具有倍挡功能的离合装置及变速总成的制作方法

本实用新型实施例涉及离合装置
技术领域：
，特别涉及一种具有倍挡功能的离合装置以及使用该离合装置的变速总成。
背景技术：
：当前，车辆变速器正朝着多挡化发展。挡位越多，意味着可获得更好的动力性能、更低的能耗、更高的传递效率、更低的尾气排放。与此同时，多挡化设计也导致车辆变速器的结构变得更加复杂，制造成本更高，制造精度更高，维护保养难度更高。因此，如何以相对简单的结构和相对较低成本满足多挡化需求是本领域长期研究的课题之一。技术实现要素：为了解决现有技术中多挡化变速器的结构过于复杂，成本太高的技术问题，本实用新型提供一种具有倍挡功能的离合装置及变速总成。本实用新型一实施例的离合装置，作为独立部件连接于动力源输出轴与变速齿轮组输出轴之间，包括：行星运动机构，连接于动力源输出轴以及变速齿轮组；变速齿轮组，具有第一输入轴和第二输入轴；第一离合器，连接于行星运动机构和第一输入轴之间；第二离合器，连接于行星运动机构和第二输入轴之间；控制机构，用于对行星运动机构中的元件进行控制，使得动力源输出轴输出的动力经行星运动机构、第一离合器和第二离合器中的一个、变速齿轮组传递至变速齿轮组输出轴。可选地，所述离合装置还包括第一电动机，所述第一电动机连接于行星运动机构的传动件。可选地，所述行星运动机构包括太阳轮、设置于太阳轮周围并与太阳轮外啮合的行星齿轮组、与行星齿轮组内啮合的齿圈以及设置于行星齿轮组上的行星架，动力输入件为齿圈，传动件为行星齿轮组，动力输出件为行星架，传动控制件为太阳轮。可选地，所述控制机构包括主动件和从动件，主动件连接于齿圈，从动件连接于行星架并与变速齿轮组的第一输入轴和第二输入轴连接。可选地，所述控制机构还包括制动件和被制动件，被制动件设置于太阳轮上且与太阳轮同轴固定，制动件用于对被制动件选择性制动。可选地，所述离合装置还包括第二电动机，所述第二电动机连接于动力源输出轴、行星运动机构的输出轴和变速齿轮组输出轴中的至少一者。可选地，所述第一离合器和第二离合器以及变速齿轮组集成于双离合器变速器。可选地，所述第二输入轴为空心轴，第一输入轴穿设于为空心轴的第二输入轴内。可选地，所述变速齿轮组包括第一组变速齿轮组和第二组变速齿轮组，第一组变速齿轮组连接于第一离合器，以用于挂奇数挡，第二组变速齿轮组连接于第二离合器，以用于挂偶数挡。本实用新型一实施例的变速总成，包括上述离合装置。有益效果：本实用新型实施例的具有倍挡功能的离合装置及变速总成利用行星运动机构配合变速齿轮组，可以产生至少两种不同速度比的动力输出，当该离合装置与变速器组合时，可产生至少两倍于变速器挡位数的挡位，实现利用较少齿轮实现较多挡位，以获得更好的动力性能、更高的传递效率、更低的能耗、更低的尾气排放，在迎合多挡化发展趋势的同时，可以将变速器总成做得更小、更经济、更简单。附图说明图1是本实用新型一实施例的离合装置的原理框示意图；图2是本实用新型第一实施例的离合装置的结构示意图；图3是本实用新型第二实施例的离合装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型所提供的各个示例性的实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。请参阅图1，为本实用新型一实施例的离合装置。所述离合装置所适用的动力装置包括但不限于车辆、船舶等。离合装置1作为独立部件连接于动力源输出轴40和变速齿轮组输出轴50之间，用于从动力源输出轴40接收动力，并通过变速齿轮组输出轴50以及与变速齿轮组输出轴50连接的差速器输出动力以驱动负载，所述负载包括但不限于例如汽车车轮等。所述离合装置1包括一个行星运动机构10、控制机构、第一离合器20a、第二离合器20b以及变速齿轮组30。变速齿轮组30具有第一输入轴30a和第二输入轴30b以及第一输出轴30c和第二输出轴30d，并且包括用于挂奇数挡(例如1、3、5挡)的第一组变速齿轮组30e以及用于挂偶数挡(例如2、4、6挡)的第二组变速齿轮组30f。其中，第一输入轴30a和第二输入轴30b可视为变速齿轮组30的输入轴，第一输出轴30c和第二输出轴30d可视为变速齿轮组30的输出轴，或者换言之，第一输出轴30c和第二输出轴30d可视为变速齿轮组输出轴50。优选地，第二输入轴30b为空心轴，第一输入轴30a穿设于为空心轴的第二输入轴30b内。