CN102105713A - 具有可选择单向离合器的后轮驱动自动变速器 - Google Patents

Abstract

一种车辆，包括具有固定构件的后轮驱动（RWD）自动变速器、双模式可选择单向离合器（SOWC）、增压流体和阀体组件（VBA）。所述VBA具有活塞、复位弹簧、和与所述活塞以及所述SOWC的变速杆接触的致动器连杆。流体沿一个方向移动所述活塞和连杆，以锁止所述SOWC，并使能不具有旋转损失的倒挡模式，所述弹簧沿着另一方向移动所述活塞和连杆，以在前进挡模式解锁所述SOWC。一种方法，通过在倒挡、发动机制动第一挡和手动低速挡期间允许流体进入所述VBA沿一个方向移动活塞，从而将所述SOWC的变速杆旋转至一个角位置来将所述变速器的传动构件锁止至固定构件来降低旋转损失。

Description

具有可选择单向离合器的后轮驱动自动变速器

技术领域

本发明涉及具有可选择单向离合器（SOWC）的六挡后轮驱动（RWD）自动变速器，所述可选择单向离合器有选择地在一个或多个预定操作模式中接合。

背景技术

在某些后轮驱动（RWD）车辆变速器中，例如在本领域内公知的这类具有三个齿轮组和五个扭矩传递元件或离合器的六挡RWD自动变速器中，在发动机制动第一挡、手动低挡和变速器倒挡操作模式中可应用五个离合器之一。因此，这种离合器功能上称为“低挡和倒挡离合器”，并有选择地接合或分离以使上面所列的操作模式启用。低挡和倒挡离合器的输入构件也可有选择地连接至传统的单向离合器，以有选择地防止接合时变速器的两个齿轮组的构件的相对旋转。

在所有其它前进挡中，即，在上述传统六挡RWD自动变速器的第二至第六挡中，由于变速器中四个其它离合器中的一个或多个的应用或接合，反作用扭矩并未作用在单向离合器上。因此，所述单向离合器自由旋转或“空转”，即，低挡和倒挡离合器的输入输出构件之间存在相对运动。此外，这种旋转的相对速度有随着各连续挡位变化而增大的趋势。

如本领域所公知的，只要多盘式离合器的输入输出构件之间存在相对运动，分离的多盘式离合器就会产生拖曳或旋转损失。所述旋转损失进而会降低燃料经济性。由于在上述RWD 变速器的大多数前进挡中，除了发动机制动第一挡和手动低挡之外，低挡和倒挡离合器是分离的，并且由于大多数时间这种变速器操作于这些前进速比之一，所以当低挡和倒挡离合器分离时出现适度的但是可测量的旋转损失量。

发明内容

因此，提供了一种具有六挡后轮驱动（RWD）自动变速器的RWD车辆，所述六挡RWD自动变速器具有五个扭矩传递机构或离合器及三个齿轮组。所述变速器具有倒挡，所述六挡包括五个前进高速挡和第一挡。第一挡进而包括手动低速挡和发动机制动第一挡。所述变速器包括阀体组件（VBA）和作为五个离合器之一的双模式可选择单向离合器（SOWC）。在本发明的范围内，所述SOWC替代所述低挡和倒挡离合器及上述传统的单向离合器，而传统的VBA被修改成包括适于在所述SOWC的两个模式，前进挡和倒挡，在发动机制动第一挡、倒挡和手动低速挡之间选择的SOWC控制机构。

当变速器控制算法指令或发信号通知模式改变或换挡至发动机制动第一挡、倒挡或手动低挡之一时，增压流体进入活塞孔（piston bore）。所述活塞从所述活塞孔的顶部移到所述活塞孔的底部，从而压缩复位弹簧，同时将致动器连杆移动到第二位置。当所述变速器算法指令或发信号通知模式改变或换挡至除了手动低挡和发动机制动之外的第二至第二档及第一挡之一时，增压流体排出活塞孔，所述复位弹簧将所述活塞移到所述活塞孔的顶部。

