CN101815886A - 具有后置变矩器的变速器 - Google Patents

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CN101815886A CN200880108556A CN200880108556A CN101815886A CN 101815886 A CN101815886 A CN 101815886A CN 200880108556 A CN200880108556 A CN 200880108556A CN 200880108556 A CN200880108556 A CN 200880108556A CN 101815886 A CN101815886 A CN 101815886A
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Abstract

一种变速器，包括主轴、第一输入轴、第二输入轴、以及用于传动式联接主轴和第一输入轴的第一离合器。第二离合器传动式联接主轴和第二输入轴。变矩器由第一档齿轮组和第一输入轴中的一个选择性地驱动。第一档齿轮组由第一输入轴和变矩器中的另一个驱动。第二档齿轮组由第二输入轴驱动。

Description

具有后置变矩器的变速器
技术领域
本公开总体上涉及传动装置，更具体而言，涉及一种具有选择性操作的变矩器的变速器。
背景技术
许多车辆自动变速器都装配有变矩器，所述变矩器安装在变速器的输入端。变矩器一般是直接联接至发动机的输出轴的部件。因此，只要自动变速器在运转时，变矩器也在旋转。由于变矩器中的部件相对旋转，所以一些能量被转换为热能。因变矩器的运转而发生能量损失以及变速器的效率降低。此外，应当明白，传统的变速器要求变矩器以变速器提供的每一种传动比旋转。变矩器的这种转动惯量降低了动力传动系统的整体效率。
变矩器可以提供多个理想特征，包括取决于变矩器的输入与输出之间的相对速度差的扭矩倍增。此外，当车辆止动时，变矩器可以允许变速器保持在第一档，同时当车辆驾驶员要求时还在起动期间提供扭矩传递。尽管在自动变速器中使用变矩器还在有许多优点，但是仍然希望增加动力传送的效率。
发明内容
一种变速器，包括主轴、第一输入轴、第二输入轴、以及用于传动式联接主轴和第一输入轴的第一离合器。第二离合器传动式联接主轴和第二输入轴。变矩器由第一档齿轮组和第一输入轴中的一个选择性地驱动。第一档齿轮组由第一输入轴和变矩器中的另一个驱动。第二档齿轮组由第二输入轴驱动。
从这里给出的描述中，适用范围的其它领域将变得明显。应当理解，描述和特例仅仅是为了说明，而非试图限制本公开的范围。
附图说明
这里图示的视图仅仅是为了说明目的，而绝非试图限制本公开的范围。
图1是图示具有选择性可操作的变矩器的变速器的示意图，示出了第一档传动比的动力流；
图2图示了当变速器提供第二档传动比时的动力流；
图3图示了当变速器提供第三档传动比时的动力流；
图4图示了当变速器提供第四档传动比时的动力流；
图5图示了当变速器提供第五档传动比时的动力流；
图6图示了当变速器提供倒档传动比时的动力流；
图7是图示具有后置变矩器的另一种变速器的示意图；
图8是图示具有与第一及第二前进档传动比关联的后置变矩器的又一种变速器的示意图；
图9是图示具有与第一及第二前进档传动比关联的后置变矩器的另一种变速器的示意图。
具体实施方式
以下描述实质上仅仅是示意性的，而非试图限制本公开及其应用场合或用途。应当理解，在全部附图中，相应的附图标记表示相似或对应的零件和特征。
