一種三軸式離合變速裝置的制作方法

本發明涉及機械領域，具體涉及一種動力傳遞裝置，尤其涉及一種三軸式離合變速裝置以及具有該三軸式離合變速裝置的變速總成。

背景技術：

當前，車輛變速器相關技術正大力向著多擋化發展，擋位越多，意味著可以獲得更好的動力性能、更低的能耗、更高的傳遞效率、更低的尾氣排放。目前8AT(Automatic Transmission,自動變速器)已經成為寶馬汽車的標準配置，它比以往的AT具備更好的動力性能、更低的能耗、更高的傳遞效率、更低的尾氣排放，但同時也更精密、成本更高、更難維修，還有廠家在研發、裝配9AT，甚至10AT。CVT(Continuously Variable Transmission,無級變速器)理論上可以擁有無數擋位，但實際上傳動帶的強度和壽命問題以及傳動帶與帶輪之間的滑磨等問題限制了CVT的傳動效率，也限制了其傳遞大扭矩的能力，因此業界很少將CVT用在大排量的車上，且DCT目前最多也達到七個前進擋。可見，車輛的多擋位一直是業界需求。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明實施例提供一種三軸式離合變速裝置，能夠在有限的結構尺寸上滿足車輛的多擋位需求。

本發明一實施例的三軸式離合變速裝置，作為獨立部件連接于動力輸出軸和變速齒輪組輸出軸之間，三軸式離合變速裝置包括：變速齒輪組，包括第一輸入軸、第二輸入軸和第三輸入軸，第二輸入軸和第三輸入軸為空心軸，第一輸入軸穿設于為空心軸的第二輸入軸內，第二輸入軸穿設于為空心軸的第三輸入軸內；第一離合裝置，連接于動力輸出軸和第一輸入軸之間；第二離合裝置，連接于動力輸出軸和第二輸入軸之間；第三離合裝置，連接于動力輸出軸和第三輸入軸之間；其中，第一離合裝置、第二離合裝置和第三離合裝置均包括行星運動機構，行星運動機構包括動力輸入件、傳動件、傳動控制件和動力輸出件，動力輸入件均連接動力輸出軸，第一離合裝置、第二離合裝置和第三離合裝置的動力輸出件分別連接第一輸入軸、第二輸入軸和第三輸入軸；第一離合器、第二離合器和第三離合器中的至少一個，其中，第一離合器，連接于第一離合裝置的動力輸入件和動力輸出件之間，用于選擇性接合，以使動力等速驅動變速齒輪組輸入軸；第二離合器，連接于第二離合裝置的動力輸入件和動力輸出件之間，用于選擇性接合，以使動力等速驅動變速齒輪組輸入軸；第三離合器，連接于第三離合裝置的動力輸入件和動力輸出件之間，用于選擇性接合，以使動力等速驅動變速齒輪組輸入軸。

可選地，三軸式離合變速裝置還包括分別與第一離合裝置、第二離合裝置和第三離合裝置的傳動控制件連接的三個制動器，制動器用于選擇性制動傳動控制件，以使動力輸出軸經傳動件驅動變速齒輪組輸入軸。

可選地，行星運動機構包括太陽輪、設置于太陽輪周圍并與太陽輪外嚙合的行星齒輪組、與行星齒輪組內嚙合的齒圈以及設置于行星齒輪組上的行星架，齒圈為動力輸入件，行星架為動力輸出件，太陽輪為傳動控制件，行星齒輪組為傳動件。

可選地，三軸式離合變速裝置進一步集成有扭轉減振機構，集成于第一離合裝置、第二離合裝置和第三離合裝置中的至少一個上。

可選地，扭轉減振機構包括同軸設置且能夠相對轉動的第一轉動部件和第二轉動部件以及沿第一轉動部件和第二轉動部件的轉動方向彈性連接第一轉動部件和第二轉動部件的彈簧減振器，第一轉動部件和第二轉動部件分別集成于第一離合裝置、第二離合裝置和第三離合裝置中的至少一個的主動件和從動件上。

可選地，第一轉動部件和第二轉動部件之間形成一環形腔體，彈簧減振器為設置于環形腔體內的曲形彈簧。

可選地，曲形彈簧由至少兩個不同彈性系數的彈簧串聯而成。

可選地，第一轉動部件和第二轉動部件分別沿各自周向對稱形成多個彈簧卡槽，彈簧減振器包括分別卡置于彈簧卡槽內的多個直形彈簧。

可選地，每組彈簧卡槽內包括至少兩個串聯或嵌套的彈性系數不相同的直形彈簧。

有益效果：本發明實施例的三軸式離合變速裝置相比較于傳統的雙離合變速裝置增加了一個離合裝置，該離合裝置的增加不會增大變速器的橫向尺寸，但其可以通過連接的擋位齒輪增加變速器的擋位齒輪對數，從而能夠在有限的結構尺寸上滿足車輛的多擋位需求。

