專利名稱：可避免換擋過程中負(fù)轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象的雙離合器式自動變速機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于車輛中的自動變速器，特別是一種新型結(jié)構(gòu)的雙離合器式自動變速器

背景技術(shù)：
雙離合器自動變速器(Dual Clutch Transmission，簡稱DCT)是一種新型的 自動變速器，它將變速器擋位按奇、偶數(shù)分別布置在與兩個離合器所聯(lián)接的兩個輸入軸 上，通過離合器的交替切換完成換擋過程，實(shí)現(xiàn)動力換擋。DCT綜合了液力機(jī)械自動變速 器(Automatic Transmission，簡稱 AT)和電控機(jī)械自動變速器(Automatic Mechanical Transmission,簡稱AMT)的優(yōu)點(diǎn)，不僅保證了車輛的動力性和經(jīng)濟(jì)性，而且極大地改善了 車輛運(yùn)行的舒適性。當(dāng)前廣泛使用的DCT機(jī)構(gòu)可分為兩類，一種主要由美國的博格華納公司研制，并 裝配于德國大眾汽車公司的多個車型上；該DCT為雙中間軸式結(jié)構(gòu)，采用濕式離合器。另一 種由德國的LuK公司研制，為單中間軸式結(jié)構(gòu)，采用干式離合器。國內(nèi)的多所汽車企業(yè)和高校也開展了 DCT的研究工作，在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面申請的專 利有兩個，分別為專利1 中國，公開號CN1616853A，2005年5月18日；專利2:中國，公開 號 CN1415876A, 2003 年 5 月 7 日。文獻(xiàn)[雙離合器式自動變速器傳動系統(tǒng)的建模及換擋特性[J].機(jī)械工程學(xué)報， 2007,43(7) 188-194]分析了 DCT的換擋過程，將當(dāng)前已有雙離合器式自動變速機(jī)構(gòu)的換 擋過程簡化為離散化當(dāng)量系統(tǒng)，建立了換擋過程的動力學(xué)微分方程。并指出在低擋升高擋 的末期、高擋降低擋的初期，如果控制稍有不當(dāng)，離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩對車輛是阻力矩，產(chǎn)生 了負(fù)轉(zhuǎn)矩，必將導(dǎo)致?lián)Q擋時間長、沖擊度大和離合器磨損嚴(yán)重。當(dāng)前DCT主要是采用控制策略優(yōu)化的方法來消除負(fù)轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象，由于受執(zhí)行機(jī)構(gòu)響 應(yīng)精度和跟蹤品質(zhì)的限制，完全基于控制方法來消除負(fù)轉(zhuǎn)矩的思想，不易在實(shí)際應(yīng)用中實(shí) 現(xiàn)。此外，車輛在使用過程中，隨著離合器磨損及執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)速度的減慢，控制策略的執(zhí) 行效果與預(yù)想結(jié)果存在一定偏差，很難保證控制策略被完全準(zhǔn)確地執(zhí)行。以上分析可見，在DCT使用過程中，僅依靠控制方法不易完全避免負(fù)轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象，在 DCT機(jī)械結(jié)構(gòu)中，應(yīng)采用單向離合器，來避免負(fù)轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象。