专利名称：双行星排汇流式多离合器变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及双行星排汇流式多离合器变速器。
背景技术：
目前变速器技术发展迅速，特别是双离合器自动变速器，其技术已经比较成熟并且由于其较好地解决了动力传输中断的问题，近来应用越来越多。例如申请号为20082009555.6，公告号为CN201265630Y的中国专利公开的一种双离合器五档自动变速器，包括用于连接动力源的主输入轴、与主输入轴传动连接的双离合器、中间轴和主输出轴，双离合器包括与主输入轴同轴传动连接的输入端、奇数档传动轴、偶数档传动轴、及用于选择输入端与奇数档传动轴或偶数档传动轴传动连接的离合机构。所述奇数档传动轴和偶数档传动轴与中间轴的对应段之间均设有对应的奇、偶数档齿轮组和对应的奇、偶数档同步器，奇、偶数档齿轮组均包括在其传递扭矩所对应的轴上空套转动装配的空套齿轮，对应的同步器动作时能够将成对的奇数档齿轮组或偶数档齿轮组中的一个空套齿轮与所在轴固连以传递扭矩而另一个继续保持空套。由于双离合器中的一个离合器对应奇数档，另一离合器对应偶数档，当车辆挂入一个档位时，另一个离合器及对应的下一个档位已经通过对应同步器处于预备状态，只要当前档位分离就可以立刻接合下一个档位，因此双离合变速箱的选换档速度较快，较好地解决了动力传输中断的问题。然而，虽然现有技术中的双离合器变速器能够较好地解决动力传输中断的问题，但是在使用工况复杂、档位要求较多的情况下，现有的双离合器变速器还不能满足上述情况下的控制需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够满足多档位需求的双行星排汇流式多离合器变速器。本发明米用的技术方案是:双行星排汇流式多离合器变速器，包括壳体、供扭矩输入的主输入轴、输出扭矩的主输出轴，还包括第一多离合器、第二多离合器和双行星排汇流机构；所述第一多离合器、第二多离合器均包括用于与主输入轴同轴传动连接的输入端、两个以上离合输出轴和用于选择输入端与其中一个离合输出轴传动连接的离合机构；所述双行星排汇流机构包括第一行星排和第二行星排，所述第一行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一齿圈和第一行星架，还包括向第一太阳轮输入扭矩的第一太阳轮输入轴、向第一行星架输入扭矩 的第一行星架输入轴，所述第二行星排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二齿圈和第二行星架，还包括向第二齿圈输入扭矩的第二齿圈输入轴，所述第二行星架与所述第一齿圈是同轴传动连接，所述第二太阳轮与所述主输出轴同轴传动连接；所述第一多离合器的各根离合输出轴与第一太阳轮输入轴的对应段之间均设有用于在第一太阳轮输入轴与第一多离合器之间传递扭矩的两个以上的第一太阳轮选换档齿轮组，所述第二多离合器其中的一个离合输出轴与所述第一行星架输入轴的对应段之间设有用于在第一行星架输入轴与第二多离合器之间传递扭矩的两个以上的第一行星架选换档齿轮组，所述第二多离合器中的另一个离合输出轴与所述第二齿圈输入轴的对应段之间设有用于在第二齿圈输入轴与第二多离合器之间传递扭矩的两个以上的第二齿圈选换档齿轮组；各选换档齿轮组中均包括在其传递扭矩所对应的轴上空套转动装配的空套齿轮，与同一根离合输出轴对应的两个以上的选换档齿轮组中的空套齿轮是按设定的选换档档位以对应的关系成对地相邻排列，成对的两空套齿轮之间设有用于选择该对的其中一个空套齿轮与所在轴固连而另一个空套齿轮继续保持空套的同步器。