CN101818805A - 双离合器变速器的多路齿轮致动系统 - Google Patents

双离合器变速器的多路齿轮致动系统 Download PDF

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Abstract

一种自动变速器的齿轮致动机构，其包括：马达；第一齿轮致动轴和第二齿轮致动轴；分别响应第一齿轮致动轴和第二致动轴的旋转以从两组动力路径中的每个选择一个动力路径的装置；以及交替可驱动地连接马达到第一齿轮轴或第二齿轮致动轴的装置。

Description

双离合器变速器的多路齿轮致动系统
技术领域
本发明涉及用于自动变速器的齿轮致动机构。本发明特别适用于双离合器自动变速器的齿轮致动。
背景技术
在双离合器自动变速器中，需要在任意时间最多选择一个偶档位和最多一个奇档位。为了最大化操作灵活性，需要独立选择奇档位和偶档位。通常，这是通过提供两个独立档位致动机构实现的，包括两个马达。马达和相关电路占用致动系统成本的相当大部分。因此，希望有一个马达而非两个。
公知的致动系统使用单个马达转动鼓轮(drum)，鼓轮致动偶档位和奇档位。然而，该系统不允许偶档位和奇档位被独立选择。例如，当第六档位被选择时，唯一可用的奇档位将是第五或第七档位。第三档位不能被选择，因此从第六档位到第三档位直接换挡是不可能的。
发明内容
本发明使用行星齿轮来复用单个马达，以便马达交替连接两个独立鼓轮中的一个。一个鼓轮致动奇档位，另一个致动偶档位。虽然一次仅一个鼓轮可移动，不过每个鼓轮上所有位置相对于其他鼓轮位置都是独立可用的。
而且本发明利用离合器状态和换挡需要之间的关系判断两个鼓轮中的哪个应被马达驱动。特别地，在奇档位驾驶时，奇档位永不会改变，当在偶档位驾驶时，偶档位永不会改变。因此，只要奇离合器啮合，马达驱动偶鼓轮，而当偶离合器啮合时，马达驱动奇鼓轮。
按照另一个方面，提供了双离合器自动变速器的档位致动机构。所述双离合器自动变速器包括：输入轴(100)；输出轴(102)；第一中间轴(104)和第二中间轴(106)；第一离合器(110)和第二离合器(112)，其可释放可驱动地将输入轴(100)分别连接到第一中间轴(104)和第二中间轴(106)；以及，分别从第一中间轴和第二中间轴到输出轴的第一和第二组可选择动力路径。齿轮致动机构包括马达(10)；第一齿轮致动轴(38)和第二齿轮致动轴(24)；分别响应第一齿轮致动轴和第二齿轮致动轴的旋转，从第一组动力路径选择最多一个动力路径和从第二组动力路径选择最多一个动力路径的装置；可释放可驱动地选择性连接马达到第一齿轮致动轴或第二齿轮致动轴的装置。
按照又一个方面，提供了双离合器自动变速器。双离合器自动变速器包括第一离合器(110)和第二离合器(112)；第一组可选动力路径，每个都包括第一离合器(110)；第二组可选动力路径，每个都包括第二离合器(112)；马达(10)；第一齿轮致动轴(38)和第二齿轮致动轴(24)；响应第一齿轮致动轴(38)的旋转，啮合第一组动力路径中一个动力路径的联轴器(150或152)的装置；响应第二齿轮致动轴的旋转，啮合第二组动力路径中一个动力路径的联轴器(146或148)的装置；和可驱动地交替连接马达(10)到第一齿轮致动轴(38)或第二齿轮致动轴(24)的可配置机构。
附图说明
图1是齿轮致动机构的第一实施例的端视图。
图2是沿图1中截面A-A的截面图。
图3是沿图1中截面B-B的截面图。
图4是沿图1中截面C-C的截面图。
图5是齿轮致动机构的第二实施例的端视图。
图6是典型双离合器变速器的示意图。
具体实施方式
本发明是双离合器变速器或变速驱动桥的致动系统。在详细说明致动系统之前，将说明典型双离合器变速器的总结构和操作。
