CN100575747C - 液力机械式自动变速器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆电子控制自动变速器领域，特别是涉及一种液力机械式自动变速器装置。其目的在于克服现有车辆电子控制自动变速器生产工艺复杂，成本高等缺点。该装置由变速器部分、液压控制部分和控制单元组成，控制单元分别与变速器、液压控制部分相连；变速器部分包括外部结构一致、互为倒置、表面相接触安装且轴心线相互平行的主动锥台体和从动锥台体，装在主动锥台体左端的齿轮箱和装在主动锥台体内腔主油道内的换档活塞以及驱动换档活塞的换档选择缸，主动锥台体和从动锥台体上加工有多个位置相同且直径相等的圆孔，主动锥台体的圆孔内装有可沿圆孔伸出外表面的多组柱塞，柱塞油道与主动锥台体内腔主油道连通。

Description

液力机械式自动变速器装置

技术领域

本发明涉及车辆电子控制自动变速器领域，特别是涉及一种液力机械式自动变速器装置。

背景技术

车辆自动变速器在轿车上已经得到普遍应用，并已被广大的车辆使用者所接受。但由于车辆自动变速器的生产工艺复杂，生产流程繁琐，只有少量的汽车生产商生产，使自动变速器的成本上升，较高的成本负担又直接落到车辆使用者身上。因此，使其应用受到一定的限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有车辆电子控制自动变速器生产工艺复杂，成本高等缺点，提供一种形式的液力机械式自动变速器装置。

本发明的上述目的是这样实现的，结合附图说明如下。

一种液力机械式自动变速器装置由变速器部分1、液压控制部分2和控制单元3组成，所说的控制单元3分别与变速器1、液压控制部分2相连；所说的变速器部分1包括外部结构一致、互为倒置、表面相接触安装且轴心线相互平行的主动锥台体5和从动锥台体6，装在主动锥台体5左端的齿轮箱4和装在主动锥台体5内腔主油道内的换档活塞8以及驱动换档活塞8的换档选择缸7，所说的主动锥台体5和从动锥台体6上加工有多个位置相同且直径相等的圆孔，主动锥台体5的圆孔内装有可沿圆孔伸出外表面的多组柱塞，柱塞油道17与主动锥台体5内腔主油道连通。

所说的主动锥台体5由固连为一体的主动锥台体的外体15和主动锥台体的内体16组成，主动锥台体的内体16的小端台面上装有主动锥台体输入连接齿轮14，主动锥台体5通过支撑轴承19装在支撑轴18上，支撑轴18两端固定在自动变速器的箱体上。

所说的主动锥台体5和从动锥台体6上的圆孔按锥台体表面从小到大等份分层，逐次递增布置。

所说的从动锥台体6由从动锥台体的外体20、支撑架21、输出轴22、连接器23组成，所说的从动锥台体的外体20通过支撑架21装在输出轴22上，支撑架21的外端与从动锥台体的外体20连成一体，内端与输出轴22采用键齿配合，用于连接传动轴的连接器23固定在输出轴22的右端，输出轴22通过轴承固定在自动变速器的箱体上。

所说的齿轮箱4包括通过花键套装在输入轴9上的前进档D和倒档R齿轮组10，套装在该齿轮组两侧的前进档D液压换档缸11和倒档R液压换档缸12，通过轴承固定在主动锥台体的支撑轴18上的主动锥台体输入连接齿轮14以及与主动锥台体输入连接齿轮14常啮合的倒档中间齿轮13，所说的前进档D和倒档R齿轮组10由连为一体的前进档D齿轮和倒档R齿轮组成，前进档D齿轮由前进档D液压换档缸11驱动可与主动锥台体输入连接齿轮14，倒档R齿轮由倒档R液压换档缸12驱动倒档中间齿轮13，主动锥台体输入连接齿轮14的内轴右端与主动锥台体5固定连接。

