CN103277467B - 多档多离合器变速装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多档多离合器变速装置。多档多离合器变速装置，包括主输入轴、主输出轴、输入侧多离合器、输出侧多离合器、中间轴；输入侧多离合器包括与主输入轴同轴传动连接的输入端、两个离合输出轴和输入离合机构；输出侧多离合器包括与主输出轴同轴传动连接的输出端、两个离合输入轴和输出离合机构；各根离合输出轴、各根离合输入轴与中间轴的对应段之间分别设有用于在中间轴与相应的输入侧多离合器或输出侧多离合器之间传递扭矩的两个以上的选换档齿轮组，每个选换档齿轮组中均包括对应的空套齿轮和对应的同步器，主输入轴、主输出轴是同轴设置。上述多档多离合器变速装置能够满足多档位需求。

Description

多档多离合器变速装置

技术领域

本发明涉及多档多离合器变速装置。

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CN 201265630Y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。

然而，虽然现有技术中的双离合器变速器能够较好地解决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，现有的双离合器变速器还不能满足上述情况下的控制需求。

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档多离合器变速装置。

本发明采用的技术方案是：多档多离合器变速装置，包括供动力输入的主输入轴、输出动力的主输出轴，还包括输入侧多离合器、输出侧多离合器、中间轴；输入侧多离合器包括与主输入轴同轴传动连接的输入端、两个离合输出轴和用于选择输入端与其中一个离合输出轴传动连接的输入离合机构，输出侧多离合器包括与主输出轴同轴传动连接的输出端、两个离合输入轴和用于选择输出端与其中一个离合输入轴传动连接的输出离合机构，所述各根离合输出轴与中间轴的对应段之间、所述各根离合输入轴与中间轴的对应段之间分别设有用于在中间轴与相应的输入侧多离合器或输出侧多离合器之间传递扭矩的两个以上的选换档齿轮组，所述的每个选换档齿轮组中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，与同一根离合输出轴或同一根离合输入轴对应的两个以上的选换档齿轮组中的空套齿轮按设定的选换档档位以一一对应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。

所述主输入轴、中间轴、主输出轴是沿径向并列平行设置。

所述选换档齿轮组中的一组设有倒档中间齿轮，所述倒档中间齿轮通过对应的倒档轴转动装配在多档多离合器变速装置上。

所述多档多离合器变速装置设有用于控制所述输入离合机构和输出离合机构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。

所述多档多离合器变速装置包括对应所述主输入轴、主输出轴、中间轴、两个离合输入轴、两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，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。

所述输入侧多离合器还包括用于向对应的负载装置输出扭矩的负载输出轴、用于将输入端与负载输出轴传动连接的负载离合机构。

采用本发明中的上述技术方案，通过输入侧多离合器、对应的选换档齿轮组和同步器，主输入轴能够向中间轴输出种数与对应的选换档齿轮组的组数相同的转速，再通过输出侧多离合器、对应的选换档齿轮组和同步器，能够将中间轴获得的某一种转速再次变换成种数等于与输出侧多离合器对应的选换档齿轮组的组数的转速，最终能够向主输出轴输出种数等于输入侧多离合器对应的选换档齿轮组组数与输出侧多离合器对应的选换档齿轮组组数的乘积的转速，能够满足多档位需求。

附图说明

图1：本发明多档多离合器变速装置的一个实施例的传动结构原理图；

图2：本发明中的主输出轴、主输入轴、中间轴和倒档轴的空间位置关系示意图。

图中各附图标记的名称为：1-壳体，2-倒档轴，3-倒档中间齿轮，4-负载输出轴，5-倒档主动齿轮，6-输入侧Ⅱ档主动齿轮，7-偶数档离合输出轴，8-输入侧Ⅲ档主动齿轮，9-奇数档离合输出轴，10-输入侧Ⅰ档主动齿轮，11-输入侧奇数档离合器，12-输入侧偶数档离合器，13-负载输出离合器，14-输入侧离合器壳，15-转速传感器，16-主输入轴，17-发动机，18-输入侧Ⅰ档从动齿轮，19-输入侧奇数档同步器，20-输入侧Ⅲ档从动齿轮，21-输出侧Ⅳ档主动齿轮，22-输出侧Ⅱ档主动齿轮，23-输入侧Ⅱ档从动齿轮，24-输入侧偶数档同步器，25-倒档从动齿轮，26-中间轴，27-输出侧Ⅲ档主动齿轮，28-输出侧奇数档同步器，29-输出侧Ⅰ档主动齿轮，30-离合器操纵机构，31-主输出轴，32-输出侧偶数档离合器，33-输出侧奇数档离合器，34-输出侧离合器壳，35-输出侧Ⅰ档从动齿轮，36-输出侧Ⅲ档从动齿轮，37-奇数档离合输入轴，38-选换档操纵机构，39-输出侧Ⅱ档从动齿轮，40-输出侧偶数档同步器，41-输出侧Ⅳ档从动齿轮，42-偶数档离合输入轴，43-电子控制单元。