第一离合器20a连接于行星运动机构10和第一输入轴30a之间。第二离合器20b连接于行星运动机构10和第二输入轴30b之间。在本实施例中，第一离合器20a和第二离合器20b的类型、尺寸可以相同也可以不相同，所述类型包括但不限于传统的干式离合器和湿式离合器。第一离合器20a和第二离合器20b以及变速齿轮组30可以集成于DCT(DualClutchTransmission,双离合变速器)。行星运动机构10连接于动力源输出轴40以及变速齿轮组30的输入轴之间。控制机构与行星运动机构10中的元件连接，用于对行星运动机构10中的元件进行控制，使得动力源输出轴40输出的动力依次经由行星运动机构10、第一离合器20a和第二离合器20b中的一个、变速齿轮组30传递至变速齿轮组输出轴50。在本实施例中，结合图2所示，行星运动机构10为单行星运动机构。该单行星运动机构10包括太阳轮11、设置于太阳轮11周围并与太阳轮11外啮合的行星齿轮组12、与行星齿轮组12内啮合的齿圈13以及设置于行星齿轮组12上的行星架14。其中，齿圈13连接于动力源输出轴40，可视为与离合装置1的输入轴连接，以接收从动力源输出轴40输出的动力。行星架14可视为行星运动机构10的输出轴，连接于变速齿轮组30的第一输入轴30a和第二输入轴30b，从而能够将从动力源输出轴40接收的动力传递至变速齿轮组30的第一输入轴30a或第二输入轴30b。控制机构包括由主动件15和从动件16构成的第一离合机构，以及由制动件17和被制动件18构成的第二离合机构。主动件15设置于齿圈13的内侧，从动件16设置于行星架14上且与行星架14同轴设置，被制动件18设置于太阳轮11上且与太阳轮11同轴固定。其中，第一离合机构和第二离合机构可以包括但不限于摩擦片式离合器(又称摩擦片式制动器)、电磁式离合器(又称电磁式制动器)。具体地，所述离合装置1可以产生以下几种传动状态：第一种状态，控制第一离合机构的主动件15和从动件16接合，控制第二离合机构的制动件17和被制动件18分离。此时，离合装置1的输入轴经齿圈13、主动件15、从动件16和行星架14以第一速度比(等速)驱动行星运动机构10的输出轴。齿圈13所接收的动力源输出轴40输出的动力经过主动件15和从动件16在齿圈13和行星架14之间直接传递，进而使得动力等速传递至第一离合器20a或第二离合器20b。第二种状态，控制第一离合机构的主动件15和从动件16分离，同时控制第二离合机构的制动件17和被制动件18处于制动状态。此时，离合装置1的输入轴经齿圈13、行星齿轮组12和行星架14以第二速度比(减速)驱动行星运动机构10的输出轴。齿圈13所接收的动力经过行星齿轮组12在齿圈13和行星架14之间进行传递，进而使得动力经行星齿轮组12减速后传递至第一离合器20a或第二离合器20b。第三种状态，控制第一离合机构的主动件15和从动件16处于半离合状态，控制第二离合机构的制动件17和被制动件18处于半制动状态。此时，主动件15与从动件16以及制动件17与被制动件18之间发生打滑，第一离合机构以及第二离合机构同时工作。动力同时经第一离合机构和行星齿轮组12传递至第一离合器20a或第二离合器20b。第四种状态，控制第一离合机构的主动件15和从动件16以及第二离合机构的制动件17和被制动件18均分离。此时，行星齿轮机构的各部件无确定输出，无动力传递到第一离合器20a或第二离合器20b。下面结合下表说明本实施例的离合装置1与变速齿轮组30进行组合而形成倍挡的各个部件的工作状态：C1C2D1D2D3D4D5R1√√2√√3√√4√√5√√6√√7√√8√√9√√10√√R1√√R2√√其中，C1表示第一离合机构，C2表示第二离合机构，D1～D5和R分别表示变速齿轮组30内的各啮合齿轮对。当C1或C2被选中时，表示该离合机构处于接合状态，当D1～D5和R被选中时，表示经过该齿轮对传递动力源输出轴40输出的动力。利用前述离合装置1与变速器相结合，可以使具有N+1对齿轮(即N个前进挡位，1个倒挡)的变速齿轮组30，变为具有N×2+2个挡位(即具有N×2个前进挡位，2个R倒挡)的变速器总成。在变速齿轮组30中任意一对齿轮工作时，通过第一离合机构和第二离合机构的控制实现两种不同速度比的动力输出(相当于产生两个不同速度比的挡位)，并且可以实现任意两个挡位之间的无动力中断换挡。