專利名稱：雙離合器自動變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛技術(shù)領(lǐng)域的變速器，具體地說，涉及的是一種雙離合器自動變速器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在的汽車自動變速器主要有液力機械式自動變速器(AT)、無級變速器(CVT)以及電控機械式自動變速器(AMT)。特別是電控機械式自動變速器的發(fā)展，由于其具有目前汽車工業(yè)發(fā)展所要求的高燃油經(jīng)濟性、低排放和保護現(xiàn)有手動變速器生產(chǎn)投資等優(yōu)點，受到了各大汽車廠的重視。但是AMT的工作原理決定了它在換檔過程中存在動力中斷的缺點， 車輛必然產(chǎn)生減速度，換檔時間長，給車輛的加速性、舒適性等帶來不利影響。正是在這種情況下，雙離合器式自動變速器-DCT應(yīng)運而生，它既可以充分利用電控機械式自動變速器具有的優(yōu)點，又可以消除其換檔過程動力中斷的缺點?，F(xiàn)有的DCT系統(tǒng)的基本構(gòu)成可歸納成如圖1所示。從原理上講，DCT系統(tǒng)是將2套離合器一齒輪變速系統(tǒng)交替使用，其中一套負責(zé)1、3、5檔等奇數(shù)檔變速；另一套負責(zé)2、4、6檔等偶數(shù)檔和倒檔的變速。事實上，雖然DCT系統(tǒng)實現(xiàn)了動力換擋，但是與所有現(xiàn)有的機械式自動變速箱一樣，其變速箱的檔位數(shù)是受變速箱內(nèi)傳遞齒輪對數(shù)限制的，即一般情況下，有幾對傳遞齒輪就有幾個檔位；同時，DCT系統(tǒng)工作時只有一根軸傳遞動力，另一根處于閑置狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，提供一種雙離合器自動變速器， 使之既可以達到用極少的齒輪對數(shù)實現(xiàn)更多的速比檔位的目的，又可以實現(xiàn)雙離合器自動變速器的動力換檔的功能。為實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明所述的雙離合器自動變速器，包括行星機構(gòu)、兩個離合器、兩個制動器、定軸齒輪副、換擋驅(qū)動機構(gòu)、控制單元ECU和變速箱體。兩個離合器的一端分別和變速箱兩根平行的中間軸(其中I，軸上布置編號為1、3、5—的齒輪；12軸上布置編號為2、4、6..的齒輪)聯(lián)結(jié)，另一端分別和行星機構(gòu)的齒圈和太陽輪聯(lián)結(jié)，而行星機構(gòu)的行星架則作為變速箱的輸入端和發(fā)動機的輸出軸聯(lián)結(jié)；制動器作為制動元件一端固結(jié)于變速箱殼體上，另一端則分別與行星機構(gòu)的齒圈和太陽輪聯(lián)結(jié)，以此來控制行星機構(gòu)各個元件的運動。發(fā)動機輸出的動力經(jīng)行星機構(gòu)A、離合器C1Zt2、變速箱中間軸I1Zl2、最終通過變速箱輸出軸II輸出。所述控制單元(EOT)根據(jù)車輛當(dāng)前的運行狀況，通過指令換擋驅(qū)動機構(gòu)對兩個離合器和兩個制動器進行控制，來實現(xiàn)不同配合動作以達到不同需求的。由于行星機構(gòu)自身的特性，使變速箱的兩根中間軸可單根工作，也可兩根同時工作，但動力的輸出則都是通過 II軸完成的。