图1是表示具有由主轴14驱动的双离合器12的变速器10的示意图。在双离合器12运转期间，扭矩从主轴14传递至第一输入轴20和第二输入轴22中的一个或者两个。第二输入轴22成型为管，第一输入轴20的至少一部分延伸贯穿所述管。各档位齿轮组能够选择性地操作以将扭矩从第一输入轴20和第二输入轴22中的一个传递至副轴24。动力经由联接至副轴24的档位齿轮之一从副轴24传递至终端传动单元26。变矩器28和单向离合器30可以选择性地传动式联接至第一输入轴20以向第一档齿轮组32提供倍增扭矩。第一档齿轮组32将扭矩传递至副轴24和终端传动单元26。终端传动单元26包括终端传动齿轮34，所述终端传动齿轮34固定成与第一车轴36一起旋转。第二车轴38通过差速器40传动式连接至第一车轴36。变矩器28定位在变速器10的与输入相反的端部。由此，变矩器28不必是用于所提供的各传动比的通过变速器10的动力流的一部分。具体而言，变矩器28仅仅在第一传动比期间被供能。对于所有其它传动比而言，因变矩器28产生热量而造成的能量损坏得以避免。转动惯量损失仅仅存在于第一档中。
双离合器12包括第一离合器42和第二离合器44。第一离合器42能够选择性地操作以将扭矩从主轴14传递至第一输入轴20。同样地，第二离合器44能够选择性地操作以将扭矩从主轴14传递至第二输入轴22。共用的毂和鼓46固定至主轴14。第一离合器42包括一组外部第一离合器片48，所述外部第一离合器片48固定成与共用毂和鼓46一起旋转。因此，元件46担当用于第一离合器42的鼓。外部第一离合器片48能够相对于共用的毂和鼓46轴向运动。
一组内部第一离合器片50固定成与毂52一起旋转。毂52固定至第一输入轴20。内部第一离合器片50与外部第一离合器片48交插。致动器(未图示)能够进行操作以按压外部第一离合器片48与内部第一离合器片50，从而通过第一离合器42传动扭矩。
一组内部第二离合器片54固定成与共用的毂和鼓46一起旋转。元件46起到第二离合器44的毂的作用。外部第二组离合器片56固定成与鼓58一起旋转。鼓58固定至第二输入轴22。内部第二离合器片54布置成与外部第二离合器片56呈交插模式。另一个致动器(未图示)可以进行操作以通过第二离合器44传动扭矩。
变矩器28包括泵64、定子66和涡轮68。泵64固定成与传动轴70一起旋转。传动轴70绕着与输入轴20的旋转轴线对齐的轴线旋转。第一双同步器72能够进行操作以选择性传动式联接第一输入轴20和传动轴70。定子66固定至地面并禁止旋转。涡轮68联接至单向离合器30的外环74。单向离合器30被锁定，而且涡轮68的旋转使得扭矩从外环74传递至内环76。内环76固定成与第一传动齿轮78一起旋转。涡轮68和外环74相对于内环76和第一传动齿轮78的旋转减慢是使单向离合器30自由转动造成的。第一档齿轮组32还包括与第一传动齿轮78啮合的第一从动齿轮80。第一从动齿轮80固定成与副轴24一起旋转。
第二档齿轮组82包括可旋转地支承在第二输入轴22上的第二传动齿轮84。第二从动齿轮86定位成与第二传动齿轮84啮合。第二从动齿轮86固定成与副轴24一起旋转。第三档齿轮组88包括可旋转地支承在第一输入轴20上的第三传动齿轮90。第三从动齿轮92与第三传动齿轮90啮合。第三从动齿轮92固定成与副轴24一起旋转，同时还与传动齿轮34啮合。
第四档齿轮组94包括可旋转地支承在第二输入轴22上的第四传动齿轮96。第四从动齿轮98与第四传动齿轮96啮合。第四从动齿轮98固定成与副轴24一起旋转。第五档齿轮组100包括可旋转地支承在第一输入轴20上的第五传动齿轮102。第五从动齿轮104与第五传动齿轮102啮合。第五从动齿轮104固定成副轴24一起旋转。倒档齿轮组106包括可旋转地支承在第一输入轴20上的倒档传动齿轮108、倒档中间齿轮110和倒档从动齿轮112。倒档中间齿轮110与倒档传动齿轮108及倒档从动齿轮112啮合。倒档从动齿轮112固定成与副轴24一起旋转。变速器10进一步包括下文将更为详细地描述的第二双同步器114和第三双同步器116。
