CN110230667A - 一种九速双离合自动变速器及车辆 - Google Patents

一种九速双离合自动变速器及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种九速双离合自动变速器及车辆，其中，九速双离合自动变速器包括：输入轴，包括第一输入轴、第二输入轴和输入齿轮轴；输出轴，包括第一中间轴和第二中间轴。第一中间轴设有第一输出齿轮、第一双边同步器、第一输出齿轮轴、第四输出齿轮和第一单边同步器，第一输出齿轮轴设有第三输出齿轮和第二双边同步器；第二中间轴设有第五输出齿轮、第三双边同步器、第二输出齿轮轴、第八输出齿轮和第二单边同步器，第二输出齿轮轴设有第七输出齿轮和第四双边同步器。该九速双离合自动变速器在现有七速双离合变速器的基础上进行改进，在完成九速换挡的同时，能够最大限度的优化了内核输出齿轮和同步器的数量，结构紧凑且占用空间较小。

Description

一种九速双离合自动变速器及车辆
技术领域
本发明涉及汽车变速器领域，具体涉及一种九速双离合自动变速器及车辆。
背景技术
目前市场上的双离合自动变速器，主要以6速和7速为主。随着国家排放标准的升级，为改善车辆的燃油表现，各大厂商均在开发及研究拥有更多档位的变速箱。
当今汽车工业的发展，节能减排成为设计的主要方向，整车对于变速器的设计要求越趋严格，因此具有高效率、高舒适性、高速比范围的双离合自动变速器逐渐成为发展趋势。双离合自动变速器中的传动系结构及驻车棘轮的布置结构是整个变速器的重要组成部分，也是后续机械硬件设计和软件设计的首要条件，因此双离合变速器对传动及驻车棘轮的布置结构要求也越来越高。
对于传动***方面，为了获得更好的动力性和经济性，更宽的速比范围，更合理的速比分配已经是变速器的一个重要的发展方向。虽然许多双离合自动变速器轴系设计已经取得很大的进步，但是也还存在一些因为考虑不全面导致的缺陷，使得其在结构紧凑性、传动性能以及工作稳定性方面存在不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种九速双离合自动变速器及车辆，在现有七速双离合变速器的基础上进行改进，在完成九速换挡的同时，能够最大限度的优化齿轮和同步器的数量，结构紧凑且占用空间较小。
为解决上述技术问题，本发明提供一种九速双离合自动变速器，其包括：
输入轴，包括通过第一离合器与发动机耦合的第一输入轴、通过第二离合器与发动机耦合的第二输入轴和输入齿轮轴，所述第二输入轴同轴套接于所述第一输入轴的外侧，所述输入齿轮轴同轴套接于所述第二输入轴的外侧；
输出轴，包括平行设于所述输入轴两侧的第一中间轴和第二中间轴，所述第一中间轴和所述第二中间轴分别设有与差速器齿轮啮合的主减齿轮；
所述第一中间轴由朝向发动机的一侧开始依次设有第一输出齿轮、第一双边同步器、第一输出齿轮轴、第四输出齿轮和第一单边同步器，所述第一输出齿轮轴同轴套接于所述第一中间轴的外侧，其设有第三输出齿轮和作用于所述第三输出齿轮和所述第四输出齿轮之间的第二双边同步器；
所述第二中间轴由朝向发动机的一侧开始依次设有第五输出齿轮、第三双边同步器、第二输出齿轮轴、第八输出齿轮和第二单边同步器，所述第二输出齿轮轴同轴套接于所述第二中间轴的外侧，其设有第七输出齿轮和作用于所述第七输出齿轮和所述第八输出齿轮之间的第四双边同步器；
所述输入轴设有与所述输出轴的各输出齿轮对应的输入齿轮，并形成位于所述输入齿轮轴的第一齿轮副、第二齿轮副、第五齿轮副和第六齿轮副，位于所述第一输入轴的第四齿轮副和第八齿轮副，以及位于所述第二输入轴的第三齿轮副和第七齿轮副。
