专利名称：行星轮式双离合器自动换挡装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种双离合器自动换挡装置，特别涉及一种行星轮式双离合器 自动换挡装置。
背景技术：
双离合器自动变速器(DCT)是在电控机械式自动变速器(AMT)的基础上 发展而来的，不仅消除了电控机械式自动变速器动力中断的问题，还实现了汽 车动力换挡，并且装有双离合器自动变速器的汽车除保留了电控机械式自动变 速汽车的高燃油经济性、低排放的优点，还具有传动效率高、结构简单、易于 制造等优点。
双离合器自动变速器通常由离合器执行机构、选挡执行机构和换挡执行机 构三部分组成，目前这些执行机构主要采用电控液压和电控电动两种驱动方式。 电控液压执行机构具有响应速度快，控制精度高等优点，但是其存在系统结构 复杂、重量大、成本高、安装维护要求高、液压油密封要求高、工作性能受温 度变化影响大和液压油泄漏污染环境等缺点；电控电动执行机构通常用电动机 为驱动装置，直接用车上电源供电，不需要单独的动力源，具有结构简单、成 本低、安装维护容易等优点，但是其存在体积大，重量重等缺点。并且，电控 电动双离合器自动变速器通常采用四个步进电机作为动力源，其中两个步进电 机分别驱动离合器执行机构使两离合器产生分离和贴合动作， 一个步进电机驱 动选挡执行机构和一个步进电机驱动换挡执行机构。这种机构结构复杂，电控 单元控制要求高，由于采用了四个步进电机作为动力源给电控电动双离合器自 动变速器带来了成本高、重量大等缺点。因此，需要对双离合器自动变速器进行改造，能够快速响应、高精度控制 的实现自动换挡，可大大降低制造成本，并且需要结构紧凑、体积小，重量轻。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种行星轮式双离合器自动换挡装置，能 够快速响应、高精度控制的实现自动换挡，可大大降低制造成本，并且结构简 单紧凑、体积小、重量轻。
本发明的行星轮式双离合器自动换挡装置，包括电控单元、动力机构、离 合器执行机构、选挡执行机构和换挡执行机构，所述电控单元与动力机构相连，
还包括行星轮机构I和行星轮机构II;
所述行星轮机构I包括行星架I、行星轮I以及分别与行星轮I相啮合的 太阳轮I和外齿圈I，所述行星轮I与行星架I转动配合，所述外齿圈I设置 外齿圈制动装置I;太阳轮I设置太阳轮制动装置I ;所述行星轮机构II包括
行星架n、行星轮n以及分别与行星轮n相啮合的太阳轮n和外齿圈n，所述 行星轮n与行星架n转动配合，所述外齿圈ii设置外齿圈制动装置n;太阳轮 n设置太阳轮制动装置n;
所述离合器执行机构分为离合器执行机构i和离合器执行机构n;所述离 合器执行机构i包括传动丝杆i、旋在传动丝杆i上的传动螺母i、主动摩擦 盘i、从动摩擦盘i和分离杠杆i，所述传动丝杆i与太阳轮i在圆周方向固
定配合；分离杠杆I的动力点与传动螺母I相连，阻力点与从动摩擦盘I相连；
所述离合器执行机构n包括传动丝杆n、旋在传动丝杆n上的传动螺母n、主 动摩擦盘n、从动摩擦盘n和分离杠杆n，所述传动丝杆n与太阳轮n在圆周 方向固定配合；分离杠杆n的动力点与传动螺母n相连，阻力点与从动摩擦盘 n相连；
所述选挡执行机构包括选挡齿轮和换挡轴，所述选挡齿轮与太阳轮i通过 太阳轮轴在圆周方向固定配合，所述换挡轴上纵向固定设置选挡齿条，选挡齿轮与选挡齿条啮合；
所述换挡执行机构包括圆锥齿轮I 、与圆锥齿轮I啮合的圆锥齿轮II、与
圆锥齿轮n同轴固定配合的换挡齿轮i、换挡齿条和换挡轴，所述换挡轴上固
定设置换挡齿轮，所述换挡齿条分别与换挡齿轮I和换挡齿轮啮合；所述圆锥
