专利名称：一种变速器及包含该变速器的车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变速器及包含该变速器的车辆。
背景技术：
目前，随着车辆操纵自动化的快速发展，汽车变速器正呈现蓬勃发展的态势。现在的汽车自动变速器主要有液力变速器(AT)，无级变速器(CVT)以及现在传动效率高的电控机械式变速器(AMT)。在传动效率和生产成本等方面优于AT和CVT的AMT，由于其具有汽车工业发展所要求的高燃油经济性、低排放和保护现有手动变速器生产投资的优点，受到了汽车界的重视。
但是在AMT的使用过程中，逐渐发现其缺点车辆在换挡过程中，当离合器分离后，发动机的动力不能传递到车轮，导致动力中断，驾驶者有顿挫感，影响了车辆的动力性和乘坐的舒适性。为了解决此问题，需要对换挡过程进行精确的控制。特别是为了减小换挡过程产生的冲击度，需要对动力装置与变速器构成的动力总成在转速差、扭矩等方面进行精确的匹配和控制。DCT (双离合器变速器)的出现解决了这个问题。但是DCT有两个输入轴和两个输出轴，占有空间较大。
发明内容
本发明为解决现有的双离合器变速器占用空间较大的技术问题，提供一种占用空间小的变速器及包含该变速器的车辆。本发明一方面提供了一种变速器，包括双离合器、中空的第一输入轴、第二输入轴和输出轴，所述双离合器包括第一离合器和第二离合器，所述第一输入轴和第一离合器连接，所述第二输入轴穿过所述第一输入轴的中空部分与所述第二离合器连接，其中，所述变速器还包括行星齿轮机构、单向离合器和齿轮减速机构，所述行星齿轮机构包括太阳轮、行星架和齿圈，所述太阳轮固定在变速器的壳体上，所述齿圈与所述第一输入轴固定连接，所述单向离合器安装在所述行星架和第二输入轴之间以便于从行星齿轮机构向第二输入轴单向传递动力，所述第二输入轴和输出轴之间通过齿轮减速机构传递动力。进一步地,所述单向离合器包括内圈和外圈，当外圈的转速高于内圈的转速时，单向离合器处于结合状态，当内圈的转速高于外圈的转速时，单向离合器处于超越状态，所述单向离合器的内圈固定在所述第二输入轴上，所述行星架套装在所述单向离合器的外圈上。所述齿轮减速机构包括第一齿轮组、第二齿轮组和同步器，所述第一齿轮组包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第二齿轮组包括相互啮合的第三齿轮和第四齿轮，所述第一齿轮和第三齿轮均固定在所述第二输入轴上，所述第二齿轮和第四齿轮均空套在所述输出轴上，所述第二齿轮和第四齿轮之间的输出轴上安装有同步器。所述齿轮减速机构还包括倒挡齿轮组，所述倒挡齿轮组包括第五齿轮、惰轮和第六齿轮，所述第五齿轮固定在所述第二输入轴上，所述第六齿轮固定在所述输出轴上，所述第五齿轮和第六齿轮之间通过惰轮传递动力。所述变速器还包括倒挡轴，所述惰轮安装在所述倒挡轴上。所述输出轴上还固定有输出齿轮。当所述同步器与所述第四齿轮同步时所述第一离合器结合，所述第二离合器分离，所述行星齿轮机构与所述第二齿轮组配合实现第一挡位；所述第一离合器分离，所述第二离合器结合，所述第二齿轮组构成第二挡位。当所述同步器与所述第二齿轮同步时所述第一离合器结合，所述第二离合器分离，所述行星齿轮机构与所述第一齿轮组配合实现第三挡位；所述第一离合器分离，所述第 二离合器结合，所述第一齿轮组构成第四挡位。当所述同步器断开时所述第一离合器结合，所述第二离合器分离，所述行星齿轮机构与所述倒挡齿轮组配合实现低速倒挡挡位；所述第一离合器分离，所述第二离合器结合，所述倒挡齿轮组构成高速倒挡挡位。本发明另一方面还提供了一种车辆，包括动力源和差速器，其中，所述车辆还包括上述的变速器，所述动力源与所述变速器的双离合器连接，所述变速器的输出轴与所述差速器连接。本发明的变速器及包含该变速器的车辆，设置了行星齿轮机构以及单向离合器，从而使得第一输入轴的动力可以单向传递到第二输入轴进而输出，即第二输入轴除了直接传递第二离合器输入的动力还可以传递第一离合器输入的动力，因此可以省去一个输出轴，进而使得该变速器结构比较紧凑，占用空间较小。