图1-6图示了用于第一至第五前进档传动齿轮以及倒档传动齿轮中每个的通过变速器10的各种部件的动力流。图1图示了向右移位以使第一输入轴20和传动轴70传动式互相连接的第一双同步器72。致动第一离合器42以将扭矩从主轴14传递至第一输入轴20。扭矩经过第一双同步器72、传动轴70并通过变矩器28。涡轮68沿一方向旋转以通过单向离合器30传递扭矩，使得动力从外环74传递至内环76和第一传动齿轮78。当外环74以大于内环76的速度旋转时，通过单向离合器30发生扭矩传递。第一从动齿轮80与副轴24和第三从动齿轮92一起旋转。扭矩从第三从动齿轮92传出变速器10。
由于第一输入轴20与后车轴36、38之间的相对转速差在低车速时最大，所以利用与第一档齿轮组32相关联的变矩器28是有利的。当存在较高的速度差时，变矩器28提供的扭矩倍增系数达到系数2左右。因此，当联接至变矩器28时提供第一档传动比所需的齿轮的大小和数目得以减小。此外，在发动机运转而车辆止动的同时，变矩器28使得第一离合器42的啮合以及第一输入轴20与传动轴70之间的传动连接得以保持。当希望车辆开动时，通过变矩器28和先前所讨论的部件将扭矩传递至终端传动单元26。当内环76以大于外环74的速度旋转时，单向离合器30自由转动且不会向外环74传递扭矩。
一旦车辆行进的速度足以接受从第一档换第二档，变矩器28不再是提供扭矩倍增功能的必要部件。相反，与使用变矩器28相关的效率损失重于扭矩倍增特征带来的优点。从而，图2中所示的用于第二档的动力流图示了将第二双同步器114预先选择为向右移位以使第二传动齿轮84与第二输入轴22传动式互相连接。第一离合器42脱离接合，同时第二离合器44接合。两个离合器的脱离接合与接合之间有时间交迭。最终，第一双离合同步器72移向空档位置以使第一输入轴20与传动轴70脱离连接。扭矩从主轴14传递至第二输入轴22。扭矩继续传递通过第二双同步器114、第二传动齿轮84、第二从动齿轮86、副轴24、第三从动齿轮92、还有第一从动齿轮80。由于第一传动齿轮78与第一从动齿轮80啮合，所以第一传动齿轮78和单向离合器30的内环76旋转，但是其转速大于外环74的转速，所以单向离合器30自由转动，扭矩没有传递至外环74。应当明白，同时动力没有传递至变矩器28。此外，变矩器28不会在第一档以外的其它档被供能。因此，仅在第一档操作变速器10时会出现与变矩器28相关的泵送损失。
图3图示了用于第三档传动比的通过变速器10的动力流。为了从第二档换到第三档，向左调整第一双同步器72以使传动齿轮90传动式联接至第一输入轴20。第二离合器44脱离接合，同时第一离合器42接合。第二双同步器114可以移向其空档位置以使第二传动齿轮84与第二输入轴22脱离连接。因此，动力从主轴14通过第一离合器42、第一输入轴20、第一双同步器72、第三传动齿轮90和第三从动齿轮92流动。
图4图示了在第四档操作期间通过变速器10的各种部件的动力流。向左调整第二双同步器114以使第四传动齿轮96与第二输入轴22传动式联接。第一离合器42脱离接合，同时第二离合器44接合。第一双同步器72可以移向其空档位置以使第三传动齿轮90与第一输入轴20脱离接合。在第三档换第四档完成以后，动力从主轴14通过第二离合器44、第二输入轴22、第二双同步器114、第四传动齿轮96、第四从动齿轮98、副轴24和第三从动齿轮92流动。
图5图示了第五档的操作和动力流。为了在第五档传递动力，向右调整第三双同步器116以使第五传动齿轮102与第一输入轴20传动式联接。第二离合器44脱离接合，同时第一离合器42接合。可以向其空档位置调整第二双同步器114以使传动齿轮96与第二输入轴22脱离接合。一旦确立第五档，动力通过主轴14、第一离合器42、第一输入轴20、第三双同步器116、第五传动齿轮102、第五从动齿轮104、副轴24和第三从动齿轮92行进。
图6图示了在倒档中操作的变速器10。在倒档中，第三双同步器116向左移位以使倒档传动齿轮108与第一输入轴20传动式联接。动力从主轴14通过第一离合器42、第一输入轴20、第三双同步器116、倒档传动齿轮108、倒档中间齿轮110、倒档从动齿轮112、副轴24和第三从动齿轮92行进。