也就是说，本实用新型实施例利用上述离合装置1结合变速器，可产生两倍于变速器挡位数的挡位，可使用较少的齿轮数实现较多挡位，以获得更好的动力性能、更高的传递效率、更低的能耗、更低的尾气排放，并可以把变速器总成做得相对更小、更经济、更简单。基于此目的，本领域普通技术人员完全可以想到将第一和第二离合机构设置于其他位置来实现离合装置1的输入轴与其输出轴之间的接合，以使离合装置1的输入轴在不经过行星齿轮组12的情况下驱动第一离合器20a或第二离合器20b。例如，将主动件15和从动件16分别直接设置在行星运动机构10的行星架14与两个离合器20a、20b之间，或者设置在第一离合器20a或第二离合器20b的主动件上，或者设置在与离合装置1的输入轴和第一离合器20a或第二离合器20b的主动件相关联的其他元件上。在本实施例中，齿圈13与离合装置1的输入轴连接，以作为行星运动机构10的动力输入件；行星架14与第一离合器20a和第二离合器20b的主动件连接，以作为行星运动机构10的动力输出件；行星齿轮组12作为行星运动机构10的传动件；太阳轮11作为行星运动机构10的传动控制件。控制机构可以对行星运动机构10中的元件进行控制以使从动力源输出轴40输出的动力经行星运动机构10传递至变速齿轮组输出轴50。应该理解到，在本实用新型的其他实施例中，行星运动机构10还可以采用其他配置方式，例如图3所示。如图3所示，为本实用新型第二实施例的离合装置。在前述实施例的描述基础上，离合装置1的行星运动机构与图1所示实施例不同。为便于描述，本实施例对与前述实施例相同的结构采用相同的标号。在本实施例中，太阳轮11与离合装置1的输入轴连接，以作为行星运动机构的动力输入件；行星架14与离合装置1的输出轴连接，以作为行星运动机构的动力输出件；行星齿轮组12作为行星运动机构的传动件；齿圈13作为行星运动机构的传动控制件。此时，第一离合机构设置于太阳轮11和行星架14之间，并可选择性直接接合太阳轮11和行星架14，以使离合装置1的输入轴经第一离合机构等速驱动离合装置1的输出轴。第二离合机构用于选择性制动齿圈13，使得离合装置1的输入轴经行星齿轮组12加速驱动第一离合器20a或第二离合器20b的主动件。当然，其他实施例的行星运动机构还可以采用其他配置方式，例如，动力输入件对应为行星架，传动控制件对应为太阳轮，动力输出件对应为齿圈；又例如，动力输入件对应为行星架，传动控制件对应为齿圈，动力输出件对应为太阳轮；再例如，动力输入件对应为齿圈，传动控制件对应为行星架，动力输出件对应为太阳轮或者动力输入件对应为太阳轮，传动控制件对应为行星架，动力输出件对应为齿圈。同理，本实用新型实施例的变速齿轮组30以及全文其他实施例所述的变速齿轮组可以为其它公知类型的变速齿轮组，图2和图3所示实施例仅为示例性说明，其具体结构并不限于附图所示。通过上述方式，本实施例利用行星运动机构配合变速齿轮组，可以产生至少两种不同速度比的动力输出，当该离合装置与车辆等动力装置的变速器组合时，可产生至少两倍于变速器挡位数的挡位，实现利用较少齿轮实现较多挡位，以获得更好的动力性能、更高的传递效率、更低的能耗、更低的尾气排放，在迎合多挡化发展趋势的同时，可以将变速器总成做得更小、更经济、更简单。请继续参阅图1～3，离合装置1还包括第一电动机MG1和第二电动机MG2。第一电动机MG1连接于行星运动机构10，例如，第一电动机MG1可以连接于行星运动机构10的太阳轮11。第二电动机MG2连接于行星运动机构10的传动件，例如，第二电动机MG2可以连接于行星运动机构10的齿圈13。当然，本实用新型的其他实施例也可以设置第二电动机MG2连接于变速齿轮组输出轴50，或者在行星运动机构10的动力输入轴和变速齿轮组输出轴50均设置有第二电动机MG2，又或者，第二电动机MG2连接于行星运动机构10的输出轴——，例如，第二电动机MG2连接于行星架14。进一步地，动力源输出轴40与离合装置1的输入轴之间还可以设置有动力源离合机构60，第二电动机MG2可直接或通过适当的传动机构(例如传动齿轮组)连接离合装置1的输入轴。该动力源离合机构60用于对动力源输出轴40进行控制，具体将动力源输出轴40输出的动力选择性输出至离合装置1的输入轴。动力源离合机构60可以采用传统的湿式或干式离合机构。