图I是本发明一种实施方式提供的变速器的结构示意简 图2是本发明一种实施方式提供的变速器处于第一挡位时的状态示意简图，其中，粗实线表示动力传递路线；
图3是本发明一种实施方式提供的变速器处于第二挡位时的状态示意简图，其中，粗实线表示动力传递路线；
图4是本发明一种实施方式提供的变速器处于第三挡位时的状态示意简图，其中，粗实线表示动力传递路线；
图5是本发明一种实施方式提供的变速器处于第四挡位时的状态示意简图，其中，粗实线表示动力传递路线；
图6是本发明一种实施方式提供的变速器处于低速倒挡挡位时的状态示意简图，其中，粗实线表示动力传递路线；
图7是本发明一种实施方式提供的变速器处于高速倒挡挡位时的状态示意简图，其中，粗实线表示动力传递路线；
图8是本发明一种实施方式提供的车辆的结构示意简图。
具体实施例方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。根据本发明的一种实施方式，如图I所示，一种变速器，包括双离合器I、中空的第一输入轴4、第二输入轴8和输出轴20,双离合器I包括第一离合器3和第二离合器2,第一输入轴4和第一离合器3连接，第二输入轴8穿过第一输入轴4的中空部分与第二离合器2连接，其中，该变速器还包括行星齿轮机构23、单向离合器7和齿轮减速机构27，行星齿轮机构23包括太阳轮22、行星架6和齿圈5，太阳轮22固定在变速器的壳体(图中未示出)上，齿圈5与第一输入轴4固定连接，单向离合器7安装在行星架6和第二输入轴8之 间以便于从行星齿轮机构23向第二输入轴8单向传递动力，第二输入轴8和输出轴20之间通过齿轮减速机构27传递动力。一般地，为了安装输入轴和输出轴等零部件，变速器包括壳体，双离合器I、第一输入轴14、第二输入轴8、输出轴20、行星齿轮机构23、单向离合器7和齿轮减速机构27均安装在壳体内。双离合器I可以根据需要选择干式双离合器或湿式双离合器，双离合器I中有两个离合器，即第一离合器3和第二离合器2，第一离合器3和第二离合器2交替结合或分离即可控制动力的传递。公知地，行星齿轮机构23包括太阳轮22、行星架6和齿圈5，太阳轮22和齿圈5之间通过多个如3个行星轮构成连接，行星架6与所有的行星轮连接，在太阳轮22、行星架6和齿圈5三者中，固定一者,剩余两者中即可一者输入动力，一者输出动力。本领域技术人员可以根据需要合理设置行星齿轮机构23的尺寸，并且选择固定太阳轮22、行星架6和齿圈5三者的一者，从而形成合适的减速比。太阳轮22、行星架6和齿圈5三者中任意一者的固定均可通过各种合适的装置实现，如利用制动器实现等。根据本发明的一种实施方式，太阳轮22直接固定到变速器的壳体上，齿圈5与第一输入轴4固定连接作为动力输入端，行星架6与单向离合器7连接作为动力输出端。齿圈5可以通过各种合适的方式与第一输入轴4固定连接,如可以一体成型或者通过花键连接。进一步地,单向离合器7包括内圈和外圈，当外圈的转速高于内圈的转速时，单向离合器7处于结合状态，当内圈的转速高于外圈的转速时，单向离合器7处于超越状态，单向离合器7的内圈固定在第二输入轴8上，行星架6套装在单向离合器7的外圈上。单向离合器的作用是使某元件只能按一定的方向旋转，在另一个方向上锁止。根据内圈和外圈之间安装的动力传递器件(如滚子或楔块)不同而分为滚子式单向离合器和楔块式单向离合器。本领域技术人员可以根据需要选择合适类型的单向离合器。根据本发明的一种实施方式，当外圈的转速高于内圈的转速时，单向离合器7处于结合状态，动力可以从行星齿轮机构23传递到第二输入轴8 ;当内圈的转速高于外圈的转速时，单向离合器7处于超越状态，此时，第二输入轴8的动力不会传递到行星齿轮机构23。