图7图示了具有后置变矩器、以附图标记200表示的另一种变速器。变速器200与变速器10大致相同，也是具有双离合器、三个双同步器和后置变矩器的具有五个前进档和一个倒档的变速器。然而，各种部件的布置有所改变，从而提供整个外观有所不同的变速器。从而，可以预见，变速器10可以相对于车辆的行进方向横向取向，变速器200可以相对于车辆的行进方向纵向取向。变速器10还能够通过改变终端传动单元26的布置来纵向取向。变速器200还能够通过改变终端传动单元208的布置来横向取向。为了向第一车轴202和第二车轴204提供输出扭矩，准双曲面齿轮组206设置成由变速器200驱动的终端传动单元208的一部分。终端传动单元208还包括终端传动齿轮210、传动轴212以及使第一车轴202与第二车轴204互相连接的差速器214。由于变速器200的其余部件跟变速器10中介绍的相关部件大致相同，所以使用先前使用的附图标记并包括上标以表示类似元件。
变速器200与变速器10之间的主要区别在于变矩器28’的位置以及单向离合器30’与副轴24’的连接方式跟先前描述的方式相反。第一档齿轮组32’包括支承在第一输入轴20’上以旋转的第一传动齿轮78’。第一双同步器72’将第一传动齿轮78’选择性联接至第一输入轴20’。第一从动齿轮80’固定成与泵64’一起旋转。单向离合器30’的内环76’固定成与副轴24’一起旋转。变速器200的第一档传动比由从主轴14’通过第一离合器42’、第一输入轴20’、第一双同步器72’、第一传动齿轮78’、第一从动齿轮80’、变矩器28’、单向离合器30’、副轴24’和第三从动齿轮92’传动扭矩而获得。如前所述，变矩器28’仅与第一档传动比相关地发挥作用。不会为第二档、第三档、第四档、第五档或倒档的传动比而通过变矩器28’来传递扭矩。
其余的各档位齿轮组与变速器10的各档位齿轮组相似，只是第二双同步器114’和第三双同步器116’都与副轴24’相连。因此，第二档齿轮组82’、第四档齿轮组94’、第五档齿轮组100’和倒档齿轮组106’的传动齿轮都固定成与第一输入轴20’或第二输入轴22’之一一起旋转。先前列出的各档位齿轮组的关联从动齿轮都支承在副轴24’上以旋转。从动齿轮可以通过第二双同步器114’和第三双同步器116’中的一个的操作而选择性地联接至副轴24’。第三档齿轮组88’保持布置成具有传动齿轮90’，所述传动齿轮90’可旋转地支承在第一输入轴20’上，第三从动齿轮92’固定成与副轴24’一起旋转。
图8图示了根据本公开教导而构成的、以附图标记300表示的又一种变速器。变速器300与变速器10、200相似，只是设置了六个前进档传动比，一个倒档传动比，而且具有为第一及第二档传动比传递扭矩的后置变矩器。变速器300包括与变速器10大致相似的多个部件。因此，相似的元件将以带有双上标的附图标记标识。比如，主轴14”、双离合器12”、第一输入轴20”和第二输入轴22”都布置成与先前讨论的方式相同。类似地，变矩器28”和传动轴70”都定位成由第一输入轴20”选择性驱动。变速器300与变速器10之间的差别包括第一档齿轮组32”的第一传动齿轮78”被支承在套筒302上以旋转，所述套筒302固定至变矩器28”的涡轮68”。在套筒302与涡轮68”之间无需如变速器10所示那样的单向离合器。第二传动齿轮84”也支承在套筒302上以旋转。第一双同步器304构造成使第一传动齿轮78”或第二传动齿轮84”选择性传动式联接至涡轮68”。从动变速齿轮中的每一个都固定至如变速器10那样先前所述的副轴24”。此外，变矩器28”的泵64”绕着对齐第一输入轴20”的传动轴70”旋转。
变速器300采用了用于第一及第二前进档传动比中的每一个的变矩器28”。为了提供第一传动比，主轴14”通过第一离合器42”、第一输入轴20”和第二双同步器306传递扭矩。双同步器306使第一输入轴20”与传递至70”传动式互相连接。扭矩继续传递通过变矩器28”、套筒302、第一双同步器304、第一传动齿轮78”、第一从动齿轮80”、副轴24”和第四从动齿轮98”。
