CN102235492A - 用于车辆的自动变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的自动变速器，其改变来自发动机的动力的旋转方向和转速范围，该自动变速器包括：向前/向后换挡器，用于改变从发动机传输的动力的旋转方向；运行速度换挡器，用于改变所述向前/向后换挡器的转速范围；主换挡致动器，用于驱动运行速度换挡器；离合器，用于在运行速度换挡器的换挡过程期间选择性中断从发动机传输的动力；离合器操纵器，用于驱动离合器；以及控制器，用于通过控制离合器操纵器来驱动离合器以当用于运行速度换挡器的换挡信号被输入时中断从发动机传输的动力，用于通过控制主换挡致动器来驱动运行速度换挡器，并用于当完成换挡过程时再次控制离合器操纵器以使离合器返回初始位置。

Description

用于车辆的自动变速器
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的自动变速器，更特别地涉及如下的用于车辆的自动变速器：其控制离合器操纵器以针对车辆的向前和向后动作来操作离合器，并用于改变运行速度以中断发动机动力传输，从而使不方便的离合器操纵自动化。
背景技术
拖拉机具有用于传输发动机动力的变速器。变速器设置有取力器(PTO)接合套筒，其用以在发动机与操作机械之间，通过选择性地接收发动机动力来驱动操作机械而无需主变速器。
图1为示意性示出拖拉机的结构的示意图，图2示出了拖拉机的传动系。
如图1所示，拖拉机10设置有机架13，该机架具有前转向轮11和后驱动轮12，并且发动机20和变速器30从前到后顺序地被安装在机架13上。此外，在机架13上发动机20的后面设置有驾驶室14。用于驱动后轮12的后轮轴40被连接至变速器30的后部。PTO轴41从变速器30的PTO换挡装置(shifting unit)伸出，以操作被安装在处于后部的升降装置50处的操作机械。
如图2所示，变速器30包括：向前/向后换挡器31，用于在向前(正转)与向后(反转)之间切换以传输发动机20的转动动力；主换挡装置32，用于以多级(通常为4级)改变拖拉机的运行速度；副换挡装置33，用于将换挡装置32的速度变化扩展为多级(通常为2至4级)；以及最终减速装置34，被连接至副换挡装置33的输出轴，以最终减速并且同时改变被传输至后轮轴40的动力的传输方向。此外，还包括PTO装置35，其接收来自主换挡装置32的动力以将动力传输至操作机械。
在拖拉机中，通过操纵被安装在驾驶员驱动装置中的向前/向后杠杆来选择向前、空档(neutral)和向后，通过操纵高速/低速换挡杠杆来选择副换挡装置33的高速和低速，并且通过操纵主换挡杠杆将主换挡装置32的速度选择为所需速度。根据这些选择，借助于内部液压离合机构或同步机构进行传输。
为了切换手动变速器车辆(比如现有的拖拉机)中的齿轮，驾驶员操作离合器踏板以使发动机转轴与负荷轴通过离合器之间形成的连接松脱，并手动操纵换挡杠杆以操作齿轮。
然而，这种程序是不方便的，而且如果在踩压离合器踏板不完全时就强制执行换挡动作会发生换挡冲击。当发生换挡冲击时，会产生拖拉机发出咔嗒声的现象，因此会存在过度应力施加至传动系的各个组件的问题。
发明内容
本发明提供一种用于车辆的自动变速器，其设置有离合器操纵器和主换挡操纵器而无需改变现有的手动变速系统结构，由此使不方便的离合器操纵自动化以在车辆运动期间改变速度。
在一个方案中，提供一种用于车辆的自动变速器，其改变来自发动机的动力的旋转方向和转速范围，该自动变速器包括：向前/向后换挡器，用于改变从发动机传输的动力的旋转方向；运行速度换挡器，用于改变向前/向后换挡器的转速范围；主换挡致动器，用于驱动运行速度换挡器；离合器，用于在运行速度换挡器的换挡过程期间选择性中断从发动机传输的动力；离合器操纵器，用于驱动离合器；以及控制器，用于通过控制离合器操纵器来驱动离合器以当用于运行速度换挡器的换挡信号被输入时中断从发动机传输的动力，用于通过控制主换挡致动器来驱动运行速度换挡器，并用于当完成换挡过程时再次控制离合器操纵器以使离合器返回离合器的初始位置。
上述自动变速器还可包括：开关式的向前/向后杠杆开关，其输入启动信号以改变来自发动机的动力的旋转方向；以及向前/向后致动器，用于根据控制器基于向前/向后杠杆开关的位置进行的控制来驱动向前/向后换挡器。当通过向前/向后杠杆开关输入向前/向后换挡信号时，控制器可通过控制离合器操纵器来驱动离合器以中断从发动机传输的动力，通过控制向前/向后致动器来驱动向前/向后换挡器，而且当完成向前/向后换挡过程时，控制器可再次控制离合器操纵器以使离合器返回初始位置。
