CN110566641A - 一种四离合串联式变速器及动力总成 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种四离合串联式变速器及动力总成，属于车辆领域。该变速器包括：同轴套设的输入轴一和输入轴二，分别通过第一离合器和第二离合器与动力源相连；主动齿轮组一和主动齿轮组二，分别套设于输入轴一和输入轴二；输出轴一；从动齿轮组一，包括多个齿轮，且与主动齿轮组一和主动齿轮组二中的齿轮啮合；从动齿轮组二套设于输出轴一；同轴套设的输出轴二和输出轴三，分别通过第三离合器和第四离合器与差速器相连；从动齿轮组三，包括多个齿轮，且与从动齿轮组二的部分齿轮啮合；从动齿轮组四，包括多个可离合地套设于输出轴三的齿轮，且与从动齿轮组二的其他部分齿轮啮合。本发明的变速器能够在不增加齿轮数量的前提下提高变速器的挡位数。

Description

一种四离合串联式变速器及动力总成
技术领域
本发明涉及车辆领域，特别是涉及一种四离合串联式变速器及动力总成。
背景技术
汽车行驶过程中速度在不断的发生改变，要求驱动动力的速度与力矩也要不断的改变，而汽车发动机只能在一定的转速与力矩下工作，因此需要变速器来改变发动机输出的转速和力矩。目前车辆变速器主要由手动变速器(MT)、电控机械式自动变速器(AMT)、液力自动变速器(AT)、无级变速器(CVT)、双离合变速器(DCT)，其中各有利弊，不在此赘述。其中双离合变速器为手动变速器的升级版，通过双离合器的轮流结合和挡位的预挂实现了无动力中断换挡。
当前双离合器变速器因为只有一个双离合器，因此只能从输入端切换至两根输出轴上，所能实现的挡位数即两根输出轴上挡位之和，而非液力变速器(AT) 那种通过不同的离合器开闭实现挡位的乘积。因此市场上多为6挡或7挡双离合变速箱，而更高挡位的通常为AT。对DCT而言，更多的挡位需要更多的齿轮组，最终被空间限制住，无法进一步提高扭矩容量和换挡顺滑性。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种四离合串联式变速器，能够在不增加齿轮数量的前提下提高变速器的挡位数。
本发明的另一个目的是提高变速器的扭矩上限、换挡平顺性和燃油经济性。
特别地，本发明提供了一种四离合串联式变速器，包括：
同轴套设的输入轴一和输入轴二，分别通过第一离合器和第二离合器与动力源相连；
主动齿轮组一和主动齿轮组二，分别套设于所述输入轴一和所述输入轴二；
输出轴一；
从动齿轮组一，包括多个可离合地套设于所述输出轴一的齿轮，且与所述主动齿轮组一和所述主动齿轮组二中的齿轮一一啮合；
从动齿轮组二，套设于所述输出轴一；
同轴套设的输出轴二和输出轴三，分别通过第三离合器和第四离合器与差速器相连；
从动齿轮组三，包括多个可离合地套设于所述输出轴二的齿轮，且与所述从动齿轮组二的部分齿轮啮合；
从动齿轮组四，包括多个可离合地套设于所述输出轴三的齿轮，且与所述从动齿轮组二的未与所述从动齿轮组三啮合的其他部分齿轮啮合。
可选地，变速器还包括：
倒挡中轴，套设有倒挡齿轮，所述倒挡齿轮分别与所述从动齿轮组二的一个齿轮以及所述从动齿轮组四的一个齿轮啮合。
可选地，所述主动齿轮组一包括齿轮一和齿轮二；
所述主动齿轮组二包括齿轮三和齿轮四；
所述从动齿轮组一包括与所述齿轮一啮合的齿轮五、与所述齿轮二啮合的齿轮六、与所述齿轮三啮合的齿轮七、与所述齿轮四啮合的齿轮八；
所述从动齿轮组二包括齿轮十、齿轮十一和齿轮十二；
所述从动齿轮组三包括与所述齿轮十一啮合的齿轮十五、与所述齿轮十二啮合的齿轮十六；
所述从动齿轮组四包括与所述齿轮十啮合的齿轮十四；
所述变速器配置成通过控制所述从动齿轮组一的齿轮与所述输出轴一的离合，所述从动齿轮组三与所述输出轴二的离合、以及所述从动齿轮组四与所述输出轴三的离合形成十二个挡位。
可选地，所述从动齿轮组二还包括与所述倒挡齿轮啮合的齿轮九；且
所述从动齿轮组四还包括与所述倒挡齿轮啮合的齿轮十三。