可选地，还包括倒挡惰轮轴，所述倒挡惰轮轴设于所述输入齿轮轴和所述第一中间轴之间，或设于所述输入齿轮轴和所述第二中间轴之间，所述倒挡惰轮轴与所述输入齿轮轴配合形成第五齿轮副。
可选地，所述倒挡惰轮轴设于所述输入齿轮轴和所述第二中间轴之间，并与所述第五输出齿轮配合形成第十一齿轮副。
可选地，所述第一输入轴远离所述发动机的一端伸出所述第二输入轴，所述第二输入轴远离所述发动机的一端伸出所述输入齿轮轴。
本发明所提供的九速双离合自动变速器具有如下优势：
(1)设计和制造工艺简单，可实现零部件较高国产化；
(2)结构紧凑，在现有七速双离合变速器的基础上将两个齿轮更改为齿轮轴，在增加档位数的同时，仍然保持仅三组平行齿轮轴结构(第一输出齿轮轴、第二输出齿轮轴和输入齿轮轴)；
(3)轻量化，在完成九速换挡的同时，最大限度的优化了齿轮和同步器的数量，同时使用空心轴(第一输出齿轮轴、第二输出齿轮轴和输入齿轮轴均为空心轴)，实现轻量化的目标；
(4)油耗低，档位更多，能够更加充分的匹配发动机扭矩，速比选择更多，使发动机工作在更合理的范围；
(5)动力性强，速比跨度更大，使起步和爬坡时扭矩更大，高档位拥有更快车速。
另外，本发明还提供了一种车辆，该车辆具有如上所述的九速双离合自动变速器。
具有如上所述的九速双离合自动变速器的车辆所具有的技术效果与上述九速双离合自动变速器的技术效果类似，为节约篇幅，在此不再赘述。
附图说明
图1是本发明实施例所提供的九速双离合自动变速器的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的九速双离合自动变速器的档位操作表。
附图1和2中，附图标记说明如下：
11-第一输入轴，12-第二输入轴，13-输入齿轮轴；
FD1-第一中间轴，FD2-第二中间轴；
K1-第一离合器，K2-第二离合器；
G1-第一输出齿轮，G2-第一输出齿轮轴，G3-第三输出齿轮，G4-第四输出齿轮，G5-第五输出齿轮，G6-第二输出齿轮轴，G7-第七输出齿轮，G8-第八输出齿轮，G9-第一主减齿轮，G10-第二主减齿轮，G11-差速器齿轮，G12-倒挡惰轮轴；
Z1-第一齿轮副，Z2-第二齿轮副，Z3-第三齿轮副，Z4-第四齿轮副，Z5-第五齿轮副，Z6-第六齿轮副，Z7-第七齿轮副，Z8-第八齿轮副，Z9-第九齿轮副，Z10-第十齿轮副，Z11-第十一齿轮副；
S1-第一双边同步器，S2-第二双边同步器，S3-第一单边同步器，S4-第三双边同步器，S5-第四双边同步器，S6-第二单边同步器。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1，图1是本发明实施例所提供的九速双离合自动变速器的结构示意图；图2是根据本发明实施例的九速双离合自动变速器的档位操作表。
本发明实施例提供一种九速双离合自动变速器和具有该九速双离合自动变速器的车辆。如图1所示，该九速双离合自动变速器包括第一离合器K1、第二离合器K2、输入轴和输出轴。其中，输入轴包括第一输入轴11、第二输入轴12和输入齿轮轴13，第一输入轴11通过第一离合器K1与发动机耦合，第二输入轴12同轴套接于第一输入轴11的外侧，并通过第二离合器K2与发动机耦合，第三输入轴同轴套接于第二输入轴12的外侧，第一输入轴11远离发动机的一端凸出第二输入轴12，第二输入轴12远离发动机的一端凸出输入齿轮轴13。
