一種倍擋離合裝置及變速總成的制作方法

本發明涉及驅動領域，特別涉及一種倍擋離合裝置及變速總成。

背景技術：

為了獲得更好的動力性能、更低的能耗、更高的傳遞效率、更低的尾氣排放，車輛離合器及變速器相關技術正大力向著多擋化發展，目前轎車用AT的擋位已可達到十個前進擋。在車輛換擋過程中，速比級差越小，發動機轉速波動就越小，就越能保證發動機處于高效運行性能區間。然而，現有多擋位設計的速比級差很難做到一致，例如在當前一種10AT的變速驅動設計中，1～10擋可以實現的齒比依次為4.70、2.99、2.15、1.80、1.52、1.28、1.00、0.85、0.69、0.64，相鄰兩個擋位的速比級差依次為1.57、1.39、1.19、1.18、1.19、1.28、1.18、1.23、1.08。可見，現有設計很難滿足相鄰兩個擋位的速比級差均在1.2甚至更小，這在其某些擋位轉換時，發動機的轉速波動很大，有可能出現升擋時發動機掉速太大導致扭矩輸出較小而感覺換擋時接不上力，動力較“肉”的感覺。另外，單行星運動機構的結構設計，也極難實現1.2或小于1.2的速比級差。比如要實現1.2的速比級差輸出，則需要齒圈輸入，行星架輸出，制動太陽輪，并且要滿足太陽輪與齒圈的轉速比為5，這意味著如果在P或N擋時，發動機轉速為2000RPM，則太陽輪的轉速為10000RPM，太陽輪轉速很可能太高導致結構失效等嚴重后果。

可見，如何實現較小而均勻的速比級差實為業界需要解決的一大技術難題。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明提供一種倍擋離合裝置及變速總成，能夠極大拓展其輸出速比的調節范圍，以滿足變速器設計的速比需求，從而確保發動機處于高效運行性能區間。

本發明一實施例的倍擋離合裝置，作為獨立部件連接于發動機輸出軸和變速齒輪組輸入軸之間，且包括：輸入軸，與發動機輸出軸連接，并從發動機輸出軸接收動力；輸出軸，輸出動力至變速齒輪組輸入軸；行星運動機構，包括動力輸入件、傳動件、傳動控制件以及動力輸出件，其中動力輸入件與輸入軸連接；速比調節齒輪組第一齒輪，其配對齒輪與動力輸出件連接；速比調節齒輪組第二齒輪，其配對齒輪設于輸出軸；制動機構，與傳動控制件連接并用于選擇性制動傳動控制件，使得輸入軸經傳動件和速比調節齒輪組第一齒輪、速比調節齒輪組第二齒輪以第一速度比驅動輸出軸；離合機構，連接于輸入軸與輸出軸之間，并用于選擇性接合輸入軸和輸出軸，使得輸入軸不經過傳動件、速比調節齒輪組第一齒輪和速比調節齒輪組第二齒輪以第二速度比驅動輸出軸，所述第二速度比為1。

可選地，所述行星運動機構包括太陽輪、設置于太陽輪周圍并與太陽輪外嚙合的行星齒輪組、與行星齒輪組內嚙合的齒圈以及設置于行星齒輪組上的行星架，太陽輪為動力輸入件，行星架為動力輸出件，齒圈為傳動控制件，行星齒輪組為傳動件；所述制動機構包括制動件和被制動件，被制動件與齒圈同軸連接，制動件用于對被制動件進行選擇性制動；所述離合機構包括主動件和從動件，主動件與太陽輪同軸連接，從動件與輸出軸同軸連接。

可選地，所述行星運動機構包括太陽輪、設置于太陽輪周圍并與太陽輪外嚙合的行星齒輪組、與行星齒輪組內嚙合的齒圈以及設置于行星齒輪組上的行星架，齒圈為動力輸入件，行星架為動力輸出件，太陽輪為傳動控制件，行星齒輪組為傳動件；所述制動機構包括制動件和被制動件，被制動件與太陽輪同軸連接，制動件用于對被制動件進行選擇性制動；所述離合機構包括主動件和從動件，主動件與齒圈同軸連接，從動件與輸出軸同軸連接。

可選地，所述倍擋離合裝置進一步包括扭轉減振機構，所述扭轉減振機構集成于行星運動機構、制動機構以及離合機構中的至少一個上，且扭轉減振機構包括同軸設置且能夠相對轉動的第一轉動部件和第二轉動部件以及沿第一轉動部件和第二轉動部件的轉動方向彈性連接第一轉動部件和第二轉動部件的彈簧減振器。