图6示出典型后轮驱动双离合器变速器的结构。前轮驱动双离合器驱动桥具有类似结构和操作，除了输出轴在与输入轴不同的轴线上。在本说明书中，术语“变速器”应理解为包括后轮驱动变速器和横向安装的变速驱动桥。输入轴100由车辆发动机驱动。输出轴102驱动车轮，优选经差速器。当离合器啮合时，离合器110连接输入轴100到奇档位中间轴104，并在离合器分离时将它们断开。类似地，当离合器啮合时，离合器112连接输入轴100到偶档位中间轴106，并当离合器分离时将它们断开。偶档位中间轴106是与奇档位中间轴104同心的中空轴。
齿轮126、128、130、132、134和136提供在奇档位中间轴104和副轴108之间几个不同的可选择动力路径，每个都有不同速度比。一个动力路径是通过移动同步器150和152到适当位置而选择的。为了啮合第一档位，同步器150向左移动耦合齿轮132到轴108。为了啮合第三档位，同步器150向右移动从而耦合齿轮134到轴108。为了啮合第七档位，同步器152向左移动从而耦合齿轮130到轴104。齿轮142和144提供从副轴108到输出轴102的连续啮合的动力路径。通过耦合轴104到输出轴102，向右移动同步器152啮合第五档，该档位是直接驱动档。当同步器150和152处于空挡位置时，没有动力在轴104和轴102之间传输且没有速度关系。
齿轮114、116、118、120、122和124提供偶档位中间轴106和副轴108之间的几种不同可选择前向齿轮动力路径，每种路径都有不同速度比。为了啮合第二档位，同步器148向左移动从而耦合齿轮124到轴108。为了啮合第四档位，同步器146向右移动从而耦合齿轮116到轴106。为了啮合第六档位，同步器146向左移动从而耦合齿轮114到轴106。齿轮138、140和没示出的惰轮提供从偶档位输入轴106到副轴108的可选择倒档动力路径。通过耦合齿轮140到轴108，向右移动同步器148从而啮合倒档。当同步器146和148处于空档位置，在轴106和轴102之间没有动力传输且没有速度关系。
为了准备从静止在前向方向上起动车辆，如上所述选择第一档位，且两个离合器设在零扭矩容量。响应加速器踏板移动，离合器110逐渐啮合。倒车方向上起动类似，除了选择倒档且离合器112逐渐啮合。
当车辆在奇数档位上移动时，离合器110将啮合且动力将经一个奇动力路径传输到输出轴。离合器112将分离且没有动力从任一偶动力路径传输。为了准备换档到偶数档位，同步器146和148被设置来选择如上所述的档位。然后，离合器112逐渐啮合，同时离合器110逐渐分离，传输动力到偶档位动力路径。类似地，从偶档位换档到奇档位是通过选择奇档位实现的，同时所有动力经偶动力路径传输，且然后逐渐啮合离合器110同时逐渐分离离合器112。
本发明提供调整同步器或其他联轴器位置从而啮合所需动力路径的机构。图1是齿轮致动机构的第一实施例的端视图。图2是沿图1中截面A-A的截面图。行星齿轮组包括太阳齿轮14、环形齿轮16、行星齿轮架18和一组行星齿轮20。行星齿轮被支撑以便由行星齿轮架旋转并与太阳齿轮和环形齿轮啮合。行星齿轮组可以是周转齿轮组件。太阳齿轮和行星齿轮每个都有12个外齿，而环形齿轮都有36个内齿。齿轮致动器马达10经轴12驱动太阳齿轮14。齿轮架18具有与齿轮22的36个外齿啮合的24个外齿。当环形齿轮16保持静止，马达10的每转导致齿轮架18的1/4转和齿轮22的1/6转。在一个实施例中，齿轮致动机构包括可配置机构，其可驱动地将所述马达交替地连接到所述第一齿轮致动轴38或所述第二齿轮致动轴24。所述可配置机构包括具有绕公共轴线旋转的第一元件14、第二元件18和第三元件16的周转齿轮组件，以便所述第二元件的速度被限制为所述第一元件和所述第三元件的速度的加权平均值。
齿轮22通过致动轴24连接到偶致动器鼓轮26。偶致动器鼓轮26具有两个凹槽28和30，凹槽的轴向位置沿鼓轮周边改变。叉件(fork)(未示出)延伸到凹槽28中并定位同步器146。另一个叉件延伸到凹槽30中并定位同步器148。鼓轮的旋转位置决定叉件和同步器的位置。选择绕周边的每个凹槽的轴向位置，以便鼓轮的特定位置相应于每个所需的奇档位状态。