所述第一太阳轮输入轴上、第一行星架输入轴上、第二齿圈输入轴上分别连接有用于在相应的控制机构控制下将对应的第一太阳轮输入轴、第一行星架输入轴或第二齿圈输入轴制动的制动器。所述第一多离合器的离合输出轴包括有第一奇数档输出轴和第一偶数档输出轴，所述第二多离合器的离合输出轴包括有第二奇数档输出轴和第二偶数档输出轴。各所述第一太阳轮选换档齿轮组、各所述第一行星架选换档齿轮组、各所述第二齿圈选换档齿轮组均设有两组。所述双行星排汇流式多离合器变速器设有用于控制所述离合机构按设定规律动作的离合器操纵机构、用于控制各所 述同步器动作的选换档操纵机构。所述双行星排汇流式多离合器变速器包括对应所述主输入轴、主输出轴、各离合输出轴、第一太阳轮输入轴、第一行星架输入轴和第二齿圈输入轴设置的用于检测各根轴的转速的转速传感器，还包括用于获取所述转速传感器的转速信息并根据转速信息控制所述离合器操纵机构和选换档操纵机构动作的电子控制单元，转速传感器的信号输出端与电子控制单元的信号输入端连接，电子控制单元与所述离合器操纵机构和选换档操纵机构控制连接。所述主输入轴、第一多离合器、第二多离合器是沿同一直线依次排列，所述第一多离合器设有用于将主输入轴的扭矩直接输出的扭矩连接轴，所述第二多离合器的输入端是通过联轴器与所述扭矩连接轴传动连接。所述第一多离合器或第二多离合器的离合输出轴包括用于向对应的负载输出扭矩的负载输出轴。采用本发明的上述技术方案，通过第一多离合器、对应的选换档齿轮组和同步器，能够向第一太阳轮输入轴和第一太阳轮输出种数与对应的选换档齿轮组的组数相同的转速，通过第二多离合器的第二奇数档离合输出轴、对应的选换档齿轮组和同步器，能够向第一行星架输入轴和第一行星架输出种数与对应的选换档齿轮组的组数相同的转速，通过第二多离合器的第二偶数档离合输出轴、对应的选换档齿轮组和同步器，能够向第二齿圈输入轴和第二齿圈输出种数与对应的选换档齿轮组的组数相同的转速，设第一太阳轮获得的转速种数为X，第一行星架获得的转速种数为y，第二齿圈获得的转速种数为Z，则第一行星排将第一太阳轮和第一行星架的转速汇流后可向第一齿圈和第二行星架输出xXy种转速，第二行星排将第二行星架和第二齿圈的转速汇流后可以向第二太阳轮输出(xXy) Xz种转速，即可以向主输出轴输出(xXy) Xz种转速，能够满足多档位需求。
图1:本发明双行星排汇流式多离合器变速器的一个实施例的传动结构原理图。图中各附图标记对应的名称为:1-发动机，2-主输入轴，3-第一偶数档输出轴，4-第一IV档主动齿轮，5-第一 II档主动齿轮，6-转速传感器，7-第一III档主动齿轮，8第一奇数档输出轴，9-第一 I档主动齿轮，10-壳体,11-第一偶数档离合器，12-第一奇数档离合器，13-联轴器，14-第二奇数档离合器，15-第二偶数档离合器，16-第二 I档主动齿轮，17-第二奇数档输出轴，18-第二III档主动齿轮，19-第二 II档主动齿轮，20-第二IV档主动齿轮，21-第二偶数档输出轴，22-负载输出轴，23-第二奇数档同步器，24-第二偶数档同步器，25-第二齿圈制动器，26-第二齿圈，27-第一齿圈，28-第二行星轮，29-第二行星架，30-第二太阳轮,31-主输出轴,32-第一太阳轮,33-第一太阳轮输入轴,34-第一行星轮，35-第一行星架，36-选换档操纵机构，37-电子控制单元，38-第二齿圈输入轴，39-第二IV档从动齿轮，40-第二 II档从动齿轮,41-第二III档从动齿轮，42-第二 I档从动齿轮，43-第一行星架输入轴，44-第一行星架输入轴制动器,45-第一太阳轮输入轴制动器,46-离合器操纵机构，47-第一奇数档同步器，48-第一 I档从动齿轮，49-第一III档从动齿轮，50-第一II档从动齿轮，51-第一IV档从动齿轮，52-第一偶数档同步器。