具体实施方式

本发明的一个实施例如图1~图2所示，是一种多档拖拉机中使用的多档多离合器变速装置，包括壳体1、与发动机17的输出轴传动连接的主输入轴16、中间轴26、主输出轴31、输入侧多离合器和输出侧多离合器，还包括由对应的离合器操纵机构30、选换档操纵机构38、转速传感器15及电子控制单元43等构成的变速装置控制***。

输入侧多离合器包括输入侧离合器壳14、与主输入轴16同轴传动连接的输入端、奇数档离合输出轴9、偶数档离合输出轴7和用于选择输入端与其中一个离合输出轴传动连接的输入离合机构，还包括用于向对应的农具等负载装置输出扭矩的负载输出轴4、用于将输入端与负载输出轴4传动连接的负载离合机构。输入端和对应的离合输出轴、输入离合机构相当于一只离合器，输入端和对应的负载输出轴4、负载离合机构也相当于一只离合器，本实施例中对应的输入侧多离合器包括输入侧奇数档离合器11、输入侧偶数档离合器12和负载输出离合器13。其中负载输出轴4是实心轴形式，奇数档离合输出轴9和偶数档离合输出轴7是同轴套设在负载输出轴4上的轴套形式。各根离合输出轴与中间轴26的对应段之间均设有用于在中间轴26与输入侧多离合器之间传递扭矩的输入侧选换档齿轮组，所述输入侧选换档齿轮组包括与奇数档离合输出轴9对应的两组输入侧奇数档选换档齿轮组、与偶数档离合输出轴7对应的一组输入侧偶数档选换档齿轮组和一组倒档选换档齿轮组。

按照设定的选换档档位，输入侧奇数档选换档齿轮组包括输入侧Ⅰ档选换档齿轮组、输入侧Ⅲ档选换档齿轮组。输入侧Ⅰ档选换档齿轮组包括输入侧Ⅰ档主动齿轮10和输入侧Ⅰ档从动齿轮18，输入侧Ⅲ档选换档齿轮组包括输入侧Ⅲ档主动齿轮8和输入侧Ⅲ档从动齿轮20。

输入侧偶数档选换档齿轮组包括输入侧Ⅱ档选换档齿轮组，输入侧Ⅱ档选换档齿轮组包括输入侧Ⅱ档主动齿轮6和输入侧Ⅱ档从动齿轮23。倒档选换档齿轮组包括倒档主动齿轮5、倒档中间齿轮3和倒档从动齿轮25，所述倒档中间齿轮3是通过对应的倒档轴2转动装配在多档多离合器变速装置的壳体1上，用于改变中间轴26的转向。

其中输入侧Ⅰ档主动齿轮10、输入侧Ⅲ档主动齿轮8是固设在奇数档离合输出轴9上，输入侧Ⅱ档主动齿轮6、倒档主动齿轮5是固设在偶数档离合输出轴7上，而输入侧Ⅰ档从动齿轮18、输入侧Ⅲ档从动齿轮20、输入侧Ⅱ档从动齿轮23、倒档从动齿轮25均是空套转动装配在中间轴26上。输入侧Ⅰ档从动齿轮18、输入侧Ⅲ档从动齿轮20是成对地相邻排列，两者之间设有用于选择其中一个与中间轴26固连而另一个继续保持空套的输入侧奇数档同步器19；输入侧Ⅱ档从动齿轮23、倒档从动齿轮25也是成对地相邻排列，两者之间设有用于选择其中一个与中间轴26固连而另一个继续保持空套的输入侧偶数档同步器24。各组选换档齿轮组的传动比是根据设定的选换档档位设置。

输出侧多离合器包括输出侧多离合器壳、与主输出轴31同轴传动连接的输出端、奇数档离合输入轴37、偶数档离合输入轴42和用于选择输出端与其中一个离合输入轴传动连接的输出离合机构。输出端和对应的离合输入轴、输出离合机构相当于一只离合器，本实施例中对应的输出侧多离合器包括输出侧奇数档离合器33和输出侧偶数档离合器32。其中偶数档离合输入轴42是实心轴形式，奇数档离合输入轴37是同轴套设在偶数档离合输入轴42上的轴套形式。各根离合输入轴与中间轴26的对应段之间均设有用于在中间轴26与输出侧多离合器之间传递扭矩的输出侧选换档齿轮组，所述输出侧选换档齿轮组包括与奇数档离合输入轴37对应的两组输出侧奇数档选换档齿轮组、与偶数档离合输入轴42对应的两组输出侧偶数档选换档齿轮组。