通过保持第二双同步器306向右移位以使第一输入轴20”与传动轴70”传动式互相连接来实现第二档。当第一档换第二档时，第一离合器42”脱离连接，没有扭矩向第一输入轴20”和传动轴70”提供。此时，第一双同步器304从最左侧位置向空档位置移位以使第一传动齿轮78”脱离连接并继续向最右侧位置移位以将第二传动齿轮84”连接至套筒302。最终，第一离合器42”再次连接，所以扭矩从输入轴14”、第一输入轴20”、传动轴70”、变矩器28”、第二齿轮组82”向副轴24”传递。扭矩仅在涉及第一及第二档传动比时传递通过变矩器28”。当提供第三、第四、第五、第六或倒档传动比时，不向变矩器28”供能。应当明白，与第三档、第四档、第五档或倒档相关的档位齿轮组跟先前描述的大致相同，其中，第三档齿轮组88”和第五档齿轮组100”的传动齿轮可旋转地支承在第二输入轴22”上。第三双同步器308能够进行操作以使传动齿轮90”或102”中的任一个与第二输入轴22”选择性传动式互相连接。类似地，用于第四档齿轮组94”和倒档齿轮组106”以及第六档齿轮组310的传动齿轮都支承在第一输入轴20”上以旋转。
第四双同步器312使第四传动齿轮96”或第六传动齿轮314与第一输入轴20”选择性传动式互相连接。第六档齿轮组进一步包括与传动齿轮314啮合的第六从动齿轮316。第六从动齿轮316固定成与副轴24”一起旋转。为了获得倒档传动比，第二双同步器306向左移位以使倒档传动齿轮108”与第一输入轴20”传动式互相连接。
图9图示了以附图标记400标识的另一种变速器。变速器400提供六个前进档传动比和一个倒档传动比。后置变矩器用于第一及第二前进档传动比并具有与副轴对齐的旋转轴线。变速器400包括许多与先前所述的变速器200及300大致相同的元件。因此，相似的元件将保持其先前使用的附图标记并带有三个上标。变速器400包括第一档齿轮组32″′、第二档齿轮组82″′、第四档齿轮组94″′、第六档齿轮组310″′、倒档齿轮组106″′，每一个都由第一输入轴22″′驱动。第三档齿轮组88″′和第五档齿轮组100″′由第二输入轴22″′驱动。变矩器28″′包括泵64″′，所述泵64″′固定成与至少部分围绕副轴24″′的空心轴或传动轴402一起旋转。第一及第二档齿轮组的从动齿轮80″′和86″′固定成与空心轴402一起旋转。单向离合器30″′包括固定至涡轮68″′的外环74″′。单向离合器30″′的内环76″′固定成与副轴24″′一起旋转。
变速器400还包括第一双同步器404，所述第一双同步器404能够进行操作以使第一传动齿轮78″′或第二传动齿轮84″′中的一个选择性联接至第一输入轴20″′。从而，第一及第二传动比可以通过操作第一双同步器404来提供以及通过致动第一离合器42″′经由变矩器28″′、副轴24″′和第四从动齿轮98″′来传递。如同先前附图所描述的，档位齿轮中的固定至副轴24″′的一个齿轮，在这种情况下为第四从动齿轮98″′与终端传动单元208″′的终端传动齿轮210″′啮合。当从第一档换第二档时，第一离合器42″′脱离连接，没有扭矩供给第一输入轴20″′和传动轴70″′。此时，第一双同步器404从最左侧位置移位至最右侧位置，从而使第一传动齿轮78″′脱离连接，且传动式连接第二传动齿轮84″′。最终，第一离合器42″′再次连接，所以扭矩从输入轴14″′通过变矩器28″′和单向离合器30″′传递至副轴24″′。
可以操作第二双同步器406以使第三从动齿轮92″′或第五从动齿轮104″′选择性传动式联接至副轴24″′。第三双同步器408能够选择性操作以使第四传动齿轮96″′或第六传动齿轮314″′与第一输入轴20″′传动式互相连接。可以致动单个同步器410以使倒档从动齿轮112″′和副轴24″′传动式联接，从而提供倒档传动比。