进一步地，齿轮减速机构27包括第一齿轮组9、第二齿轮组11和同步器18，第一齿轮组9包括相互啮合的第一齿轮21和第二齿轮19，第二齿轮组11包括相互啮合的第三齿轮10和第四齿轮17，第一齿轮21和第三齿轮10均固定在第二输入轴8上，第二齿轮19和第四齿轮17均空套在输出轴20上，第二齿轮19和第四齿轮17之间的输出轴20上安装有同步器18。第一齿轮21和第二 齿轮19形成常啮合,第三齿轮10和第四齿轮17形成常啮合。同步器18可以与第二齿轮19同步以便于第一齿轮组9传递动力，同步器18还可以与第四齿轮17同步以便于第二齿轮组11传递动力。为了实现倒挡，齿轮减速机构27还包括倒挡齿轮组26，倒挡齿轮组26包括第五齿轮12、惰轮13和第六齿轮14，第五齿轮12固定在第二输入轴8上,第六齿轮14固定在输出轴20上,第五齿轮12和第六齿轮14之间通过惰轮13传递动力。为了安装惰轮13，该变速器还包括倒挡轴15，惰轮13安装在倒挡轴15上。当需要倒车时，通过操纵换挡杆即可使得惰轮13同时与第五齿轮12和第六齿轮14啮合，从而完成倒挡的动力传递。为了输出动力，在输出轴20上还固定有输出齿轮16以便于将输入到变速器的动力输出到车轮(通过差速器等实现)。根据本发明的一种实施方式，当同步器18与第四齿轮17同步时第一离合器3结合，第二离合器2分离，行星齿轮机构23与第二齿轮组11配合实现第一挡位；第一离合器3分离，第二离合器2结合，第二齿轮组11构成第二挡位。当同步器18与第二齿轮19同步时第一离合器3结合，第二离合器2分离，行星齿轮机构23与第一齿轮组9配合实现第三挡位；第一离合器3分离，第二离合器2结合，第一齿轮组9构成第四挡位。当同步器18断开(既不与第二齿轮19同步，也不与第四齿轮17同步)时第一离合器3结合，第二离合器2分离，行星齿轮机构23与倒挡齿轮组26配合实现低速倒挡挡位；第一离合器3分离，第二离合器2结合，倒挡齿轮组26构成高速倒挡挡位。下面结合附图详细说明本发明的变速器的挡位切换过程
根据本发明的一种实施方式，如图2所示，同步器18与第四齿轮17同步时，控制第一离合器3结合,第二离合器2分离,动力依次从第一离合器3、第一输入轴4、齿圈5、行星架
6、单向离合器7 (此时,第二输入轴8的转速要低于行星架6输出的转速，即单向离合器7的外圈的转速高于内圈的转速，单向离合器7处于结合状态)、第二输入轴8和第二齿轮组11传递到输出轴20上的输出齿轮16。在此过程中，行星齿轮机构23和第二齿轮组11共同形成第一挡位的传动比，即实现第一挡位的切换。根据本发明的一种实施方式，如图3所示，同步器18继续与第四齿轮17同步，此时，控制第一离合器3分离,第二离合器2结合,动力将依次从第二离合器2、第二输入轴8和第二齿轮组11传递到输出轴20上的输出齿轮16。在此过程中，由于第二输入轴8的转速高于行星架6的转速(此时，行星架6的转速可以为零)，即单向离合器7的外圈的转速低于内圈的转速，单向离合器7处于超越状态，此时，第二输入轴8的动力不会传递到第一输入轴4，行星齿轮机构23不起作用，所以，第二齿轮组11单独形成第二挡位。由此可知，第一挡位和第二挡位的切换，只需要控制双离合器I中的第一离合器3和第二离合器2交替结合与分离即可实现，从而有效降低换挡过程中的动力冲击，提高车辆的乘坐舒适性。根据本发明的一种实施方式，如图4所示，同步器18与第二齿轮19同步(此时，通过换挡杆使得同步器18从与第四齿轮19同步的位置切换到与第二齿轮19同步的位置)，控制第一离合器3结合,第二离合器2分离,动力依次从第一离合器3、第一输入轴4、齿圈
