雙主軸雙離合自動變速箱的制作方法
【專利摘要】本發明以現有常規手動檔變速箱技術為基礎，綜合考慮各種現有自動變速箱的優缺點發明出雙主軸雙離合全自動變速箱，具有變化檔位多，檔位變換在兩主軸之間交替進行，并依靠兩個離合器協助完成變換，變換過度平穩，承載力大，不僅適用于小型車輛，也可滿足大型車輛使用；且基本使用現有常規技術，適合國內生產條件，生產成本低廉等特點。
【專利說明】
雙主軸雙離合自動變速箱
技術領域
[0001]本發明涉及車用自動變速箱技術領域，具體涉及自動變速箱變速原理及構造。
【背景技術】
[0002]自動變速箱是現代汽車的關鍵總成之一。自從1939年第一臺液力機械式自動變速箱在美國GM公司誕生到現在為止的70來年間，自動變速箱技術一直在變革和改進中
[I]。隨著人們對汽車舒適性的要求越來越高，相比于傳統的手動變速箱，綜合性能更優越的自動變速箱越來越受到消費者的親睞。特別是近些年來，自動變速箱已經能夠更好地兼顧操控性以及節能環保等因素，使其在國內外的汽車中占有越來越大的裝備比例。目前國內外的汽車上裝備的自動變速箱主要有四種型式，分別是:液力自動變速箱(AT)、電控機械式自動變速箱(AMT )、無級自動變速箱(CVT )、雙離合自動變速箱(DCT )。從目前國內外汽車自動變速箱的發展現狀上看，AT、AMT、CVT、DCT四者在結構和工作原理上各具特色，在成本和綜合性能等方面也各具優劣。目前世界各國的自動變速箱廠商都在快速地進行技術改進和革新，爭取搶占更大的市場份額。
[0003]四種自動變速箱的發展現狀對比
AT優勢1、換擋平穩，無沖擊和震動，舒適性好；2、傳遞功率能力強；3、零件及總成使用壽命長，利于超重型自卸車在惡劣條件下行駛。
[0004]AT劣勢1、傳遞效率低，燃油經濟性差；2、結構復雜，制造成本高；3、變矩范圍有限，且有換擋沖擊；4、對速度反應不靈敏。
[0005]AMT優勢1、傳動效率高，燃油經濟性最好；2、結構簡單，制造和維護成本低；3、適用于各種車型，尤其適用于商用車；4、制造成本低。
[0006]AMT劣勢1、換擋平穩性不高，駕駛舒適性差；2、控制參量多，自動化控制難度大。 CVT優勢1、實現真正的無級變速，舒適性好；2、結構簡單，體積小，零部件數量少；3、加速性能好，燃油經濟性高；4、傳送效率較高，功率損失少。
[0007]CVT劣勢1、扭矩傳遞范圍有限，應用范圍小；2、傳動帶易損壞，使用壽命短；3、制造復雜，國內無法保證關鍵零部件的加工質量。
DCT優勢1、換擋時間短，舒適性高；2、質量可靠，維修費用低廉；3、加速性能好，燃油經濟性高；4、無功率傳遞限制，應用廣泛；5、安裝空間緊湊，生產繼承性好。
[0008]DCT劣勢1、電控系統復雜，實現難度大；2、生產成本相對較高；3、核心控制模塊僅被博格華納和舍弗勒等少數廠家掌握，普及狀況差。
[0009]摘自:機械2010年第12期總第37卷“汽車自動變速箱的發展現狀及其技術趨勢”趙強，謝峰，余天明(合肥工業大學機械與汽車工程學院)。
【發明內容】
[0010]本發明以現有常規手動檔變速箱技術為基礎，綜合考慮各種現有自動變速箱的優缺點發明出雙主軸雙離合全自動變速箱，具有變化檔位多，檔位變換在兩主軸之間交替進行，并依靠兩個離合器協助完成變換，變換過度平穩，承載力大，不僅適用于小型車輛，也可滿足大型車輛使用；且基本使用現有常規技術，適合國內生產條件，生產成本低廉等特點。[0011 ] 本發明主要結構和原理為發動機的動力在通過變扭器后輸入變速箱，變速箱內有兩個主軸，兩個主軸通過齒輪和中間齒輪相鏈接，每個主軸設一離合器，主軸A離合器和主軸B離合器通過連鎖裝置使其只能處于三種狀態，即雙雙分離狀態；A離合器閉合B離合器分離狀態；A離合器分離B離合器閉合狀態，通過控制離合器和控制兩個主軸上不同齒輪或行星輪組與中間各齒輪的互相配合達到平穩變速的目的。