所说的换档选择缸7包括多层逐级套合为筒状的多级缸26，套装在多级缸26的小口端内的内缸27，外壳24套装在多级缸26和内缸27的外侧，外壳24和多级缸26的右端口由外壳阀体25密封固定，外壳24的左端口与内缸27的外表面之间装有密封环b1，支撑轴18穿过内缸27和外壳阀体25，外壳阀体25与支撑轴18之间装有密封环b2、b3，外壳阀体25上加工有液压进油口A1，液压进油口A1与多级缸26、内缸27和外壳阀体25内表面形成的压力区连通，内缸27左端连接换档活塞8。

所说的换档活塞28为圆环柱体，其外环的表面加工有环形油道31，环形油道31上均布多个相同直经油道孔30，油道孔30与内环上的中心油道29相通，圆环柱体的内外表面分别与主动锥台体的内体16的中心内环和支撑轴18表面配合，圆环柱体与支撑轴18之间形成的间隙为中心油道29，该油道通往换档选择缸7中内缸27的油道的。

本发明双锥台体结构柱塞传动式自动变速器的技术效果是：

与现有的AT、CVT自动变速器相比，改变了以往的齿轮传递动力的传递方式，通过采用柱塞换速(换档)方法，在实施动力换档时，使车辆的动力性能提高，燃料消耗下降，车辆行驶的平顺性得到改善，乘坐的舒适性得以提高；可使倒档驾驶速度与前进档驾驶速度相互比美，该装置具有加工简单，生产成本低，有利于推广应用。

附图说明

图1为本发明的液力机械式自动变速器装置结构示意图；

图2为变速器部分的结构示意图；

图3为换档选择缸的结构示意图；

图4为换档选择缸与换档活塞连接关系示意图；

图5为换档时的油道示意图；

图6为液压控制系统结构。

图中：1.变速器部分  2.液压控制部分  3.控制单元  4.齿轮箱  5.主动锥台体  6.从动锥台体  7.换档选择缸  8.换档活塞  9.输入轴  10.前进档D与倒档R齿轮组  11.前进档D液压换档缸  12.倒档R液压换档缸  13.倒档中间齿轮14.主动锥台体输入连接齿轮  15.主动锥台体的外体  16.主动锥台体的内体  17.柱塞油道  18.支撑轴  19.轴承  20.从动锥台体的外体  21.支撑架  22.输出轴23.连接器  24.外壳  25.外壳阀体  26.多级缸  27.内缸  28.活塞体  29.中心油道  30.油道孔  31.环形油道  32.卡环  33.油箱  34.液压油泵  35.压力调节阀  36.单向阀  38.A1电磁阀、37.A2电磁比例阀  39.节流阀  40.前进档D与倒档R电磁比例阀

P1.主动锥台体的主油道；

A1.换档选择缸与换档活塞的进油道；

A2.液压控制油道；

X1.前进档D信号；

X2.空档N信号；

X3.倒档R信号；

X4.油门开度变化量信号；

X5.车速变化量信号；

Out1.控制前进档D与倒档R的电磁比例阀的输出电压数据；

Out2.控制换档选择比例电磁阀的输出电压数据；

b1、b2、b3为密封环；

y1.液压压力油道；

y2.液压回油道。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例进一步说明本发明的具体内容。

液力机械式自动变速器装置主要由变速器部分1，液压控制部分2和控制单元3组成。所说的控制单元3分别与变速器1，液压控制部分2系统相连。所述的变速器部分1是由齿轮箱4，主动锥台体5，从动锥台体6，换档选择缸7，换档活塞8组成。

本发明提供的技术方案具有以下主要技术特征：

A.两个锥台体外部结构一致，互为倒置的安装相互平行的轴心线上，两锥台体的表面相接触，通过其一锥台体内的柱塞从其表面移出，而使其与另一锥台体连锁成一体绕各自的轴心线转动；