5、行星架6、单向离合器7 (此时，第二输入轴8的转速要低于行星架6输出的转速，即单向离合器7的外圈的转速高于内圈的转速，单向离合器7处于结合状态)、第二输入轴8和第一齿轮组9传递到输出轴20上的输出齿轮16。在此过程中，行星齿轮机构23和第一齿轮组9共同形成第三挡位的传动比，即实现第三挡位的切换。根据本发明的一种实施方式，如图5所示，同步器18继续与第二齿轮19同步，此时，控制第一离合器3分离,第二离合器2结合,动力将依次从第二离合器2、第二输入轴8和第一齿轮组9传递到输出轴20上的输出齿轮16。在此过程中，由于第二输入轴8的转速 高于行星架6的转速(此时，行星架6的转速可以为零)，即单向离合器7的外圈的转速低于内圈的转速，单向离合器7处于超越状态，此时，第二输入轴8的动力不会传递到第一输入轴4，行星齿轮机构23不起作用，所以，第一齿轮组9单独形成第四挡位。由此可知，第三挡位和第四挡位的切换，只需要控制双离合器I中的第一离合器3和第二离合器2交替结合与分离即可实现，从而有效降低换挡过程中的动力冲击，提高车辆的乘坐舒适性。根据本发明的一种实施方式，如图6所示，同步器18处于初始位置(即同步器断开)，即此时同步器18既不与第二齿轮19同步，也不与第四齿轮17同步。控制第一离合器3结合,第二离合器2分离,动力依次从第一离合器3、第一输入轴4、齿圈5、行星架6、单向离合器7 (此时，第二输入轴8的转速要低于行星架6输出的转速，即单向离合器7的外圈的转速高于内圈的转速，单向离合器7处于结合状态)、第二输入轴8和倒挡齿轮组26 (此时，通过操纵换挡杆切换到倒挡，惰轮13同时与第五齿轮12和第六齿轮14啮合)传递到输出轴20上的输出齿轮16。在此过程中，行星齿轮机构23和倒挡齿轮组26共同形成低速倒挡挡位的传动比，即实现低速倒挡挡位的切换。根据本发明的一种实施方式，如图7所示，同步器18继续处于初始位置，控制第一离合器3分离，第二离合器2结合，动力将依次从第二离合器2、第二输入轴8和第二齿轮组11传递到输出轴20上的输出齿轮16。在此过程中，由于第二输入轴8的转速高于行星架6的转速(此时，行星架6的转速可以为零)，即单向离合器7的外圈的转速低于内圈的转速，单向离合器7处于超越状态，此时，第二输入轴8的动力不会传递到第一输入轴4，行星齿轮机构23不起作用，所以，倒挡齿轮组26单独形成高速倒挡挡位。由此可知，低速倒挡挡位和高速倒挡挡位的切换，只需要控制双离合器I中的第一离合器3和第二离合器2交替结合与分离即可实现，从而有效降低换挡过程中的动力冲击，提高车辆的乘坐舒适性。当第一离合器3和第二离合器2均分离时，动力中断，此时即可实现空挡。根据本发明的一种实施方式，如图8所示，本发明另一方面还提供了一种车辆，包括动力源24和差速器25，其中，该车辆还包括上述的变速器，动力源24与变速器的双离合器I连接，变速器的输出轴20与差速器25连接。
动力源24可以根据需要选择发动机或电机来提供动力，动力源24与双离合器I可以通过各种合适的方式如焊接、铆接等固定在一起。输出轴20与差速器25连接，更具体的，输出轴20上设置有输出齿轮16，输出齿轮16与差速器25的行星架(差速器壳)哨合实现动力的传递。本发明的变速器及包含该变速器 的车辆，设置了行星齿轮机构以及单向离合器，从而使得第一输入轴的动力可以单向传递到第二输入轴进而输出，即第二输入轴除了直接传递第二离合器输入的动力还可以传递第一离合器输入的动力，因此可以省去一个输出轴，进而使得该变速器结构比较紧凑，占用空间较小。另外，在第二输入轴和输出轴之间设置有齿轮减速机构，齿轮减速机构与行星齿轮机构配合即可实现多个挡位，从而有利于提高动力源尤其是发动机的动力线和经济性。同时，同一齿轮组形成的奇偶挡位(如第一挡位和第二挡位、第三挡位和第四挡位)之间通过控制双离合器即可实现切换，从而有效降低换挡过程中的动力冲击，实现无间断换挡，提高车辆的乘坐舒适性。而且同步器与一个齿轮组同步时，通过控制双离合器中的第一离合器和第二离合器交替结合与分离即可实现两个档位，所以通过双离合器的控制即可使得一个同步器可以实现四个档位，有利于简化变速器的结构，使得变速器更加紧凑，同时也简化了换挡的操作。