采用行星齿轮传动的dct动力装置
阅读说明：本技术 采用行星齿轮传动的dct动力装置 (DCT power device adopting planetary gear transmission ) 是由 彭飞 尹文杰 马连 罗瑞田 汪国建 唐祥华 严洪 张子川 于 2021-07-16 设计创作，主要内容包括：一种采用行星齿轮传动的DCT动力装置,发动机的曲轴与输入轴固定连接,实心传动轴、空心传动轴均通过行星齿轮机构与输入轴连接,该输入轴的一端与发动机的曲轴连接,另一端与行星齿轮机构的齿圈连接,第一输出轴、第二输出轴、空心传动轴均与差速器的半轴平行；实心传动轴通过第一离合器与行星齿轮机构连接,第一离合器的主动摩擦盘与行星齿轮机构的齿圈固定连接,第一离合器的从动摩擦盘周向固定在实心传动轴上；空心传动轴通过第二离合器与行星齿轮机构连接,第二离合器的主动摩擦盘与行星齿轮机构的齿圈固定连接,第二离合器的从动摩擦盘周向固定在空心传动轴上,且行星齿轮机构的行星架固定在该第二离合器的从动摩擦盘上。(A DCT power device adopting planetary gear transmission is characterized in that a crankshaft of an engine is fixedly connected with an input shaft, a solid transmission shaft and a hollow transmission shaft are connected with the input shaft through a planetary gear mechanism, one end of the input shaft is connected with the crankshaft of the engine, the other end of the input shaft is connected with a gear ring of the planetary gear mechanism, and a first output shaft, a second output shaft and the hollow transmission shaft are all parallel to a half shaft of a differential mechanism; the solid transmission shaft is connected with the planetary gear mechanism through a first clutch, a driving friction disc of the first clutch is fixedly connected with a gear ring of the planetary gear mechanism, and a driven friction disc of the first clutch is circumferentially fixed on the solid transmission shaft; the hollow transmission shaft is connected with the planetary gear mechanism through a second clutch, a driving friction disc of the second clutch is fixedly connected with a gear ring of the planetary gear mechanism, a driven friction disc of the second clutch is circumferentially fixed on the hollow transmission shaft, and a planet carrier of the planetary gear mechanism is fixed on the driven friction disc of the second clutch.)
技术领域
本发明涉及双离合变速器领域，具体涉及一种采用行星齿轮传动的DCT动力装置。
背景技术