附圖說明

圖1是本發明的三軸式離合變速裝置一實施例的結構示意圖；

圖2是本發明的三軸式離合變速裝置另一實施例的結構示意圖；

圖3是本發明的扭轉減振機構一實施例的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明所提供的各個示例性的實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。在不沖突的情況下，下述各個實施例以及各個實施例中的特征可以相互組合。并且，本發明各個實施例的描述中使用的術語“連接”，既可以為兩個結構元件直接連接，也可以為兩個結構元件通過其他元件實現連接。

請參閱圖1，為本發明一實施例的三軸式離合變速裝置的結構示意圖。本實施例的三軸式離合變速裝置10可以作為獨立部件連接于動力輸出軸20和變速齒輪組輸出軸30之間，用于從與動力輸出軸20連接的不限于為柴油或汽油發動機的動力源接收動力，并通過變速齒輪組輸出軸30以及與變速齒輪組輸出軸30連接的主減速器、差速器輸出動力以驅動負載，所述負載包括但不限于例如汽車車輪等。也就是說，本實施例的三軸式離合變速裝置10不僅適用于車輛等機動車，而且可以適用于船舶、列車、起重機等動力驅動裝置。

所述三軸式離合變速裝置10包括三個離合裝置11、12、13和具有變速齒輪組輸入軸的變速齒輪組14。所述變速齒輪組輸入軸包括第一輸入軸14a、第二輸入軸14b以及第三輸入軸14c，第二輸入軸14b和第三輸入軸14c為空心軸，第一輸入軸14a穿設于為空心軸的第二輸入軸14b內，第二輸入軸14b穿設于為空心軸的第三輸入軸14c。在本實施例中，第一離合裝置11連接于動力輸出軸20和第一輸入軸14a之間，第二離合裝置12連接于動力輸出軸20和第二輸入軸14b之間，第三離合裝置13連接于動力輸出軸20和第三輸入軸14c之間。

上述三個離合裝置11、12、13都可以為行星運動機構。該行星運動機構可以包括太陽輪41、設置于太陽輪41周圍并與太陽輪41外嚙合的行星齒輪組42、與行星齒輪組42內嚙合的齒圈43以及設置于行星齒輪組42上的行星架44。動力輸入軸20通過與其連接的一對齒輪連接一中間軸50，該對齒輪提供扭矩反向或變速作用，齒圈43還設有外齒，其外齒與中間軸50的相對應齒輪外嚙合，從而實現與動力輸出軸20連接，以作為行星運動機構的動力輸入件。行星齒輪組42作為行星運動機構的傳動件。行星架44作為行星運動機構的傳動控制件。第一離合裝置11的太陽輪41與第一輸入軸14a連接，第二離合裝置12的太陽輪41與第二輸入軸14b連接，第三離合裝置13的太陽輪41與第三輸入軸14c連接，即，每一離合裝置的太陽輪14均作為行星運動機構的動力輸出件。

所述三軸式離合變速裝置10還包括具有制動件45以及設置于太陽輪41上的被制動件46的制動器、連接于第一離合裝置11的動力輸入件和動力輸出件之間的第一離合器、連接于第二離合裝置12的動力輸入件和動力輸出件之間的第二離合器、連接于第三離合裝置13的動力輸入件和動力輸出件之間的第三離合器。

所述被制動件46與太陽輪41同軸設置，并與制動件45一同構成三軸式離合變速裝置10的控制機構。制動件45為靜止構件，該靜止構件可以是變速器殼體或其他不轉動構件，用于對被制動件46進行選擇性制動。所述三個離合器的結構可以相同，例如均可采用本領域公知的摩擦片式離合器或電磁離合器。每個離合器包括主動件47和從動件48。主動件47與齒圈43連接并同軸設置，從動件48設置于行星架44上，且可以與行星架44同軸設置。需要說明的是，根據各個離合裝置的行星運動機構的結構不同，各個離合器的主動件47和從動件48的連接位置不同，例如主動件47和從動件48可分別連接于行星運動機構的行星架和齒圈，或者行星架和太陽輪。