但包括美國博格華納公司和德國 LuK公司的當(dāng)前所有結(jié)構(gòu)，如果采用單向離合器軸承來避免負(fù)轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)非常復(fù) 雜，不是最佳方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種新型的雙離合器式自動變速機(jī)構(gòu)，以避免換擋過程中的 負(fù)轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象，又能保證溜坡過程中具有發(fā)動機(jī)制動的功能，輸入軸、中間軸和輸出軸采用空 間三維布置方式，整體結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊，能滿足轎車底盤空間的約束。本發(fā)明雙離合器式自動變速機(jī)構(gòu)，包括各擋位齒輪副、單向離合器軸承和換擋同步裝置。其特征在于其動力輸入軸上設(shè)置有兩個離合器，兩個離合器的從動部分通過兩對同步器、單向離合器軸承和齒輪副，分別與兩個中間軸相連接，各擋位主動齒輪按奇、偶數(shù) 擋位分別與兩個中間軸相連接，各擋位從動齒輪與輸出軸連接。本發(fā)明的工作原理是當(dāng)車輛以某一擋位行駛時，DCT的電控單元根據(jù)控制信號 判斷即將進(jìn)入工作的下一擋位，由于該擋位還未傳遞動力，所以可預(yù)先嚙合該擋位的同步 器。當(dāng)達(dá)到換擋點(diǎn)時，使與兩個離合器從動部分相連接的同步器處于分離狀態(tài)，將正在工作 的離合器分離，同時接合另一個離合器，兩個離合器交替?zhèn)鬟f工作動力以實(shí)現(xiàn)擋位切換。當(dāng) 換擋過程完成后，使與傳遞動力離合器的從動部分相連接的同步器處于接合狀態(tài)。在換擋 過程中，發(fā)動機(jī)動力可始終不斷地被傳遞到車輪，當(dāng)發(fā)生負(fù)轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象時，單向離合器軸承空 轉(zhuǎn)，防止了負(fù)轉(zhuǎn)矩傳遞到輸出軸。本發(fā)明的積極功效在于1)采用了單向離合器軸承和同步器組合設(shè)計的結(jié)構(gòu)。一方面，可以防止換擋過程 中的負(fù)轉(zhuǎn)矩傳遞到輸出軸。另一方面，可以保證溜坡工況時具有發(fā)動機(jī)制動功能。此外可 以防止車輛顛簸引起單向離合器軸承不傳遞動力的意外情況。2)本發(fā)明機(jī)構(gòu)中的輸入軸、中間軸和輸出軸，采用截面為平行四邊形的柱體結(jié)構(gòu) 的空間三維布置方式。一方面，可根據(jù)齒輪副、同步器和單向離合器軸承徑向尺寸的不同， 進(jìn)行交錯、搭接布置，在保證各零部件運(yùn)動不產(chǎn)生干涉的前提下，減少了變速器的軸向尺 寸，使整個結(jié)構(gòu)更加緊湊。另一方面，輸入軸和輸出軸相鄰且平行布置，在兩軸之間通過一 套齒輪副就可實(shí)現(xiàn)倒擋，而且倒擋還可以與其他齒輪副共用一個同步器；博格華納和Luk 公司的結(jié)構(gòu)中都是通過添加倒擋軸和倒擋中間齒輪而形成倒擋，新型結(jié)構(gòu)中僅通過一套齒 輪副就可實(shí)現(xiàn)倒擋，簡化了變速器的結(jié)構(gòu)。


圖1為本發(fā)明雙離合器式自動變速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2、3和4為根據(jù)圖1結(jié)構(gòu)原理設(shè)計的雙離合器式自動變速機(jī)構(gòu)。其中，圖2為所設(shè)計雙離合器式自動變速結(jié)構(gòu)中輸入軸、中間軸和輸出軸的布置方式；圖3和圖4為所設(shè)計雙離合器式自動變速結(jié)構(gòu)在兩個視圖方向上的主視圖。