齿轮I与太阳轮n通过太阳轮轴在圆周方向固定配合；
所述动力机构为两个，分别为动力机构i和动力机构n，动力机构i和动 力机构n的动力输出轴分别与行星架i和行星架n相连。
进一步，所述传动丝杆i和传动丝杆n分别与外齿圈i和外齿圈n设置为 一体；
进一，所述动力机构i和动力机构n为步进电机。
本发明的有益效果是本发明的行星轮式双离合器自动换挡装置，采用行 星轮机构为离合器执行机构、选挡执行机构和换挡执行机构的动力传递机构， 以实现离合器执行机构和选换挡执行机构的功能，用两个动力机构和两个行星 轮机构代替了四个步进电机，节约了离合器执行机构和选换挡执行机构的成本， 简化了结构；电控单元只需对两个动力机构进行控制，结构和控制过程比较简 单；本发明能够快速响应、高精度控制的实现自动换挡，可大大降低制造成本， 并且结构简单紧凑、体积小，重量轻；传动丝杆与外齿圈设置为一体，制造简 单，传动可靠；采用了步进电机作为驱动源，使离合器分离和贴合迅速，选换 挡准确。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。 图l为本发明的结构示意图； 图2为换挡轴与挡位示意图； 图3为本发明使用状态示意图。
具体实施例方式
图l为本发明结构示意图，如图所示本实施例的行星轮式双离合器自动 换挡装置，包括电控单元30、两个步进电机、行星轮机构I、行星轮机构II、
离合器执行机构、选挡执行机构和换挡执行机构，电控单元30分别与两个步进 电机相连，对步进电机进行控制；
行星轮机构I包括行星架I 2、行星轮I 4以及分别与行星轮I 4相啮合的 太阳轮I 3和外齿圈I 5;行星轮I 4与行星架I 2转动配合，外齿圈I 5设置外 齿圈制动装置I6;太阳轮I3设置太阳轮制动装置I12;行星轮机构II包括行 星架II27、行星轮II25以及分别与行星轮II25相啮合的太阳轮II26和外齿圈II 24，行星轮I125与行星架I127转动配合，外齿圈1124设置外齿圈制动装置II29; 太阳轮I126设置太阳轮制动装置II21;
离合器执行机构分为离合器执行机构I和离合器执行机构II;离合器执行 机构I包括传动丝杆I 7、旋在传动丝杆I 7上的传动螺母I 8、主动摩擦盘I 9、 从动摩擦盘I 10和分离杠杆I 11;传动丝杆I 7与外齿圈I 5在圆周方向固定配 合，本实施例中，传动丝杆I 7与外齿圈I 5设置为一体；分离杠杆I 11的动力 点与传动螺母I8相连，阻力点与从动摩擦盘I IO相连；离合器执行机构II包 括传动丝杆I123、旋在传动丝杆II23上的传动螺母I122、主动摩擦盘I114、从 动摩擦盘II15和分离杠杆II16，传动丝杆II23与外齿圈II24在圆周方向固定配 合，本实施例中传动丝杆II23与外齿圈II24设置为一体；分离杠杆II16的动力 点与传动螺母I122相连，阻力点与从动摩擦盘II 15相连；
选挡执行机构包括选挡齿轮13和换挡轴18，选挡齿轮13与太阳轮I 3通 过太阳轮轴在圆周方向固定配合；换挡轴18上纵向固定设置选挡齿条18a，选 挡齿轮13与选挡齿条18a啮合；
换挡执行机构包括圆锥齿轮I 20、与圆锥齿轮I 20啮合的圆锥齿轮IU9、 与圆锥齿轮II19同轴固定配合的换挡齿轮I19a、换挡齿条17和换挡轴18，所 述换挡轴18上固定设置换挡齿轮18b，所述换挡齿条17分别与换挡齿轮119a和换挡齿轮18b啮合；所述圆锥齿轮I 20与太阳轮I126通过太阳轮轴在圆周方 向固定配合；
两个步进电机分别为步进电机I 1和步进电机I128，步进电机I 1和步进电 机1128的动力输出轴分别与行星架I 2和行星架I127相连。
