，本实施例中，多离合器包括第一离合器16、第二离合器17和第三离合器18，三个离合输出轴分别为对应各离合器设置的第一离合输出轴1、第二离合输出轴8和第三离合输出轴11。其中第一离合器16为奇数档离合器，第二离合器17为偶数档离合器，两者相当于现有技术中的双离合器，能够与对应的选换档齿轮组和同步器配合实现快速选换档。其中第三离合输出轴11为轴套形式的奇数档输出轴，第二离合输出轴8为轴套形式的偶数档输出轴，第三偶数档输出轴为实心轴形式的转向切换轴，用于切换齿圈27转向，第三离合输出轴11同轴套设在第二离合输出轴8上，第二离合输出轴8同轴套设在第一离合输出轴1上。

各离合器均与离合操纵机构对应地控制连接，所述离合器操纵机构12与电子控制单元33控制连接，从而根据设定的规律在同一时刻选择性地将多离合器的输入端与对应的离合输出轴传动连接，使发动机15的动力传递到对应的离合输出轴上。

所述第三离合输出轴11和第二离合输出轴8与太阳轮输入轴21的对应段之间均设有用于在太阳轮输入轴21与相应的离合输出轴之间传递动力的两个的选换档齿轮组，所述第三离合输出轴11与太阳轮输入轴21之间的选换档齿轮组包括根据设定的选换档规律设置的第一奇数档选换档齿轮组和第二奇数档选换档齿轮组，所述第二离合输出轴8与太阳轮输入轴21之间的选换档齿轮组包括根据设定的选换档规律设置的第一偶数档选换档齿轮组和第二偶数档选换档齿轮组，各选换档齿轮组均包括一对啮合传动的主动齿轮和从动齿轮，分别为Ⅰ档主动齿轮10、Ⅱ档主动齿轮7、Ⅲ档主动齿轮9、Ⅳ档主动齿轮6和对应啮合的Ⅰ档从动齿轮19、Ⅱ档从动齿轮24、Ⅲ档从动齿轮23、Ⅳ档从动齿轮26。其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ档从动齿轮是空套转动装配在太阳轮输入轴21上的空套齿轮。按照设定的选换档档位，Ⅰ档从动齿轮19、Ⅲ档从动齿轮23是对应成对地相邻排列且两者之间设有用于选择该对的其中一个与太阳轮输入轴21固连而另一个继续保持空套的奇数档同步器22，Ⅱ、Ⅳ档从动齿轮是对应成对地相邻排列且两者之间设有用于选择该对的其中一个与太阳轮输入轴21固连而另一个继续保持空套的偶数档同步器25。当然，以上各选换档齿轮组的传动比是根据设定的选换档规律设置，各不相同，以实现不同的转速改变。

所述行星排汇流机构包括与所述太阳轮输入轴21同轴传动连接的太阳轮31、行星轮29、与主输出轴32同轴传动连接的行星架30，以及齿圈27，齿圈27的外周面上固设有向齿圈27输入扭矩的齿圈外齿，所述第一离合输出轴1上空套转动装配有一只前进档主动齿轮5和一只倒档主动齿轮3，所述前进档主动齿轮5和倒档主动齿轮3并列布置且两者之间设有用于选择两者中的一个与第一离合输出轴1固连而另一个继续保持空套的用于切换齿圈27转向的转向切换同步器4，所述前进档主动齿轮5与齿圈外齿直接啮合，所述倒档主动齿轮3与齿圈外齿之间设有用于改变齿圈27转向的倒档中间齿轮。

奇数档同步器22、偶数档同步器25、转向切换同步器4均与对应的选换档操纵机构28控制连接，所述离合器操纵机构12与电子控制单元33控制连接，其中电子控制单元33即ECU，是本领域用于控制选换档操纵机构和离合器操纵机构动作的常规手段，本发明中对应的具体结构此处不再赘述。所述倒档中间齿轮是通过对应的倒档轴转动装配在多离合器变速装置上，所述多离合器变速装置包括对应所述主输入轴14、主输出轴32、太阳轮输入轴21、三个离合输出轴和倒档轴设置的用于检测各根轴的转速的转速传感器20，电子控制单元33能够获取各转速传感器20的转速信息。工作时，电子控制单元33根据各转速传感器20传递的转速信号对变速器的运行状态进行识别与判断，并根据设定的选换档规律，当需要选换档操作时，通过离合器操纵机构12和选换档操纵机构28分别控制各离合器与各同步器选换档动作，通过第一离合器16、第二离合器17、奇数档同步器22、偶数档同步器25共同控制太阳轮输入轴21和太阳轮31的转速，通过第三离合器18、转向切换同步器4控制齿圈27的转向和转速，然后通过行星排汇流机构汇流后经行星架30向主输出轴32输出，实现变速。