所述VBA位于所述变速器的旋转扭矩元件的下方，与所述变速器壳体的下侧对齐并固定在该下侧上。所述VBA的控制机构部分包括在所述VBA上表面上或内的孔状外壳，所述孔状外壳限定了活塞孔以及弹簧孔。所述活塞孔含有液压致动的活塞，所述液压致动活塞的移动最终使互连的致动器机构或连杆移动，该致动器机构或连杆控制所述SOWC内的选择器盘的旋转运动。所述活塞孔的中心线垂直于所述变速器的旋转轴线，并理想地位于与所述SOWC的选择器盘的旋转弧相同的平面内，但是在本发明的范围内也可使用其它平面结构。

所述活塞与所述致动器连杆持续接触或连接至所述致动器连杆，该致动器连杆可构造为盘、杆或任何其它适当的连杆。所述致动器连杆通过保持或接合变速杆而接合所述SOWC的选择器盘，所述变速杆附接至选择器盘或为其附属物。能量存储装置（例如压缩弹簧或其它类型的复位弹簧）在活塞上施加回复/偏压力以将所述活塞偏压在第一位置内，对VBA的流体压力使所述活塞移到第二位置。所述第一位置对应于所述SOWC的选择器盘的第一角位置，其仅在一个或多个预定前进操作模式，即除发动机制动第一挡和手动低挡的第一至第六挡期间保持。所述第二位置对应于选择器盘的第二角位置，其仅在一个或多个其它操作模式期间保持，即发动机制动第一挡、倒挡和手动低速挡。

还提供了一种用于减小六挡RWD自动变速器中的旋转损失的方法。所述变速器具有通过集成进VBA的选择机构控制的SOWC，所述SOWC替代传统的低挡和倒挡离合器组件及单向离合器。所述方法包括检测、感测或以其它方式确定发信号通知请求变速器换挡至倒挡、发动机制动或手动低速挡的换挡指令，并响应于所述换挡指令允许增压流体进入上述VBA。增压流体沿一个方向移动所述活塞，从而移动所述SOWC的变速杆，以将所述变速器的传动构件锁止至固定构件。这样，减小了变速器中的旋转损失。

结合附图，从下面对实现本发明最佳模式的详细描述，可容易理解本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点。

附图说明

图1为根据本发明的车辆的示意图；

图2为可与图1中车辆一起使用的自动六挡RWD自动变速器的局部剖切截面图；

图3为图2中变速器的示意性分解透视图；

图4为可与图2和图3中变速器一起使用的阀体组件（VBA）的一部分的示意性透视图；以及

图5为可与图2、图3和图4的VBA和变速器一起使用的集成控制机构的示意性透视图。

具体实施方式

参考附图，其中统共几个附图中相同的附图标记指代相同或相似的部件，从图1开始，车辆10包括发动机（E）12，例如汽油机、柴油机或其它燃料型内燃机，但是在本发明范围内可使用其它动力源。例如，发动机12还可以或者可选地构造为电池或燃料电池驱动型电机，或者传统内燃机的其它替代动力源。发动机12通过输入构件或轴11连接至自动变速器（T）14。变速器14向输出构件或轴13传递旋转力或扭矩，输出构件或轴13最后通过一组车轮17推进车辆10。

参考图2，变速器14具有三个齿轮组，为简便起见，这三个齿轮组在图2中标记为G1、G2和G3。变速器14还具有五个离合器，为简便起见，其中四个标记为C1-C4，第五个离合器构造为双模式可选择单向离合器（SOWC）16。齿轮组G1、G2和G3分别为输入齿轮组、前输出齿轮组和后输出齿轮组。齿轮组G1-G3、离合器C1-C4和SOWC 16可有选择地单独或以各种组合接合和分离，以提供六挡后轮驱动（RWD）功能，如本领域技术人员所理解的。

变速器14还包括外壳或壳体20以及具有集成SOWC控制机构24的阀体组件（VBA）22，如下面参考图4和图5所描述的。如本文所使用的，术语“集成”指的是SOWC控制机构24和VBA 22的相对结构，控制机构24为VBA 22的一部分或整体部分。控制机构24基于变速器14的一个或多个预定操作模式有选择地控制或致动SOWC 16，如下所述。