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种变速器，包括双离合器、中空的第一输入轴、第二输入轴和输出轴，所述双离合器包括第一离合器和第二离合器，所述第一输入轴和第一离合器连接，所述第二输入轴穿过所述第一输入轴的中空部分与所述第二离合器连接，其特征在于，所述变速器还包括行星齿轮机构、单向离合器和齿轮减速机构，所述行星齿轮机构包括太阳轮、行星架和齿圈，所述太阳轮固定在变速器的壳体上，所述齿圈与所述第一输入轴固定连接，所述单向离合器安装在所述行星架和第二输入轴之间以便于从行星齿轮机构向第二输入轴单向传递动力，所述第二输入轴和输出轴之间通过齿轮减速机构传递动力。
2.如权利要求I所述的变速器，其特征在于，所述单向离合器包括内圈和外圈，当外圈的转速高于内圈的转速时，单向离合器处于结合状态，当内圈的转速高于外圈的转速时，单向离合器处于超越状态，所述单向离合器的内圈固定在所述第二输入轴上，所述行星架套装在所述单向离合器的外圈上。
3.如权利要求I所述的变速器，其特征在于，所述齿轮减速机构包括第一齿轮组、第二齿轮组和同步器，所述第一齿轮组包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第二齿轮组包括相互啮合的第三齿轮和第四齿轮，所述第一齿轮和第三齿轮均固定在所述第二输入轴上，所述第二齿轮和第四齿轮均空套在所述输出轴上，所述第二齿轮和第四齿轮之间的输出轴上安装有同步器。
4.如权利要求3所述的变速器，其特征在于，所述齿轮减速机构还包括倒挡齿轮组，所述倒挡齿轮组包括第五齿轮、惰轮和第六齿轮，所述第五齿轮固定在所述第二输入轴上，所述第六齿轮固定在所述输出轴上，所述第五齿轮和第六齿轮之间通过惰轮传递动力。
5.如权利要求4所述的变速器，其特征在于，所述变速器还包括倒挡轴，所述惰轮安装在所述倒挡轴上。
6.如权利要求4所述的变速器，其特征在于，所述输出轴上还固定有输出齿轮。
7.如权利要求3所述的变速器，其特征在于，当所述同步器与所述第四齿轮同步时所述第一离合器结合，所述第二离合器分离，所述行星齿轮机构与所述第二齿轮组配合实现第一挡位；所述第一离合器分离，所述第二离合器结合，所述第二齿轮组构成第二挡位。
8.如权利要求7所述的变速器，其特征在于，当所述同步器与所述第二齿轮同步时所述第一离合器结合，所述第二离合器分离，所述行星齿轮机构与所述第一齿轮组配合实现第三挡位；所述第一离合器分离，所述第二离合器结合，所述第一齿轮组构成第四挡位。
9.如权利要求4所述的变速器，其特征在于，当所述同步器断开时所述第一离合器结合，所述第二离合器分离，所述行星齿轮机构与所述倒挡齿轮组配合实现低速倒挡挡位；所述第一离合器分离，所述第二离合器结合，所述倒挡齿轮组构成高速倒挡挡位。
10.一种车辆，包括动力源和差速器，其特征在于，所述车辆还包括权利要求1-9中任意一项所述的变速器，所述动力源与所述变速器的双离合器连接，所述变速器的输出轴与所述差速器连接。
全文摘要
一种变速器，包括双离合器、第一输入轴、第二输入轴和输出轴，双离合器包括第一离合器和第二离合器，第一输入轴和第一离合器连接，第二输入轴穿过第一输入轴的中空部分与第二离合器连接，该变速器还包括行星齿轮机构、单向离合器和齿轮减速机构，太阳轮固定，齿圈与第一输入轴固定连接，单向离合器安装在行星架和第二输入轴之间，第二输入轴和输出轴之间通过齿轮减速机构传递动力。本发明还提供了一种车辆。本发明设置了行星齿轮机构以及单向离合器，从而使得第二输入轴除了直接传递第二离合器输入的动力还可以传递第一离合器输入的动力，因此可以省去一个输出轴，进而使得该变速器结构比较紧凑，占用空间较小。
文档编号B60K17/06GK102720809SQ20111007724
公开日2012年10月10日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者李星, 蓝晓东, 阮鸥 申请人:比亚迪股份有限公司