根據(jù)傳遞動力的中間軸不同，大致可分為3種工作情況假設(shè)變速器中間軸I1上空套有η個不同傳動比的齒輪(編號為1、3、5... (2η+1)， 中間軸I2上空套有m個不同傳動比的齒輪(編號為2、4、6—2m)。ns為太陽輪轉(zhuǎn)速隊為齒圈轉(zhuǎn)速；行星排特性參數(shù)k = nr/ns ；i11D、i22D、i33D、…分別為(n+m)對齒輪的傳動比 (其中n、m為正整數(shù))。第1種離合器C1、制動器4同時工作(ns = 0)，即離合器C1結(jié)合，同時制動器 B2將太陽輪s制動。這種情況下變速箱只有中間軸I1傳遞動力，其上的齒輪l、3-(2n，-l) 可與相應(yīng)的接合套接合工作。第2種離合器C2、制動器B1同時工作(n, = 0)，即離合器C2結(jié)合，同時制動器 B1將齒圈r制動，這種情況下變速箱只有中間軸I2工作，其上的齒輪2、4···&ι可與相應(yīng)的接合套接合工作。第3種離合器C1W2同時工作，制動器B1^2都不制動，變速箱兩根中間軸同時傳遞動力。綜上所述，本發(fā)明變速器總共可得到(n+m+nXm)種不同的速比，即(n+m+nXm) 個檔位，具體分析見后面的具體實時方式?？梢娺@種變速器所獲得的檔位數(shù)遠遠大于現(xiàn)有的與其具有相同的齒輪對數(shù)的DCT的(n+m)個檔位。同時該實用新型變速器還可根據(jù)各種汽車對動力性和經(jīng)濟性的不同要求，選用不同數(shù)量的檔位使用。本發(fā)明是在現(xiàn)有的雙離合器式自動變速器的基礎(chǔ)上，通過增設(shè)行星機構(gòu)和兩個制動器，并配合兩個離合器使用，使它既可以達到用極少的齒輪對數(shù)實現(xiàn)更多速比檔位的目的，又可以實現(xiàn)雙離合器自動變速器的動力換檔性能。


圖IDCT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖。圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理圖。圖3為本發(fā)明一實施例結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的解釋，但是以下的內(nèi)容不用于限定本發(fā)明的保護范圍。本實施例提供一種雙離合器自動變速器，在現(xiàn)有的雙離合器自動變速器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上.在發(fā)動機和雙離合器之間增設(shè)具有行星機構(gòu)來傳遞動力，行星排其中一個元件作為輸入端和發(fā)動機動力輸出端聯(lián)結(jié)，另外兩個元件作為輸出端分別和兩個離合器的主動端聯(lián)結(jié)；同時在變速箱的殼體上固結(jié)有兩個制動器，以此來控制行星機構(gòu)輸出端的運動。此新型變速器通過控制單元的指令控制離合器、制動器協(xié)調(diào)動作，通過它們的配合使用，用有限的幾對齒輪，得到更多的檔位數(shù)。如圖1所示，本實施例中，包括行星機構(gòu)、兩個離合器、兩個制動器、定軸齒輪副、 換擋驅(qū)動機構(gòu)、控制單元ECU和變速箱體。兩個離合器的一端分別和變速箱兩根平行的中間軸(其中I，軸上布置編號為1、3、5—的齒輪；12軸上布置編號為2、4、6..的齒輪)聯(lián)結(jié)， 另一端分別和行星機構(gòu)的齒圈和太陽輪聯(lián)結(jié)，而行星機構(gòu)的行星架則作為變速箱的輸入端和發(fā)動機的輸出軸聯(lián)結(jié)；制動器作為制動元件一端固結(jié)于變速箱殼體上，另一端則分別與行星機構(gòu)的齒圈和太陽輪聯(lián)結(jié)，以此來控制行星機構(gòu)各個元件的運動。發(fā)動機輸出的動力經(jīng)行星機構(gòu)A、離合器C1Zt2、變速箱中間軸I1A2、最終通過變速箱輸出軸II輸出。其具體工作是由汽車的控制系統(tǒng)(EOT)根據(jù)車輛當(dāng)前的運行狀況，通過指令換擋驅(qū)動機構(gòu)對兩個離合器和兩個制動器進行控制，來實現(xiàn)不同配合動作以達到不同需求的。 由于行星機構(gòu)自身的特性，使變速箱的兩根中間軸可單根工作，也可兩根同時工作，但動力的輸出則都是通過II軸完成的。