输出轴包括第一中间轴FD1和第二中间轴FD2，该第一中间轴FD1和第二中间轴FD2平行且对称设于输入轴的两侧，并分别设有与差速器齿轮G11啮合的主减齿轮。其中，第一中间轴FD1通过第一主减齿轮G9与差速器齿轮G11啮合，以形成第九齿轮副Z9，第二中间轴FD2通过第二主减齿轮G10与差速器齿轮G11啮合，以形成第十齿轮副Z10。
第一中间轴FD1由朝向发动机的一侧开始，依次设有第一输出齿轮G1、第一双边同步器S1、第一输出齿轮轴G2、第四输出齿轮G4和第一单边同步器S3，其中，第一输出齿轮轴G2为同轴套接于第一中间轴FD1的外侧的齿轮轴，其设有第三输出齿轮G3和第二双边同步器S2。第一双边同步器S1作用于第一输出齿轮G1和第一输出齿轮轴G2之间，第二双边同步器S2作用于第三输出齿轮G3和第四输出齿轮G4之间。
第二中间轴FD2由朝向发动机的一侧开始，依次设有第五输出齿轮G5、第三双边同步器S4、第二输出齿轮轴G6、第八输出齿轮G8和第二单边同步器S6，其中，第二输出齿轮轴G6为同轴套接于第二中间轴FD2的外侧的齿轮轴，其设有第六输出齿轮G6和第四双边同步器S5。第三双边同步器S4作用于第五输出齿轮G5和第二输出齿轮轴G5之间，第四双边同步器S5作用于第七输出齿轮G7和第八输出齿轮G8之间。
输入轴设有输入齿轮，各输入齿轮与输出轴的各输出齿轮相对应，并形成多个齿轮副，其中，输入齿轮轴13设有第一齿轮副Z1、第二齿轮副Z2、第五齿轮副Z5和第六齿轮副Z6，第一输入轴11设有第四齿轮副Z4和第八齿轮副Z8，而第二输入轴12设有第三齿轮副Z3和第七齿轮副Z7。通过选择第一离合器K1或第二离合器K2、调节各同步器，各齿轮副之间实现动力流的传递以实现各档位的调节。
该九速双离合自动变速器仅是在原有的七速双离合自动变速器的基础上对结构进行改进，具体的，将设于输出轴的两个输出齿轮更改为输出齿轮轴，并于第二输入轴12的外侧增设输入齿轮轴13，其设计和制造工艺较为简单。同时，第一输出齿轮轴G2、第二输出齿轮轴G6和输入齿轮周13的设置，增加了动力流传递路径，进而增加档位数，并且在完成九速换挡的同时，保持仅三组平行齿轮轴，结构紧凑，同时在最大限度的优化了齿轮和同步器的数量，进而保证传动系的尺寸，便于对其进行安装。
具有该九速双离合自动变速器相对于具有七速双离合自动变速器来说，由于改进后档位更多，能够更加充分的匹配发动机扭矩，速比选择也就更多，使得车辆发动机工作在更合理的范围内，进而降低油耗；并且速比跨度更大，车辆在起步和爬坡时的扭矩更大，动力性强，使得高档位拥有更快车速。
同时，输出齿轮轴同轴套接于中间轴的外侧，输入齿轮轴13同轴套接于第二输入轴12的外侧，也就是说，输入齿轮轴13、第一输出齿轮轴G2和第二输出齿轮轴G6均为空心轴，可实现车辆整体轻量化的目标。
另外，该九速双离合自动变速器还设有倒挡惰轮轴G12，本实施例中，将该倒挡惰轮轴G12设于输入齿轮轴13及第二中间轴FD2之间，其与输入齿轮轴13形成第五齿轮副Z5，与第二中间轴FD2的输出齿轮G5形成第十一齿轮副Z11，以实现车辆的倒挡功能。当然，在本实施例中，也可以将该倒挡惰轮轴G12设于第一中间轴FD1或第二中间轴FD2上，但将该倒挡惰轮轴G12设于输入齿轮轴13与中间轴之间，相对于将其设于第一中间轴FD1或第二中间轴FD2上来说，无需在第一中间轴FD1或第二中间轴FD2上设置与其相应的位置，进而可减小第一中间轴FD1或第二中间轴FD2的轴向长度，减小整体体积，便于该变速器的安装。
本实施例中，当然，由于第一中间轴FD1和第二中间轴FD2对称设置，该倒挡惰轮轴G12也可以设设于输入齿轮轴13和第一中间轴FD1之间，在此不做具体要求。
如图1和图2所示，现具体描述根据本发明实施例所提供的用于车辆的九速双离合自动变速器的换挡过程。