具体实施例方式本发明的一个实施例如图1所示，是一种拖拉机中使用的双行星排汇流式多离合器变速器，包括壳体10、与发动机I的输出轴传动连接的主输入轴2、第一太阳轮输入轴33、用于向变速器外输出扭矩的主输出轴31、第一多离合器、第二多离合器和双行星排汇流机构，还包括由对应的离合器操纵机构46、选换档操纵机构36、转速传感器6及电子控制单元37等构成的变速器控制系统。所述第一多离合器、第二多离合器均包括与主输入轴2同轴传动连接的输入端、两个离合输出轴和用于选择输入端与其中一个离合输出轴传动连接的离合机构。输入端、对应的离合输出轴和离合机构相当于一只离合器，本实施例中，第一多离合器包括第一奇数档离合器12、第一偶数档离合器11，对应的两个离合输出轴为第一奇数档输出轴8、第一偶数档输出轴3，其中·第一奇数档输出轴8、第一偶数档输出轴3均是同轴设置的轴套形式；第二多离合器包括第二奇数档离合器14、第二偶数档离合器15，对应的两个离合输出轴为第二奇数档输出轴17、第二偶数档输出轴21，其中第二奇数档输出轴17、第二偶数档输出轴21均是同轴设置的轴套形式。所述主输入轴2、第一多离合器、第二多离合器是沿同一直线依次排列，所述第一多离合器设有用于将主输入轴2的扭矩直接传递给第二离合器的输入端的扭矩连接轴，所述扭矩连接轴与第二多离合器的输入端之间是通过联轴器13传动连接，以与主输入轴2同轴传动连接，并能够便于加工和满足安装精度要求。第二多离合器的包括用于向对应的负载输出扭矩的负载输出轴，并设有对应的负载输出离合器，负载输出轴22用于在负载输出离合器连接时驱动相应农具等工作。使用时，第一、二多离合器均与对应的离合操纵机构控制连接，所述离合器操纵机构46与电子控制单元37控制连接，从而根据设定的规律在同一时刻选择性地将第一多离合器的输入端与第一奇、偶数档输出轴的其中一个连接，并根据设定的规律在同一时刻选择性地将第二多离合器的输入端与第二奇、偶数档输出轴的其中一个连接，使发动机I的动力传递到对应的输出轴。第一多离合器、第二多离合器的动作互不影响。上述第一多离合器、第二多离合器均设置有相应的奇数档离合器、奇数档输出轴，和相应的偶数档离合器、偶数档输出轴以及相应的同步器，能够利用如背景技术中所述的双离合器变速器技术，在选换档时较好地解决扭矩传输中断的问题。当然，如果仅仅为了实现多档输出而不考虑动力中断，各离合输出轴可以仅与不同传动比的齿轮组传动连接，而不必设置成上述奇、偶分开布置的形式。所述双行星排汇流机构包括与所述第一太阳轮输入轴33同轴传动连接的太阳轮、转动轴线与所述第一太阳轮输入轴33同轴设置的行星架，所述行星架上传动连接有与其转动轴线同轴的行星架输入轴，所述双行星排汇流机构还包括用于将第一太阳轮输入轴33传递给太阳轮和行星架输入轴传递给行星轮的扭矩汇流输出的齿圈，所述齿圈与主输出轴31同转动轴线地传动连接。本实施例中，第一太阳轮输入轴33为实心轴，行星架输入轴采用同轴套设在第一太阳轮输入轴33上的轴套形式。