具體實(shí)施例方式請參閱附圖所示，對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。圖1中，1為離合器2，2為離合器1，3為齒輪副&的從動齒輪，4為中間軸1，5為 四擋主動齒輪，6為四、二擋同步器，7為二擋主動齒輪，8為輸入軸1，9為單向離合器軸承 O1,11為單向離合器軸承02，12為齒輪副G2的主動齒輪，13為一擋從動齒輪，14為四、五擋 從動齒輪，15為三擋從動齒輪，16為倒擋從動齒輪，17為輸出軸，18為動力輸入軸，19為輸 入軸2，20為齒輪副G1的同步器，21為齒輪副G1的主動齒輪，22為齒輪副G2的同步器，23 為二擋從動齒輪，24為倒擋中間齒輪，25為齒輪副G2的從動齒輪，26為一擋主動齒輪，27為 一、五擋同步器，28為五擋主動齒輪，29為三擋主動齒輪，30為三、倒擋主動齒輪，31為中間 軸2，32為倒擋主動齒輪。圖2、3和4中，1為輸出軸，2為中間軸2，3為中間軸1，4為輸入軸1，5為輸入軸2，6為齒輪副G1從動齒輪，7為三擋主動齒輪，8為三擋同步器SYN3, 9為五擋主動齒輪，10 為五、一擋同步器，11為一擋主動齒輪，12為倒擋從動齒輪，13為齒輪副G1的同步器SYN1, 14為齒輪副G1主動齒輪，15為單向離合器軸承1，16為單向離合器軸承2，17為齒輪副G2 主動齒輪，18為齒輪副G2、倒擋同步器SYN2,19為倒擋主動齒輪，20為一擋從動齒輪，21為 四擋和五擋從動齒輪，22為二擋從動齒輪，23為三擋從動齒輪，24為齒輪副G2從動齒輪，25 為四擋主動齒輪，26為四、二擋同步器，27為二擋主動齒輪。
參照圖1，具有六個變速擋位(包括倒擋)的雙離合器式自動變速器機(jī)構(gòu)，主要由 兩個離合器(濕式或干式)、兩個單向離合器軸承、六個變速擋位齒輪副組成。具體結(jié)構(gòu)為 輸入軸1和中間軸1通過G1連接在一起，輸入軸2和中間軸2通過G2連接在一起。G1的主 動齒輪通過O1和SYN1,與輸入軸1相連接；G2的主動齒輪通過O2和同步器SYN2,與輸入軸 2相連接。2、4擋的主動齒輪與中間軸1相連接，1、3、5和倒擋的主動齒輪與中間軸2相連 接。各擋位的從動齒輪與輸出軸相連接。參照圖2，輸入軸1為空心軸，與輸入軸2空套在一起。輸入軸1和2、中間軸1、中 間軸2和輸出軸采用截面為平行四邊形柱體結(jié)構(gòu)的空間三維布置方式，這樣可使雙離合器 式自動變速器的結(jié)構(gòu)更加緊湊。參照圖3和圖4，當(dāng)處于換擋階段時，使同步器SYN1和SYN2處于分離狀態(tài)。在換擋 過程中，當(dāng)離合器從動部分的轉(zhuǎn)速大于主動部分的轉(zhuǎn)速時，離合器向輸出軸傳遞的是負(fù)轉(zhuǎn) 矩。由于圖中的結(jié)構(gòu)采用了單向離合器軸承，當(dāng)發(fā)生負(fù)轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象時，單向離合器軸承空轉(zhuǎn)， 防止了負(fù)轉(zhuǎn)矩傳遞到輸出軸。除換擋階段外，同步器SYN1和SYN2中與傳遞動力離合器所 連接的同步器處于接合狀態(tài)，一方面可以保證溜坡工況時具有發(fā)動機(jī)制動功能，此外可以 防止車輛顛簸引起單向離合器軸承不傳遞動力的意外情況。以一擋升二擋的換擋過程進(jìn)行 詳細(xì)說明，換擋前，車輛以一擋行駛，與一擋連接在一起的離合器處于接合狀態(tài)、與二擋連 接在一起的離合器處于分離狀態(tài)，同步器SYN2與G2的主動齒相接合，同步器SYN4與一擋主 動齒輪相接合，同步器SYNpSYN3和SYN5處于分離狀態(tài)，動力經(jīng)發(fā)動機(jī)和離合器傳遞至輸入 軸2，然后動力由輸入軸2——G2主動齒輪——G2從動齒輪——中間軸2——一擋主動齒 輪——一擋從動齒輪——輸出軸。當(dāng)接近2擋換擋點(diǎn)時，電控單元發(fā)出指令使同步器SYN3 和2擋主動齒輪相接合。當(dāng)達(dá)到2擋換擋點(diǎn)時，電控單元發(fā)出指令使SYN2分離，同時與一 擋連接在一起的離合器開始分離、與二擋連接在一起的離合器開始接合，在此過程中、特別 是接近換擋結(jié)束時，與一擋連接在一起的離合器上容易產(chǎn)生負(fù)轉(zhuǎn)矩，但由于在動力傳遞路 線安裝了單向離合器02，即使產(chǎn)生負(fù)轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象，此時O2空轉(zhuǎn)，防止了換擋過程中產(chǎn)生的負(fù)轉(zhuǎn) 矩傳遞到輸出軸。