本发明涉及车辆传动设备领域，特别涉及带反向离合器功能的双速离合装置。
背景技术：
汽车排放和能源消耗已经成为了世界性问题，因此，高效、低损耗、高可靠性和多档位的汽车传动系统成为当前汽车工业研发热点之一，尤其是以柴油为动力的卡车和客车等中重型车辆，更高的节油率、更高的可靠性、更低的排放、更低的维护费用和更低的成本成为制约该类汽车产业的核心。为了提高整车动力性、舒适性、节油率、低成本等，变速箱向更多档位和自动化换挡、更简洁机构发展。然而，变速箱mt从5档增加到6档，6档增加到8档，不但整个机构要改变，而且与底盘接口尺寸等均发生较大变化，因此，变速箱在增加档位升级换代产品方面阻力巨大。对于amt而言，至少要6个档位，来减少自动离合器半联动工作时间，以增加其寿命和控制时间精准性。同样地，增加amt档位，不但变速箱结构要进行较大调整，而且每增加一个档位其控制系统复杂性急剧增大。对于dsg而言，采用两个1:1等速离合器来实现奇偶档位互换，然而，在可线性化控制、大功率传递、寿命、低成本化等方面受阻。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种有效提高节油率、可靠性、大功率传递效率和操控性，降低生产成本的带反向离合器功能的双速离合装置。
为了解决上述问题，结合dsg双离合器、湿式制动器容易线性化控制长寿命和mt、amt原变速箱特点，在不改变整体尺寸和原有变速箱结构的前提下，提出带反向离合功能的双速离合装置，对于5+1档mt可利用该离合器增加至10+2档mt，理论节油率将提升15％以上，加速性能提升，省去离合器踏板，转为油门和制动踏板联合自动控制，手动档车辆操控更加简单，避免了离合器操控不当导致熄火和换挡冲击等问题。对于6+1档mt可利用该离合器增加至12+2档mt，具有更好的节油率和动力性、舒适性。对于6+1档amt采用该离合器成本更低、可靠性更优、控制更简洁，同时增加至12+2档自动变速。同时，省去了传动变速箱中倒车档，这对传动变速箱结构布置、成本管控以及传动效率均有很大地改善。本发明的技术方案为：
带反向离合器功能的双速离合装置，包括输入行星机构、输出行星机构、高速档制动盘、低速档制动盘、反向离合制动盘、箱体，
所述输入行星机构、输出行星机构同轴安装在箱体内；
所述输出行星机构分别与安装在箱体外侧的高速档制动盘、低速档制动盘、反向离合制动盘连接；
所述高速档制动盘用于控制双速离合装置工作在高速档；所述低速档制动盘用于控制双速离合装置工作在低速档；所述反向离合制动盘用于控制双速离合装置实现反向输出；
所述高速档制动盘、低速档制动盘、反向离合制动盘全部释放时，双速离合装置工作在完全分离；
所述高速档制动盘、低速档制动盘、反向离合制动盘任意两个闭合时，双速离合装置工作在完全制动。
进一步地，所述输出行星机构包括高速档行星排、反向离合行星排、低速档行星排，所述高速档行星排、反向离合行星排、低速档行星排依次同轴安装；所述高速档行星排与高速档制动盘连接；所述反向离合行星排与反向离合制动盘连接；所述低速档行星排与低速档制动盘连接。
进一步地，所述高速档行星排包括高速太阳轮、高速行星轮、高速内齿圈、行星轮轴、输出行星轮轴承、高速档齿轮、行星架；
所述高速内齿圈具有内齿和外齿，所述高速内齿圈的外侧均布外啮合多个高速档齿轮；所述高速档齿轮通过高速档轴与高速档制动盘连接；
所述行星架、行星轮轴、输出行星轮轴承依次连接；所述高速行星轮与输出行星轮轴承的外圈连接；所述高速太阳轮与高速行星轮外啮合连接；所述高速行星轮与高速内齿圈内啮合连接。
进一步地，所述反向离合行星排包括反向离合太阳轮、反向离合行星轮；所述反向离合行星轮与输出行星轮轴承连接；所述反向离合太阳轮与反向离合行星轮外啮合连接；所述反向离合太阳轮通过反向离合连接轴与反向离合制动盘连接。