[0012]本發明具有兩種實施方案:方案一、在變速箱的兩個主軸及和兩個主軸相配合和的兩個中間軸上配置數對不同速比的齒輪，通過變換不同的配比組合達到變速的目的，當發動機輸出的動力通過輸入軸進入變扭器，變扭器起傳遞轉矩、變矩、變速及離合和緩沖的作用。通過變扭器后的動力傳遞給主軸A前端離合器并同時通過傳動齒輪中間齒輪傳動齒輪將動力傳送到主軸B前端離合器。在車輛停駛狀態，主軸A、B前端離合器均處于分離狀態，且主軸A、B上各變速齒輪與各自中間軸A、B上各變速齒輪也均處于分離狀態，即系統處于空檔狀態。當控制系統檢測到油門踏板踏下，發出車輛啟動指令驅動變速撥叉撥動中間軸B —檔齒輪和主軸B —檔齒輪嗤合，主軸B離合器隨后閉合，主軸A離合器仍處于分離狀態。這時動力通過主軸B離合器主軸B——主軸B —檔齒輪一中間軸一檔齒輪一中間軸B—中間軸尾部傳動齒輪一帶外齒行星輪組合器-輸出軸的傳遞路線將動力傳遞至驅動輪對。若控制系統檢測車輛行駛速度和發動機轉速達到需要增檔的條件，則發出指令驅動變速撥叉將中間軸A 二檔齒輪和主軸A 二檔齒輪嚙合，隨后控制兩個主軸離合器進入雙雙分離狀態，同時降低發動機轉速，待發動機轉速降至和主軸A轉速相一致時，控制離合器進入A離合器閉合B離合器分離狀態，這時這時動力通過主軸A離合器主軸A――主軸A一檔齒輪一中間軸一檔齒輪一中間軸A—中間軸尾部傳動齒輪一帶外齒行星輪組合器-輸出軸的傳遞路線將動力傳遞至驅動輪對。其他增檔操作依上述方法在主軸A、B之間交替進行。減檔操作反之亦然。若遇緊急剎車等特殊情況，可跳檔操作。帶外齒行星輪組合器行星架和齒圈分別固定時各自的輸出速比設計為1:2，則可使變速范圍擴大一倍。若主軸A、中間軸A和主軸B、中間軸B各有兩對變速齒輪，可以有4個檔位變化，通過對帶外齒行星輪組合器行星架和齒圈分別鎖死和分離共可形成4*2=8個檔位；若主軸A、中間軸A和主軸B、中間軸B各有三對變速齒輪，可以有6個檔位變化，通過對帶外齒行星輪組合器行星架和齒圈分別鎖死和分離共可形成6*2=12個檔位；若主軸A、中間軸A和主軸B、中間軸B各有四對變速齒輪，可以有8個檔位變化，通過對帶外齒行星輪組合器行星架和齒圈分別鎖死和分離共可形成8*2=16個檔位。在主軸A8末端設一倒檔齒18輪及在主軸A8與中間軸19之間設倒檔齒輪中間20，倒檔操作時在其他空檔狀態下，通過倒檔齒輪18、20將動力從主軸A傳遞至中間軸完成倒檔操作。
方案二、在兩個主軸上設置數個不同輸出速比的行星輪組合器，每個行星輪組合器通過行星輪組合器行星架或齒圈鎖閉可以輸出兩種速比，通過中間軸上的齒輪和行星輪組合器外齒不同結合達到變速目的，當發動機輸出的動力通過輸入軸進入變扭器，變扭器起傳遞轉矩、變矩、變速及離合和緩沖的作用。通過變扭器后的動力傳遞給主軸A前端離合器并同時通過傳動齒輪中間齒輪傳動齒輪將動力傳送到主軸B前端離合器，在主軸A及主軸B各有2個(也可是1、3、4等)行星架和齒圈均帶外齒的行星輪組合器，每個行星輪組合器按變速要求設計為不同的傳速比。在車輛停駛狀態，主軸A、B前端離合器均處于分離狀態，且中間軸各變速齒輪與主軸A、B上各變速齒輪均處于分離狀態，即系統處于空檔狀態。當控制系統檢測到油門踏板踏下，發出車輛啟動指令驅動變速撥叉撥動中間軸一檔齒輪和主軸B行星輪組合器一檔外齒輪嚙合，同時對該行星輪組合器行星架(或齒圈)鎖閉，主軸A離合器仍處于分離狀態。這時動力通過主軸B離合器一主軸B主軸B —檔行星輪組合器一中間軸一檔齒輪一中間軸的傳遞路線將動力傳遞至驅動輪對。