如圖2所示，根據(jù)傳遞動力的中間軸不同，大致可分為3種工作情況假設(shè)變速器中間軸I1上空套有η個不同傳動比的齒輪(編號為1、3、5…Qn+Ι)， 中間軸II2上空套有m個不同傳動比的齒輪(編號為2、4、6---2m)。ns為太陽輪轉(zhuǎn)速;nr為齒圈轉(zhuǎn)速；行星排特性參數(shù)k = nr/ns ；i11D、i22D、i33D、…分別為(n+m)對齒輪的傳動比 (其中n、m為正整數(shù))。第1種離合器C1、制動器化同時工作(ns = 0)，即離合器C1結(jié)合，同時制動器 B2將太陽輪s制動。這種情況下變速箱只有中間軸I1傳遞動力，其上的齒輪l、3-(2n，-l) 可與相應(yīng)的接合套接合工作，此時，(1)相應(yīng)接合套與齒輪1接合，可得傳動比I1 = kXi11D/l+k(2)相應(yīng)接合套與齒輪3接合，可得傳動比i3 = kXi33n/l+k......(η)相應(yīng)接合套與齒輪2η-1接合，可得傳動比I2n^1 = kX Ii2rf ^1) n/l+k第2種離合器C2、制動器B1同時工作(n, = 0)，即離合器C2結(jié)合，同時制動器 B1將齒圈r制動，這種情況下變速箱只有中間軸I2工作，其上的齒輪2、4"jn!可與相應(yīng)的接合套接合工作，此時，(1)相應(yīng)接合套與齒輪2接合可得傳動比i2 = i22D/l+k(2)相應(yīng)接合套與齒輪4接合可得傳動比I4 = i44。/l+k......(m)相應(yīng)接合套與齒輪an接合，可得傳動比I2ffl= i(2ffl))2fflD)/l+k第3種離合器C1W2同時工作，制動器B1^2都不制動，變速箱兩根中間軸同時傳遞動力，此時(1)中間軸I1A2上的齒輪1、2分別與相應(yīng)接合套同時接合，可得傳動比i12 = (i22D+kXi11D)/l+k(2)中間軸I1A2上的齒輪1、4分別與相應(yīng)接合套同時接合，可得傳動比i14 = (i44D+kXilin)/l+k
(3)中間軸I1A2上的齒輪3、2分別與相應(yīng)接合套同時接合，可得傳動比
L23 = (i22n+kXi33n)/l+k(4)中間軸I1A2上的齒輪3、4分別與相應(yīng)接合套同時接合，可得傳動比I34 = (i44D+kXi33D)/l+k(nx m)中間軸I1A2上的齒輪2η-1、^ι分別與相應(yīng)接合套同時接合，可得傳動比Ii2n-D (2m) = (i2mn+kXii2n-D (2n-i) n)/l+k綜上所述，本發(fā)明變速器總共可得到(n+m+nXm)種不同的速比，S卩(幾+m+nXm) 個檔位?？梢娺@種變速器所獲得的檔位數(shù)遠遠大于現(xiàn)有的與其具有相同的齒輪對數(shù)的DCT 的(n+m)個檔位。同時該實用新型變速器還可根據(jù)各種汽車對動力性和經(jīng)濟性的不同要求，選用不同數(shù)量的檔位使用。下面通過4對齒輪的具體方案特例，對本發(fā)明的變速箱作進一步說明。如圖3所示，為4對齒輪的新型雙離合器變速器的具體硬件實施案例，其具體分析如下此實施實例采用4對齒輪傳輸動力，中間軸Ii上空套有齒輪1、3 ；中間軸I2上空套有齒輪2、4和倒檔齒輪，輸出軸II上布置有齒輪1’、2’、3’、47和倒檔齒輪。ns為太陽輪轉(zhuǎn)速隊為齒圈轉(zhuǎn)速；in 口、i22 口、i33 口、i44 □分別為4對齒輪的傳動比。為了便于說明，取這 4對齒輪的傳動比為等比級數(shù)，即i11D/i22D= i22D/i33D= i33DZi44n= Q = 1· 5 ；假設(shè)行星排特性參數(shù) k = nr/ns = 1. 4 ;土44口= 1. 5。制動器、離合器不同配合使用情況的速比分析根據(jù)上面推導(dǎo)的速比，可得到3種情況下的8種速比(I)C1^B2同時工作(ns = 0)，只有中間軸I1傳遞動力時的速比為①相應(yīng)接合套與齒輪1接合，可得傳動比I1 = 1. 