可選地，所述第一轉動部件和第二轉動部件之間形成一環形腔體，所述彈簧減振器為設置于環形腔體內的曲形彈簧。

可選地，所述曲形彈簧由至少兩個不同彈性系數的彈簧串聯而成。

可選地，所述第一轉動部件和第二轉動部件分別沿各自周向對稱形成多個彈簧卡槽，彈簧減振器包括分別卡置于彈簧卡槽內的多個直形彈簧。

可選地，每組對應的彈簧卡槽內包括至少兩個串聯或嵌套的彈性系數互不相同的直形彈簧。

本發明一實施例的變速總成，包括變速齒輪組以及與所述變速組連接的上述倍擋離合裝置。

有益效果：本發明實施例提供的速比調節齒輪組第一齒輪和速比調節齒輪組第二齒輪這兩組速比調節齒輪可以在行星運動機構的基礎上進一步調節輸入軸驅動輸出軸的速比，從而極大拓展其輸出速比的調節范圍，以滿足變速器設計的速比需求，進而能夠讓車輛換擋時減小發動機轉速波動，確保發動機處于高效運行性能區間。

附圖說明

圖1是本發明第一實施例的倍擋離合裝置的結構示意圖；

圖2是本發明第二實施例的倍擋離合裝置的結構示意圖；

圖3是本發明的扭轉減振機構一實施例的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明所提供的各個示例性的實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。在不沖突的情況下，下述的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

請參閱圖1，為本發明第一實施例的倍擋離合裝置。所述倍擋離合裝置可以作為動力裝置的一個獨立部件連接于發動機輸出軸和變速齒輪組輸入軸之間，用于從發動機接收動力，并通過變速齒輪組以及與變速齒輪組連接的主減速器、差速器等輸出動力以驅動負載。其中，所述倍擋離合裝置所適用的動力裝置可以為車輛、船舶，當然并不限于此；相應地，所述負載包括但不限于例如汽車車輪等。

如圖1所示，本實施例的倍擋離合裝置包括輸入軸11、輸出軸12、以及連接于輸入軸11和輸出軸12之間的行星運動機構13、速比調節齒輪組第一齒輪14、速比調節齒輪組第二齒輪15、制動機構16、離合機構17。

輸入軸11與發動機輸出軸連接以從發動機輸出軸接收動力。

輸出軸12與變速齒輪組輸入軸連接以向變速齒輪組輸入軸輸出動力。

行星運動機構13連接于輸入軸11和輸出軸12之間。其中，行星運動機構13為單行星運動機構，包括太陽輪131、設置于太陽輪131周圍并與太陽輪131外嚙合的行星齒輪組132、與行星齒輪組132內嚙合的齒圈133以及設置于行星齒輪組132上的行星架134。太陽輪131與輸入軸11連接，以通過輸入軸11接收動力并作為行星運動機構13的動力輸入件。行星架134與輸出軸12連接，以通過輸出軸12輸出動力并作為行星運動機構13的動力輸出件。齒圈133為行星運動機構13的傳動控制件。行星齒輪組132為行星運動機構13的傳動件。

速比調節齒輪組第一齒輪14的配對齒輪與行星架134連接。

速比調節齒輪組第二齒輪15與速比調節齒輪組第一齒輪14同軸連接，且速比調節齒輪組第二齒輪15的配對齒輪設于輸出軸12。

制動機構16包括制動件161和被制動件162。被制動件162與齒圈133同軸連接，制動件161為靜止構件，該靜止構件可以是變速器殼體或其他不轉動構件，用于對被制動件162進行選擇性制動。制動件161和被制動件162分離，表示制動機構16分離。制動件161和被制動件162接合，表示制動機構16接合，接合時，制動機構16制動齒圈133，輸入軸11的動力傳遞至行星運動機構13，并繼而經由速比調節齒輪組第一齒輪14和速比調節齒輪組第二齒輪15傳遞至輸出軸12。

離合機構17可以為濕式或干式離合器，其包括主動件171和從動件172。主動件171與太陽輪131同軸連接，從動件172與輸出軸12同軸連接。主動件171和從動件172分離，表示離合機構17分離。主動件171和從動件172接合，表示離合機構17接合，接合時輸入軸11的動力經過離合機構17直接輸出至輸出軸12。

上述制動機構16和離合機構17可視為倍擋離合裝置的控制機構，用于以不同組合進行接合，以控制動力的傳遞路徑。具體地：

在制動機構16分離、離合機構17接合時，輸入軸11的動力不傳遞至行星運動機構13，而是直接經過離合機構17輸出至輸出軸12，此時，輸入軸12以速度比1(即等速比)驅動輸出軸12。