當(dāng)換擋過程完成后，車輛以2擋行駛，同步器SYN1和SYN3分別與Gl和二 擋的主動齒輪相結(jié)合，其余同步器處于分離狀態(tài)，動力經(jīng)發(fā)動機(jī)和離合器傳遞至輸入軸1， 然后由輸入軸1——G1主動齒輪——G1從動齒輪——中間軸1——2擋主動齒輪——2擋 從動齒輪——輸出軸。其余擋位的換擋過程與此相同。倒檔時，與倒檔連接的離合器處于 接合狀態(tài)、另一離合器處于分離狀態(tài)，同步器SYN2與倒擋主動齒輪接合，其余同步器分離， 發(fā)動機(jī)動力傳遞至輸入軸2后，動力由輸入軸2——倒擋主動齒輪——倒動從動齒輪一一 輸出軸，實(shí)現(xiàn)倒擋的動力傳遞。以上僅就具有五個前進(jìn)擋和一個倒擋的變速器的實(shí)例說明了本發(fā)明技術(shù)的結(jié)構(gòu) 原理，按此發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)更多變速擋位或布置方式，但只要是以單向離合器軸承和平行四邊形柱體結(jié)構(gòu)的布置方式組成的變速器結(jié)構(gòu)，均屬本發(fā)明技術(shù)權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種可避免換擋過程中負(fù)轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象的雙離合器式自動變速機(jī)構(gòu)，包括各擋位齒輪副、單向離合器軸承和換擋同步裝置。其特征在于其動力輸入軸上設(shè)置有兩個離合器，通過兩對同步器、單向離合器軸承和齒輪副，兩個離合器的從動片分別與兩個中間軸相連接，各擋位主動齒輪按奇、偶數(shù)擋位分別與兩個中間軸相連接，各擋位從動齒輪與輸出軸連接。兩個離合器交替?zhèn)鬟f工作動力以實(shí)現(xiàn)擋位切換，當(dāng)換擋過程中發(fā)生負(fù)轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象時，單向離合器軸承空轉(zhuǎn)。
2.雙離合器式自動變速機(jī)構(gòu)中的輸入軸、中間軸和輸出軸，采用截面為平行四邊形柱 體結(jié)構(gòu)的空間三維布置方式。根據(jù)齒輪副、同步器和單向離合器軸承徑向尺寸的不同，進(jìn)行 交錯、搭接布置，輸入軸和輸出軸相鄰且平行布置，在兩軸之間僅通過一套齒輪副 即可實(shí)現(xiàn) 倒擋，倒擋齒輪副與其他齒輪副共用一個同步器。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種可避免換擋過程中負(fù)轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象的雙離合器式自動變速機(jī)構(gòu)，它包括各擋位齒輪副、單向離合器軸承和換擋同步裝置。其特征在于其動力輸入軸上設(shè)置有兩個離合器，兩個離合器的從動片通過兩對同步器、單向離合器軸承和齒輪副，分別與兩個中間軸相連接，各擋位的主動齒輪按奇、偶數(shù)擋位分別與兩個中間軸相連接。兩個離合器交替?zhèn)鬟f動力以實(shí)現(xiàn)擋位切換，當(dāng)換擋過程中發(fā)生負(fù)轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象時，單向離合器軸承空轉(zhuǎn)，防止了負(fù)轉(zhuǎn)矩傳遞到輸出軸。本發(fā)明機(jī)構(gòu)中的輸入軸、中間軸和輸出軸，采用平行四邊形柱體結(jié)構(gòu)的空間三維布置方式，減少了軸向尺寸，輸入軸和輸出軸相鄰且平行布置，在兩軸之間僅通過一套齒輪副即可實(shí)現(xiàn)倒擋，簡化了變速器的結(jié)構(gòu)。
文檔編號F16H61/00GK101846175SQ20091013165
公開日2010年9月29日 申請日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者楊偉斌 申請人:楊偉斌;陳全世;仇斌;田光宇;宋建國;黃勇;林成濤