进一步地，所述低速档行星排包括低速太阳轮、低速中间行星轮、低速中间行星轮轴、低速中间行星轮轴承、低速行星轮、低速连接轴、低速档齿轮；
所述低速连接轴上设置有渐开线齿，所述低速连接轴与低速太阳轮连接，所述低速连接轴的外侧渐开线齿与多个均布的低速档齿轮外啮合连接；
所述行星架、低速中间行星轮轴、低速中间行星轮轴承依次连接；所述低速中间行星轮与低速中间行星轮轴承连接；低速行星轮与输出行星轴承连接；
所述低速太阳轮与低速中间行星轮外啮合连接；所述低速中间行星轮与低速行星轮外啮合连接；所述低速档齿轮通过低速档轴穿过箱体与低速档制动盘连接。
进一步地，所述输入行星机构包括输入太阳轮、输入行星轮、输入行星轮轴承、输入内齿圈；
所述行星架、行星轮轴、输入行星轮轴承依次连接；所述输入行星轮与输入行星轮轴承连接；
所述输入太阳轮与输入行星轮外啮合连接；所述输入行星轮与输入内齿圈内啮合连接；所述输入太阳轮上还连接输入轴，实现动力的输入；所述输入内齿圈固定安装箱体的内侧。
进一步地，所述高速档制动盘、低速档制动盘、反向离合制动盘结构相同，所述高速档制动盘、低速档制动盘、反向离合制动盘任一项均包括内制动钳体、外制动钳体、活塞、内摩擦块、外摩擦块、制动盘；
所述内制动钳体、外制动钳体通过紧固螺栓与箱体连接；所述内制动钳体、外制动钳体内均安装有活塞，所述内制动钳体的活塞杆与内摩擦块连接，内摩擦块在内制动钳体的活塞杆的驱动下实现往复运动；所述外制动钳体内的活塞杆与外摩擦块连接；外摩擦块在外制动钳体的活塞杆的驱动下实现往复运动；所述制动盘位于内摩擦块、外摩擦块中间形成间隙配合连接。
进一步地，所述低速太阳轮中心设置有通孔，所述反向离合连接轴穿过通孔通过轴承与箱体连接，并伸出箱体与反向离合制动盘的制动盘连接。
进一步地，所述反向离合连接轴为空心轴，输出轴穿过反向离合连接轴与反向离合太阳轮连接。
进一步地，所述高速档轴通过轴承与箱体连接，并伸出箱体与高速档制动盘的制动盘连接；所述低速档轴通过轴承与箱体连接，并伸出箱体与低速档制动盘的制动盘连接。
采用上述技术方案，由于采用了输入行星机构、输出行星机构、高速档制动盘、低速档制动盘、反向离合制动盘、箱体等技术特征。高速档制动盘用于控制双速离合装置工作在高速档；低速档制动盘用于控制双速离合装置工作在低速档；反向离合制动盘用于控制双速离合装置实现反向输出；高速档制动盘、低速档制动盘、反向离合制动盘全部释放时，双速离合装置工作在完全分离；高速档制动盘、低速档制动盘、反向离合制动盘任意两个闭合时，双速离合装置工作在完全制动。使得本发明实现了mt变速箱、amt变速箱、dsg双离合器拓展了档位，降低了档位速比差，尤其是极大降低了低速档速比差，使得车辆低速行驶稳定性、低中高速行驶发动机高效运转性、加速性均得到了很大提升。同时，该双速离合装置接近干式离合器传递效率、比湿式离合器半联动更加优异，尺寸小可与现有底盘安装尺寸相同，重量轻，转动惯量小，噪音小，自动化控制，寿命是干式离合器6倍以上，非常优异的性价比，无离合器踏板，操控简单省力，驾驶员只需松油门换挡，发动机惯性制动缓速只需轻踩制动器踏板，系统根据目前车速自动选择双速离合器档位结合，对发动机曲轴无轴向力作用，极大延长了发动机寿命。
附图说明
图1为本发明原理结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如附图1所示，带反向离合器功能的双速离合装置，包括输入行星机构1、输出行星机构2、高速档制动盘3、低速档制动盘4、反向离合制动盘5、箱体6。具体实施过程中将输入行星机构1、输出行星机构2同轴安装在箱体6内。输出行星机构2分别与安装在箱体6外侧的高速档制动盘3、低速档制动盘4、反向离合制动盘5连接。高速档制动盘3用于控制双速离合装置工作在高速档；低速档制动盘4用于控制双速离合装置工作在低速档；反向离合制动盘5用于控制双速离合装置实现反向输出。当高速档制动盘3、低速档制动盘4、反向离合制动盘5全部释放时，双速离合装置工作在完全分离状态。当高速档制动盘3、低速档制动盘4、反向离合制动盘5任意两个闭合时，双速离合装置工作在完全制动状态。