环形齿轮16具有36个与齿轮32的24个轮齿啮合的外齿。齿轮32连接到具有12齿的齿轮34。齿轮34与具有36齿的齿轮36啮合。当齿轮架18保持静止时，马达10的每转导致环形齿轮16的1/3转，齿轮32和34的1/2转，齿轮36的1/6转。齿轮36由致动轴38连接到奇致动器鼓轮40。鼓轮40具有两个凹槽42和44，该凹槽引导决定同步器150和152的位置的叉件。
剩余机构用来保持环形齿轮16或行星齿轮架18静止。根据哪个元件被保持，马达10可用来调整鼓轮26或鼓轮40的位置。在第一实施例中，选择哪个元件保持静止是由离合器的状态确定的。
马达64驱动向左或右移动触轮(trolley)68的轴66。触轮68的平移通过未示出的机构调整离合器110的扭矩容量。这类机构的例子可在美国专利6679362和7073649中发现。在所示位置扭矩容量为零并随触轮向右移动扭矩容量增加。在该位置的左侧存在一些额外行程，该额外移动可用来选择哪个鼓轮将由马达10旋转。类似地，马达50驱动向左或右移动触轮54的轴52。所示触轮54在其行程的最右限。随着向左移动，行程的第一部分被用来选择哪个鼓轮将由马达10旋转，且行程的剩余部分被用来控制离合器112的扭矩容量。
连杆72和58被支撑以便绕插栓60旋转。连接到触轮68的插栓70啮合凹槽74，引起连杆72随触轮移动而绕插栓60旋转。类似地，插栓56啮合凹槽62使连杆58随触轮54移动而旋转。凹槽74和62是L型的，以便当触轮移动通过其行程的第一部分时连杆发生移动，且在行程的扭矩容量调整部分中连杆保持静止。
图3和图4分别是沿图1中截面B-B和C-C的截面图。插栓78和82由变速器外壳76支撑。当触轮68在其行程的扭矩容量调整部分时，连杆72向图3所示的位置移动。连杆72上倾斜的表面推动插栓78进入齿轮36的一组孔48中。这些孔48是相对所需奇档位状态设置的，如第一、第三、第五、第七和空挡。当触轮68移到最左位置时，连杆72旋转以便插栓78被弹簧80推出孔，允许齿轮36旋转。类似地，当触轮54处于其行程最右位置时，连杆58移到图4中所示位置。在该位置，连杆允许弹簧84将插栓82推离齿轮22。只要触轮54移入其行程的扭矩容量调整部分，连杆58的倾斜表面将插栓82推入齿轮22的一组孔46中的一个孔中。这些孔相应于所需的偶档位状态，即，第二、第四、第六、倒档和空挡。该结构的额外特征是只要相应鼓轮不在与定义好的齿轮状态关联的位置中则机械地防止离合器啮合。
熟练的机构设计人员将能够在离合器致动器和齿轮致动轴之间创建大量可替换机械连杆，从而满足在相应离合器啮合时，保持齿轮致动杆静止的功能。任何这类机构应当作上述相应机构等效。
为了准备前向起动，啮合马达64从而全程移动触轮68到最左位置，且马达50啮合从而移动触轮54到其行程的扭矩容量调整部分的开始处。在该构型中，齿轮22和行星齿轮架18保持静止。然后马达10啮合从而旋转鼓轮40到相应于第一档位的位置。一旦这样配置，马达64被用来响应油门踏板位置调整离合器110的扭矩容量。
当车辆处于在奇档位驾驶时，通过啮合马达50从而将触轮54设置在其停止位置，变速器准备移入偶档位。在该构型中，齿轮36、34、32和环形齿轮16保持静止。马达10然后啮合从而将鼓轮22移动到相应于所需偶档位的位置。为了完成该转换，马达50和64是以协调方式用来逐渐增加了离合器112的扭矩容量，同时减小离合器110的扭矩容量。类似地，为了准备移入奇数档位，触轮68全程移到最左位置，且然后马达10啮合从而选择所需奇档位。
在第二实施例中，其在图5中示出，通过独立控制信号确定选择哪个元件保持静止。响应该独立控制信号，螺线管86向左或右移动插栓88。当插栓88向右移动时，如图所示，齿轮22保持静止，且马达10被用来移动鼓轮40。当插栓88移入左边，齿轮36保持静止，且马达10用来移动鼓轮26。可替换地，控制信号可以是液压的，其中壳体插栓88由活塞驱动，这与电控制信号不同。