此外，前述内容公开和描述的仅仅是本公开的示例性实施方式。本领域普通技术人员将轻易地从这些内容以及从附图和权利要求中认识到，在不背离所附权利要求中限定的本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种修改、改型和变型。

Claims (23)

1.一种变速器，包括：
主轴；
第一输入轴；
第二输入轴；
用于传动式联接所述主轴和所述第一输入轴的第一离合器；
用于传动式联接所述主轴和所述第二输入轴的第二离合器；
变矩器，所述变矩器由第一档齿轮组和所述第一输入轴中的一个选择性地驱动，所述第一档齿轮组由所述第一输入轴和所述变矩器中的另一个驱动；以及
第二档齿轮组，所述第二档齿轮组由所述第二输入轴驱动。
2.如权利要求1所述的变速器，进一步包括单向离合器，所述单向离合器由所述变矩器驱动，并且所述单向离合器驱动所述第一档齿轮组。
3.如权利要求2所述的变速器，进一步包括由所述第一输入轴驱动的第三档齿轮组。
4.如权利要求3所述的变速器，进一步包括由所述第二输入轴驱动的第四档齿轮组。
5.如权利要求4所述的变速器，进一步包括由所述第一输入轴驱动的第五档齿轮组。
6.如权利要求5所述的变速器，进一步包括由所述第一输入轴驱动的倒档齿轮组。
7.如权利要求2所述的变速器，其中，所述单向离合器包括由所述变矩器的涡轮驱动的第一构件和驱动所述第一档齿轮组的第一传动齿轮的第二构件。
8.如权利要求7所述的变速器，其中，第一从动齿轮与所述第一传动齿轮啮合，所述第一从动齿轮固定成与大致平行于所述第一输入轴延伸的副轴一起旋转。
9.如权利要求1所述的变速器，进一步包括固定成与所述变矩器的泵一起旋转的传动轴，以及以可操作方式选择性使所述传动轴与所述第一输入轴连接和脱离连接的第一同步器。
10.如权利要求9所述的变速器，其中，所述传动轴和所述第一输入轴绕共同的轴线旋转。
11.如权利要求1所述的变速器，其中，所述第一输入轴和所述第二输入轴绕共同的轴线旋转。
12.如权利要求11所述的变速器，其中，所述第一离合器和所述第二离合器共有共用的毂和鼓。
13.如权利要求1所述的变速器，其中，各档齿轮组均包括固定成与副轴一起旋转的齿轮。
14.如权利要求1所述的变速器，其中，所述第一档齿轮组定位在所述变矩器的上游，所述变矩器和所述第一输入轴绕共同的轴线旋转。
15.一种变速器，包括：
主轴；
第一输入轴；
第二输入轴；
用于传动式联接所述主轴和所述第一输入轴的第一离合器；
用于传动式联接所述主轴和所述第二输入轴的第二离合器；
变矩器，所述变矩器由第一档齿轮组、第二档齿轮组和所述第一输入轴中的一个选择性地驱动，所述第一档齿轮组和所述第二档齿轮组由所述第一输入轴和所述变矩器中的一个驱动；以及
第三档齿轮组，所述第三档齿轮组由所述第二输入轴驱动。
16.如权利要求15所述的变速器，进一步包括直接驱动所述第一档齿轮组和所述第二档齿轮组的变矩器。
17.如权利要求15所述的变速器，进一步包括单向离合器，所述单向离合器由所述变矩器驱动，并且所述单向离合器驱动副轴。
18.如权利要求17所述的变速器，其中，所述第一档齿轮组和所述第二档齿轮组定位在所述变矩器的上游，所述变矩器和所述副轴绕共同的轴线旋转。
19.如权利要求17所述的变速器，其中，所述单向离合器包括由所述变矩器的涡轮驱动的第一构件和驱动所述副轴的第二构件。
20.如权利要求15所述的变速器，其中，所述第一输入轴和所述第二输入轴绕共同的轴线旋转。
21.如权利要求20所述的变速器，其中，所述第一离合器和所述第二离合器具有共用的毂和鼓。
22.如权利要求15所述的变速器，其中，当驱动所述第三档齿轮组时，所述变矩器的泵与所述主轴脱离连接。
23.如权利要求15所述的变速器，进一步包括由所述第一输入轴选择性驱动的第四档齿轮组、第六档齿轮组和倒档齿轮组，以及由所述第二输入轴选择性驱动的第五档齿轮组。
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