在本實施例中，第一離合器用于選擇性接合，以使動力等速驅動變速齒輪組輸入軸14a。第二離合器用于選擇性接合，以使動力等速驅動變速齒輪組輸入軸14b。第三離合器用于選擇性接合，以使動力等速驅動變速齒輪組輸入軸14c。

在每一離合裝置中，各個離合器可與對應的制動器相配合以產生以下幾種傳動狀態，以第一離合裝置11為例：

第一種狀態，控制第一離合裝置11的主動件47和從動件48接合，同時控制制動件45和被制動件46分離。此時，動力經齒圈43、主動件47和從動件48以及行星架44以第一速度比(等速)驅動第一輸入軸14a。

第二種狀態，控制第一離合裝置11的主動件47和從動件48分離，同時控制制動件45和被制動件46制動。此時，動力經齒圈43、行星齒輪組42以及行星架44以第二速度比(減速)驅動第一輸入軸14a。

第三種狀態，控制主動件47和從動件48以及制動件45和被制動件46均分離。此時，第一離合裝置11的各部件無確定輸出，無法將動力輸出軸20的動力傳遞到第一輸入軸14a，也即第一離合裝置11處于分離狀態。

下面將結合下表說明本發明實施例的三個離合裝置與變速齒輪組14進行組合而形成倍擋的各部件工作狀態：

其中，C1表示離合器，B1表示制動器，D1～D5和R分別表示變速齒輪組14內的各嚙合齒輪對(用于掛各個擋位的擋位齒輪對)。當C1或B1被選中時，√表示該被選中的機構處于接合狀態，當D1～D5和R被選中時，表示經由該擋位齒輪對傳遞動力。

本實施例利用三個離合裝置與變速齒輪組14相結合，可以使具有N+1個擋位齒輪對(即N個前進擋位齒輪對，1個倒擋齒輪對)的變速齒輪組14，組合成具有N×2+2個擋位(即具有N×2個前進擋位，2個倒擋)的變速器總成。例如，結合圖1所示，本實施例可以使具有5+1個擋位齒輪對的變速器總成具有5×2+2個擋位。也就是說，本實施例可在變速齒輪組14中任意一擋位齒輪對工作時，通過離合器和制動器的控制實現兩種不同速度比的動力輸出(相當于產生兩個不同速度比的擋位)，并且可以實現兩個擋位之間的無動力中斷換擋。

繼續參閱圖1所示，不同于現有技術，所述三軸式離合變速裝置10相比較于傳統的DCT(Dual Clutch Transmission,雙離合變速器)增加了一個離合裝置以及與該離合裝置連接的變速齒輪組輸入軸和擋位齒輪，該離合裝置的增加不會增大橫向尺寸，但其可以通過連接的擋位齒輪增加擋位齒輪對數，從而能夠在有限的結構尺寸上滿足車輛等動力裝置的多擋位需求。換言之，如果實現與DCT相同數量的擋位，本發明實施例的三軸式離合變速裝置10需要設置的擋位齒輪對較少，以利于將整個裝置做的比較緊湊，集成化程度較高。

應該理解到，本發明實施例的三軸式離合變速裝置10也可以僅包括上述三個離合器中的一個或兩個。例如，可以僅設置圖1所示的第一離合器，而不設置第二離合器和第三離合器，此時，14a連接4個擋位齒輪組，14b連接2個擋位齒輪組，14c連接2個擋位齒輪組，則可以實現總共12個擋位。

繼續參閱圖1，所述三軸式離合變速裝置10可以具有5個前進擋位齒輪對和1個R擋位齒輪對。具體地，第一輸入軸14a連接有3擋位齒輪對和R擋位齒輪對，第二輸入軸14b連接有2擋位齒輪對和5擋位齒輪對，第三輸入軸14c連接有1擋位齒輪對和4擋位齒輪對。如果將第二離合裝置12和第三離合裝置13視為DCT的兩個離合裝置，則第一離合裝置11視為本實施例增加的一個離合裝置。

本實施例的三軸式離合變速裝置10具有三條動力傳遞路徑：第一條是，動力依次經由動力輸出軸20、第一離合裝置11、第一輸入軸14a、與第一輸入軸14a連接的變速齒輪組14的擋位齒輪傳遞至變速齒輪組輸出軸30；第二條是，動力依次經由動力輸出軸20、第二離合裝置12、第二輸入軸14b、與第二輸入軸14b連接的變速齒輪組14的擋位齒輪傳遞至變速齒輪組輸出軸30；第三條是，動力依次經由動力輸出軸20、第三離合裝置13、第三輸入軸14c、與第三輸入軸14c連接的變速齒輪組14的擋位齒輪傳遞至變速齒輪組輸出軸30。