Claims (10)

1.一种用于多速度自动变速器的齿轮致动机构，其包括：
马达(10)；
第一齿轮致动轴(38)和第二齿轮致动轴(24)；
响应所述第一齿轮致动轴和所述第二齿轮致动轴的旋转，以啮合和释放所述变速器内的联轴器的装置；
可配置机构，其可驱动地将所述马达交替地连接到所述第一齿轮致动轴或所述第二齿轮致动轴。
2.根据权利要求1所述的齿轮致动机构，其中所述可配置机构包括具有绕公共轴线旋转的第一元件(14)、第二元件(18)和第三元件(16)的周转齿轮组件，以便所述第二元件的速度被限制为所述第一元件和所述第三元件的速度的加权平均值。
3.根据权利要求2所述的齿轮致动机构，其中所述周转齿轮组件是行星齿轮组，其包括：
太阳齿轮(14)；
环形齿轮(16)；
行星齿轮架(18)；以及
一组行星齿轮(20)，其被支持以相对所述行星齿轮架旋转，且每个都与所述太阳齿轮和所述环形齿轮啮合。
4.根据权利要求2所述的齿轮致动机构，其中所述马达(10)、所述第一齿轮致动轴(38)和所述第二齿轮致动轴(24)每个都可驱动地连接到所述第一元件(14)、所述第二元件(18)和所述第三元件(16)中不同的一个。
5.根据权利要求4所述的齿轮致动机构，进一步包括：
响应控制信号，交替地保持所述第一齿轮致动轴(38)或所述第二齿轮致动轴(24)不旋转的装置(86和88)。
6.根据权利要求4所述的齿轮致动机构，其中所述多速度自动变速器是包括第一离合器(110)和第二离合器(112)的双离合器变速器。
7.根据权利要求6所述的齿轮致动机构，进一步包括：
当所述第一离合器(110)部分或完全啮合时，保持所述第一齿轮致动轴(38)不旋转的机构；以及
当所述第二离合器(112)部分或完全啮合时，保持所述第二齿轮致动轴(24)不旋转的机构。
8.一种操作多速度自动变速器的齿轮致动系统的方法，所述齿轮致动系统包括马达(10)、第一齿轮致动轴(38)和第二齿轮致动轴(24)，所述方法包括：
响应所述第一齿轮致动轴和所述第二齿轮致动轴的旋转，啮合和释放所述变速器内的联轴器；以及
通过周转齿轮组件，可驱动地将所述马达交替地连接到所述第一齿轮致动轴或所述第二齿轮致动轴。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述周转齿轮组件包括绕公共轴线旋转的第一元件(14)、第二元件(18)和第三元件(16)，所述方法进一步包括限制所述第二元件的速度为所述第一元件和第三元件的速度的加权平均值。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述周转齿轮组件是行星齿轮组，其包括太阳齿轮(14)、环形齿轮(16)、行星齿轮架(18)，以及一组行星齿轮(20)，所述一组行星齿轮被支持以相对所述行星齿轮架旋转并与所述太阳齿轮和所述环形齿轮啮合。
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