按照设定的选换档档位，输出侧奇数档选换档齿轮组包括输出侧Ⅰ档选换档齿轮组和输出侧Ⅲ档选换档齿轮组。输出侧Ⅰ档选换档齿轮组包括输出侧Ⅰ档主动齿轮29和输出侧Ⅰ档从动齿轮35，输出侧Ⅲ档选换档齿轮组包括输出侧Ⅲ档主动齿轮27和输出侧Ⅲ档从动齿轮36。

输出侧偶数档选换档齿轮组包括输出侧Ⅱ档选换档齿轮组和输出侧Ⅳ档选换档齿轮组，输出侧Ⅱ档选换档齿轮组包括输出侧Ⅱ档主动齿轮22和输出侧Ⅱ档从动齿轮39，输出侧Ⅳ档选换档齿轮组包括输出侧Ⅳ档主动齿轮21和输出侧Ⅳ档从动齿轮41。

其中输出侧Ⅰ档主动齿轮29、输出侧Ⅲ档主动齿轮27均是空套转动装配在中间轴26上，输出侧Ⅱ档主动齿轮22、输出侧Ⅳ档主动齿轮21均是固设在中间轴26上，而输出侧Ⅰ档从动齿轮35、输出侧Ⅲ档从动齿轮36是固设在奇数档离合输入轴37上，输出侧Ⅱ档从动齿轮39、输出侧Ⅳ档从动齿轮41是空套转动装配在偶数档离合输入轴42上。输出侧Ⅰ档主动齿轮29与输出侧Ⅲ档主动齿轮27是成对地相邻排列，两者之间设有用于选择其中一个与中间轴26固连而另一个继续保持空套的输出侧奇数档同步器28；输出侧Ⅱ档从动齿轮39、输出侧Ⅳ档从动齿轮41也是成对地相邻排列，两者之间设有用于选择其中一个与偶数档离合输入轴42固连而另一个继续保持空套的输出侧偶数档同步器40。各组选换档齿轮组的传动比是根据设定的选换档档位设置。

如图2所示，所述主输入轴16、中间轴26、主输出轴31是沿径向并列平行设置，且三者在与轴向垂直的平面内的投影呈三角形排列，能够减小变速装置的整体尺寸。

离合器操纵机构30用于控制各离合器动作，选换档操纵机构38用于控制各同步器动作。在现有技术中，利用离合器操纵机构30控制对应离合器动作而有选择地将对应离合器的输入端和离合输出轴、或输出端与离合输入轴的结合或分离，以及利用选换档操纵机构来实现对同步器的控制而有选择地传动连接相应转轴与其上空套的齿轮均是本领域的惯用技术手段，本实施例中对应的具体结构是本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。

多档多离合器变速装置上对应所述主输入轴16、主输出轴31、中间轴26、两个离合输入轴、两个离合输出轴、倒档轴2和负载输出轴4设置有用于检测各根轴的转速的转速传感器15。电子控制单元即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，本实施例中对应的具体结构是本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。电子控制单元43能够获取所述转速传感器15的转速信息并根据转速信息控制所述离合器操纵机构30和选换档操纵机构38动作，转速传感器15的信号输出端与电子控制单元43的信号输入端连接，电子控制单元43与所述离合器操纵机构30和选换档操纵机构38控制连接。

工作时，输入侧多离合器和输出侧多离合器、各同步器各自相对独立工作，各转速传感器15能够检测各对应轴的转速并发送给电子控制单元43，从而识别和判断变速装置的运行状态，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30和选换档操纵机构38分别控制各离合器与各同步器选换档动作，实现自动变速。

输入侧多离合器中各离合器的结合和分离，以及输入侧奇数档同步器19、输入侧偶数档同步器24的结合状态能够共同控制中间轴26上的转速。输出侧多离合器中，中间轴26获得的某一转速经过输出侧奇数档同步器28、输出侧偶数档同步器40的结合状态，以及输出侧奇数档离合器33和输出侧偶数档离合器32的结合和分离能够向主输出轴31输出不同的转速。本发明上述实施例的多档多离合器变速装置可以实现12个前进档和4个倒档，用较简单的结构实现了较多的档位，尺寸小、体积小、排档范围宽，可满足中小型拖拉机在各种作业工况下对速度的要求。

选换档时，可以保持输入侧离合器状态不变而改变输出侧离合器状态进行选换档、保持输出侧离合器状态不变而改变输入侧离合器状态进行选换档，也可以使输入侧离合器的状态和输出侧离合器的状态同时改变进行选换档。

多档多离合器变速装置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、倒档最低档和前进档最高档、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：负载输出离合器13结合，进行负载输出，输入侧奇数档离合器11结合，输出侧偶数档离合器32结合，输入侧奇数档同步器19在图1中的左侧结合，输出侧奇数档同步器28在图1中的左侧结合。动力传递路线为：主输入轴16传至奇数档离合输出轴9，经输入侧Ⅰ档主、从动齿轮的啮合传至中间轴26，再由中间轴26经输出侧Ⅳ档主、从动齿轮的啮合传至偶数档离合输入轴42，最后传至主输出轴31。