本领域的技术人员会理解，SOWC在基本操作上类似于传统的单向离合器。但是，根据设计细节，SOWC还能够在给定的“传动”构件（例如输入座圈或第一联接盘）与第二独立的“从动”构件（例如沿一个或两个旋转方向的输出座圈或第二联接盘）之间提供机械连接。同样依赖于设计，SOWC可沿一个或两个旋转方向超速运行（overrun）。通常，SOWC含有选择器环或盘，当选择器环或盘移至第二或第三位置时，其控制或选择SOWC的各种操作模式。

用于锁止SOWC（例如图1的SOWC 16）的机械装置是变化的并且是公知的。例如，SOWC可使用滚子、楔块、摇杆、支柱或其它适合的扭矩传递元件，在SOWC 16的输入和输出座圈或构件之间设有多个这类元件。依据使用的SOWC的特定类型或形式及所需旋转方向，SOWC的每个座圈都可含有唯一的表面特征，例如窗口或支柱孔，每个特征都适于接合位于其中的一个或多个扭矩传递元件，以有选择地使能各种离合器操作模式。

特别地，在图2的变速器14中，SOWC 16具有内座圈或传动构件26和外座圈或从动构件28。从动构件28附接于或接地至中心支撑30，例如通过将多个花键33与中心支撑30中的配套花键37接合。传动构件26连接至输出齿轮组G2和G3，例如但不限于，行星齿轮组的行星架构件。SOWC 16在传动构件26与从动构件28之间有选择地沿一个旋转方向传递扭矩。反转传动构件26的旋转方向会使传动构件26能够相对于从动构件28自由旋转。

VBA 22位于SOWC 16的轴线或中心线27的附近并在其下方，使得如上所述进入VBA 22的流体压力沿一个方向移动SOWC 16的变速杆40，最后使SOWC 16接合在双模式SOWC 16的倒挡模式中。流体压力从VBA 22的排出沿另一方向移动变速杆40，最后分离SOWC 16，从而除了手动低挡和发动机制动第一挡之外，使得可与变速器14的第一至第六挡一起使用的前进高挡操作模式启用。因此，SOWC 16可接合在三个变速器操作模式中：倒挡、手动低速挡（即，当操作员将变速杆移到“L”位置时）和发动机制动第一挡（即，在变速杆处于“D”位置和变速器14使图1的车辆10从第一挡的停顿起动至大致5英里每小时时出现短暂时间）。

参考图3，图2中变速器14的一部分14A的分解图示出了VBA 22、壳体20和SOWC 16的大体方位。具有控制机构24的VBA 22位于壳体20的下侧或底面31的附近，即，在变速器14的中心线27下方，在一个实施例中，该VBA可至少部分地在由壳体20限定的腔室（未示出）内，以最小化封装空间。SOWC 16通过变速器14的中心支撑30定位或封闭。从动构件28被保持固定，即，被接地或连接至中心支撑30，例如通过将从动构件28的各种花键33与中心支撑30的多个配套花键37相接合。

SOWC 16的形状和/或尺寸恰当的连杆、臂或变速杆40一体地形成有或者直接连接或者间接连接至SOWC 16的选择器环或盘（未示出），并从SOWC 16朝着VBA 22的控制机构24径向向外地延伸。变速杆40可构造有下述的成形端44，例如图3中所示的叉，该成形端的形状、尺寸或其它方面构造成与控制机构24中致动器连杆50啮合或接合。SOWC 16还可包括分别用于在期望公差内将SOWC 16紧固在中心支撑30中的一对保持环48、49。

参考图4，为简便起见，移除了特定表面的VBA 22透视图示出了控制机构24的内部细节。如上所述，控制机构24为VBA 22的整体一部分，并包括孔状外壳56。孔状外壳56与VBA 22的上表面57一体地形成或者以其它方式连接至VBA 22的上表面57，孔状外壳56具有通常表现孔状外壳56的单独功能部分或端部的弹簧端62和活塞端64。在活塞端64为含有应用活塞（apply piston）66的活塞孔58，在弹簧端62为含有复位弹簧76的弹簧孔59。