图2为换挡轴与挡位示意图，如图所示图中为五挡位的双离合器自动变 速器挡位示意图，其I、 III、 V挡在选换挡装置的一边，II、 IV、 R挡在选换挡 装置的另一边，中间纵向VRN、 IIHVN和I IIN为空挡，换挡轴18通过纵向移 动进行选挡，通过左右转动完成换挡。
图3为本发明使用状态示意图，如图所示通过电控单元30对步进电机I 1和步进电机I128进行控制，步进电机I 1和步进电机I128分别对离合器执行 机构I中的从动摩擦盘I 10和离合器执行机构II中的从动摩擦盘I115进行控 制，可实现从动摩擦盘I 10与主动摩擦盘I 9以及从动摩擦盘II 15与主动摩擦 盘II14之间的分离和贴合；同时，步进电机I 1控制选挡齿轮13完成换挡轴18 的纵向移动，完成选挡工作；步进电机II28控制换挡齿条17完成换挡轴18的 转动，完成换挡工作。步进电机Il和步进电机I128实现上述控制，分别通过 行星轮机构I和行星轮机构II来实现的；发动机34分别驱动主动摩擦盘I 9和 主动摩擦盘II14，从动摩擦盘I 10和从动摩擦盘II15通过挡位I 31和挡位II33 将动力输出至主减速器32，完成动力的输出。
本发明在工作时
从停车到I挡汽车停车时，主动摩擦盘I9和主动摩擦盘I114与从动摩 擦盘I10和从动摩擦盘II15均为分离状态，换挡轴18处于I IIN位置，外齿圈 制动装置I129制动外齿圈I124的旋转，太阳轮制动装置I121与太阳轮I126处 于分离，步进电机I128在电控单元30的控制下带动行星架I127旋转，行星架 1127的旋转经行星轮I125、太阳轮I126、圆锥齿轮I20、圆锥齿轮I119、换挡 齿条17带动换挡轴18转向I挡位置，在换挡轴18使I挡同步器预先啮合后制 动太阳轮制动装置II21;太阳轮制动装置I12制动太阳轮I3的旋转，外齿圈制动装置I 6与外齿圈I 5分离，步进电机I 1在电控单元30的控制下^^动行星 架I 2旋转，行星架I 2的旋转经行星轮I 4、外齿圈I 5、传动丝杆I 7、传动 螺母I 8、分离杠杆I 11使主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘I 10贴合，在主动摩擦 盘I 9与从动摩擦盘I 10完全贴合后制动外齿圈制动装置I 6。
从I挡换到II挡变速器在I挡时，发动机34的动力经主动摩擦盘I9、 从动摩擦盘I 10和主减速器32输出。此时主动摩擦盘I114与从动摩擦盘I115 处于分离状态，外齿圈制动装置II29制动外齿圈n24的旋转，太阳轮制动装置 1121与太阳轮I126分离，步进电机I128在电控单元30的控制下带动行星架II 27旋转，行星架II27的旋转经行星轮I125、太阳轮I126、圆锥齿轮I 20、圆锥
齿轮ni9、换挡齿条i7带动换挡轴i8向右运动至n挡位置，在换挡轴i8使n
挡同步器预先啮合后制动太阳轮制动装置II21;太阳轮制动装置I12制动太阳 轮I3的旋转，外齿圈制动装置I6与外齿圈I5分离，步进电机I1在电控单 元30的控制下带动行星架I 2旋转，行星架I 2的旋转经行星轮I 4、外齿圈I 5、传动丝杆I 7、传动螺母I 8、分离杠杆I 11使主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘 I 10分离，在主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘I 10完全分离后制动外齿圈制动装 置16，在主动摩擦盘I9与从动摩擦盘I IO分离的同时，外齿圈制动装置I129 与外齿圈II24分离，在电控单元30的控制下，步进电机II28经行星架I127、 行星轮I125、外齿圈I124、传动丝杆I123、传动螺母I122、分离杠杆II16驱动 从动摩擦盘I115，使从动摩擦盘II15与主动摩擦盘II14贴合，在主动摩擦盘II 14与从动摩擦盘II15完全贴合后制动外齿圈制动装置II29。