可选地，所述齿轮五和所述齿轮六之间设有同步器一，用于控制所述齿轮五与所述输出轴一的离合，以及所述齿轮六与所述输出轴一的离合。
可选地，所述齿轮七和所述齿轮八之间设有同步器二，用于控制所述齿轮七与所述输出轴一的离合，以及所述齿轮八与所述输出轴一的离合。
可选地，所述齿轮十五和所述齿轮十六之间设有同步器三，用于控制所述齿轮十五与所述输出轴二的离合，以及所述齿轮十六与所述输出轴二的离合。
可选地，所述齿轮十三和所述齿轮十四之间设有同步器四，用于控制所述齿轮十三与所述输出轴三的离合，以及所述齿轮十四与所述输出轴三的离合。
可选地，所述第一离合器和所述第二离合器集成为双离合器一；
所述第三离合器和所述第四离合器集成为双离合器二。
特别地，本发明还提供了一种动力总成，包括动力源和上述任一项所述的变速器。
本发明的变速器将输出轴一与同轴套设的输出轴二和输出轴三设置为串联形式，使整体的挡位数量从两根输出轴上挡位之和变为两根输出轴挡位之积，从而有效增加了变速器的挡位数量。输出轴二和输出轴三分别通过离合器三和离合器四与差速器连接。即相对于现有技术，本发明在输出轴二和输出轴三的输出端增设了一个双离合器，在不增加齿轮数量的情况下，大大提高了原变速箱的挡位数，提高了传统变速箱的扭矩上限、换挡平顺性以及燃油经济性。
进一步地，因为当前各厂家均有双离合变速箱，本发明仅增加一个双离合器，并未提高技术门槛，非常适用于当前的中国市场，推广难度低，适用范围广。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的变速器的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的变速器的1挡动力传递路径示意图；
图3是根据本发明一个实施例的变速器的2挡动力传递路径示意图；
图4是根据本发明一个实施例的变速器的3挡动力传递路径示意图；
图5是根据本发明一个实施例的变速器的4挡动力传递路径示意图；
图6是根据本发明一个实施例的变速器的5挡动力传递路径示意图；
图7是根据本发明一个实施例的变速器的6挡动力传递路径示意图；
图8是根据本发明一个实施例的变速器的7挡动力传递路径示意图；
图9是根据本发明一个实施例的变速器的8挡动力传递路径示意图；
图10是根据本发明一个实施例的变速器的9挡动力传递路径示意图；
图11是根据本发明一个实施例的变速器的10挡动力传递路径示意图；
图12是根据本发明一个实施例的变速器的11挡动力传递路径示意图；
图13是根据本发明一个实施例的变速器的12挡动力传递路径示意图；
图14是根据本发明一个实施例的变速器的倒挡动力传递路径示意图。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的变速器的结构示意图。本发明提供了一种四离合串联式变速器，一个实施例中，如图1所示，变速器包括同轴套设的输入轴一IS1和输入轴二IS2、第一离合器C1、第二离合器C2、主动齿轮组一、主动齿轮组二、输出轴一OS1、从动齿轮组一、从动齿轮组二、同轴套设的输出轴二OS2和输出轴三OS3、从动齿轮组三、从动齿轮组四、第三离合器C3、第四离合器C4和差速器DIFF。输入轴一IS1通过第一离合器C1 动力源相连，输入轴二IS2通过第二离合器C2与动力源相连，这里的动力源可以是发动机、电机或其他车辆常用的动力源。主动齿轮组一套设于所述输入轴一IS1，主动齿轮组二套设于所述输入轴二IS2。从动齿轮组一包括多个可离合地套设于所述输出轴一OS1的齿轮，从动齿轮组一的齿轮与所述主动齿轮组一和所述主动齿轮组二中的齿轮一G1一啮合。从动齿轮组二套设于所述输出轴一OS1。输出轴二OS2通过第三离合器C3与差速器DIFF相连。输出轴三 OS3通过第四离合器C4与差速器DIFF相连。从动齿轮组三包括多个可离合地套设于所述输出轴二OS2的齿轮，从动齿轮组三的齿轮与所述从动齿轮组二的部分齿轮啮合。从动齿轮组四包括多个可离合地套设于所述输出轴三OS3 的齿轮，所述从动齿轮组四的齿轮与所述从动齿轮组二的未与所述从动齿轮组三啮合的其他部分齿轮啮合。