B.两个双锥台体各沿自己的轴心线转动，其中安装有柱塞的锥台体为主动锥台体，另一个为从动锥台体，当柱塞发生作用将两锥台体锁在一起时，主动锥台体带动从动锥台体作相向转动。将两个锥台体锁止，并能使柱塞移出主动锥台体的方法是在锥台体的表面上加工了许多位置相同但数目不同的相等直径的圆孔。圆孔在锥台体表面上分布是按锥台体截面直径从小到到大递增数列排列的；

C.主动锥台的每一个圆孔处都设计安装一个柱塞，从动锥台的圆孔内不装柱塞；

D.主动锥台上的柱塞在液压作用下，隐匿在主动锥台内，通过液压滑阀的移动，选定与柱塞孔油道相通位置后，控制液压油的压力作用在被选择的柱塞的底部，在压力差的作用下使柱塞移出主动锥台体的表面；

E.液压滑阀的移动是依据从动锥台旋转的速度，在电子控制系统ECU的指令下实施的。

齿轮箱4

齿轮箱输入轴9通过轴承支撑在前进档D、倒档R齿轮箱体上，输入轴9左侧通过键齿连接离合器、发动机，中部通过花键与前进档D与倒档R齿轮组10连接，在靠前进档D与倒档R齿轮组10的左侧套装前进档D液压换档缸11，在靠前进档D与倒档R齿轮组10的右侧套装倒档R液压换档缸12。

前进档D与倒档R齿轮组10由一大与一小齿轮组成，该齿轮组为组合加工的一体结构。齿轮组内孔加工有内齿，与输入轴9上的键齿相配合，并可在输入轴9上左右移动。大齿轮为前进档D齿轮，在前进档D液压换档缸11的液压作用下，前进档D与倒档R齿轮组10向右移动，使之直接与主动锥台体输入连接齿轮14啮合。小齿轮位倒档齿轮R，在倒档R液压换档缸12的液压作用下，前进档D与倒档R齿轮组10向左移，使之与倒档中间齿轮13啮合。

倒档中间齿轮13是一个单一齿轮，它通过自身轴与轴承固定在前进档D、倒档R齿轮箱4的箱体上，该齿轮与主动锥台体输入连接齿轮14常啮合。

主动锥台体输入连接齿轮14是一长齿轮，它除与倒档中间齿轮13常啮合外，还用于与前进档D与倒档R齿轮组10的大齿轮D档齿轮啮合。主动锥台体输入连接齿轮14的内轴通过轴承固定在主动锥台体的支撑轴18上，内轴右端与主动锥台体5用螺栓连接。

主动锥台体5

所述的主动锥台体5的特征是由主动锥台体的外体15、主动锥台体的内体16、布置于主动锥台体内体中的n道柱塞组及柱塞油道17、主动锥台体的支撑轴18、主动锥台体的支撑轴承19组成。

主动锥台体的外体15用合金属加工制造。按锥台体从小到大的表面上等份分层，逐次递增加工n个等经圆孔，该圆孔是n道柱塞组行驶作用的通道。

主动锥台体的内体16是一锥型空心实体，装于主动锥台体的外体15内，并成一体。主动锥台体的内体16与主动锥台体的外体15相对应的圆孔位置处加工了同样数量的柱塞油道17，用以安装柱塞组。主动锥台体的内体16的小端加工有环型油道P1，并钻有多个油道孔与柱塞组及柱塞油道上部接通，形成密闭的油路，接通液压控制部分2的控制油压。主动锥台体的内体16的中心内环用于安装换档活塞8，并且主动锥台体的内体16通过两侧轴承19固定在支撑轴18和换档选择缸7上。在主动锥台体的内体16的小端台面上的圆周均布内螺栓孔，该孔通过螺栓与主动锥台体输入连接齿轮14连接。