所述双行星排汇流机构包括第一行星排和第二行星排，所述第一行星排包括第一太阳轮32、第一行星轮34、第一行星架35和第一齿圈27,还包括向第一太阳轮32输入扭矩的第一太阳轮输入轴33、向第一行星架35输入扭矩的第一行星架输入轴43，所述第二行星排包括第二太阳轮30、第二行星轮28、第二行星架29和第二齿圈26，还包括向第二齿圈26输入扭矩的第二齿圈输入轴38，所述第二行星架29与所述第一齿圈27是同轴传动连接，所述第二太阳轮30与所述主输出轴同轴31传动连接。第一齿圈27用于将第一太阳轮输入轴33传递给第一太阳轮32的转速和第一行星架输入轴43传递给第一行星架35的转速汇流输出，第二太阳轮30用于将第一行星排传递给第二行星架29的转速和第二齿圈输入轴38传递给第二齿圈26的转速汇流输出。所述第一多离合器中的第一奇数档输出轴8、第一偶数档输出轴3与第一太阳轮输入轴33的对应段之间均设有用于在第一太阳轮输入轴33与第一多离合器之间传递扭矩的两个第一太阳轮选换档齿轮组，与第一奇数档输出轴8和第一太阳轮输入轴33对应的第一太阳轮选换档齿轮组包括两组，分别为第一 1、111档主动齿轮和对应啮合传动的第一 1、III档从动齿轮，与第一偶数档输出轴3及第一太阳轮输入轴33对应的第一太阳轮选换档齿轮组也包括两组，分别为第一 I1、IV档主动齿轮和对应啮合传动的第一 I1、IV档从动齿轮。第一 1、111档主动齿轮是固连在第一奇数档输出轴8上，第一 1、111档从动齿轮是空套设置在第一太阳轮输入轴33上的空套齿轮而按`设定的选换档档位成对地相邻排列，两者之间设有用于选择其中的一个空套齿轮与第一太阳轮输入轴33固连而另一个空套齿轮继续保持空套的第一奇数档同步器47。同样，第一I1、IV档主动齿轮是固连在第一偶数档输出轴3上，第一 I1、IV档从动齿轮是空套设置在第一太阳轮输入轴33上的空套齿轮而按设定的选换档档位成对地相邻排列，两者之间设有用于选择其中的一个空套齿轮与第一太阳轮输入轴33固连而另一个空套齿轮继续保持空套的第一偶数档同步器52。所述第二多离合器的第二奇数档离合输出轴与所述第一行星架输入轴43的对应段之间设有用于在第一行星架输入轴43与第二多离合器之间传递扭矩的两个以上的第一行星架选换档齿轮组，包括第二 1、111档主动齿轮和第二 1、111档从动齿轮。所述第二多离合器的第二偶数档离合输出轴与所述第二齿圈输入轴38的对应段之间设有用于在第二齿圈输入轴38与第二多离合器之间传递扭矩的两个以上的第二齿圈选换档齿轮组，包括第二I1、IV档主动齿轮和第二 I1、IV档从动齿轮。类似地，第二 1、111档主动齿轮和第二 I1、IV档主动齿轮分别是固连在第二奇数档输出轴17和第二偶数档输出轴21上，第二双1、111档从动齿轮是空套设置在第一行星架输入轴43上并设有相应的用于选择对应对的其中一个空套齿轮与第一行星架输入轴43固连而另一个空套齿轮继续保持空套的第二奇数档同步器23，第二 I1、IV档从动齿轮是空套设置在第二齿圈输入轴38上并设有相应的用于选择对应对的其中一个空套齿轮与第二齿圈输入轴38固连而另一个空套齿轮继续保持空套的第二偶数档同步器24。所述第一太阳轮输入轴33上、第一行星架输入轴43上、第二齿圈26输出轴上分别连接有用于在相应的控制机构控制下将对应的第一太阳轮输入轴33、第一行星架输入轴43或第二齿圈26输出轴制动的第一太阳轮输入轴制动器45、第一行星架输入轴制动器44、第二齿圈26输出轴制动器。通过第一多离合器、各第一太阳轮选换档齿轮组和第一奇数档同步器47、第一偶数档同步器52,第一太阳轮输入轴33能够获得4种转速,加上第一太阳轮输入轴制动器45制动时第一太阳轮输入轴33转速为零,第一太阳轮输入轴33共有5种转速,即第一太阳轮32共有5种转速。