双离合自动变速器（DCT）的概念从提出到目前已经有六七十年的历史。早在1939年德国的Kégresse.A第一个申请了双离合器变速器专利，提出了将手动变速箱分为两部分的设计概念，一部分传递奇数挡，另一部分传递偶数挡。且其动力传递通过两个离合器联结两根输入轴，相邻各挡的被动齿轮交错与两输入轴齿轮啮合，配合两离合器的控制，能够实现在不切断动力的情况下转换传动比，从而缩短换挡时间，有效提高换挡品质。
DCT一般包括两个离合器，两个输入中间轴与两个离合器分别连接，各换挡同步器按奇偶数挡位分别布置在两个输入轴上，还包括自动换挡控制系统以及电控系统ECU、以及相应齿轮组等。DCT的主要特点是采用了两套变速器和两个离合器，其中一个变速器处于工作状态时另一变速器空转，通过两个离合器的切换来实现两个变速器交替进入下作状态，可在动力切断时间很短的情况下完成换挡，换挡过程非常迅速。但是，前驱经济性乘用车整车布置的空间限制，常见的DCT挡位数最多在八个前进挡，且均采用多级齿轮传动实现，体积大、布置难度高，结构限制条件多，远远不能满足乘用车平台化需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有的DCT产品具有的低挡位速比小、低速区扭矩小、频繁换挡造成换挡冲击、噪音等问题，提供一种采用行星齿轮传动的DCT动力装置，具有十个不同挡速的前进挡挡位与两个不同挡速的倒挡挡位，采用本发明的多挡位动力装置的机动车，不但能够在保证动力性能的前提下更能提高车辆燃油经济性，而且还能降低制造成本，在提供更大的低挡位速比的同时减少同步换挡次数，优化换挡冲击和噪音，提高驾驶性能。
本发明的目的是采用下述方案实现的：一种采用行星齿轮传动的DCT动力装置，包括发动机、差速器，所述发动机的曲轴与一输入轴固定连接，一实心传动轴、一空心传动轴均通过一行星齿轮机构与输入轴连接，该输入轴的一端与发动机的曲轴连接，另一端与行星齿轮机构的齿圈连接，所述输入轴与实心传动轴位于同一轴心线，所述实心传动轴穿过一空心传动轴形成同心轴，第一输出轴、第二输出轴、空心传动轴均与差速器的半轴平行；
所述实心传动轴通过第一离合器与行星齿轮机构连接，所述第一离合器的主动摩擦盘与行星齿轮机构的齿圈固定连接，所述第一离合器的从动摩擦盘周向固定在实心传动轴上；
所述空心传动轴通过第二离合器与行星齿轮机构连接，所述第二离合器的主动摩擦盘与行星齿轮机构的齿圈固定连接，所述第二离合器的从动摩擦盘周向固定在空心传动轴上，且所述行星齿轮机构的行星架固定在该第二离合器的从动摩擦盘上；
所述行星齿轮机构的太阳轮轴空套在空心传动轴上，该太阳轮轴的一端固定连接太阳轮，另一端固定连接一制动器的从动摩擦盘，所述制动器的主动摩擦盘与所述的DCT动力装置箱体固定连接；
所述空心传动轴上周向固定第一主动齿轮、第二主动齿轮，所述实心传动轴上周向固定第三主动齿轮、第四主动齿轮；
所述第一输出轴上空套设置第一从动齿轮、第二从动齿轮、第三从动齿轮、第四从动齿轮，所述第一从动齿轮、第二从动齿轮之间设置第一同步器周向固定在第一输出轴上，所述第三从动齿轮、第四从动齿轮之间设置第二同步器周向固定在第一输出轴上，所述差速器的第一主动减速齿轮周向固定在第一输出轴上；
所述第二输出轴上空套设置第五从动齿轮、第六从动齿轮、第七从动齿轮、第八从动齿轮，所述第五从动齿轮、第六从动齿轮之间设置第三同步器周向固定在第二输出轴上，所述第七从动齿轮、第八从动齿轮之间设置第四同步器周向固定在第二输出轴上，所述差速器的第二主动减速齿轮周向固定在第二输出轴上；
所述第一从动齿轮、第五从动齿轮分别与第一主动齿轮啮合，所述第二从动齿轮、第六从动齿轮分别与第二主动齿轮啮合，所述第三从动齿轮、第七从动齿轮分别与第三主动齿轮啮合，所述第四从动齿轮、第八从动齿轮分别与第四主动齿轮啮合，所述差速器的第一主动减速齿轮、第二主动减速齿轮分别与差速器的从动减速齿轮啮合；
所述第一从动齿轮与第一主动齿轮，或者第二从动齿轮与第二主动齿轮，或者第三从动齿轮与第三主动齿轮，或者第四从动齿轮与第四主动齿轮，或者第五从动齿轮与第一主动齿轮，或者第六从动齿轮与第二主动齿轮，或者第七从动齿轮与第三主动齿轮，或者第八从动齿轮与第四主动齿轮之间设置一惰轮，用于倒挡控制。
采用上述方案，所述发动机的曲轴与一输入轴固定连接，一实心传动轴、一空心传动轴均通过一行星齿轮机构与输入轴连接，该输入轴的一端与发动机的曲轴连接，另一端与行星齿轮机构的齿圈连接，所述输入轴与实心传动轴位于同一轴心线，所述实心传动轴穿过一空心传动轴形成同心轴，第一输出轴、第二输出轴、空心传动轴均与差速器的半轴平行；
所述实心传动轴通过第一离合器与行星齿轮机构连接，所述第一离合器的主动摩擦盘与行星齿轮机构的齿圈固定连接，所述第一离合器的从动摩擦盘周向固定在实心传动轴上；