支撑轴18的两端固定在机械式自动变速器的箱体上。

柱塞组及柱塞油道为多道，并成套的布置在主动锥台体的内体16上，依据主动锥台体的内体16的结构所加工的柱塞油道深浅不一，但加工的柱塞油道距锥面处与柱塞尺寸形状都是一致的，且柱塞尺寸形状也加工是一致。柱塞装在柱塞油道内，为防止柱塞掉出柱塞油道，在柱塞油道距支撑轴18的位置上加工有环槽，该环槽装有卡环32。

从动锥台体6

从动锥台体6由从动锥台体的外体20、支撑架21、输出轴22、连接器23组成。

从动锥台体的外体20结构与主动锥台体的外体15一致，其安装与主动锥台体的外体15的位置相反，与主动锥台体的外体15的表面相配合接触。

支撑架21的外端与从动锥台体的外体20连成一体，内端是一带内孔的圆柱，其内孔加工内键齿，与输出轴22上的外键齿配合。这样从动锥台体的外体20的转动则带动输出轴22转动。

连接器23固定于输出轴22的右端，以连接传动轴。

输出轴22通过轴承固定于自动变速器的箱体上。

换档选择缸7

换档选择缸7由外壳24、外壳阀体25、多级缸26、内缸27组成。

外壳24用圆合金钢制作加工，与外壳阀体25形成一体装置，通过支撑轴18固定于自动变速器的箱体上。支撑轴18穿过外壳24与外壳阀体25，在外壳24与外壳阀体25的内环上分别装有密封环b1和b2、b3，以防止液压油的外泄。外壳24的壳体上安装有液压油油道A2。外壳阀体25上加工有液压进油道A1。

多级缸26用多层逐级套合的圆合金钢制作加工形成，级层的设定按换档活塞8移动的距离而定。为了使多级缸26伸缩自如和各级缸相互不拖落，在每级缸的前端部安装有卡环，以锁止该缸行程。同时为了防止漏油，在各级缸之间都安装有密封环。

内缸27是压力作用缸，其左端连接换档活塞8，右端套在多级缸26小端的内侧。内缸27与支撑轴18之间形成的环型油道通向换档活塞8的中心油道29。内缸27与多级缸26将换档选择缸7分为两个压力工作区，即内缸27左侧端面外与外壳24之间的压力区I，内缸27和多级缸26内侧形成的压力区II。当压力区I＞压力区II时，换档选择缸7向左移动，当压力区I＜压力区II时，换档选择缸7向右移动。

换档活塞8

换档活塞8由活塞体28、中心油道29、均布的油道孔30、环形油道31组成。

活塞体28是一圆环柱体的铸金属制作加工形成，其外环的表面加工有环形油道31，并在环形油道31上的油道环上均布多个相同直经油道孔30，油道孔30与内环上的中心油道29相通。活塞体28的内外圆环表面经精磨加工处理与主动锥台体的内体16的中心内环、支撑轴18表面配合。活塞体28内环与支撑轴18表面配合有一定的间隙，所形成的中心油道29通往换档选择缸7的内缸27的油道。换档活塞8与换档选择缸7的内缸27的的连接后，连接处用密封环密封，以保证油道内的压力不泄露；连接处用卡环锁止，确保换档活塞8与换档选择缸7内缸27成一体。

控制单元3

控制单元3为一套以驾驶员的指令控制进行选择前进档D、倒退档R、空档N；通过对车辆在行进中的油门的开度，与行驶的车速优化计算而控制电磁阀动作实施换档等程序。

控制单元3是一台微型计算机，它有五路信息采集输入信号，两路控制输出端；

五路信息采集输入信号分别是x1、x2、x3、x4、x5。x1、x2、x3是前进档D、空档N、倒档R三路信号是开关量，x4、x5是油门开度变化量与车速变化量是两路模拟量，x1、x2、x3的信号直接输入控制单元3，x4、x5通过A/D变换后输入控制单元3。