活塞孔58加工成以紧密配合但是可自由移动的方式接收应用活塞66。活塞66通过图4中箭头I所示增压流体通过入口68的进入被有选择地沿着箭头A的方向致动。同样，出口74设在活塞孔58中，以允许任意捕集的流体排出，如箭头O所示，从而防止活塞66变得液压地锁止。止动特征70（例如但是不限于缓冲器或止动销）防止活塞66阻止液压流体流进入口68。在本发明的范围内，类似的特征也可集成进活塞孔塞72中而不是活塞66。

活塞66与致动器连杆50直接持续接触和/或可操作地连接至致动器连杆50，该连杆本身连接至变速杆40，并最后连接至SOWC 16，如图5中所示和如下所述。由于封装的限制，致动器连杆50、活塞66和复位弹簧76可位于不同的平面内，或者可选择地共面，如图3-图5中所示。无论如何构造，活塞66沿着箭头A方向的移动沿着相同方向推动或移动致动器连杆50。当进入流体压力中断时，弹簧孔59内的复位弹簧76沿着箭头B的方向推动或移动活塞66（见图5），该移动将流体排出或放出返回通过入口68。

活塞66的行程长度优选稍小于变速杆40在弹簧孔59的中心线87处的总旋转角度的弦长（见图5）。如果活塞行程大于所述弦长，那么SOWC 16中的某些部件（例如选择器盘（未示出））将变成活塞66沿箭头A方向（见图5）的应用力、以及复位弹簧76沿箭头B方向（见图5）的回复力的反作用构件。通过最小化传递至SOWC 16的反作用力，降低了磨损，潜在地延长了SOWC 16的寿命。相反，如果活塞行程远小于前述弦长，那么SOWC 16中的模式变化可能无法完全地或者最佳地执行。

控制机构24位于VBA 22的上表面57上，孔状外壳56的中心线87处在与SOWC 16中选择器盘（未示出）的旋转弧线相同的平面内。在孔状外壳56中浇铸、加工或以其它方式设置窗口80，该窗口80定心在SOWC 16的垂直轴线或线81（见图5）上，所述垂直轴线81穿过SOWC 16的旋转轴线27（见图5）。窗口80用作足以允许SOWC 16的变速杆40（见图5）与致动器连杆50接合或啮合的开口。

仍参考图4，活塞孔58中的壁82用作硬止动，从而在流体从流体控制通道88和入口68被引入活塞孔58时限制活塞66的活塞行程。孔塞72封闭活塞孔58的外端，并可通过塞保持环92固定在适当的位置。孔塞72还可用作硬止动，以限制沿着向外方向的活塞行程。

在弹簧孔59中，复位弹簧76被径向地保持，复位弹簧76构造为例如螺旋压缩型弹簧，但是在本发明的范围内也可使用其它弹簧设计。在弹簧孔59中支撑套92的后面可安装保持环91，用作复位弹簧76提供的弹簧力的第一反作用构件。当使用支撑套92时，复位弹簧76的一端与支撑套92接触，而复位弹簧76的另一端与一对凸缘93之一接触。

复位弹簧76的弹簧力推动致动器连杆50的活塞端64与活塞66直接持续接触。致动器连杆50和活塞66都在孔状外壳56中移动，直到止动特征70接触孔塞72为止。由于变速杆40的成形端44（见图5）接合地保持在一对凸缘93之间，所以SOWC 16的选择器盘（未示出）保持在第一角位置94（见图5）。塞保持环90为用于弹簧力的第二反作用构件。因为活塞66是与致动器连杆50分离的零件，所以它与在后面产生的任何连接或径向力都隔离开。这降低了活塞66与活塞孔 58之间的磨损或擦伤，从而最小化了所有零件被约束在孔状外壳56中的风险。