結合圖1所示，所述三軸式離合變速裝置10的傳動原理為：

車輛從靜止到正常行駛的起步過程中，變速齒輪組14掛1擋，控制第三離合裝置13的制動器接合，第三離合器分離，動力輸出軸20輸出的動力經第三離合裝置13和第三輸入軸14c傳遞動力至變速齒輪組14，從而保證車輛的平穩起步。

為了使各離合裝置負荷減小，起步更快速，加速度更大，在起步的過程中，可以同時控制第一離合裝置11、第二離合裝置12和第三離合裝置13中的至少兩個滑磨，以使動力同時經過離合裝置11、12、13中的二個或三個傳遞到變速齒輪組14，并經由變速齒輪組14輸出到變速齒輪組輸出軸30。

當車輛速度增加到需要換2擋時，第三離合裝置13的制動器分離的同時，第三離合器接合，從而實現無動力中斷換擋到2擋，此時變速齒輪組14內的嚙合齒輪對仍掛在圖1所示的1擋位齒輪對。

在車輛行駛過程中，變速齒輪組14已經預先掛入2擋位齒輪對，當行駛速度達到換3擋要求時，直接控制第二離合裝置12的制動器從分離到逐漸接合，第二離合器分離，同時控制第三離合裝置13分離，從而實現無動力中斷換到3擋。此時，動力輸出軸20輸出的動力經第二離合裝置12和第二輸入軸14b傳遞動力至變速齒輪組14。

當車輛速度增加到需要換4擋時，第二離合裝置12的制動器分離的同時，第二離合器接合，從而實現無動力中斷換到4擋，此時變速齒輪組14內的嚙合齒輪對仍掛在圖1所示的2擋位齒輪對。

類似于前述1擋切換至4擋，在車輛行駛過程中，變速齒輪組14已經預先掛入3擋位齒輪對，當行駛速度達到由4擋切換至5擋的換擋要求時，直接控制第一離合裝置11的制動器從分離到逐漸接合，第一離合器分離，同時控制第二離合裝置12分離，從而實現無動力中斷換到5擋。此時，動力輸出軸20輸出的動力經第一離合裝置11和第一輸入軸14a傳遞動力至變速齒輪組14。

當車輛速度增加到需要換6擋時，第一離合裝置11的制動器分離的同時，第一離合器接合，從而實現無動力中斷換到6擋，此時變速齒輪組14內的嚙合齒輪對仍掛在圖1所示的3擋位齒輪對。

依次類推，即可實現本發明實施例的換擋。

進一步地，相比較于傳統的DCT的換擋，本發明實施例的三軸式離合變速裝置10還可以減小同軸換擋的發生幾率，減少換擋時間。具體而言：在掛最低擋和最高擋之間的任意擋位時，變速齒輪組14可以實現一個擋位齒輪對在擋，至少比該在位擋高兩個擋的擋位齒輪對和比該在擋低兩個擋的擋位齒輪對已經入好擋，即變速齒輪組14可以同時預備好至少兩個升擋和/或至少兩個降擋。

下面將結合下表說明本發明實施例的三軸式離合變速裝置10實現一個在擋和至少兩個升擋和/或至少兩個降擋的工作狀態：

其中，Δ表示低擋，表示高擋，⊙表示在擋，1～10表示擋位。

結合圖1所示：當在位擋為1擋時，相當于預備好了高擋的2、3、4、5、6擋。當在位擋為2擋時，相當于預備好了低擋的1擋以及高擋的3、4、5、6擋。當在位擋為3擋時，相當于預備好了低擋的1、2擋以及高擋的4、5、6擋。當在位擋為4擋時，相當于預備好了低擋的1、2、3擋以及高擋的5、6擋。當在位擋為5擋時，相當于預備好了低擋的3、4擋以及高擋的6、7、8擋。當在位擋為6擋時，相當于預備好了低擋的3、4、5擋以及高擋的7、8擋。當在位擋為7擋時，相當于預備好了低擋的5、6擋以及高擋的8、9、10擋。當在位擋為8擋時，相當于預備好了低擋的5、6、7擋以及高擋的9、10擋。當在位擋為9擋時，相當于預備好了低擋的5、6、7、8擋以及高擋的10擋。當在位擋為10擋時，相當于預備好了低擋的5、6、7、8、9擋。