[0013]若控制系統檢測車輛行駛速度和發動機轉速達到需要增檔的條件，則發出指令驅動變速撥叉將中間軸二檔齒輪和主軸A 二檔行星輪組合器齒輪嚙合，這時行星輪組合器行星架和齒圈均未鎖閉，不會傳遞動力。隨后控制兩個主軸離合器進入雙雙分離狀態，同時對一檔行星輪組合器行星架(或齒圈)解除鎖閉并使中間軸一檔齒輪進行脫離操作并降低發動機轉速，待發動機轉速降至和主軸A轉速相一致時，控制離合器進入A離合器閉合B離合器分離狀態，這時這時動力通過主軸B離合器一主軸B主軸B —檔行星輪組合器一中間軸一檔齒輪一中間軸的傳遞路線將動力傳遞至驅動輪對。
[0014]其他增檔操作依上述方法在主軸A、B之間交替進行。減檔操作反之亦然。若遇緊急剎車等特殊情況，可跳檔操作。在主軸A尾部和中間軸之間設倒檔齒輪及倒檔中間齒輪。
[0015]【附圖說明】:
圖1是方案一原理結構示意圖。
[0016]I輸入軸、2變扭器、3傳動齒輪、4中間齒輪、5傳動齒輪、6主軸A前端離合器、7主軸B9前端離合器、8主軸A、9主軸B、10主軸A 二檔齒輪、11中間軸A 二檔齒輪、12主軸B一檔齒輪、13中間軸B—檔齒輪、14中間軸A、15中間軸B、16主軸A四檔齒輪、17中間軸A四檔齒輪、18主軸B三檔齒輪、19中間軸B三檔齒輪、20主軸A六檔齒輪、21中間軸A六檔齒輪、22主軸B五檔齒輪、23中間軸B五檔齒輪、24主軸A八檔齒輪、25中間軸A八檔齒輪、26主軸B七檔齒輪、27中間軸B七檔齒輪、28倒檔齒輪、29中間軸A倒檔齒輪、30中間軸A尾部傳動齒輪、31中間軸B尾部傳動齒輪、32帶外齒行星輪組合器、33輸出軸
圖2是方案二原理結構示意圖。
I輸入軸、2變扭器、3傳動齒輪、4中間齒輪、5傳動齒輪、6主軸A前端離合器、7主軸B9前端離合器、8主軸A、9主軸B、10行星輪組合器、11行星輪組合器、12中間軸變速齒輪、13中間軸變速齒輪、14行星輪組合器、15行星輪組合器、中間軸變速齒輪、17中間軸變速齒輪、18主軸AS倒檔齒18、19中間軸、20倒檔中間齒輪。
【具體實施方式】:
方案一、發動機輸出的動力通過輸入軸I進入變扭器2，變扭器2起傳遞轉矩、變矩、變速及離合和緩沖的作用。通過變扭器2后的動力傳遞給主軸AS前端離合器6并同時通過傳動齒輪3—中間齒輪4—傳動齒輪5將動力傳送到主軸B9前端離合器7。在車輛停駛狀態，主軸A8、主軸B9前端離合器6、7均處于分離狀態，且主軸A8、主軸B9上各變速齒輪與各自中間軸A14、中間軸B15上各變速齒輪也均處于分離狀態，即系統處于空檔狀態。當控制系統檢測到油門踏板踏下，發出車輛啟動指令驅動變速撥叉撥動中間軸B15 —檔齒輪13和主軸B9 —檔齒輪12嗤合，主軸B離合器7隨后閉合，主軸A離合器6仍處于分離狀態。這時動力通過主軸B離合器7主軸B9——主軸B —檔齒輪12 —中間軸B —檔齒輪13—中間軸B15—中間軸尾部傳動齒輪31—帶外齒行星輪組合器32-輸出軸33的傳遞路線將動力傳遞至驅動輪對。若控制系統檢測車輛行駛速度和發動機轉速達到需要增檔的條件，則發出指令驅動變速撥叉將中間軸A 二檔齒輪11和主軸A 二檔齒輪10嚙合，隨后控制主軸A離合器6主軸B離合器7進入雙雙分離狀態，同時降低發動機轉速，待發動機轉速降至和主軸AS轉速相一致時，控制離合器進入主軸A離合器6閉合主軸B離合器7分離狀態，這時這時動力通過主軸A離合器6主軸A8——主軸A —檔齒輪10—中間軸一檔齒輪11一中間軸A14 —中間軸尾部傳動齒輪30—帶外齒行星輪組合器32-輸出軸33的傳遞路線將動力傳遞至驅動輪對。其他增檔操作依上述方法在主軸A8、主軸B9之間交替進行。減檔操作反之亦然。若遇緊急剎車等特殊情況，可跳檔操作。