控制系统根据控制单元3传输的信号生成数控电磁阀程序。模拟量输出接口采用数模转换器DAC，将数控系统的数字信号转化为模拟信号，输出模拟电压的范围为0--+12V，用来控制比例电磁阀。

控制单元3在接收到x1、x2、x3中的其中的任何一方的信号时，则对该信号作出反应，通过输出控制端线OUT1控制前进档D与倒档R的电磁比例阀动作，以接通连接液压系统2液压油通往前进档D液压换档缸11与倒档R液压换档缸12。进行前进档D、空档N、倒档R选档操作。

车辆行驶时的x4、x5的信号动态适时地输入控制单元3，控制单元3通过对油门开度变化量与车速变化量的比较与计算，优化计算出控制进行换档的控制数据值，与控制输出端OUT2去控制换档比例电磁阀，以接通液压系统液压油至换档选择缸7上进油道A1与液压控制油道A2的油路。在液压作用下，使内缸27带动按换档活塞8从左侧向右侧移动，进行升档；使换档选择缸7的内缸27带动按换档活塞8从右侧向左侧移动，进行降档。来自液压控制油道A1的油压通过内缸27与支撑轴18之间形成的油道进入换档活塞8的中心油道29，经油道孔30、环形油道31、到达所对应的该组柱塞的底部的柱塞油道17中；由于柱塞的结构都相同，这里简单叙述柱塞的结构。柱塞是合金结构的双圆柱实体，柱塞底部为大圆柱，中部为小圆柱，小圆柱的上端部为半圆形。小圆柱与大圆柱的结合面为一圆环面积，大圆柱底部面积是一大于圆环面积的圆面积。主动锥台体的主油道p1的液压常久作用在小圆环面上，在该柱塞的底部没受换档选择缸与换档活塞的进油道A1的液压作用时，使柱塞压回主动锥台体的外体15的表面内。当换档活塞8移动到使环形油道31对准了选中的该组柱塞油道17时，换档选择缸与换档活塞的进油道A1的液压经油道而作用该组柱塞的底部圆面积上，换档选择缸与换档活塞的进油道A1的压力＞主动锥台体的主油道p1压力，使该组柱塞17被顶出主动锥台体的外体15表面，进入从动锥台体6的外体20的圆孔内，将从动锥台体6锁止成一体。

液压控制部分2

本发明的液压控制部分2是由油箱33，液压油泵34，压力调节阀35，单向阀36，A1电磁阀38，A2电磁比例阀37，换档选择缸7；节流阀39，主油道P1；前进档D与倒档R电磁比例阀40，前进档D液压换档缸11，倒档R液压换档缸12组成。与本发明的双锥台体结构柱塞传动式的液力机械式自动变速器是一整体结构。液压控制部分2的油箱装在双锥台体结构柱塞传动式自动变速器内，油泵安装在双锥台体结构柱塞传动式自动变速器箱上，各电磁控制阀都固定安装在双锥台体结构柱塞传动式的液力机械式自动变速器箱体上，各电磁阀之间的相互连接与执行器的连接是通过箱体上设计的油道将其完成，油泵安装于双锥台体结构柱塞传动式的液力机械式自动变速器箱内，通过箱体上的各个油道将压力油输送自各电磁阀端和各油道上。

Claims (7)

1.一种液力机械式自动变速器装置，由变速器部分(1)、液压控制部分(2)和控制单元(3)组成，其特征在于所述的控制单元(3)分别与变速器部分(1)、液压控制部分(2)相连；所说的变速器部分(1)包括外部结构一致、互为倒置、表面相接触安装且轴心线相互平行的主动锥台体(5)和从动锥台体(6)，还包括装在主动锥台体(5)左端的齿轮箱(4)和装在主动锥台体(5)内腔主油道内的换档活塞(8)以及驱动换档活塞(8)的换档选择缸(7)；所说的主动锥台体(5)和从动锥台体(6)的锥面上加工有多个位置相同且直径相等的圆孔，主动锥台体(5)的圆孔内装有可沿圆孔伸出外表面的多组柱塞，柱塞油道(17)与主动锥台体(5)内腔主油道连通。