當在位擋為R擋時，也可以預備好了1、2、3、4擋。

由上述可知，本發明實施例所實現的一個在位擋位齒輪對和二個預備擋位齒輪對，在車輛等動力裝置行駛過程中，如果需要隨時加速或減速，則三軸式離合變速裝置10都有對應的擋位齒輪對預先掛擋，直接控制對應連接的離合裝置的接合和斷開即可實現擋位切換，無需根據當前行駛速度及加減速度趨勢進行等待判定。而與之相比較的DCT，如果當前預備擋位齒輪對為升擋位齒輪對(比在位擋位齒輪對高一個的擋位齒輪對)，即為升速的換擋做好準備，此時遇到要減速，需要降擋，則需要控制比在位擋位齒輪對低一個的擋位齒輪對做好準備，在換擋過程中由于DCT的變速齒輪組僅具有兩個輸入軸，換擋過程中容易發生同軸降擋，同軸換擋必須動力中斷，導致換擋時間較長。例如，DCT在降擋時，從5擋位齒輪對降到3擋位齒輪對，就是同軸換擋，有動力缺失，換擋時間較長；升擋也是一樣，如果跨越相鄰2個擋位齒輪對換擋，就會發生同軸換擋。而在本發明實施例中，同軸換擋需要跨越相鄰4個擋位，即同軸換擋的發生幾率較小，可見本發明實施例的三軸式離合變速裝置10比DCT的擋位切換更流暢。

繼續參閱圖1，變速齒輪組14的多個擋位齒輪對分設于其輸入軸的兩側，橫向尺寸較短且縱向尺寸較長，因此利于橫向放置。參閱圖2，在本發明其他實施例的三軸式離合變速裝置10的結構設計中，變速齒輪組14的多個擋位齒輪對可以分設于其輸入軸的同一側，縱向尺寸較短且橫向尺寸較長，因此利于縱向放置。

參閱圖3，為本發明一實施例的集成于三軸式離合變速裝置10上的扭轉減振機構。所述扭轉減振機構5可以集成于上述圖1和圖2所示實施例的三軸式離合變速裝置10的第一離合裝置11、第二離合裝置12和第三離合裝置13中的至少一個上。該扭轉減振機構5主要包括第一轉動部件51、第二轉動部件52以及彈簧減振器53。第一轉動部件51和第二轉動部件52同軸設置，并能夠相對轉動。在第一轉動部件51和第二轉動部件52之間形成一環形腔體，彈簧減振器53為設置于該環形腔體內的曲形彈簧，并沿第一轉動部件51和第二轉動部件52的轉動方向連接第一轉動部件51和第二轉動部件52。優選地，該曲形彈簧由至少兩個不同彈性系數的彈簧串聯而成，由此提高減振效果。

當然，其他實施例可以在第一轉動部件51和第二轉動部件52分別沿各自周向對稱形成多個彈簧卡槽，彈簧減振器53包括分別卡置于彈簧卡槽內的多個直形彈簧。同樣優選地，每組對應的彈簧卡槽內包括至少兩個串聯或嵌套的彈性系數互不相同的直形彈簧。

在本實施例中，扭轉減振機構5可以集成于三軸式離合變速裝置10的任意一轉動部件上，例如第一轉動部件51和第二轉動部件52可以分別集成于三個離合裝置11、12 13中的至少一個的主動件和從動件上，例如第一轉動部件51集成于圖1所示的行星運動機構的齒圈43上，第二轉動部件52集成于行星運動機構的行星齒輪組42上。

由于從發動機到車輛傳動系的轉速和轉矩是周期性地不斷變化的，這會使傳動系產生的扭轉振動；另一方面由于汽車行駛在不平的道路上，使汽車傳動系出現角速度突然變化，也會引起扭轉振動。這些扭轉振動都會對傳動系零件造成沖擊性載荷，使其壽命縮短，甚至損壞零件。本發明實施例通過在三軸式離合變速裝置10上集成扭轉減振機構5，可以消除扭轉振動和避免共振，防止傳動系過載，因此可以由一個獨立部件同時集成“離合”、“倍擋”和“減振”等多項功能。

進一步，由于扭轉減振機構5采用雙轉動部件結構且具有一定質量，因此通過計算和配置二者的質量，可以實現與雙質量飛輪相同的功能，進而進一步集成“雙質量飛輪”功能。

應理解，以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用該說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，例如各實施例之間技術特征的相互結合，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。