前进档最高档：负载输出离合器13结合，进行负载输出，输入侧奇数档离合器11结合，输出侧奇数档离合器33结合，输入侧奇数档同步器19在图1中的右侧结合，输出侧偶数档同步器40在图1中的右侧结合。动力传递路线为：主输入轴16传至奇数档离合输出轴9，经输入侧Ⅲ档主、从动齿轮的啮合传至中间轴26，再由中间轴26经输出侧Ⅰ档主、从动齿轮的啮合传至奇数档离合输入轴37，最后传至主输出轴31。

倒档最低档：负载输出离合器13结合，进行负载输出，输入侧偶数档离合器12结合，输出侧偶数档离合器32结合，输入侧偶数档同步器24在图1中的右侧结合，输出侧奇数档同步器28在图1中的左侧结合。动力传递路线为：主输入轴16传至偶数档离合输出轴7，经倒档主动齿轮5与倒档中间齿轮3的啮合及倒档中间齿轮3与倒档从动齿轮25的啮合传至中间轴26，再由中间轴26经输出侧Ⅳ档主、从动齿轮的啮合传至偶数档离合输入轴42，最后传至主输出轴31。

倒档最高档：负载输出离合器13结合，进行负载输出，输入侧偶数档离合器12结合，输出侧奇数档离合器33结合，输入侧偶数档同步器24在图1中的右侧结合，输出侧偶数档同步器40在图1中的右侧结合。动力传递路线为：主输入轴16传至偶数档离合输出轴7，经倒档主动齿轮5与倒档中间齿轮3的啮合及倒档中间齿轮3与倒档从动齿轮25的啮合传至中间轴26，再由中间轴26经输出侧Ⅰ档主、从动齿轮的啮合传至奇数档离合输入轴37，最后传至主输出轴31。

上述实施例中的输入侧奇、偶数档同步器和输出侧奇数档同步器28是设置在中间轴26上，输出侧偶数档同步器40是设置在偶数档离合输入轴42上，在本发明的其他实施例中，输入侧奇、偶数档同步器也可以对应设置在输入侧奇、偶数档传动轴上，输出侧奇数档同步器28也可以设置在奇数档离合输入轴37上，而输出侧偶数档同步器40也可以设置在中间轴26上。另外，输入侧奇、偶数档齿轮组和输出侧奇、偶数档齿轮组中齿轮组的数量也可以设置为三个以上，以适应不同数量的档位需求。而上述实施例中倒档中间齿轮3是设置在输入侧偶数档齿轮组内，在本发明的其他实施例中，倒档中间齿轮3也可以设置在输入侧奇数档齿轮组或输出侧奇、偶数档齿轮组内。 

Claims (6)

1.多档多离合器变速装置，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：还包括输入侧多离合器、输出侧多离合器、中间轴；输入侧多离合器包括与主输入轴同轴传动连接的输入端、两个离合输出轴和用于选择输入端与其中一个离合输出轴传动连接的输入离合机构，输出侧多离合器包括与主输出轴同轴传动连接的输出端、两个离合输入轴和用于选择输出端与其中一个离合输入轴传动连接的输出离合机构，所述各根离合输出轴与中间轴的对应段之间、所述各根离合输入轴与中间轴的对应段之间分别设有用于在中间轴与相应的输入侧多离合器或输出侧多离合器之间传递扭矩的两个以上的选换档齿轮组，所述的每个选换档齿轮组中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，与同一根离合输出轴或同一根离合输入轴对应的两个以上的选换档齿轮组中的空套齿轮按设定的选换档档位以一一对应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所述的多档多离合器变速装置，其特征在于：所述主输入轴、中间轴、主输出轴是沿径向并列平行设置。

3.根据权利要求1或2所述的多档多离合器变速装置，其特征在于：所述选换档齿轮组中的一组设有倒档中间齿轮，所述倒档中间齿轮通过对应的倒档轴转动装配在多档多离合器变速装置上。

4.根据权利要求3所述的多档多离合器变速装置，其特征在于：所述多档多离合器变速装置设有用于控制所述输入离合机构和输出离合机构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。

5.根据权利要求4所述的多档多离合器变速装置，其特征在于：所述多档多离合器变速装置包括对应所述主输入轴、主输出轴、中间轴、两个离合输入轴、两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，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。

6.根据权利要求1或2所述的多档多离合器变速装置，其特征在于：所述输入侧多离合器还包括用于向对应的负载装置输出扭矩的负载输出轴、用于将输入端与负载输出轴传动连接的负载离合机构。