双主轴双离合自动变速箱的制作方法
【专利摘要】本发明以现有常规手动档变速箱技术为基础，综合考虑各种现有自动变速箱的优缺点发明出双主轴双离合全自动变速箱，具有变化档位多，档位变换在两主轴之间交替进行，并依靠两个离合器协助完成变换，变换过度平稳，承载力大，不仅适用于小型车辆，也可满足大型车辆使用；且基本使用现有常规技术，适合国内生产条件，生产成本低廉等特点。
【专利说明】
双主轴双离合自动变速箱
技术领域
[0001]本发明涉及车用自动变速箱技术领域，具体涉及自动变速箱变速原理及构造。
【背景技术】
[0002]自动变速箱是现代汽车的关键总成之一。自从1939年第一台液力机械式自动变速箱在美国GM公司诞生到现在为止的70来年间，自动变速箱技术一直在变革和改进中
[I]。随着人们对汽车舒适性的要求越来越高，相比于传统的手动变速箱，综合性能更优越的自动变速箱越来越受到消费者的亲睐。特别是近些年来，自动变速箱已经能够更好地兼顾操控性以及节能环保等因素，使其在国内外的汽车中占有越来越大的装备比例。目前国内外的汽车上装备的自动变速箱主要有四种型式，分别是:液力自动变速箱(AT)、电控机械式自动变速箱(AMT )、无级自动变速箱(CVT )、双离合自动变速箱(DCT )。从目前国内外汽车自动变速箱的发展现状上看，AT、AMT、CVT、DCT四者在结构和工作原理上各具特色，在成本和综合性能等方面也各具优劣。目前世界各国的自动变速箱厂商都在快速地进行技术改进和革新，争取抢占更大的市场份额。
[0003]四种自动变速箱的发展现状对比
AT优势1、换挡平稳，无冲击和震动，舒适性好；2、传递功率能力强；3、零件及总成使用寿命长，利于超重型自卸车在恶劣条件下行驶。
[0004]AT劣势1、传递效率低，燃油经济性差；2、结构复杂，制造成本高；3、变矩范围有限，且有换挡冲击；4、对速度反应不灵敏。
[0005]AMT优势1、传动效率高，燃油经济性最好；2、结构简单，制造和维护成本低；3、适用于各种车型，尤其适用于商用车；4、制造成本低。
[0006]AMT劣势1、换挡平稳性不高，驾驶舒适性差；2、控制参量多，自动化控制难度大。 CVT优势1、实现真正的无级变速，舒适性好；2、结构简单，体积小，零部件数量少；3、加速性能好，燃油经济性高；4、传送效率较高，功率损失少。
[0007]CVT劣势1、扭矩传递范围有限，应用范围小；2、传动带易损坏，使用寿命短；3、制造复杂，国内无法保证关键零部件的加工质量。
DCT优势1、换挡时间短，舒适性高；2、质量可靠，维修费用低廉；3、加速性能好，燃油经济性高；4、无功率传递限制，应用广泛；5、安装空间紧凑，生产继承性好。
[0008]DCT劣势1、电控系统复杂，实现难度大；2、生产成本相对较高；3、核心控制模块仅被博格华纳和舍弗勒等少数厂家掌握，普及状况差。
[0009]摘自:机械2010年第12期总第37卷“汽车自动变速箱的发展现状及其技术趋势”赵强，谢峰，余天明(合肥工业大学机械与汽车工程学院)。
【发明内容】
[0010]本发明以现有常规手动档变速箱技术为基础，综合考虑各种现有自动变速箱的优缺点发明出双主轴双离合全自动变速箱，具有变化档位多，档位变换在两主轴之间交替进行，并依靠两个离合器协助完成变换，变换过度平稳，承载力大，不仅适用于小型车辆，也可满足大型车辆使用；且基本使用现有常规技术，适合国内生产条件，生产成本低廉等特点。[0011 ] 本发明主要结构和原理为发动机的动力在通过变扭器后输入变速箱，变速箱内有两个主轴，两个主轴通过齿轮和中间齿轮相链接，每个主轴设一离合器，主轴A离合器和主轴B离合器通过连锁装置使其只能处于三种状态，即双双分离状态；A离合器闭合B离合器分离状态；A离合器分离B离合器闭合状态，通过控制离合器和控制两个主轴上不同齿轮或行星轮组与中间各齿轮的互相配合达到平稳变速的目的。