通过改变第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3和第四离合器 C4的离合状态、从动齿轮组一的各个齿轮与输出轴一OS1的结合状态、从动齿轮组三的各个齿轮与输出轴二OS2的结合状态、从动齿轮组四的各个齿轮与输出轴三OS3的结合状态，能够实现多档位的动力传递路径。
本实施例的变速器将输出轴一OS1与同轴套设的输出轴二OS2和输出轴三OS3设置为串联形式，使整体的挡位数量从两根输出轴上挡位之和变为两根输出轴挡位之积，从而有效增加了变速器的挡位数量。输出轴二OS2和输出轴三OS3分别通过离合器三和离合器四与差速器DIFF连接。即相对于现有技术，本发明在输出轴二OS2和输出轴三OS3的输出端增设了一个双离合器，在不增加齿轮数量的情况下，大大提高了原变速箱的挡位数，提高了传统变速箱的扭矩上限、换挡平顺性以及燃油经济性。
进一步地，因为当前各厂家均有双离合变速箱，本发明仅增加一个双离合器，并未提高技术门槛，非常适用于当前的中国市场，推广难度低，适用范围广。
如图1所示，一个实施例中，变速器还包括倒挡中轴RS，套设有倒挡齿轮G17，所述倒挡齿轮G17分别与所述从动齿轮组二的一个齿轮以及所述从动齿轮组四的一个齿轮啮合。通过设置倒挡中轴RS和倒挡齿轮G17，可以实现变速器的倒挡功能。这里的倒挡齿轮G17可以通过键固定于倒挡中轴RS上或与倒挡中轴RS一体成型。
另一个实施例中，如图1所示，所述第一离合器C1和所述第二离合器C2 集成为双离合器一D1。所述第三离合器C3和所述第四离合器C4集成为双离合器二D2。
需要说明的是，某些特殊情况下，第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3和第四离合器C4也可以不设置于变速箱内，即不作为变速器的一部分，具体布置情况可以根据车辆内部空间进行具体的设置。
图1示出了一个十二挡位的四离合变速器传动结构，如图1所示，所述主动齿轮组一包括齿轮一G1和齿轮二G2。所述主动齿轮组二包括齿轮三G3和齿轮四G4。所述从动齿轮组一包括与所述齿轮一G1啮合的齿轮五G5、与所述齿轮二G2啮合的齿轮六G6、与所述齿轮三G3啮合的齿轮七G7、与所述齿轮四G4啮合的齿轮八G8。所述从动齿轮组二包括齿轮十G10、齿轮十一 G11和齿轮十二G12。所述从动齿轮组三包括与所述齿轮十一G11啮合的齿轮十五G15、与所述齿轮十二G12啮合的齿轮十六G16。所述从动齿轮组四包括与所述齿轮十G10啮合的齿轮十四G14。所述变速器配置成通过控制所述从动齿轮组一的齿轮与所述输出轴一OS1的离合，所述从动齿轮组三与所述输出轴二OS2的离合、以及所述从动齿轮组四与所述输出轴三OS3的离合形成十二个挡位。
可选地，所述齿轮五G5和所述齿轮六G6之间设有同步器一Syn1，用于控制所述齿轮五G5与所述输出轴一OS1的离合，以及所述齿轮六G6与所述输出轴一OS1的离合。
可选地，所述齿轮七G7和所述齿轮八G8之间设有同步器二Syn2，用于控制所述齿轮七G7与所述输出轴一OS1的离合，以及所述齿轮八G8与所述输出轴一OS1的离合。
可选地，所述齿轮十五G15和所述齿轮十六G16之间设有同步器三Syn3，用于控制所述齿轮十五G15与所述输出轴二OS2的离合，以及所述齿轮十六G16与所述输出轴二OS2的离合。
图2是根据本发明一个实施例的变速器的1挡动力传递路径示意图。如图 2所示：
1挡工况时，第一离合器C1与输入轴一IS1接合，同步器一Syn1与齿轮五G5接合，同步器三Syn3与齿轮十五G15接合，第三离合器C3与输出轴二 OS2接合。
1挡动力传递路径(参见图2中的粗实线)为：动力源-第一离合器C1-输入轴一IS1-齿轮一G1-齿轮五G5-输出轴一OS1-齿轮十一G11-齿轮十五G15- 输出轴二OS2-第三离合器C3-差速器DIFF。