从n挡换到ni挡变速器在n挡时，发动机34的动力经主动摩擦盘ni4、
从动摩擦盘II 15和主减速器32输出，此时主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘I 10处 于分离状态。外齿圈制动装置II29制动外齿圈II24的旋转，太阳轮制动装置II 21与太阳轮I126分离，步进电机I128在电控单元30的控制下带动行星架I127 旋转，行星架I127的旋转经行星轮I125、太阳轮I126、圆锥齿轮I20、圆锥齿 轮1119、换挡齿条17带动换挡轴18旋转，使换挡轴18向左旋转至选换挡装置I IIN位置；外齿圈制动装置I 6制动外齿圈I 5的旋转，太阳轮制动装置I 12 与太阳轮I 3分离，步进电机I 1在电控单元30的控制下带动行星架I 2旋转， 行星架I 2的旋转经太阳轮I 3、选挡齿轮13带动换挡轴18向上运动至换挡装 置IIIVN位置后制动太阳轮制动装置I 12，步进电机I128在电控单元30的控制 下带动行星架II27旋转，行星架II27的旋转经行星轮I125、太阳轮I126、圆锥 齿轮120、圆锥齿轮I119、换挡齿条17带动换挡轴18向左运动至III挡位置， 在换挡轴18使m挡同步器预先啮合后制动太阳轮制动装置II21;太阳轮制动装 置1121制动太阳轮I126的旋转，外齿圈制动装置I129与外齿圈I124分离，步 进电机I128在电控单元30的控制下带动行星架I127旋转，行星架I127的旋转 经行星轮I125、外齿圈I124、传动丝杆I123、传动螺母I122、分离杠杆I116使 主动摩擦盘II14与从动摩擦盘II15分离，在主动摩擦盘II14与从动摩擦盘II15 完全分离后制动外齿圈制动装置II29,在主动摩擦盘II14与从动摩擦盘II15分 离的同时，外齿圈制动装置I 6与外齿圈I 5分离，在电控单元30的控制下， 步进电机I 1经行星架I 2、行星轮I 4、外齿圈I 5、传动丝杆I 7、传动螺母I 8、分离杠杆I 11驱动从动摩擦盘I 10，使从动摩擦盘I 10与主动摩擦盘I 9贴 合，在主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘I 10完全贴合后制动外齿圈制动装置I 6。 从II挡换到I挡变速器在II挡时，发动机34的动力经主动摩擦盘I114、 从动摩擦盘II15和主减速器32输出。此时主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘I 10处 于分离状态，外齿圈制动装置II29制动外齿圈II24的旋转，太阳轮制动装置II 21与太阳轮I126分离，步进电机II28在电控单元30的控制下带动行星架I127 旋转，行星架I127的旋转经行星轮I125、太阳轮I126、圆锥齿轮I20、圆锥齿 轮1119、换挡齿条17带动换挡轴18向左运动至I挡位置，在换挡轴18使I挡 同步器预先啮合后制动太阳轮制动装置II21;太阳轮制动装置I12制动太阳轮