通过第二多离合器的第二奇数档输出轴17、第一行星架35轴选换档齿轮组和第二奇数档同步器23，第一行星架输入轴43能够获得2种转速，加上第一行星架35制动器制动时其转速为零，第一行星架输入轴43共有3种转速，即第一行星架35共有3种转速。通过第二多离合器的第二偶数档输出轴21、第二齿圈选换档齿轮组和第二偶数档同步器24，第一行星架输入轴43能够获得2种转速，加上第二齿圈输入轴38制动器制动时其转速为零，第二齿圈输入轴38共有3种转速，即第二齿圈26共有5种转速。因此，第一行星排将第一太阳轮32和第一行星架35的转速汇流后可向第一齿圈27和第二行星架29输出5 X 3种转速，第二行星排将第二行星架29和第二齿圈26的转速汇流后可以向第二太阳轮30输出(5X3) X3 = 45种转速，S卩，主输出轴31可以输出45种转速，档位输出易于实现，档位多，排档范围宽，可满足拖拉机各种作业工况对速度的要求。下文具体讲述传动比的计算方法和具体某一情况下各部件的状态及动力传递路线。 双行星排汇流机构在行星排汇流过程中满足行星排特性方程:nt+ ct nq = (1+α)η」式中，nt为太阳轮转速，nq为齿圈转速，Hj为行星架转速，α为行星排特性参数。设第一太阳轮输入轴33转速为Ii1,前第一太阳轮输入轴33转速为η2,后第一太阳轮输入轴33转速为η3。双行星排汇流机构中前行星排汇流时，满足特性方程，则有:Ii1+ a = (1+ a j) n2
(I + or, )n , -a,所以:=-=-
a{后行星排汇流时也满足特性方程，则有:nt+a 2n3 = (l+a2)nq
,, 、' (1 + a,) , -n,所以，输出转速为:",=(]+ )nq - CC1Vh = (I + Of2)--^~L — a2n3式中，a I为前行星排特性参数，a 2为后行星排特性参数。设第一多离合器中的1、I1、II1、IV档传动比分别为ip i2、i3、i4，第一多离合器中的1、I1、II1、IV档传动比分别为i5、i6、i7、i8，输入轴转速为η。。下表为ηι的取值及各取值对应的第一奇数档离合器12、第一偶数档离合器11、第一太阳轮输入轴制动器45的状态。表中“ + ”表示制动器制动，表示制动器解除制动。
权利要求
1.双行星排汇流式多离合器变速器，包括壳体、供扭矩输入的主输入轴、输出扭矩的主输出轴，其特征在于还包括第一多离合器、第二多离合器和双行星排汇流机构，所述第一多离合器、第二多离合器均包括用于与主输入轴同轴传动连接的输入端、两个以上离合输出轴和用于选择输入端与其中一个离合输出轴传动连接的离合机构；所述双行星排汇流机构包括第一行星排和第二行星排，所述第一行星排包括第一太阳轮、第一行星轮、第一齿圈和第一行星架，还包括向第一太阳轮输入扭矩的第一太阳轮输入轴、向第一行星架输入扭矩的第一行星架输入轴，所述第二行星排包括第二太阳轮、第二行星轮、第二齿圈和第二行星架，还包括向第二齿圈输入扭矩的第二齿圈输入轴，所述第二行星架与所述第一齿圈是同轴传动连接，所述第二太阳轮与所述主输出轴同轴传动连接；所述第一多离合器的各根离合输出轴与第一太阳轮输入轴的对应段之间均设有用于在第一太阳轮输入轴与第一多离合器之间传递扭矩的两个以上的第一太阳轮选换档齿轮组，所述第二多离合器其中的一个离合输出轴与所述第一行星架输入轴的对应段之间设有用于在第一行星架输入轴与第二多离合器之间传递扭矩的两个以上的第一