2、根据权利要求1所述的液力机械式自动变速器装置，其特征在于，所述的齿轮箱(4)包括主动锥台体输入连接齿轮(14)，所述的主动锥台体(5)由固连为一体的主动锥台体的外体(15)和主动锥台体的内体(16)组成，主动锥台体的内体(16)的小端台面上装有主动锥台体输入连接齿轮(14)，主动锥台体(5)通过支撑轴承(19)装在支撑轴(18)上，支撑轴(18)两端固定在自动变速器的箱体上。

3、根据权利要求1所述的液力机械式自动变速器装置，其特征在于所述的主动锥台体(5)和从动锥台体(6)上的圆孔个数按锥台体表面从小到大等份分层，逐次递增布置。

4、根据权利要求1所述的液力机械式自动变速器装置，其特征在于所述的从动锥台体(6)由从动锥台体的外体(20)、支撑架(21)、输出轴(22)、连接器(23)组成，所说的从动锥台体的外体(20)通过支撑架(21)装在输出轴(22)上，支撑架(21)的外端与从动锥台体的外体(20)连成一体，内端与输出轴(22)采用键齿配合，用于连接传动轴的连接器(23)固定在输出轴(22)的右端，输出轴(22)通过轴承固定在自动变速器的箱体上。

5、根据权利要求1所述的液力机械式自动变速器装置，其特征在于所述的齿轮箱(4)包括通过花键套装在输入轴(9)上的前进档(D)和倒档(R)齿轮组(10)、套装在该齿轮组两侧的前进档(D)液压换档缸(11)和倒档(R)液压换档缸(12)、通过轴承固定在主动锥台体的支撑轴(18)上的主动锥台体输入连接齿轮(14)以及与主动锥台体输入连接齿轮(14)常啮合的倒档中间齿轮(13)，所说的前进档(D)和倒档(R)齿轮组(10)由连为一体的前进档(D)齿轮和倒档(R)齿轮组成，前进档(D)齿轮由前进档(D)液压换档缸(11)驱动可与主动锥台体输入连接齿轮(14)啮合，倒档(R)齿轮由倒档(R)液压换档缸(12)驱动与倒档中间齿轮(13)啮合，主动锥台体输入连接齿轮(14)的内轴右端与主动锥台体(5)固定连接。

6、根据权利要求1所述的液力机械式自动变速器装置，其特征在于所述的换档选择缸(7)包括多层逐级套合为筒状的多级缸(26)、套装在多级缸(26)的小口端内的内缸(27)，外壳(24)套装在多级缸(26)和内缸(27)的外侧，外壳(24)和多级缸(26)的右端口由外壳阀体(25)密封固定，外壳(24)的左端口与内缸(27)的外表面之间装有密封环(b1)，支撑轴(18)穿过内缸(27)和外壳阀体(25)，外壳阀体(25)与支撑轴(18)之间装有两个密封环(b2、b3)，外壳阀体(25)上加工有液压进油口(A1)，液压进油口(A1)与多级缸(26)、内缸(27)和外壳阀体(25)内表面形成的压力区连通，内缸(27)左端连接换档活塞(8)。

7、根据权利要求6所述的液力机械式自动变速器装置，其特征在于所述的换档活塞(8)为圆环柱体，其外环的表面加工有环形油道(31)，环形油道(31)上均布多个相同直经油道孔(30)，油道孔(30)与圆环柱体内环上的中心油道(29)相通，圆环柱体的内外表面分别与支撑轴(18)表面和主动锥台体的内体(16)的中心内环配合，圆环柱体与支撑轴(18)之间形成的间隙为中心油道(29)，该油道通往换档选择缸(7)中内缸(27)的油道。

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