图3是根据本发明一个实施例的变速器的2挡动力传递路径示意图。如图 3所示：2挡工况时，第一离合器C1与输入轴一IS1接合，同步器一Syn1与齿轮五G5接合，同步器四Syn4与齿轮十四G14接合，第四离合器C4与输出轴三OS3接合。
2挡动力传递路径(参见图3中的粗实线)为：动力源-第一离合器C1-输入轴一IS1-齿轮一G1-齿轮五G5-输出轴一OS1-齿轮十G10-齿轮十四G14-输出轴三OS3-第四离合器C4-差速器DIFF。
图4是根据本发明一个实施例的变速器的3挡动力传递路径示意图。如图 4所示：
3挡工况时，第二离合器C2与输入轴二IS2接合，同步器二Syn2与齿轮八G8接合，同步器三Syn3与齿轮十五G15接合，第三离合器C3与输出轴二 OS2接合。
3挡动力传递路径(参见图4中的粗实线)为：动力源-第二离合器C2-输入轴二IS2-齿轮四G4-齿轮八G8-输出轴一OS1-齿轮十一G11-齿轮十五G15- 输出轴二OS2-第三离合器C3-差速器DIFF。
图5是根据本发明一个实施例的变速器的4挡动力传递路径示意图。如图 5所示：
4挡工况时，第二离合器C2与输入轴二IS2接合，同步器二Syn2与齿轮八G8接合，同步器四Syn4与齿轮十四G14接合，第四离合器C4与输出轴三 OS3接合。
4挡动力传递路径(参见图5中的粗实线)为：动力源-第二离合器C2-输入轴二IS2-齿轮四G4-齿轮八G8-输出轴一OS1-齿轮十G10-齿轮十四G14-输出轴三OS3-第四离合器C4-差速器DIFF。
图6是根据本发明一个实施例的变速器的5挡动力传递路径示意图。如图 6所示：
5挡工况时，第一离合器C1与输入轴一IS1接合，同步器一Syn1与齿轮五G5接合，同步器三Syn3与齿轮十六G16接合，第三离合器C3与输出轴二 OS2接合。
5挡动力传递路径(参见图6中的粗实线)为：动力源-第一离合器C1-输入轴一IS1-齿轮一G1-齿轮五G5-输出轴一OS1-齿轮十二G12-齿轮十六G16- 输出轴二OS2-第三离合器C3-差速器DIFF。
图7是根据本发明一个实施例的变速器的6挡动力传递路径示意图。如图 7所示：
6挡工况时，第一离合器C1与输入轴一IS1接合，同步器一Syn1与齿轮五G5接合，同步器三Syn3与齿轮十六G16接合，第三离合器C3与输出轴二 OS2接合。
6挡动力传递路径(参见图7中的粗实线)为：动力源-第一离合器C1-输入轴一IS1-齿轮一G1-齿轮五G5-输出轴一OS1-齿轮十二G12-齿轮十六G16- 输出轴二OS2-第三离合器C3-差速器DIFF。
图8是根据本发明一个实施例的变速器的7挡动力传递路径示意图。图9 是根据本发明一个实施例的变速器的8挡动力传递路径示意图。图10是根据本发明一个实施例的变速器的9挡动力传递路径示意图。图11是根据本发明一个实施例的变速器的10挡动力传递路径示意图。图12是根据本发明一个实施例的变速器的11挡动力传递路径示意图。图13是根据本发明一个实施例的变速器的12挡动力传递路径示意图。
变速器7挡至12挡的动力传递路径参见图8至图13中的粗实线，其相应的离合器、同步器连接与上述部分原理相同，在此不再赘述。
另一个实施例中，如图1所示，所述从动齿轮组二还包括与所述倒挡齿轮 G17啮合的齿轮九G9；且所述从动齿轮组四还包括与所述倒挡齿轮G17啮合的齿轮十三G13。
所述齿轮十三G13和所述齿轮十四G14之间设有同步器四Syn4，用于控制所述齿轮十三G13与所述输出轴三OS3的离合，以及所述齿轮十四G14与所述输出轴三OS3的离合。
图14是根据本发明一个实施例的变速器的倒挡动力传递路径示意图。如图14所示：
倒挡工况时，第二离合器C2与输入轴二IS2接合，同步器二Syn2与齿轮八G8接合，同步器四Syn4与齿轮十三G13接合，第四离合器C4与输出轴三 OS3接合。
倒挡动力传递路径(参见图14中的粗实线)为：动力源-第二离合器C2- 输入轴二IS2-齿轮四G4-齿轮八G8-输出轴一OS1-齿轮十G10七-倒挡齿轮 G17-齿轮十三G13-输出轴三OS3-第四离合器C4-差速器DIFF。