行星架选换档齿轮组，所述第二多离合器中的另一个离合输出轴与所述第二齿圈输入轴的对应段之间设有用于在第二齿圈输入轴与第二多离合器之间传递扭矩的两个以上的第二齿圈选换档齿轮组；各选换档齿轮组中均包括在其传递扭矩所对应的轴上空套转动装配的空套齿轮，与同一根离合输出轴对应的两个以上的选换档齿轮组中的空套齿轮是按设定的选换档档位以一一对应的关系成对地相邻排列，成对的两空套齿轮之间设有用于选择该对的其中一个空套齿轮与所在轴固连而另一个空套齿轮继续保持空套的同步器。
2.根据权利要求I所述的双行星排汇流式多离合器变速器，其特征在于所述第一太阳轮输入轴上、第一行星架输入轴上、第二齿圈输入轴上分别连接有用于在相应的控制机构控制下将对应的第一太阳轮输入轴、第一行星架输入轴或第二齿圈输入轴制动的制动器。
3.根据权利要求I所述的双行星排汇流式多离合器变速器，其特征在于所述第一多离合器的离合输出轴包括有第一奇数档输出轴和第一偶数档输出轴，所述第二多离合器的离合输出轴包括有第二奇数档输出轴和第二偶数档输出轴。
4.根据权利要求3所述的双行星排汇流式多离合器变速器，其特征在于各所述第一太阳轮选换档齿轮组、各所述第一行星架选换档齿轮组、各所述第二齿圈选换档齿轮组均设有两组。
5.根据权利要求I一4任意一项所述的双行星排汇流式多离合器变速器，其特征在于所述双行星排汇流式多离合器变速器设有用于控制所述离合机构按设定规律动作的离合器操纵机构、用于控制各所述同步器动作的选换档操纵机构。
6.根据权利要求5所述的双行星排汇流式多离合器变速器，其特征在于所述双行星排汇流式多离合器变速器包括对应所述主输入轴、主输出轴、各离合输出轴、第一太阳轮输入轴、第一行星架输入轴和第二齿圈输入轴设置的用于检测各根轴的转速的转速传感器，还包括用于获取所述转速传感器的转速信息并根据转速信息控制所述离合器操纵机构和选换档操纵机构动作的电子控制单元，转速传感器的信号输出端与电子控制单元的信号输入端连接，电子控制单元与所述离合器操纵机构和选换档操纵机构控制连接。
7.根据权利要求I一4任意一项所述的双行星排汇流式多离合器变速器，其特征在于所述主输入轴、第一多离合器、第二多离合器是沿同一直线依次排列，所述第一多离合器设有用于将主输入轴的扭矩直接输出的扭矩连接轴，所述第二多离合器的输入端是通过联轴器与所述扭矩连接轴传动连接。
8.根据权利要求5所述的双行星排汇流式多离合器变速器，其特征在于所述第一多离合器或第二多离合器的离合输出轴包括用于向对应的负载输出扭矩的负载输出轴。
全文摘要
本发明涉及双行星排汇流式多离合器变速器，能够满足多档位需求，包括主输入轴、主输出轴、第一、二多离合器和双行星排汇流机构；第一、二多离合器均包括输入端、两个以上的离合输出轴和离合机构；第一行星排包括第一太阳轮输入轴、第一行星架输入轴，第二行星排包括第二齿圈输入轴，第二行星架与第一齿圈是同轴传动连接，第二太阳轮与主输出轴同轴传动连接；第一多离合器的各根离合输出轴与第一太阳轮输入轴之间、第二多离合器其中的一个离合输出轴与第一行星架输入轴之间、第二多离合器中的另一个离合输出轴与第二齿圈输入轴之间均设有两个以上的选换档齿轮组，各选换档齿轮组中均包括空套齿轮，成对地相邻排列的两空套齿轮之间设有同步器。
文档编号F16H3/66GK103256355SQ20131015546
公开日2013年8月21日 申请日期2013年4月28日 优先权日2013年4月28日
发明者徐立友, 王笛, 时辉, 王粉粉, 刘卫强, 张羽 申请人:河南科技大学