本发明多离合器变速装置可以实现4个前进档和4个倒档。转向切换同步器4依图的左侧结合时，第一离合器16结合，第二离合器17结合，偶数档同步器25左、右啮合可输出2个前进档，第三离合器18结合，奇数档同步器22左、右啮合可输出2个前进。同理，转向切换同步器4依图的右侧结合时，第一离合器16结合，第二离合器17结合，偶数档同步器25左、右啮合可输出2个倒档，第三离合器18结合，奇数档同步器22左、右啮合可输出2个倒档，实现4+4的档位输出。选换档时，只需改变第二离合器17、第三离合器18和奇数档同步器22、偶数档同步器25、转向切换同步器4的状态就可以实现选换档。

变速器工作时，各档的传递路线相似，传递原理相同。下文具体讲述倒档最高档、倒档最低位和前进档最高档、前进档最低档四种情况时各部件的状态及动力传递路线，其余档位依此类推，不再具体叙述。

前进档最低档：第一离合器16结合，转向切换同步器4左侧结合，第三离合器18结合，奇数档同步器22依图的左侧结合。动力传递路线为：一路由主输入轴14传至第三离合输出轴11，经Ⅰ档主、从动齿轮的啮合传至太阳轮输入轴21，一路由主输入轴14传至第一离合输出轴1，经前进档主动齿轮5与齿圈27的啮合传至齿圈27，两路动力通过行星排汇流机构汇流后经行星架30传至主输出轴32输出。

前进档最高档：第一离合器16结合，转向切换同步器4左侧结合，第二离合器17结合，偶数档同步器25依图的右侧结合。动力传递路线为：一路由主输入轴14传至第二离合输出轴8，经Ⅳ档主、从动齿轮的啮合传至太阳轮输入轴21，一路由主输入轴14传至第一离合输出轴1，经前进档主动齿轮5与齿圈27的啮合传至齿圈27，两路动力通过行星排汇流机构汇流后经行星架30传至主输出轴32输出。

倒档最低档：第一离合器16结合，转向切换同步器4右侧结合，第二离合器17结合，偶数档同步器25依图的右侧结合。动力传递路线为：一路由主输入轴14传至第二离合输出轴8，经Ⅳ档主、从动齿轮的啮合传至太阳轮输入轴21，一路由主输入轴14传至第一离合输出轴1，经倒档主动齿轮3与倒档中间齿轮及倒档中间齿轮与齿圈27的啮合传至齿圈27，两路动力通过行星排汇流机构汇流后经行星架30传至主输出轴32输出。

倒档最高档：第一离合器16结合，转向切换同步器4右侧结合，第三离合器18结合，奇数档同步器22依图的左侧结合。动力传递路线为：一路由主输入轴14传至第三离合输出轴11，经Ⅰ档主、从动齿轮的啮合传至太阳轮输入轴21，一路由主输入轴14传至第一离合输出轴1，经倒档主动齿轮3与倒档中间齿轮及倒档中间齿轮与齿圈27的啮合传至齿圈27，两路动力通过行星排汇流机构汇流后经行星架30传至主输出轴32输出。

上述实施例中的多离合器变速装置是用于小型拖拉机上，当然，该变速装置也可以用于汽车上等其他车辆上或类似传动场合。上述实施例中的奇、偶数档同步器是对应空套转动装配在太阳轮输入轴21上的各从动齿轮设置在太阳轮输入轴21上，在本发明的其他实施例中，也可以将设置在第一、二离合输出轴上的对应主动齿轮设置为空套形式，而相应的从动齿轮固定在太阳轮输入轴21上，此时，奇、偶数档同步器可以分别设置在对应的第一、二离合输出轴上。而各离合器也可以设置成分体的形式，例如将第一离合器16和第二离合器17单独设置，第三离合器18单独分离设置，并通过对应的离合器输入端与主输入轴14传动连接。另外，上述实施例中太阳轮输入轴21与对应的离合输出轴之间的选换档齿轮组设有两组，在其他实施例中，选换档齿轮组也可以设置成两组以上，同时增加对应的同步器即可，以适应不同数量的档位需求。