[0012]本发明具有两种实施方案:方案一、在变速箱的两个主轴及和两个主轴相配合和的两个中间轴上配置数对不同速比的齿轮，通过变换不同的配比组合达到变速的目的，当发动机输出的动力通过输入轴进入变扭器，变扭器起传递转矩、变矩、变速及离合和缓冲的作用。通过变扭器后的动力传递给主轴A前端离合器并同时通过传动齿轮中间齿轮传动齿轮将动力传送到主轴B前端离合器。在车辆停驶状态，主轴A、B前端离合器均处于分离状态，且主轴A、B上各变速齿轮与各自中间轴A、B上各变速齿轮也均处于分离状态，即系统处于空档状态。当控制系统检测到油门踏板踏下，发出车辆启动指令驱动变速拨叉拨动中间轴B —档齿轮和主轴B —档齿轮嗤合，主轴B离合器随后闭合，主轴A离合器仍处于分离状态。这时动力通过主轴B离合器主轴B——主轴B —档齿轮一中间轴一档齿轮一中间轴B—中间轴尾部传动齿轮一带外齿行星轮组合器-输出轴的传递路线将动力传递至驱动轮对。若控制系统检测车辆行驶速度和发动机转速达到需要增档的条件，则发出指令驱动变速拨叉将中间轴A 二档齿轮和主轴A 二档齿轮啮合，随后控制两个主轴离合器进入双双分离状态，同时降低发动机转速，待发动机转速降至和主轴A转速相一致时，控制离合器进入A离合器闭合B离合器分离状态，这时这时动力通过主轴A离合器主轴A――主轴A一档齿轮一中间轴一档齿轮一中间轴A—中间轴尾部传动齿轮一带外齿行星轮组合器-输出轴的传递路线将动力传递至驱动轮对。其他增档操作依上述方法在主轴A、B之间交替进行。减档操作反之亦然。若遇紧急刹车等特殊情况，可跳档操作。带外齿行星轮组合器行星架和齿圈分别固定时各自的输出速比设计为1:2，则可使变速范围扩大一倍。若主轴A、中间轴A和主轴B、中间轴B各有两对变速齿轮，可以有4个档位变化，通过对带外齿行星轮组合器行星架和齿圈分别锁死和分离共可形成4*2=8个档位；若主轴A、中间轴A和主轴B、中间轴B各有三对变速齿轮，可以有6个档位变化，通过对带外齿行星轮组合器行星架和齿圈分别锁死和分离共可形成6*2=12个档位；若主轴A、中间轴A和主轴B、中间轴B各有四对变速齿轮，可以有8个档位变化，通过对带外齿行星轮组合器行星架和齿圈分别锁死和分离共可形成8*2=16个档位。在主轴A8末端设一倒档齿18轮及在主轴A8与中间轴19之间设倒档齿轮中间20，倒档操作时在其他空档状态下，通过倒档齿轮18、20将动力从主轴A传递至中间轴完成倒档操作。
方案二、在两个主轴上设置数个不同输出速比的行星轮组合器，每个行星轮组合器通过行星轮组合器行星架或齿圈锁闭可以输出两种速比，通过中间轴上的齿轮和行星轮组合器外齿不同结合达到变速目的，当发动机输出的动力通过输入轴进入变扭器，变扭器起传递转矩、变矩、变速及离合和缓冲的作用。通过变扭器后的动力传递给主轴A前端离合器并同时通过传动齿轮中间齿轮传动齿轮将动力传送到主轴B前端离合器，在主轴A及主轴B各有2个(也可是1、3、4等)行星架和齿圈均带外齿的行星轮组合器，每个行星轮组合器按变速要求设计为不同的传速比。在车辆停驶状态，主轴A、B前端离合器均处于分离状态，且中间轴各变速齿轮与主轴A、B上各变速齿轮均处于分离状态，即系统处于空档状态。当控制系统检测到油门踏板踏下，发出车辆启动指令驱动变速拨叉拨动中间轴一档齿轮和主轴B行星轮组合器一档外齿轮啮合，同时对该行星轮组合器行星架(或齿圈)锁闭，主轴A离合器仍处于分离状态。这时动力通过主轴B离合器一主轴B主轴B —档行星轮组合器一中间轴一档齿轮一中间轴的传递路线将动力传递至驱动轮对。