一起参考图4和图5，当SOWC 16需要模式改变时和特别是要应用或接合SOWC 16时，变速器泵（未示出）或专用泵的增压流体被引入流体控制通道88，然后通过入口68进入活塞孔58。当沿着箭头A方向作用在活塞66上的任意液压力超过复位弹簧76沿着箭头B方向提供的回复力时，活塞66和致动器连杆50一起朝着孔状外壳56的弹簧端62移动，直到活塞66接触在活塞孔58底部的壁82为止。因为变速杆40的成形端44（见图5）陷在或位于一对凸缘93之间，SOWC 16的变速杆40和选择器盘（未示出）每个都绕着SOWC 16（见图5）的旋转轴线27旋转至第二角位置96，从而实施SOWC 16中的所需模式变化或换挡。一旦位于第二角位置96，SOWC 16就设置或接合为倒挡模式，其中传动构件26与从动构件28（见图2、图3和图5）之间沿任一旋转方向都不可能存在相对运动。

为了将SOWC 16恢复至其它模式，即，前进挡模式，增压流体从流体控制通道88排出。当复位弹簧76提供的回复力超过排出流体的力时，活塞66和致动器连杆50沿着箭头B的方向朝着孔状外壳56的活塞端64移动。

参考图5，孔状外壳56具有在与SOWC 16的选择器盘（未示出）的旋转弧相同的平面内的中心线87。SOWC的选择器盘（未示出）的第一和第二角位置94和96距SOWC 16的垂直中心线或轴线81的距离基本相等。为便于组装进壳体20（见图2）中，变速杆40和/或其成形端44可构造成可从选择器盘（未示出）和SOWC 16移除。例如，变速杆40可插入选择器盘的凹槽或狭槽中，变速杆40一旦被紧固或保持至致动器连杆50就不能移动。

这样，减小了变速器中第一至第六挡变速器操作模式中的旋转损失。此外，因为消除了所有传统低挡和倒挡离合器部件，例如离合器盘组件、离合器应用活塞和离合器复位弹簧，所以减小了变速器的重量和封装空间。SOWC 16的倒挡模式代替了低挡和倒挡离合器的功能，而SOWC 16的前进挡模式以与其替换的单向离合器相同的模式运转。

尽管已经详细描述了实现本发明的最佳模式，但是本发明所属领域的技术人员应当认识到在所附权利要求范围内实现本发明的各种可选设计和实施方式。

Claims (16)

1.一种后轮驱动（RWD）车辆，包括：

具有三个齿轮组和五个离合器的六挡变速器，所述五个离合器包括具有传动构件和固定构件的双模式可选择单向离合器（SOWC），其中所述五个离合器可有选择地接合，以将所述三个齿轮组的构件连接至所述固定构件，从而启用所述变速器的倒挡和六个挡，所述六个挡包括：发动机制动第一挡、手动低速挡、第一挡和五个前进高速挡；