4X 1. 53X 1. 5/2. 4 = 2. 96 ；②相應(yīng)接合套與齒輪3接合，可得傳動比i3 = 1. 4X1. 5X1. 5/2. 4 = 1. 31 ；(2)C2、Bi同時工作(nr = 0)，只有中間軸I2傳遞動力時的速比為①相應(yīng)接合套與齒輪2接合，可得傳動比i4 = 1. 52X1. 5/2. 4 = 1. 41 ；②相應(yīng)接合套與齒輪4接合，可得傳動比i4 = 1. 5/2. 4 = = 0. 83 ；(3)離合器Cp C2同時結(jié)合工作，制動器Bp化都不制動時的速比為①將齒輪1、2同時接入，可得傳動比i12 = (1. 53+l. 4X1. 5) XL 5/2. 4 = 4. 37 ；②將齒輪1、4同時接人，可得傳動比i14 = (1+1. 4X 1. 53) X 1. 5/2. 4 = 3. 59 ；③將齒輪2、3同時接入，可得傳動比i23 = (1. 52+l. 4X 1. 53) X 1. 5/2. 4 = 2. 72 ；④同時接入3、4檔，可得傳動比I34 = (1+1. 4X1. 5) XI. 5/2. 4 = 1. 94 ；
通過以上速比計算，得到了 Q+2+2X2)個不同速比，其大小關(guān)系為i12 > i14 > I1 > i23 > i34 > i2 > i3 > i4這一速比排列只是在k = 1. 4，各齒輪傳動比取等比級數(shù)q = 1. 5時的一個個例。 速比大小根據(jù)所選擇的行星排的特性參數(shù)和各齒輪傳動比的不同，具有不同的排列順序， 并可根據(jù)需要的檔位數(shù)量對檔位擇優(yōu)選擇；同時還可根據(jù)需要預(yù)先確定所需要的檔位數(shù)和速比，然后根據(jù)公式推導(dǎo)出行星排特性參數(shù)和各對齒輪的傳動比。車輛在行駛過程中需要換擋時，控制系統(tǒng)會根據(jù)汽車的運行狀況選擇合適的檔位，通過指令換擋驅(qū)動機構(gòu)完成換檔動作。例如當(dāng)車輛以傳動比I1工作時，此時離合器C1 和制動器4同時接合，行星機構(gòu)的太陽輪S被制動，此時行星輪系變?yōu)槎ㄝS輪系，行星架將發(fā)動機輸出的功率傳遞給齒圈r，經(jīng)離合器C1、變速箱中間軸I1和齒輪副11’，最終由輸出軸I1輸出；檔位的變換則是控制單元根據(jù)車輛運行狀況來決定的，若此時控制單元判斷車輛需要以傳動比工作，則可通過控制換擋驅(qū)動機構(gòu)，預(yù)先將齒輪2與相應(yīng)接合套接合，此時離合器C2處于分離狀態(tài)，中間軸I2還不傳遞動力，待達到一定換擋時刻時，使離合器C2接合、制動器化松開，同時離合器C1分離、制動器B1制動，經(jīng)過這一過程后，變速器便完成換擋程序，此時齒圈r便被制動，而動力則有行星架c經(jīng)太陽輪S、離合器C2、中間軸I2、齒輪副22 □由輸出軸II輸出；若控制單元判斷車輛需要以傳動比工作，即中間軸I” I2需同時工作，將處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)下的中間軸I2上的齒輪2預(yù)先掛入，當(dāng)達到換擋時刻時，控制離合器C2、制動器化動作，使離合器C2接合，制動器化分離結(jié)束制動，此時發(fā)動機輸入給行星架 c的動力經(jīng)齒圈r、太陽輪s由兩路輸出，變速箱兩根中間軸同時工作，得到一個不同的速比輸出。其它的換擋原理與上述相同，此處不再一一列舉。由以上實施例可看出，本發(fā)明提出的雙離合器式自動變速器，具有以下特點(1)該變速器通過行星機構(gòu)、離合器和制動器的配合使用可以以(m+n)對齒輪對數(shù)實現(xiàn)(m+n+mXn)個檔位數(shù)(其中m為一變速箱輸入軸的齒輪數(shù)，η為另一輸入軸的齒輪數(shù))，大大提高了其動力性和燃油經(jīng)濟性。