I 3的旋转，外齿圈制动装置I 6与外齿圈I 5分离，步进电机I 1在电控单元 30的控制下带动行星架I 2旋转，行星架I 2的旋转经行星轮I 4、外齿圈I 5、 传动丝杆I 7、传动螺母I 8、分离杠杆I 11使主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘I10贴合，在主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘I 10完全贴合后制动外齿圈制动装置 I 6，在主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘I 10贴合的同时，外齿圈制动装置I129与 外齿圈II24分离，在电控单元30的控制下，步进电机I128经行星架I127、行 星轮1125、外齿圈I124、传动丝杆I123、传动螺母I122、分离杠杆II16驱动从
动摩擦盘ni5，使从动摩擦盘ni5与主动摩擦盘ni4分离，在主动摩擦盘ni4
与从动摩擦盘I115完全分离后制动外齿圈制动装置I129。
从m挡换到n挡变速器在in挡时，发动机34的动力经主动摩擦盘i9、 从动摩擦盘iio和主减速器32输出，此时主动摩擦盘ni4与从动摩擦盘ni5
处于分离状态。外齿圈制动装置II29制动外齿圈n24的旋转，太阳轮制动装置 1121与太阳轮I126分离，步进电机I128在电控单元30的控制下带动行星架II 27旋转，行星架Il27的旋转经行星轮n25、太阳轮I126、圆锥齿轮I 20、圆锥 齿轮1119、换挡齿条17带动换挡轴18旋转，使换挡轴18向右旋转至选换挡装 置III VN位置；外齿圈制动装置I 6制动外齿圈I 5的旋转，太阳轮制动装置I 12与太阳轮I 3分离，步进电机I 1在电控单元30的控制下带动行星架I 2旋 转，行星架I 2的旋转经太阳轮I 3、选挡齿轮13带动换挡轴18向下运动至I IIN位置后制动太阳轮制动装置I 12，步进电机I128在电控单元30的控制下带 动行星架II27旋转，行星架II27的旋转经行星轮I125、太阳轮I126、圆锥齿轮 120、圆锥齿轮I119、换挡齿条17带动换挡轴18向右运动至II挡位置，在换 挡轴18使II挡同步器预先啮合后制动太阳轮制动装置II21;太阳轮制动装置II 21制动太阳轮I126的旋转，外齿圈制动装置n29与外齿圈II24分离，步进电 机II2S在电控单元30的控制下带动行星架I127旋转，行星架I127的旋转经行 星轮1125、外齿圈I124、传动丝杆I123、传动螺母I122、分离杠杆II16使主动 摩擦盘II14与从动摩擦盘II15贴合，在主动摩擦盘II14与从动摩擦盘II15完 全贴合后制动外齿圈制动装置I129，在主动摩擦盘I114与从动摩擦盘I115贴合 的同时，外齿圈制动装置I 6与外齿圈I 5分离，在电控单元30的控制下，步 进电机I 1经行星架I 2、行星轮I 4、外齿圈I 5、传动丝杆I 7、传动螺母I 8、分离杠杆I 11驱动从动摩擦盘I 10，使从动摩擦盘I 10与主动摩擦盘I 9分离， 在主动摩擦盘I 9与从动摩擦盘I 10完全分离后制动外齿圈制动装置I 6。
从ni挡到iv挡时，其原理与从i挡到n挡相同；从iv挡到v挡时以及从i 挡到r挡时，其原理与从n挡到m挡相同；从iv挡到m挡时，其原理与从n挡
到i挡相同；从v挡到w挡时以及从r挡到i挡时，其原理与从III挡到II挡相同。