具体实施中，输出行星机构2包括高速档行星排、反向离合行星排、低速档行星排，所述高速档行星排、反向离合行星排、低速档行星排依次同轴安装；高速档行星排与高速档制动盘3连接；反向离合行星排与反向离合制动盘5连接；低速档行星排与低速档制动盘4连接。
更为细化地，高速档行星排包括高速太阳轮9、高速行星轮10、高速内齿圈11、行星轮轴7、输出行星轮轴承8、高速档齿轮12、行星架13。高速内齿圈11具有内齿和外齿，高速内齿圈11的外侧均布外啮合多个高速档齿轮12。高速档齿轮12通过高速档轴37与高速档制动盘3连接；行星架13、行星轮轴7、输出行星轮轴承8依次连接；高速行星轮10与输出行星轮轴承8连接；高速太阳轮9与高速行星轮10外啮合连接；高速行星轮10与高速内齿圈11内啮合连接。
反向离合行星排包括反向离合太阳轮14、反向离合行星轮15；反向离合行星轮15与输出行星轮轴承8连接；反向离合太阳轮14与反向离合行星轮15外啮合连接；反向离合太阳轮14通过反向离合连接轴16与反向离合制动盘5连接。
低速档行星排包括低速太阳轮17、低速中间行星轮18、低速中间行星轮轴19、低速中间行星轮轴承20、低速行星轮21、低速连接轴22、低速档齿轮23。低速连接轴22上设置有渐开线齿，低速连接轴22与低速太阳轮17连接，低速连接轴22的渐开线齿外侧与多个均布的低速档齿轮23外啮合连接。行星架13、低速中间行星轮轴19、低速中间行星轮轴承20依次连接，低速中间行星轮18与低速中间行星轮轴承20外侧连接。低速行星轮21与输出行星轴承8连接；低速太阳轮17与低速中间行星轮18外啮合连接；低速中间行星轮18与低速行星轮21外啮合连接；低速档齿轮23通过低速档轴24穿过箱体6与低速档制动盘4连接。
输入行星机构包括输入太阳轮25、输入行星轮26、输入行星轮轴承27、输入内齿圈28。行星架13、行星轮轴7、输入行星轮轴承27依次连接；输入行星轮轴承27的外圈与输入行星轮26连接；输入太阳轮25与输入行星轮26外啮合连接；输入行星轮26与输入内齿圈28内啮合连接；输入太阳轮25上还连接输入轴29，实现动力的输入。
高速档制动盘3、低速档制动盘4、反向离合制动盘5结构相同，高速档制动盘3、低速档制动盘4、反向离合制动盘5任一项均包括内制动钳体30、外制动钳体31、活塞32、内摩擦块33、外摩擦块34、制动盘35。内制动钳体30、外制动钳体31通过紧固螺栓与箱体6连接；内制动钳体30、外制动钳体31内均安装有活塞32，内制动钳体30的活塞杆与内摩擦块33连接，内摩擦块33在内制动钳体30的活塞杆的驱动下实现往复运动。外制动钳体31内的活塞杆与外摩擦块34连接；外摩擦块34在外制动钳体31的活塞杆的驱动下实现往复运动；制动盘35位于内摩擦块33、外摩擦块34中间形成间隙配合连接。具体应用中，如果需要制动时，通过活塞32的驱动，活塞杆将带动内摩擦块33、外摩擦块34向中间运动，实现对制动盘35的制动；如果需要释放时，通过卸掉活塞32油压，活塞杆将带动内摩擦块33、外摩擦块34向两侧运动，使得制动盘35与内摩擦块33、外摩擦块34形成间隙配合，制动盘35将自由转动或保持静止状态。
低速太阳轮17中心设置有通孔，反向离合连接轴16穿过通孔通过轴承与箱体6连接，并伸出箱体6与反向离合制动盘5的制动盘35连接。反向离合连接轴16为空心轴，输出轴36穿过反向离合连接轴16与反向离合太阳轮14连接。高速档轴37通过轴承与箱体6连接，并伸出箱体6与高速档制动盘3的制动盘35连接；低速档轴24通过轴承与箱体6连接，并伸出箱体6与低速档制动盘4的制动盘35连接。