在制動機構16接合、離合機構17分離時，輸入軸11的動力依次經行星運動機構13、速比調節齒輪組第一齒輪14和速比調節齒輪組第二齒輪15傳遞至輸出軸12。在動力傳遞路徑中，速比調節齒輪組第一齒輪14和速比調節齒輪組第二齒輪15與行星運動機構13共同調節輸入軸11驅動輸出軸12的速度比以滿足設計要求。例如，動力僅通過行星運動機構13而不通過速比調節齒輪組第一齒輪14和速比調節齒輪組第二齒輪15傳遞時，輸入軸11以典型值速比為4驅動輸出軸12，而經過速比調節齒輪組第一齒輪14和速比調節齒輪組第二齒輪15后，通過速比調節齒輪組第一齒輪14和速比調節齒輪組第二齒輪15提供的速比為0.3，即可實現輸入軸11以4*0.3＝1.2的速比驅動輸出軸12。

如果將速度比1視為第二速度比，則行星運動機構13與速比調節齒輪組第一齒輪14和速比調節齒輪組第二齒輪15一起提供的速度比即為第一速度比。也就是說，在本實施例中，控制制動機構16接合，即可使得輸入軸11經傳動件和兩組速比調節齒輪14、15以第一速度比驅動輸出軸12；控制離合機構17接合，即可使得輸入軸11不經過傳動件、第一齒輪14和第二齒輪15以第二速度比驅動輸出軸12。

由此可知，在本實施例中，速比調節齒輪組第一齒輪14和速比調節齒輪組第二齒輪15這兩組速比調節齒輪可以在行星運動機構13的基礎上進一步調節輸入軸11驅動輸出軸12的速比，從而極大拓展其輸出速比的調節范圍，以滿足變速器設計的速比需求，例如實現較小而均勻的速比級差，進而能夠讓車輛換擋時減小發動機轉速波動，確保發動機處于高效運行性能區間。

請參閱圖2，為本發明第二實施例的倍擋離合裝置。本實施例的倍擋離合裝置包括輸入軸21、輸出軸22、以及連接于輸入軸21和輸出軸22之間的行星運動機構23、速比調節齒輪組第一齒輪24、速比調節齒輪組第二齒輪25、制動機構26、離合機構27。

輸入軸21與發動機輸出軸連接以從發動機輸出軸接收動力。

輸出軸22與變速齒輪組輸入軸連接以向變速齒輪組輸入軸輸出動力。

行星運動機構23連接于輸入軸21和輸出軸22之間。其中，行星運動機構23為單行星運動機構，包括太陽輪231、設置于太陽輪231周圍并與太陽輪231外嚙合的行星齒輪組232、與行星齒輪組232內嚙合的齒圈233以及設置于行星齒輪組232上的行星架234。齒圈233與輸入軸21連接，以通過輸入軸21接收動力并作為行星運動機構23的動力輸入件。行星架234與輸出軸22連接，以通過輸出軸22輸出動力并作為行星運動機構23的動力輸出件。太陽輪231為行星運動機構23的傳動控制件。行星齒輪組232為行星運動機構23的傳動件。

速比調節齒輪組第一齒輪24的配對齒輪與行星架234連接。

速比調節齒輪組第二齒輪25與速比調節齒輪組第一齒輪24同軸連接，且速比調節齒輪組第二齒輪25的配對齒輪設于輸出軸22。

制動機構26包括制動件261和被制動件262。被制動件262與太陽輪231同軸連接，制動件261為靜止構件，該靜止構件可以是變速器殼體或其他不轉動構件，用于對被制動件262進行選擇性制動。制動件261和被制動件262分離，表示制動機構26分離。制動件261和被制動件262接合，表示制動機構26接合，接合時，制動機構26制動太陽輪231，輸入軸21的動力傳遞至行星運動機構23，并繼而經由速比調節齒輪組第一齒輪24和速比調節齒輪組第二齒輪25傳遞至輸出軸22。

離合機構27可以為濕式或干式離合器，其包括主動件271和從動件272。主動件271與齒圈233同軸連接，從動件272與輸出軸22同軸連接。主動件271和從動件272分離，表示離合機構27分離。主動件271和從動件272接合，表示離合機構27接合，接合時輸入軸21的動力經過離合機構27直接輸出至輸出軸22。

上述制動機構26和離合機構27可視為倍擋離合裝置的控制機構，用于以不同組合進行接合，以控制動力的傳遞路徑。具體地：

在制動機構26分離、離合機構27接合時，輸入軸21的動力不傳遞至行星運動機構23，而是直接經過離合機構27輸出至輸出軸22，此時，輸入軸22以速度比1(即等速比)驅動輸出軸22。