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管 参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的 宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种行星轮式双离合器自动换挡装置，包括电控单元(30)、动力机构、离合器执行机构、选挡执行机构和换挡执行机构，所述电控单元(30)与动力机构相连，其特征在于还包括行星轮机构I和行星轮机构II；所述行星轮机构I包括行星架I(2)、行星轮I(4)以及分别与行星轮I(4)相啮合的太阳轮I(3)和外齿圈I(5)，所述行星轮I(4)与行星架I(2)转动配合，所述外齿圈I(5)设置外齿圈制动装置I(6)；太阳轮I(3)设置太阳轮制动装置I(12)；所述行星轮机构II包括行星架II(27)、行星轮II(25)以及分别与行星轮II(25)相啮合的太阳轮II(26)和外齿圈II(24)，所述行星轮II(25)与行星架II(27)转动配合，所述外齿圈II(24)设置外齿圈制动装置II(29)；太阳轮II(26)设置太阳轮制动装置II(21)；所述离合器执行机构分为离合器执行机构I和离合器执行机构II；所述离合器执行机构I包括传动丝杆I(7)、旋在传动丝杆I(7)上的传动螺母I(8)、主动摩擦盘I(9)、从动摩擦盘I(10)和分离杠杆I(11)，所述传动丝杆I(7)与外齿圈I(5)在圆周方向固定配合；分离杠杆I(11)的动力点与传动螺母I(8)相连，阻力点与从动摩擦盘I(10)相连；所述离合器执行机构II包括传动丝杆II(23)、旋在传动丝杆II(23)上的传动螺母II(22)、主动摩擦盘II(14)、从动摩擦盘II(15)和分离杠杆II(16)，所述传动丝杆II(23)与外齿圈II(24)在圆周方向固定配合；分离杠杆II(16)的动力点与传动螺母II(22)相连，阻力点与从动摩擦盘II(15)相连；所述选挡执行机构包括选挡齿轮(13)和换挡轴(18)，所述选挡齿轮(13)与太阳轮I(3)通过太阳轮轴在圆周方向固定配合，所述换挡轴(18)上纵向固定设置选挡齿条(18a)，选挡齿轮(13)与选挡齿条(18a)啮合；所述换挡执行机构包括圆锥齿轮I(20)、与圆锥齿轮I(20)啮合的圆锥齿轮II(19)、与圆锥齿轮II(19)同轴固定配合的换挡齿轮I(19a)、换挡齿条(17)和换挡轴(18)，所述换挡轴(18)上固定设置换挡齿轮(18b)，所述换挡齿条(17)分别与换挡齿轮I(19a)和换挡齿轮(18b)啮合；所述圆锥齿轮I(20)与太阳轮II(26)通过太阳轮轴在圆周方向固定配合；所述动力机构为两个，分别为动力机构I(1)和动力机构II(28)，动力机构I(1)和动力机构II(28)的动力输出轴分别与行星架I(2)和行星架II(27)相连。
2. 根据权利要求1所述的行星轮式双离合器自动换挡装置，其特征在于 所述传动丝杆I (7)和传动丝杆I1 (23)分别与外齿圈I (5)和外齿圈n (24) 设置为一体。
3. 根据权利要求1或2所述的行星轮式双离合器自动换挡装置，其特征在 于所述动力机构I (1)和动力机构II (28)为步进电机。
全文摘要
本发明公开了一种行星轮式双离合器自动换挡装置，包括电控单元、动力机构、离合器执行机构、选挡执行机构和换挡执行机构，电控单元与动力机构相连，还包括行星轮机构I和行星轮机构II；本发明采用行星轮机构为离合器执行机构、选挡执行机构和换挡执行机构的动力传递机构，以实现离合器执行机构和选换挡执行机构的功能，用两个动力机构和两个行星轮机构代替了四个步进电机，节约了离合器执行机构和选换挡执行机构的成本，简化了结构；本发明能够快速响应、高精度控制的实现自动换挡，可大大降低制造成本，并且结构简单紧凑、体积小，重量轻；本发明电控单元只需对两个动力机构进行控制，结构及控制过程比较简单。
文档编号F16H59/04GK101307830SQ20081006963
公开日2008年11月19日 申请日期2008年5月7日 优先权日2008年5月7日
发明者李光辉, 秦大同, 胡建军 申请人:重庆大学