本发明的主要控制策略和工作模式如下。
1、高速档离合模式
当动力系统需求较高转速传动时，系统控制单元向高速档制动盘3发出指令，高压油液进入高速档制动盘3的内制动钳体30、外制动钳体31推动活塞32使内摩擦块33、外摩擦块34压紧制动盘35时，制动盘35被制动，进而高速档齿轮12被制动，进而高速内齿圈11被制动，此时，双速离合装置处于高速档结合模式。同时，低速档制动盘4和反向离合制动盘5保持释放状态；发动机或电机的动力由输入轴29传递给输入太阳轮25，输入太阳轮25通过外啮合将动力传递给输入行星轮26。由于输入内齿圈28处于制动状态，因此，来自输入太阳轮25的动力由输入行星轮26、输入行星轮轴承27和行星轮轴7传递给行星架13；行星架13将动力由行星轮轴7传递给高速行星轮10，高速行星轮10同时将动力传递给高速内齿圈11和高速太阳轮9，由于高速内齿圈11处于制动状态，因此，来自行星架13的动力全部传递给高速太阳轮9。同时，行星架13还通过行星轮轴7将动力传递反向离合行星轮15和低速行星轮21；反向离合行星轮15通过外啮合将动力传递给反向离合太阳轮14，由于反向离合制动盘5处于释放状态，即反向离合制动盘5的制动盘35处于自由转动状态，进而通过反向离合连接轴16与反向离合制动盘5的制动盘35固定连接的反向离合太阳轮14处于自由转动状态，反向离合处于分离状态；低速行星轮21通过外啮合将动力传递给低速中间行星轮18，低速中间行星轮18通过外啮合将动力传递给低速太阳轮17，由于低速档制动盘4处于释放状态，即低速制动制动器4的制动盘35处于自由转动状态，进而低速档齿轮23处于自由转动状态，进而与低速档齿轮23外啮合的低速连接轴22处于自由转动状态，进而与低速连接轴22固定连接的低速太阳轮17处于自由转动状态，低速档离合处于分离状态；高速太阳轮9将动力由输出轴36输出。
高速档离合模式下，输入轴29与输出轴36满足下列关系：
其中：z1表示输入太阳轮25齿数；z2表示输入内齿圈28齿数；z3表示高速太阳轮9齿数；z4表示高速行星轮10齿数；z5表示高速内齿圈11齿数；z6表示反向离合行星轮15齿数；z7表示反向离合太阳轮14齿数；z8表示低速行星轮21齿数；z9表示低速太阳轮17齿数；n1表示输入轴29的转速；n2表示输出轴36的转速。(如无特殊说明，本文下列出现的字母均按上述表述意思代表构件参数)
2、低速档离合模式
当动力系统需求较低转速传动时，系统控制单元向低速档制动盘4发出指令，高压油液进入低速档制动盘4的内制动钳体30、外制动钳体31推动活塞32使内摩擦块33、外摩擦块34压紧低速制动制动器4的制动盘35时，低速制动制动器4的制动盘35被制动，进而低速档齿轮23被制动，进而低速连接轴22被制动，此时，双速离合装置处于低速档结合模式。同时，高速档制动盘3和反向离合制动盘5保持释放状态；发动机或电机的动力由输入轴29传递给输入太阳轮25，输入太阳轮25通过外啮合将动力传递给输入行星轮26；由于输入内齿圈28处于制动状态，因此，来自输入太阳轮25的动力由输入行星轮26、输入行星轮轴承27和行星轮轴7传递给行星架13；行星架13将动力由行星轮轴7传递给高速行星轮10，高速行星轮10同时将动力传递给高速内齿圈11和高速太阳轮9；同时，行星架13还通过行星轮轴7将动力传递反向离合行星轮15和低速行星轮21；反向离合行星轮15通过外啮合将动力传递给反向离合太阳轮14，由于反向离合制动盘5处于释放状态，即反向离合制动盘5的制动盘35处于自由转动状态，进而通过反向离合连接轴16与反向离合制动盘5的制动盘35固