[0013]若控制系统检测车辆行驶速度和发动机转速达到需要增档的条件，则发出指令驱动变速拨叉将中间轴二档齿轮和主轴A 二档行星轮组合器齿轮啮合，这时行星轮组合器行星架和齿圈均未锁闭，不会传递动力。随后控制两个主轴离合器进入双双分离状态，同时对一档行星轮组合器行星架(或齿圈)解除锁闭并使中间轴一档齿轮进行脱离操作并降低发动机转速，待发动机转速降至和主轴A转速相一致时，控制离合器进入A离合器闭合B离合器分离状态，这时这时动力通过主轴B离合器一主轴B主轴B —档行星轮组合器一中间轴一档齿轮一中间轴的传递路线将动力传递至驱动轮对。
[0014]其他增档操作依上述方法在主轴A、B之间交替进行。减档操作反之亦然。若遇紧急刹车等特殊情况，可跳档操作。在主轴A尾部和中间轴之间设倒档齿轮及倒档中间齿轮。
[0015]【附图说明】:
图1是方案一原理结构示意图。
[0016]I输入轴、2变扭器、3传动齿轮、4中间齿轮、5传动齿轮、6主轴A前端离合器、7主轴B9前端离合器、8主轴A、9主轴B、10主轴A 二档齿轮、11中间轴A 二档齿轮、12主轴B一档齿轮、13中间轴B—档齿轮、14中间轴A、15中间轴B、16主轴A四档齿轮、17中间轴A四档齿轮、18主轴B三档齿轮、19中间轴B三档齿轮、20主轴A六档齿轮、21中间轴A六档齿轮、22主轴B五档齿轮、23中间轴B五档齿轮、24主轴A八档齿轮、25中间轴A八档齿轮、26主轴B七档齿轮、27中间轴B七档齿轮、28倒档齿轮、29中间轴A倒档齿轮、30中间轴A尾部传动齿轮、31中间轴B尾部传动齿轮、32带外齿行星轮组合器、33输出轴
图2是方案二原理结构示意图。
I输入轴、2变扭器、3传动齿轮、4中间齿轮、5传动齿轮、6主轴A前端离合器、7主轴B9前端离合器、8主轴A、9主轴B、10行星轮组合器、11行星轮组合器、12中间轴变速齿轮、13中间轴变速齿轮、14行星轮组合器、15行星轮组合器、中间轴变速齿轮、17中间轴变速齿轮、18主轴AS倒档齿18、19中间轴、20倒档中间齿轮。
【具体实施方式】:
方案一、发动机输出的动力通过输入轴I进入变扭器2，变扭器2起传递转矩、变矩、变速及离合和缓冲的作用。通过变扭器2后的动力传递给主轴AS前端离合器6并同时通过传动齿轮3—中间齿轮4—传动齿轮5将动力传送到主轴B9前端离合器7。在车辆停驶状态，主轴A8、主轴B9前端离合器6、7均处于分离状态，且主轴A8、主轴B9上各变速齿轮与各自中间轴A14、中间轴B15上各变速齿轮也均处于分离状态，即系统处于空档状态。当控制系统检测到油门踏板踏下，发出车辆启动指令驱动变速拨叉拨动中间轴B15 —档齿轮13和主轴B9 —档齿轮12嗤合，主轴B离合器7随后闭合，主轴A离合器6仍处于分离状态。这时动力通过主轴B离合器7主轴B9——主轴B —档齿轮12 —中间轴B —档齿轮13—中间轴B15—中间轴尾部传动齿轮31—带外齿行星轮组合器32-输出轴33的传递路线将动力传递至驱动轮对。若控制系统检测车辆行驶速度和发动机转速达到需要增档的条件，则发出指令驱动变速拨叉将中间轴A 二档齿轮11和主轴A 二档齿轮10啮合，随后控制主轴A离合器6主轴B离合器7进入双双分离状态，同时降低发动机转速，待发动机转速降至和主轴AS转速相一致时，控制离合器进入主轴A离合器6闭合主轴B离合器7分离状态，这时这时动力通过主轴A离合器6主轴A8——主轴A —档齿轮10—中间轴一档齿轮11一中间轴A14 —中间轴尾部传动齿轮30—带外齿行星轮组合器32-输出轴33的传递路线将动力传递至驱动轮对。其他增档操作依上述方法在主轴A8、主轴B9之间交替进行。减档操作反之亦然。若遇紧急刹车等特殊情况，可跳档操作。