(2)使用雙離合器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了現(xiàn)有的DCT的動力換檔性能，從而大大提高了車輛的動力性和駕乘舒適性。(3)由于本實用新型變速器可以以(m+n)對齒輪對數(shù)實現(xiàn)(m+n+mXn)個檔位速比，因此使它可以廣泛應(yīng)用于對擋位數(shù)有不同要求的車型。(4)在檔位數(shù)要求一定的情況下，可以大大減少齒輪的數(shù)量，從而縮小了其體積和
重量，使更容易在車輛上布置。因此，本發(fā)明提出的雙離合器自動變速系統(tǒng)具備工程應(yīng)用、特別是車用的良好前
權(quán)利要求
1.一種雙離合器自動變速器，其特征在于包括行星機構(gòu)、兩個離合器、兩個制動器、定軸齒輪副、換擋驅(qū)動機構(gòu)、控制單元和變速箱體；其中兩個離合器的一端分別和變速箱兩根平行的中間軸聯(lián)結(jié)，另一端分別和行星機構(gòu)的齒圈和太陽輪聯(lián)結(jié)，而行星機構(gòu)的行星架則作為變速箱的輸入端和發(fā)動機的輸出軸聯(lián)結(jié)；制動器作為制動元件一端固結(jié)于變速箱殼體上，另一端則分別與行星機構(gòu)的齒圈和太陽輪聯(lián)結(jié)，以此來控制行星機構(gòu)各個元件的運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙離合器自動變速器，其特征在于所述發(fā)動機輸出的動力經(jīng)行星機構(gòu)、離合器、變速箱中間軸、最終通過變速箱輸出軸II輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙離合器自動變速器，其特征在于所述控制單元根據(jù)車輛當(dāng)前的運行狀況，通過指令換擋驅(qū)動機構(gòu)對兩個離合器和兩個制動器進行控制，來實現(xiàn)不同配合動作以達到不同需求的，由于行星機構(gòu)自身的特性，使變速箱的兩根中間軸可單根工作，也可兩根同時工作，但動力的輸出則都是通過軸II完成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙離合器自動變速器，其特征在于所述變速器總共得到 (n+m+nXm)種不同的速比，即(n+m+nXm)個檔位，η為變速器中間軸I1上空套的齒輪，m 中間軸II2上空套的齒輪，n、m為正整數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種雙離合器自動變速器，包括行星機構(gòu)、兩個離合器、兩個制動器、定軸齒輪副、換擋驅(qū)動機構(gòu)、控制單元和變速箱體；其中兩個離合器的一端分別和變速箱兩根平行的中間軸聯(lián)結(jié)，另一端分別和行星機構(gòu)的齒圈和太陽輪聯(lián)結(jié)，而行星機構(gòu)的行星架則作為變速箱的輸入端和發(fā)動機的輸出軸聯(lián)結(jié)；制動器作為制動元件一端固結(jié)于變速箱殼體上，另一端則分別與行星機構(gòu)的齒圈和太陽輪聯(lián)結(jié)，以此來控制行星機構(gòu)各個元件的運動。本發(fā)明是在現(xiàn)有的雙離合器式自動變速器的基礎(chǔ)上，通過增設(shè)行星機構(gòu)和兩個制動器，并配合兩個離合器使用，使它既可以達到用極少的齒輪對數(shù)實現(xiàn)更多速比檔位的目的，又可以實現(xiàn)雙離合器自動變速器的動力換檔性能。
文檔編號F16H3/44GK102401092SQ20101027469
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者沈詩文 申請人:沈詩文