Claims (7)

1.多离合器变速装置，包括供动力输入的主输入轴、输出动力的主输出轴，其特征在于：还包括多离合器和行星排汇流机构；所述行星排汇流机构包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈，所述太阳轮、行星架和齿圈三者中的任意两个上设有供扭矩输入的输入部件且剩余一个是与所述主输出轴同轴传动连接；所述多离合器包括与主输入轴同轴传动连接的输入端、至少两个离合输出轴和用于选择输入端与对应的离合输出轴传动连接的离合机构；所述离合输出轴包括分别对应两动力输入部件设置的第一离合输出轴和第二离合输出轴，所述第一离合输出轴和第二离合输出轴与各自对应的动力输入部件之间设有用于在对应的动力输入部件和多离合器之间传递动力的两个以上的选换档齿轮组，每个所述的选换档齿轮组中均包括在其传递动力所对应的轴上空套转动装配的空套齿轮，与同一根离合输出轴对应的两个以上的选换档齿轮组中的空套齿轮是按设定的选换档档位以一一对应的关系成对地相邻排列，成对的两空套齿轮之间设有用于选择该对的其中一个空套齿轮与所在轴固连而另一个空套齿轮继续保持空套的同步器。

2.根据权利要求1所述的多离合器变速装置，其特征在于：所述输入部件包括太阳轮上传动连接的向太阳轮输入扭矩的太阳轮输入轴和固连在齿圈的外周面上的向齿圈输入扭矩的齿圈外齿，所述行星架是与所述主输出轴同轴传动连接。

3.根据权利要求2所述的多离合器变速装置，其特征在于：所述选换档齿轮组包括空套转动装配在所述第一离合输出轴上的前进档主动齿轮和倒档主动齿轮，所述前进档主动齿轮和倒档主动齿轮并列布置且两者之间设有用于选择两者中的一个与第一离合输出轴固连而另一个继续保持空套的用于切换齿圈转向的转向切换同步器，所述前进档主动齿轮与齿圈直接啮合，所述倒档主动齿轮与齿圈外齿之间设有用于改变齿圈转向的倒档中间齿轮。

4.根据权利要求2或3所述的多离合器变速装置，其特征在于：所述离合输出轴还包括对应太阳轮输入轴设置的第三离合输出轴，所述第三离合输出轴与太阳轮输入轴之间设有用于在太阳轮输入轴和多离合器之间传递动力的两个以上的选换档齿轮组，各选换档齿轮组均包括在其传递动力所对应的轴上空套转动装配的空套齿轮，各空套齿轮是按设定的选换档档位以一一对应的关系成对地相邻排列，成对的两空套齿轮之间设有用于选择该对的其中一个空套齿轮与所在轴固连而另一个空套齿轮继续保持空套的同步器。

5.根据权利要求4所述的多离合器变速装置，其特征在于：所述第三离合输出轴与太阳轮输入轴之间的选换档齿轮组包括根据设定的选换档规律设置的第一奇数档选换档齿轮组和第二奇数档选换档齿轮组，所述第二离合输出轴与太阳轮输入轴之间的选换档齿轮组包括根据设定的选换档规律设置的第一偶数档选换档齿轮组和第二偶数档选换档齿轮组，各选换档齿轮组均包括一对啮合传动的主动齿轮和从动齿轮。

6.根据权利要求3所述的多离合器变速装置，其特征在于：所述多离合器变速装置设有用于控制所述离合机构按设定规律动作的离合器操纵机构、用于控制各所述同步器动作的选换档操纵机构。

7.根据权利要求6所述的多离合器变速装置，其特征在于：所述倒档中间齿轮是通过对应的倒档轴转动装配在多离合器变速装置上，所述多离合器变速装置还包括对应所述主输入轴、主输出轴、太阳轮输入轴和各离合输出轴设置的用于检测各根轴的转速的转速传感器，还包括用于获取所述转速传感器的转速信息并根据转速信息控制所述离合器操纵机构和选换档操纵机构动作的电子控制单元，转速传感器的信号输出端与电子控制单元的信号输入端连接，电子控制单元与所述离合器操纵机构和选换档操纵机构控制连接。

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