驾驶员要求D档(前进档，即一档)行驶时，动力流为Z4-Z2-Z6-Z10。
第二双边同步器S2移到右位D(第四输出齿轮G4)，第四双边同步器S4移至右位H(第二输出齿轮轴G2)，第一离合器K1合，第二离合器K2开，动力经由第二输入轴12传递至第四齿轮副Z4，再由第二齿轮副Z2扭矩传递至第六齿轮副Z6，最后由第十齿轮副Z10将扭矩传递差速器并完成动力输出，实现前进挡。
当TCU(变速箱控制模块)判断需要升至二档时，动力流为Z7-Z10。
第三双边同步器S4保持右位H，第四双边同步器S5移至左位I(第七输出齿轮G7)，第一离合器K1开，第二离合器K2合，动力经由第二输入轴12传递至第七齿轮副Z7，再由第十齿轮副Z10将扭矩传递差速器并完成动力输出，实现前进挡。
当TCU判断需要升至三档时，动力流为Z8-Z10。
第二单边同步器S6移至左位J(第八输出齿轮G8)，第一离合器K1合，第二离合器K2开，动力由第一输入轴11传递至第八齿轮副Z8，再由第十齿轮副Z10将扭矩传递差速器并完成动力输出，实现前进挡。
当TCU判断需升到四档时，动力流为Z3-Z2-Z1-Z9。
第一双边同步器S1移至左位A(第一输出齿轮G1)，第二双边同步器S2移至左位E(第三输出齿轮G3)，第一离合器K1开，第二离合器K2合，动力由第二输入轴12传递至第三齿轮副Z3，再由第二齿轮副Z2扭矩传递至第一齿轮副Z1，最后由第九齿轮副Z9将扭矩传递差速器并完成动力输出，实现前进挡。
当TCU判断需升到五档时，动力流为Z8-Z6-Z1-Z9。
第一双边同步器S1保持左位A，第四双边同步器S5移至右位K(第八输出齿轮G8)，第一离合器K1合，第二离合器K2开，动力由第一输入轴11传递至第八齿轮副Z8，再由第六齿轮副Z6扭矩传递至第一齿轮副Z1，最后由第九齿轮副Z9将扭矩传递差速器并完成动力输出，实现前进挡。
当TCU判断需升到六档时，动力流为Z7-Z6-Z1-Z9。
第一双边同步器S1保持左位A，第四双边同步器S5移至左位I(第七输出齿轮G7)，第一离合器K1开，第二离合器K2合，动力由第二输入轴12传递至第七齿轮副Z7，再由第六齿轮副Z6扭矩传递至第一齿轮副Z1，最后由第九齿轮副Z9将扭矩传递差速器并完成动力输出，实现前进挡。
当TCU判断需升到七档时，动力流为Z4-Z9。
第一单边同步器S3移到左位B(第四输出齿轮G4)，第一离合器K1合，第二离合器K2开，动力由第一输入轴11传递至第四齿轮副Z4，再由第九齿轮副Z9将扭矩传递差速器并完成动力输出，实现前进挡。
当TCU判断需升到八档时，动力流为Z3-Z9。
第一双边同步器S1移至右位C(第一输出齿轮轴G2)，第二双边同步器S2移至左位E(第三输出齿轮G3)，第一离合器K1开，第二离合器K2合，动力由第二输入轴12传递至第三齿轮副Z3，再由第九齿轮副Z9将扭矩传递差速器并完成动力输出，实现前进挡。
当TCU判断需升到九档时，动力流为Z8-Z6-Z2-Z9。
第一双边同步器S1保持右位C，第四双边同步器S5移向右位K(第八输出齿轮G8)，第一离合器K1合，第二离合器K2开，动力经由第一输入轴11传递至第八齿轮副Z8，再由第六齿轮副Z6扭矩传递至第二齿轮副Z2，最后由齿轮副第九Z9将扭矩传递差速器并完成动力输出，实现前进挡。
其他降档过程亦然，此处不再赘述。
而驾驶员要求R档(倒档)行驶时，动力流为Z3-Z2-Z5-Z11-Z10。