所述空心传动轴通过第二离合器与行星齿轮机构连接，所述第二离合器的主动摩擦盘与行星齿轮机构的齿圈固定连接，所述第二离合器的从动摩擦盘周向固定在空心传动轴上，且所述行星齿轮机构的行星架固定在该第二离合器的从动摩擦盘上；
所述行星齿轮机构的太阳轮轴空套在空心传动轴上，该太阳轮轴的一端固定连接太阳轮，另一端固定连接一制动器的从动摩擦盘，所述制动器的主动摩擦盘与所述的DCT动力装置箱体固定连接；
所述空心传动轴上周向固定第一主动齿轮、第二主动齿轮，所述实心传动轴上周向固定第三主动齿轮、第四主动齿轮；
所述第一输出轴上空套设置第一从动齿轮、第二从动齿轮、第三从动齿轮、第四从动齿轮，所述第一从动齿轮、第二从动齿轮之间设置第一同步器周向固定在第一输出轴上，所述第三从动齿轮、第四从动齿轮之间设置第二同步器周向固定在第一输出轴上，所述差速器的第一主动减速齿轮周向固定在第一输出轴上；
所述第二输出轴上空套设置第五从动齿轮、第六从动齿轮、第七从动齿轮、第八从动齿轮，所述第五从动齿轮、第六从动齿轮之间设置第三同步器周向固定在第二输出轴上，所述第七从动齿轮、第八从动齿轮之间设置第四同步器周向固定在第二输出轴上，所述差速器的第二主动减速齿轮周向固定在第二输出轴上；
所述第一从动齿轮、第五从动齿轮分别与第一主动齿轮啮合，所述第二从动齿轮、第六从动齿轮分别与第二主动齿轮啮合，所述第三从动齿轮、第七从动齿轮分别与第三主动齿轮啮合，所述第四从动齿轮、第八从动齿轮分别与第四主动齿轮啮合，所述差速器的第一主动减速齿轮、第二主动减速齿轮分别与差速器的从动减速齿轮啮合；
所述第一从动齿轮与第一主动齿轮，或者第二从动齿轮与第二主动齿轮，或者第三从动齿轮与第三主动齿轮，或者第四从动齿轮与第四主动齿轮，或者第五从动齿轮与第一主动齿轮，或者第六从动齿轮与第二主动齿轮，或者第七从动齿轮与第三主动齿轮，或者第八从动齿轮与第四主动齿轮之间设置一惰轮，用于倒挡控制。
本发明的优点如下：
① 本发明结构紧凑、简单，功能部件的作用明确，成本低，有利于双离合器自动变速器系统车辆的集成匹配；
② 本发明的技术方案扩展性好，可实现更合理的模块化、平台化开发，能够适应更多车型的要求；
③ 本发明的技术方案采用了两个离合器和一个制动器，不但在挡位切换时可相互交替换挡，减少同步器换挡次数，提高使用寿命，而且相对于传统的双离合器的两个功能离合器部件，在满足动力响应和平顺舒适性基础上，切换时间及相应性能需求降低；
④ 本发明的技术方案采用了两个离合器、一个制动器及相应的同步换挡机构，在保证车辆在加/减速过程中的动力响应前提下减少同步换挡次数及同步换挡连续变化次数，有效优化了传统DCT结构的换挡困难、换挡冲击、换挡噪音等性能问题。
⑤ 本发明的技术方案采用了行星齿轮机构、两个离合器和一个制动器结构，可有效减少同步换挡及齿轮副数量，在同样的整车布置空间要求下可实现更多的挡位布置，更利于乘用车的整车空间布置和动力性经济性能的提升。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的挡位分布图。
具体实施方式
如图1所示，一种采用行星齿轮传动的DCT动力装置，包括发动机1、差速器2，所述发动机1的曲轴与一输入轴Z1固定连接，一实心传动轴Z2、一空心传动轴Z3均通过一行星齿轮机构与输入轴Z1连接，该输入轴Z1的一端与发动机1的曲轴连接，另一端与行星齿轮机构的齿圈X3连接，所述输入轴Z1与实心传动轴Z2位于同一轴心线，所述实心传动轴Z2穿过一空心传动轴Z3形成同心轴，第一输出轴Z4、第二输出轴Z5、空心传动轴Z3均与差速器2的半轴平行；本实施例中，所述差速器2的第一半轴Z6、第二半轴Z7均通过轴承支承在DCT动力装置的箱体上。
所述实心传动轴Z2通过第一离合器C1与行星齿轮机构连接，所述第一离合器C1的主动摩擦盘与行星齿轮机构的齿圈X3固定连接，所述第一离合器C1的从动摩擦盘周向固定在实心传动轴Z2上；
所述空心传动轴Z3通过第二离合器C2与行星齿轮机构连接，所述第二离合器C2的主动摩擦盘与行星齿轮机构的齿圈X3固定连接，所述第二离合器C2的从动摩擦盘周向固定在空心传动轴Z3上，且所述行星齿轮机构的行星架X4固定在该第二离合器C2的从动摩擦盘上；
本实施例中，所述输入轴Z1、实心传动轴Z2、空心传动轴Z3、第一输出轴Z4、第二输出轴Z5均通过轴承支承在DCT动力装置的箱体上。
所述行星齿轮机构的太阳轮轴X5空套在空心传动轴Z3上，该太阳轮轴X5的一端固定连接太阳轮X1，另一端固定连接一制动器B1的从动摩擦盘，所述制动器B1的主动摩擦盘与所述的DCT动力装置箱体固定连接，所述太阳轮轴X5与空心传动轴Z3之间可通过轴承支撑实现滑动配合。