帶外齒行星輪組合器32行星架與太陽輪鎖止及行星架單獨固定時各自的輸出速比設計為1:2，則可使變速范圍擴大一倍。若主軸A8、中間軸A14和主軸B9、中間軸B15各有兩對變速齒輪，可以有4個檔位變化，通過對帶外齒行星輪組合器32行星架和齒圈分別鎖死和分離共可形成4*2=8個檔位；若主軸A8、中間軸A14和主軸B9、中間軸B15各有三對變速齒輪，可以有6個檔位變化，通過對帶外齒行星輪組合器32行星架和齒圈分別鎖死和分離共可形成6*2=12個檔位；若若主軸A8、中間軸A14和主軸B9、中間軸B15各有四對變速齒輪，可以有8個檔位變化，通過對帶外齒行星輪組合器32行星架和齒圈分別鎖死和分離共可形成8*2=16個檔位。
方案二、發動機輸出的動力通過輸入軸I進入變扭器2，變扭器2起傳遞轉矩、變矩、變速及離合和緩沖的作用。通過變扭器2后的動力傳遞給主軸AS前端離合器6并同時通過傳動齒輪3中間齒輪4傳動齒輪5將動力傳送到主軸B9前端離合器9，在主軸A8及主軸B9各有2個(也可是1、3、4等)行星架和齒圈均帶外齒的行星輪組合器10、11、14、15，每個行星輪組合器10、11、14、15按變速要求設計為不同的傳速比。在車輛停駛狀態，主軸AS、主軸B9前端離合器6、7均處于分離狀態，且中間軸19各變速齒輪12、13、16、17與主軸A8、主軸B9上行星輪組合器均處于分離狀態，即系統處于空檔狀態。當控制系統檢測到油門踏板踏下，發出車輛啟動指令驅動變速撥叉撥動中間軸一檔齒輪12和主軸B行星輪組合器一檔外齒輪11嚙合，同時對該行星輪組合器11行星架(或齒圈)鎖閉，主軸A離合器6仍處于分離狀態。這時動力通過主軸B離合器7—主軸B9主軸B —檔行星輪組合器11一中間軸一檔齒輪12—中間軸19的傳遞路線將動力傳遞至驅動輪對。
[0017]若控制系統檢測車輛行駛速度和發動機轉速達到需要增檔的條件，則發出指令驅動變速撥叉將中間軸二檔齒輪13和主軸A 二檔行星輪組合器齒輪10嚙合，這時行星輪組合器10行星架和齒圈均未鎖閉，不會傳遞動力。隨后控制兩個主軸離合器6、7進入雙雙分離狀態，同時對一檔行星輪組合器10行星架(或齒圈)解除鎖閉并使中間軸一檔齒輪12進行脫離操作并降低發動機轉速，待發動機轉速降至和主軸AS轉速相一致時，控制離合器進入A離合器6閉合B離合器7分離狀態，這時這時動力通過主軸B離合器6—主軸B8主軸B—檔行星輪組合器10—中間軸一檔齒輪13—中間軸19的傳遞路線將動力傳遞至驅動輪對。
[0018]其他增檔操作依上述方法在主軸A8、主軸B9之間交替進行。減檔操作反之亦然。若遇緊急剎車等特殊情況，可跳檔操作。在主軸AS末端設一倒檔齒18輪及在主軸AS與中間軸19之間設倒檔中間齒輪20，倒檔操作時在其他空檔狀態下，通過倒檔齒輪18、20將動力從主軸A傳遞至中間軸完成倒檔操作。
【主權項】
1.一種自動變速箱結構原理，由輸入軸、變扭器、傳動齒輪、兩個離合器、兩個主軸、兩個中間軸、變速齒輪、帶外齒行星輪組合器、倒檔齒輪、輸出軸等構成，其特征是具有兩個有各自離合器的主軸，速比變換在兩個主軸與兩個中間軸之間交替進行，兩個離合器起到配合作用，帶外齒行星輪組合器起到速比變換倍增作用。2.一種自動變速箱結構原理，由輸入軸、變扭器、傳動齒輪、兩個離合器、兩個主軸、一個中間軸、行星輪組合器、倒檔齒輪、輸出軸等構成，其特征是具有兩個有各自離合器的主軸，速比變換在兩個主軸之間與一個中間軸交替進行，兩個離合器起到配合作用，行星輪組合器起到速比變換作用。
【文檔編號】F16H57/023GK106032837SQ201510121959
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月19日
【發明人】張順利
【申請人】張順利