例如，动力源离合机构60包括主动件以及从动件，当主动件和从动件接合时，动力源输出轴40输出的动力输出至离合装置1的输入轴。当主动件和从动件彼此分离时，动力源输出轴40输出的动力不输出至离合装置1的输入轴。当然，动力源离合机构60也可以由单向离合机构所代替。当离合装置1的输入轴的与动力源输出轴40连接的元件的转速大于动力源的转速时，单向离合机构处于超越状态，避免动力的回流。当然，本实用新型实施例也可以在第二电动机MG2与离合装置1的输入轴之间设置适当的动力源离合机构。在本实施例中，动力源输出轴40所连接的动力源可视为离合装置1的第一动力源(未图示)，第二电动机MG2和/或第一电动机MG1可视为离合装置1的第二动力源。优选地，第一动力源为柴油或汽油发动机(下文简称发动机)，第二动力源为电动机/发电机。本实施例的离合装置1可实现纯电动驱动：发动机关闭、第一电动机MG1和/或第二电动机MG2运行，运行的电动机向行星运动机构10提供动力。此时，通过上文描述类似的方式控制制动机构，使得运行的电动机输出的动力经行星运动机构10传递到变速齿轮组30的第一输入轴30a或第二输入轴30b，形成纯电动驱动。车辆高速运行中，发动机的效率相对较高，可以完全由发动机驱动车辆。此时，第一电动机MG1和第二电动机MG2关闭，且相当于一个旋转惯量或者一个负载。当动力电池(未图示)电量过低，车辆静止或高速运行时，发动机可以作为动力源带动第一电动机MG1和/或第二电动机MG2作为发电机为电池充电。进一步，车辆需要减速制动时，第一电动机MG1可以转变为发电机，通过变速齿轮组30的在挡反拖来回收车辆的能量，为电池充电。当然，当动力装置需要急加速或要克服较大行驶阻力时，发动机工作，动力源离合机构60接合，以传递发动机的动力至离合装置1的输入轴，同时也可以由第二电动机MG2和/或第一电动机MG1提供动力，以使动力装置获得更大的加速度或驱动力。在本实用新型实施例中，优选以第二电动机MG2和/或第一电动机MG1作为起步动力源和低速行驶动力源，发动机作为高速行驶动力源。其中，在车辆急起步、急加速时，可以由第二电动机MG2和/或第一电动机MG1与发动机协同起步。此外，当第二电动机MG2和第一电动机MG1无法正常工作时，车辆可利用发动机作为起步动力源。本实施例的离合装置1可实现调速：发动机和第一电动机MG1协调运行，第一电动机MG1可以通过正转或者反转来调节发动机转速以让发动机工作在最佳转速范围。需要说明的是，在本实用新型实施例中，如果第二电动机MG2与第一输入轴30a、第二输入轴30b或变速齿轮组输出轴50直接连接，以及第二电动机MG2与行星运动机构10的齿圈13连接，而并非与行星运动机构10的其他元件连接，则第二电动机MG2可用于电动驱动车辆以作为车辆行驶的动力源，此时第二电动机MG2与发动机的力矩是相加的。另外，由于第一电动机MG1与行星运动机构10的其他元件连接，因此优选第一电动机MG1用于调速。本实施例的离合装置1可实现能量回收：当车辆制动时，车辆动能通过变速齿轮组30反拖，带动第一电动机MG1和第二电动机MG2转动，此时第一电动机MG1和第二电动机MG2作为发电机为动力电池充电。值得注意的是，当变速齿轮组输出轴50连接有第二电动机MG2时，本实用新型实施例还可以实现无动力中断换挡。此时，第二电动机MG2可以直接驱动与变速齿轮组输出轴50连接的主减速器，或者说可以直接驱动车辆等动力装置运动。通过上述，本实用新型实施例利用电动机(第一电动机MG1)正转或反转传动行星运动机构10中与其连接的元件，使得动力经行星运动机构10的元件输出，电动机(第一电动机MG1和第二电动机MG2)能够单独或者辅助发动机输出动力，并调节发动机转速以让发动机工作在最佳转速范围，另外将电动机(第一电动机MG1)集成于行星运动机构10，不仅使得离合装置1具有结构简单、成本低廉、功能强大、易于实现多挡化等特点，而且可以实现行车充电以及发动机能量回收，提高发动机能量使用率，从而改良现有技术的混合动力系统、拓展现有技术的电动机的功能。本实用新型实施例还提供一种变速总成，其包括上述实施例的离合装置(包括上述图示的离合装置1)，因此具有相同的有益效果。所述变速总成适用的动力装置包括但不限于车辆、船舶等。应理解，以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页1 2 3