定连接的反向离合太阳轮14处于自由转动状态，反向离合处于分离状态；低速行星轮21通过外啮合将动力传递给低速中间行星轮18，低速中间行星轮18通过外啮合将动力传递给低速太阳轮17，由于低速档制动盘4处于制动状态，即低速制动制动器4的制动盘35处于制动状态，进而低速档齿轮23处于制动状态，进而与低速档齿轮23外啮合的低速连接轴22处于制动状态，进而与低速连接轴22固定连接的低速太阳轮17处于制动状态；低速档离合处于分离状态；由于高速内齿圈11处于自由转动状态，因此，来自行星架13的动力全部传递给高速太阳轮9；高速太阳轮9将动力由输出轴36输出。
低速档离合模式下，输入轴29与输出轴36满足下列关系：
3、反向离合模式
当车辆需求发动机倒车行驶时，系统控制单元向反向离合制动盘5发出指令，高压油液进入反向离合制动盘5的内制动钳体30、外制动钳体31推动活塞32使内摩擦块33、外摩擦块34压紧反向离合制动盘5的制动盘35时，反向离合制动盘5的制动盘35被制动，进而反向离合太阳轮14被制动，此时，双速离合装置处于反向离合结合模式。同时，高速档制动盘3和低速档制动盘4保持释放状态；发动机或电机的动力由输入轴29传递给输入太阳轮25，输入太阳轮25通过外啮合将动力传递给输入行星轮26；由于输入内齿圈28处于制动状态，因此，来自输入太阳轮25的动力由输入行星轮26、输入行星轮轴承27和行星轮轴7传递给行星架13；行星架13将动力由行星轮轴7同时传递给高速行星轮10、反向行星轮15和低速行星轮21；由于制动盘35处于自由转动状态，进而高速档齿轮12处于自由转动状态，进而高速内齿圈11处于自由转动状态；另外，由于低速制动器4的制动盘35处于自由转动状态，进而低速档齿轮23处于自由转动状态，进而低速档连接轴22与之固定连接的低速太阳轮17处于自由转动状态；因此，来自行星架13的动力由反向离合太阳轮14提供反作用制动力，动力经反向离合行星轮15和与之固定连接的高速行星轮10传递给高速太阳轮9，高速太阳轮9输出与输入轴29转向相反的动力，实现反向离合器功能。
反向离合模式下，输入轴29与输出轴36满足下列关系：
其中，在设计配齿方案中必须满足z3z6＜z4z7的条件。
4、完全动力制动模式
当需要对整车或发动机进行紧急制动时，系统控制单元可以向高速档制动盘3和低速档制动盘4发出指令，同时对高速档制动盘3的制动盘35和低速制动制动器4的制动盘35进行制动；此时，由于高速档齿轮12被制动，进而高速内齿圈11被制动；由于低速档齿轮23被制动，进而低速太阳轮17被制动；因而输出行星机构处于锁止状态，即双速离合装置进入完全动力制动模式。或者系统控制单元向高速档制动盘3和反向离合制动盘5发出指令，同时对高速档制动盘3的制动盘35和反向离合制动盘5的制动盘35进行制动；此时，由于高速档齿轮12被制动，进而高速内齿圈11被制动；反向离合太阳轮14被制动；因而输出行星机构处于锁止状态，即双速离合装置进入完全动力制动模式；或者系统控制单元向低速档制动盘4和反向离合制动盘5发出指令，同时对低速制动制动器4的制动盘35和反向离合制动盘5的制动盘35进行制动；由于低速档齿轮23被制动，进而低速太阳轮17被制动；反向离合太阳轮14被制动；因而输出行星机构处于锁止状态，即双速离合装置进入完全动力制动模式。
5、完全分离模式
当整车需求发动机怠速等需求切断与驱动车轮动力时，系统控制单元同时向高速档制动盘3、低速档制动盘4和反向离合制动盘5发出指令，同时使高速档制动盘3的制动盘35、低速制动制动器4的制动盘35和反向离合制动盘5的制动盘35处于自由转动状态，从而切断了输入轴29与输出轴36的动力传递。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。