带外齿行星轮组合器32行星架与太阳轮锁止及行星架单独固定时各自的输出速比设计为1:2，则可使变速范围扩大一倍。若主轴A8、中间轴A14和主轴B9、中间轴B15各有两对变速齿轮，可以有4个档位变化，通过对带外齿行星轮组合器32行星架和齿圈分别锁死和分离共可形成4*2=8个档位；若主轴A8、中间轴A14和主轴B9、中间轴B15各有三对变速齿轮，可以有6个档位变化，通过对带外齿行星轮组合器32行星架和齿圈分别锁死和分离共可形成6*2=12个档位；若若主轴A8、中间轴A14和主轴B9、中间轴B15各有四对变速齿轮，可以有8个档位变化，通过对带外齿行星轮组合器32行星架和齿圈分别锁死和分离共可形成8*2=16个档位。
方案二、发动机输出的动力通过输入轴I进入变扭器2，变扭器2起传递转矩、变矩、变速及离合和缓冲的作用。通过变扭器2后的动力传递给主轴AS前端离合器6并同时通过传动齿轮3中间齿轮4传动齿轮5将动力传送到主轴B9前端离合器9，在主轴A8及主轴B9各有2个(也可是1、3、4等)行星架和齿圈均带外齿的行星轮组合器10、11、14、15，每个行星轮组合器10、11、14、15按变速要求设计为不同的传速比。在车辆停驶状态，主轴AS、主轴B9前端离合器6、7均处于分离状态，且中间轴19各变速齿轮12、13、16、17与主轴A8、主轴B9上行星轮组合器均处于分离状态，即系统处于空档状态。当控制系统检测到油门踏板踏下，发出车辆启动指令驱动变速拨叉拨动中间轴一档齿轮12和主轴B行星轮组合器一档外齿轮11啮合，同时对该行星轮组合器11行星架(或齿圈)锁闭，主轴A离合器6仍处于分离状态。这时动力通过主轴B离合器7—主轴B9主轴B —档行星轮组合器11一中间轴一档齿轮12—中间轴19的传递路线将动力传递至驱动轮对。
[0017]若控制系统检测车辆行驶速度和发动机转速达到需要增档的条件，则发出指令驱动变速拨叉将中间轴二档齿轮13和主轴A 二档行星轮组合器齿轮10啮合，这时行星轮组合器10行星架和齿圈均未锁闭，不会传递动力。随后控制两个主轴离合器6、7进入双双分离状态，同时对一档行星轮组合器10行星架(或齿圈)解除锁闭并使中间轴一档齿轮12进行脱离操作并降低发动机转速，待发动机转速降至和主轴AS转速相一致时，控制离合器进入A离合器6闭合B离合器7分离状态，这时这时动力通过主轴B离合器6—主轴B8主轴B—档行星轮组合器10—中间轴一档齿轮13—中间轴19的传递路线将动力传递至驱动轮对。
[0018]其他增档操作依上述方法在主轴A8、主轴B9之间交替进行。减档操作反之亦然。若遇紧急刹车等特殊情况，可跳档操作。在主轴AS末端设一倒档齿18轮及在主轴AS与中间轴19之间设倒档中间齿轮20，倒档操作时在其他空档状态下，通过倒档齿轮18、20将动力从主轴A传递至中间轴完成倒档操作。
【主权项】
1.一种自动变速箱结构原理，由输入轴、变扭器、传动齿轮、两个离合器、两个主轴、两个中间轴、变速齿轮、带外齿行星轮组合器、倒档齿轮、输出轴等构成，其特征是具有两个有各自离合器的主轴，速比变换在两个主轴与两个中间轴之间交替进行，两个离合器起到配合作用，带外齿行星轮组合器起到速比变换倍增作用。2.一种自动变速箱结构原理，由输入轴、变扭器、传动齿轮、两个离合器、两个主轴、一个中间轴、行星轮组合器、倒档齿轮、输出轴等构成，其特征是具有两个有各自离合器的主轴，速比变换在两个主轴之间与一个中间轴交替进行，两个离合器起到配合作用，行星轮组合器起到速比变换作用。
【文档编号】F16H57/023GK106032837SQ201510121959
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月19日
【发明人】张顺利
【申请人】张顺利