第二双边同步器S2移至左位E(第三输出齿轮G3)，第三双边同步器S4移至左位G(第五输出齿轮G5)，第一离合器K1开，第二离合器K2合，动力由第二输入轴12传递至第三齿轮副Z3，再经由第二齿轮副Z2传递扭矩到第五齿轮副Z5，再经第十一齿轮副Z11传递到第二中间轴FD2，从而实现扭矩反向；最后经第十齿轮副Z10传递扭矩到差速器并完成输出，实现倒档。
当驾驶员要求N档时，两离合器分开，所有同步器中位(视标定需求，是否预挂1档和R档)。
当驾驶员要求P档时，两离合器分开，所有同步器中位(视标定需求，是否预挂1档和R档)，此时驻车机构工作，由于驻车机构设计已成熟，为节约篇幅，在此不再赘述。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种九速双离合自动变速器，其特征在于，包括：
输入轴，包括通过第一离合器(K1)与发动机耦合的第一输入轴(11)、通过第二离合器(K2)与发动机耦合的第二输入轴(12)和输入齿轮轴(13)，所述第二输入轴(12)同轴套接于所述第一输入轴(11)的外侧，所述输入齿轮轴(13)同轴套接于所述第二输入轴(12)的外侧；
输出轴，包括平行设于所述输入轴两侧的第一中间轴(FD1)和第二中间轴(FD2)，所述第一中间轴(FD1)和所述第二中间轴(FD2)分别设有与差速器齿轮(G11)啮合的主减齿轮；
所述第一中间轴(FD1)由朝向发动机的一侧开始依次设有第一输出齿轮(G1)、第一双边同步器(S1)、第一输出齿轮轴(G2)、第四输出齿轮(G4)和第一单边同步器(S3)，所述第一输出齿轮轴(G2)同轴套接于所述第一中间轴(FD1)的外侧，其设有第三输出齿轮(G3)和作用于所述第三输出齿轮(G3)和所述第四输出齿轮(G4)之间的第二双边同步器(S2)；
所述第二中间轴(FD2)由朝向发动机的一侧开始依次设有第五输出齿轮(G5)、第三双边同步器(S4)、第二输出齿轮轴(G6)、第八输出齿轮(G8)和第二单边同步器(S6)，所述第二输出齿轮轴(G6)同轴套接于所述第二中间轴(FD2)的外侧，其设有第七输出齿轮(G7)和作用于所述第七输出齿轮(G7)和所述第八输出齿轮(G8)之间的第四双边同步器(S5)；
所述输入轴设有与所述输出轴的各输出齿轮对应的输入齿轮，并形成位于所述输入齿轮轴(13)的第一齿轮副(Z1)、第二齿轮副(Z2)、第五齿轮副(Z5)和第六齿轮副(Z6)，位于所述第一输入轴(11)的第四齿轮副(Z4)和第八齿轮副(Z8)，以及位于所述第二输入轴(12)的第三齿轮副(Z3)和第七齿轮副(Z7)。
2.根据权利要求1所述的九速双离合自动变速器，其特征在于，还包括倒挡惰轮轴(G12)，所述倒挡惰轮轴(G12)设于所述输入齿轮轴(13)和所述第一中间轴(FD1)之间，或设于所述输入齿轮轴(13)和所述第二中间轴(FD2)之间，所述倒挡惰轮轴(G12)与所述输入齿轮轴(13)配合形成第五齿轮副(Z5)。
3.根据权利要求2所述的九速双离合自动变速器，其特征在于，所述倒挡惰轮轴(G12)设于所述输入齿轮轴(13)和所述第二中间轴(FD2)之间，并与所述第五输出齿轮(G5)配合形成第十一齿轮副(Z11)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的九速双离合自动变速器，其特征在于，所述第一输入轴(11)远离所述发动机的一端伸出所述第二输入轴(12)，所述第二输入轴(12)远离所述发动机的一端伸出所述输入齿轮轴(13)。
5.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的九速双离合自动变速器。
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