在制動機構26接合、離合機構27分離時，輸入軸21的動力依次經行星運動機構23、速比調節齒輪組第一齒輪24和速比調節齒輪組第二齒輪25傳遞至輸出軸22。在動力傳遞路徑中，速比調節齒輪組第一齒輪24和速比調節齒輪組第二齒輪25與行星運動機構23共同調節輸入軸21驅動輸出軸22的速度比以滿足設計要求。例如，動力僅通過行星運動機構23而不通過速比調節齒輪組第一齒輪24和速比調節齒輪組第二齒輪25傳遞時，輸入軸21以典型值速比為1.4驅動輸出軸22，而經過速比調節齒輪組第一齒輪24和速比調節齒輪組第二齒輪25后，通過速比調節齒輪組第一齒輪24和速比調節齒輪組第二齒輪25提供的速比為0.857，即可實現輸入軸11以1.4*0.857＝1.2的速比驅動輸出軸22。

如果將速度比1視為第二速度比，則行星運動機構23與速比調節齒輪組第一齒輪24和速比調節齒輪組第二齒輪25一起提供的速度比即為第一速度比。也就是說，在本實施例中，控制制動機構26接合，即可使得輸入軸21經傳動件和兩組速比調節齒輪24、25以第一速度比驅動輸出軸22；控制離合機構27接合，即可使得輸入軸21不經過傳動件、第一齒輪24和第二齒輪25以第二速度比驅動輸出軸22。

由此可知，在本實施例中，速比調節齒輪組第一齒輪24和速比調節齒輪組第二齒輪25這兩組速比調節齒輪可以在行星運動機構23的基礎上進一步調節輸入軸21驅動輸出軸22的速度比，從而極大拓展其輸出速比的調節范圍，以滿足變速器設計的速比需求，例如實現較小而均勻的速比級差，進而能夠讓車輛換擋時減小發動機轉速波動，確保發動機處于高效運行性能區間。

參閱圖3，為本發明一實施例的集成于倍擋離合裝置上的扭轉減振機構。所述扭轉減振機構3可以集成于上述圖1和圖2所示實施例的倍擋離合裝置的行星運動機構、制動機構以及離合機構中的至少一個上，其包括第一轉動部件31、第二轉動部件32和彈簧減振器33。第一轉動部件31和第二轉動部件32同軸設置，并能相對轉動。在第一轉動部件31和第二轉動部件32之間形成有環形腔體，彈簧減振器33為設置于該環形腔體內的曲形彈簧，并沿第一轉動部件31和第二轉動部件32的轉動方向連接第一轉動部件31和第二轉動部件32。優選地，該曲形彈簧由至少兩個不同彈性系數的彈簧串聯而成，由此提高減振效果。

當然，其他實施例可以在第一轉動部件31和第二轉動部件32分別沿各自周向對稱形成多個彈簧卡槽，彈簧減振器33包括分別卡置于彈簧卡槽內的多個直形彈簧。同樣優選地，每組對應的彈簧卡槽內包括至少兩個串聯或嵌套的彈性系數互不相同的直形彈簧。

扭轉減振機構3可以集成于上述倍擋離合裝置的任意一轉動部件上，例如，第一轉動部件31和第二轉動部件32可以分別集成于兩個制動機構16、26中的至少一個的制動件和被制動件上；又例如，第一轉動部件31集成于圖1所示的行星運動機構13的齒圈133上，第二轉動部件32集成于行星運動機構13的行星齒輪組132上。

由于從發動機到車輛傳動系的轉速和轉矩是周期性地不斷變化的，這會使傳動系產生的扭轉振動；另一方面由于汽車行駛在不平的道路上，使汽車傳動系出現角速度突然變化，也會引起扭轉振動。這些扭轉振動都會對傳動系零件造成沖擊性載荷，使其壽命縮短，甚至損壞零件。本發明實施例通過在上述倍擋離合裝置上集成扭轉減振機構3，可以消除扭轉振動和避免共振，防止傳動系過載，因此可以由一個獨立部件同時集成“離合”、“減振”等多項功能。

進一步，由于扭轉減振機構3采用雙轉動部件結構且具有一定質量，因此通過計算和配置二者的質量，可以實現與雙質量飛輪相同的功能，進而進一步集成“雙質量飛輪”功能。

本發明實施例還提供一種變速總成，其包括上述實施例的倍擋離合裝置(例如圖1和圖2所示的任一種)，因此具有相同的有益效果。所述變速總成適用的動力裝置包括但不限于車輛、船舶等。

應理解，以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，例如各實施例之間技術特征的相互結合，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。