所述空心传动轴Z3上周向固定第一主动齿轮S1、第二主动齿轮S2，所述实心传动轴Z2上周向固定第三主动齿轮S3、第四主动齿轮S4；
所述第一输出轴Z4上空套设置第一从动齿轮G1、第二从动齿轮G2、第三从动齿轮G3、第四从动齿轮G4，所述第一从动齿轮G1、第二从动齿轮G2之间设置第一同步器T1周向固定在第一输出轴Z4上，所述第三从动齿轮G3、第四从动齿轮G4之间设置第二同步器T2周向固定在第一输出轴Z4上，所述差速器2的第一主动减速齿轮L1周向固定在第一输出轴Z4上；
所述第二输出轴Z5上空套设置第五从动齿轮G5、第六从动齿轮G6、第七从动齿轮G7、第八从动齿轮G8，所述第五从动齿轮G5、第六从动齿轮G6之间设置第三同步器T3周向固定在第二输出轴Z5上，所述第七从动齿轮G7、第八从动齿轮G8之间设置第四同步器T4周向固定在第二输出轴Z5上，所述差速器2的第二主动减速齿轮L2周向固定在第二输出轴Z5上；
所述第一从动齿轮G1、第五从动齿轮G5分别与第一主动齿轮S1啮合，所述第二从动齿轮G2、第六从动齿轮G6分别与第二主动齿轮S2啮合，所述第三从动齿轮G3、第七从动齿轮G7分别与第三主动齿轮S3啮合，所述第四从动齿轮G4、第八从动齿轮G8分别与第四主动齿轮S4啮合，所述差速器2的第一主动减速齿轮L1、第二主动减速齿轮L2分别与差速器2的从动减速齿轮L3啮合；
所述第一从动齿轮G1与第一主动齿轮S1，或者第二从动齿轮G2与第二主动齿轮S2，或者第三从动齿轮G3与第三主动齿轮S3，或者第四从动齿轮G4与第四主动齿轮S4，或者第五从动齿轮G5与第一主动齿轮S1，或者第六从动齿轮G6与第二主动齿轮S2，或者第七从动齿轮G7与第三主动齿轮S3，或者第八从动齿轮G8与第四主动齿轮S4之间设置一惰轮G9，用于倒挡控制。
本实施例中，所述惰轮G9设置在第一主动齿轮S1与第一从动齿轮G1之间，所述采用行星齿轮传动的DCT动力装置的挡位布置方案如图2所示，共具有十个不同挡速的前进挡挡位与两个不同挡速的倒挡挡位，其运行动力传递链如下：
① 当第一离合器C1结合时，通过速比i为1的行星齿轮机构将发动机1的动力传递到实心传动轴Z2上，并分别与第三主动齿轮S3、第四主动齿轮S4、第三从动齿轮G3、第四从动齿轮G4、第七从动齿轮G7、第八从动齿轮G8、第二同步器T2、第四同步器T4组成多个速比关系的动力传递链：
1）当第一离合器C1结合时，第二同步器T2与第三从动齿轮G3结合实现三挡动力传动链；
2）当第一离合器C1结合时，第二同步器T2与第四从动齿轮G4结合实现五挡动力传动链；
3）当第一离合器C1结合时，第二同步器T4与第七从动齿轮G7结合实现七挡动力传动链；
4）当第一离合器C1结合时，第二同步器T4与第八从动齿轮G8结合实现九挡动力传动链；
② 当第二离合器C2结合时，通过速比i为1的行星齿轮机构将发动机1的动力传递到空心传动轴Z3上，并分别与第一主动齿轮S1、第二主动齿轮S2、第一从动齿轮G1、第二从动齿轮G2、第五从动齿轮G5、第六从动齿轮G6、第一同步器T1、第三同步器T3组成多个速比关系的动力传递链；
1）当第一离合器C2结合时，第二同步器T3与第五从动齿轮G5结合实现二挡动力传动链；
2）当第一离合器C2结合时，第二同步器T3与第六从动齿轮G6结合实现六挡动力传动链；
3）当第一离合器C2结合时，第二同步器T1与第二从动齿轮G2结合实现十挡动力传动链；
4）当第一离合器C2结合时，第二同步器T1与第一从动齿轮G1结合实现第一倒挡动力传动链；
③ 当制动器B1结合时，行星齿轮机构的速比i如下式所示：
式中，为行星齿轮机构的齿圈X3的齿数，为行星齿轮机构的太阳轮X1的齿数；
通过速比为i的行星齿轮机构将发动机1的动力传递到空心传动轴Z3上，并分别与第一主动齿轮S1、第二主动齿轮S2、第一从动齿轮G1、第二从动齿轮G2、第五从动齿轮G5、第六从动齿轮G6、第一同步器T1、第三同步器T3组成多个速比关系的动力传递链；
1）当制动器B1结合时，第二同步器T3与第五从动齿轮G5结合实现一挡动力传动链；
2）当制动器B1结合时，第二同步器T3与第六从动齿轮G6结合实现四挡动力传动链；
3）当制动器B1结合时，第二同步器T1与第二从动齿轮G2结合实现八挡动力传动链；
4）当制动器B1结合时，第二同步器T1与第一从动齿轮G1结合实现第二倒挡动力传动链。
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