增压流体；和

阀体组件（VBA），具有可操作以控制所述SOWC从而在所述SOWC的两个模式之间选择的集成控制机构，所述集成控制机构包括：

第一孔和第二孔，其中所述第一孔与增压流体源流体连通，并具有位于所述SOWC的旋转轴线下方的中心线；

应用活塞，其位于所述第一孔内并可在该第一孔中移动；

复位弹簧，其位于所述第二孔内并可在该第二孔中压缩；

致动器连杆，其与所述应用活塞和所述复位弹簧持续接触；以及

变速杆，其可操作地连接至所述SOWC和所述致动器连杆中的每一个，所述变速杆可操作以响应于所述应用活塞的移动方向在所述SOWC的两个模式之间选择；

其中所述增压流体沿着一个方向移动所述应用活塞和致动器连杆，从而将所述传动构件锁止到所述固定构件，从而选择所述发动机制动第一挡、倒挡和手动低速挡中的一个；并且

其中所述复位弹簧沿着另一个方向移动所述应用活塞和致动器连杆，以在所述第一挡和所述五个前进高速挡中的一个期间将所述传动构件与所述固定构件解锁。

2.如权利要求1的车辆，其中所述固定构件为所述SOWC的被标引至所述变速器的固定壳体的从动构件。

3.如权利要求1的车辆，其中所述变速杆包括适于接合所述致动器连杆以随其一起移动的成形端。

4.如权利要求1的车辆，其中所述第一孔的中心线垂直于所述变速器的旋转轴线。

5.如权利要求1的车辆，其中所述应用活塞、所述复位弹簧和所述致动器连杆共面。

6.如权利要求1的车辆，还包括在所述第一孔内适于限制所述致动器连杆的轴向行程的硬止动。

7.如权利要求1的车辆，还包括每个都可操作地连接至所述致动器连杆的一对凸缘，

其中所述变速杆在所述一对凸缘之间接合所述致动器连杆。

8.如权利要求1的车辆，其中所述VBA安装至所述固定壳体的下侧。

9.一种后轮驱动（RWD）自动变速器，具有五个离合器和三个齿轮组，提供了倒挡和六个前进挡，这六个前进挡包括发动机制动第一挡、手动低速挡、不同的第一挡和五个前进高速挡，所述RWD变速器包括：

中心支撑；

双模式可选择单向离合器（SOWC），其具有标引至所述中心支撑的从动构件、可旋转的传动构件及变速杆，所述SOWC可为所述变速器的五个离合器中的一个；和

阀体组件（VBA），其位于所述中心支撑附近并在所述中心支撑下方，所述VBA具有适于在所述SOWC的两个模式之间选择的集成控制机构，并包括：

第一孔和第二孔，其中所述第一孔具有位于所述SOWC的旋转轴线下方的中心线；

应用活塞，其位于所述第一孔内并在所述第一孔中可移动,所述应用活塞通过允许增压流体进入第一孔可沿第一方向移动，从而选择所述SOWC的第一模式，其中所述第一模式将所述传动构件锁止至所述从动构件，以允许所述发动机制动第一挡、所述手动低速挡和所述倒挡中的一个；

复位弹簧，其位于所述第二孔内并在所述第二孔中可压缩，且适于沿着第二方向偏压所述应用活塞，从而选择所述SOWC的第二模式，其中所述第二模式允许所述传动构件相对于所述从动构件自由旋转，以允许所述不同的第一挡和所述五个前进高速挡中的一个；和

致动器连杆，其与所述应用活塞和所述变速杆中的每一个都持续接触，所述致动器连杆适于响应于所述应用活塞在所述第一孔中的移动而移动所述变速杆。

10.如权利要求9的变速器，其中所述变速杆从所述SOWC径向向外地延伸，并包括适于接合所述致动器连杆的成形端，使得所述变速杆随所述致动器连杆一起移动。

11.如权利要求10的变速器，其中所述成形端构造为叉，并且其中所述致动器连杆包括一对凸缘，所述叉位于所述一对凸缘之间。

12.如权利要求11的变速器，其中所述变速杆可从所述SOWC拆卸，以便于所述变速器的组装。

13.如权利要求9的变速器，其中所述第一孔的中心线垂直于所述变速器的旋转轴线。

14.一种减小六挡后轮驱动（RWD）自动变速器中的旋转损失的方法，所述六挡RWD自动变速器具有阀体组件（VBA）和五个扭矩传递机构，其中所述VBA包括可操作用于移动致动器连杆的液压活塞，所述五个扭矩传递机构包括具有变速杆的双模式可选择单向离合器（SOWC），所述方法包括：

将所述VBA定位在所述变速器中，使得所述液压活塞的中心线位于所述SOWC的旋转轴线的下方；

确定换挡指令，该换挡指令发信号通知请求变速器换挡至发动机制动第一挡、倒挡和手动低挡之一；

响应于所述换挡指令而允许增压流体进入VBA，从而沿一个方向移动所述液压活塞，并从而使所述变速杆从第一位置移至第二位置；

其中所述变速杆至所述第二位置的移动将传动构件锁止到固定构件上。

15.如权利要求14的方法，还包括：

确定另一换挡指令，该另一换挡指令发信号通知请求变速器从发动机制动第一挡、倒挡和手动低挡之一换挡至不同第一挡和前进高速挡之一；和

将流体从所述VBA排出，从而沿另一方向移动所述液压活塞，并使所述变速杆旋转至所述第一位置；

其中所述第一位置将所述传动构件与所述固定构件解锁。

16.如权利要求15的方法，其中所述变速器包括中心支撑，并且其中所述中心支撑被标引至所述变速器的壳体。

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