本发明还提供了一种动力总成，包括动力源和上述任一项所述的变速器。
本实施例的动力总成的变速器将输出轴一OS1与同轴套设的输出轴二 OS2和输出轴三OS3设置为串联形式，使整体的挡位数量从两根输出轴上挡位之和变为两根输出轴挡位之积，从而有效增加了变速器的挡位数量。输出轴二OS2和输出轴三OS3分别通过离合器三和离合器四与差速器DIFF连接。即相对于现有技术，本发明在输出轴二OS2和输出轴三OS3的输出端增设了一个双离合器，在不增加齿轮数量的情况下，大大提高了原变速箱的挡位数，提高了传统变速箱的扭矩上限、换挡平顺性以及燃油经济性。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种四离合串联式变速器，其特征在于，包括：
同轴套设的输入轴一和输入轴二，分别通过第一离合器和第二离合器与动力源相连；
主动齿轮组一和主动齿轮组二，分别套设于所述输入轴一和所述输入轴二；
输出轴一；
从动齿轮组一，包括多个可离合地套设于所述输出轴一的齿轮，且与所述主动齿轮组一和所述主动齿轮组二中的齿轮一一啮合；
从动齿轮组二，套设于所述输出轴一；
同轴套设的输出轴二和输出轴三，分别通过第三离合器和第四离合器与差速器相连；
从动齿轮组三，包括多个可离合地套设于所述输出轴二的齿轮，且与所述从动齿轮组二的部分齿轮啮合；
从动齿轮组四，包括多个可离合地套设于所述输出轴三的齿轮，且与所述从动齿轮组二的未与所述从动齿轮组三啮合的其他部分齿轮啮合。
2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，还包括：
倒挡中轴，套设有倒挡齿轮，所述倒挡齿轮分别与所述从动齿轮组二的一个齿轮以及所述从动齿轮组四的一个齿轮啮合。
3.根据权利要求2所述的变速器，其特征在于，
所述主动齿轮组一包括齿轮一和齿轮二；
所述主动齿轮组二包括齿轮三和齿轮四；
所述从动齿轮组一包括与所述齿轮一啮合的齿轮五、与所述齿轮二啮合的齿轮六、与所述齿轮三啮合的齿轮七、与所述齿轮四啮合的齿轮八；
所述从动齿轮组二包括齿轮十、齿轮十一和齿轮十二；
所述从动齿轮组三包括与所述齿轮十一啮合的齿轮十五、与所述齿轮十二啮合的齿轮十六；
所述从动齿轮组四包括与所述齿轮十啮合的齿轮十四；
所述变速器配置成通过控制所述从动齿轮组一的齿轮与所述输出轴一的离合，所述从动齿轮组三与所述输出轴二的离合、以及所述从动齿轮组四与所述输出轴三的离合形成十二个挡位。
4.根据权利要求3所述的变速器，其特征在于，
所述从动齿轮组二还包括与所述倒挡齿轮啮合的齿轮九；且
所述从动齿轮组四还包括与所述倒挡齿轮啮合的齿轮十三。
5.根据权利要求3所述的变速器，其特征在于，
所述齿轮五和所述齿轮六之间设有同步器一，用于控制所述齿轮五与所述输出轴一的离合，以及所述齿轮六与所述输出轴一的离合。
6.根据权利要求3所述的变速器，其特征在于，
所述齿轮七和所述齿轮八之间设有同步器二，用于控制所述齿轮七与所述输出轴一的离合，以及所述齿轮八与所述输出轴一的离合。
7.根据权利要求3所述的变速器，其特征在于，
所述齿轮十五和所述齿轮十六之间设有同步器三，用于控制所述齿轮十五与所述输出轴二的离合，以及所述齿轮十六与所述输出轴二的离合。
8.根据权利要求4所述的变速器，其特征在于，
所述齿轮十三和所述齿轮十四之间设有同步器四，用于控制所述齿轮十三与所述输出轴三的离合，以及所述齿轮十四与所述输出轴三的离合。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的变速器，其特征在于，
所述第一离合器和所述第二离合器集成为双离合器一；
所述第三离合器和所述第四离合器集成为双离合器二。
10.一种动力总成，其特征在于，包括动力源和权利要求1-9中任一项所述的变速器。
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