上述自动变速器还可包括向前/向后致动器传感器，用于感测向前/向后致动器的位移值并且将位移值传输至控制器。控制器可分析由向前/向后致动器传感器输入的感测值，并产生用于驱动离合器操纵器的控制信号。
上述自动变速器还可包括离合操纵器传感器，用于感测离合操纵器的位移值并且将位移值传输至控制器。控制器可分析由离合操纵器输入的感测值，并产生用于驱动向前/向后致动器或主换挡致动器的控制信号。
上述自动变速器还可包括开关式的主换挡杠杆开关，其输入启动信号以改变来自发动机的动力的转速范围。
上述自动变速器还可包括电子式制动器，用于制动或控制在向前/向后换挡器或运行速度换挡器中转动的齿轮以使其不超过设定的速度范围。
上述自动变速器还可包括：输入速度传感器，用于感测发动机的旋转驱动速度；以及输出速度传感器，用于感测向前/向后换挡器的输出轴的速度。
基于本发明的用于车辆的自动变速器，可以简单地添加离合器操纵器和主换挡致动器而无需改变现有的手动变速系统结构。因此，可以低成本地实现离合器操作控制的自动化。
基于本发明的用于车辆的自动变速器，可以省去在驱动期间用于改变速度的不方便的离合器操纵，由此实现换挡器操纵的便利性。
基于本发明的用于车辆的自动变速器，可通过控制器即刻地控制离合器操纵器以改变运行速度，由此使动力中断现象最小化。
附图说明
通过以下参照附图所作的详细描述，本发明的示例性实施例的上述及其它的方案、特征和优点将更加显而易见，在附图中：
图1为示意性示出了拖拉机的结构的示意图；
图2示出了拖拉机的传动系；以及
图3为示意性示出了根据一实施例的用于车辆的自动变速器的结构的方框图。
具体实施方式
以下将参照示出了示例性实施例的附图，更全面地描述示例性实施例。然而，本发明能够以多种不同的形式实施并且不应解释为仅限于在此公开的示例性实施例。更确切的说，提供这些示例性实施例为的是使得本发明全面且完整，并且将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。在本说明书中，可能省去公知的特征和技术的细节以免不必要地模糊所提供的实施例。
在此处使用的术语只用于描述特别的实施例而并非旨在限制本发明。在此使用的单数形式同样旨在包括复数形式，除非文中清楚地指出别的方式。此外，使用的术语“一”、“一个”等并非表示对量的限定，而是表示存在至少一个引用的对象。还应该理解的是，在本说明书中使用的术语“包括”或“包含”表示说明的特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或由它们组成的组的存在或补充。
除非以别的方式定义，在此处使用的所有术语(包括科技术语)具有如一个普通的本领域技术人员通常所理解的相同含义。还应该理解的是，术语(例如在通常使用的词典中定义的术语)的含义与它们在相关领域和本发明中的含义一致，并且除非在此明白地定义否则不应从理想化的或过度形式化的意义上来解释。
在附图中，图中相同的附图标记表示相同的元件。附图中的形状、尺寸和区域等可以为了清楚的目的而放大。
以下，将参照附图详细描述根据示例性实施例的用于车辆的自动变速器。
图3为示意性示出了根据一个实施例的用于车辆的自动变速器的结构的方框图。
参照图3，根据此实施例的自动变速器包括离合器110、离合器操纵器112、向前/向后换挡器120、运行速度换挡器130、主换挡致动器132和控制器140，并且可以可选地包括离合器踏板114、向前/向后换挡致动器122、向前/向后杠杆开关124、主换挡杠杆开关134、输入速度传感器160和/或输出速度传感器170。
当用户在车辆的向前和向后之间切换并改变运行速度时，离合器110选择性中断从发动机100至换挡器120的动力传输。即使在用户操纵主换挡杠杆开关134而没有踩压离合器踏板114的时候，当换挡启动信号通过主换挡杠杆开关134被输入时，离合器操纵器112驱动马达以操作离合器110。
具体地，离合器操纵器112通过将马达驱动并使离合器分离毂(clutchrelease hub)运动来操作离合器。
当离合器110因为离合器操纵器112被驱动而被操作时，可以中断从发动机110传输的动力，并且能够防止车辆中的传动系的损坏(这在进行变速而从发动机110传输的动力并未被中断时会发生)。
向前/向后换挡器120改变从发动机100传输的动力的旋转方向，以选择性地使车辆向前和向后运动。向前/向后致动器122根据控制器140的控制来驱动向前/向后换挡器120。向前/向后杠杆开关124是用于输入启动信号以改变发动机100的转动动力的方向的装置。此处，根据此实施例的向前/向后杠杆开关124是开关式的，因此其可以容易地被用户操纵，并且可以具有与现有的向前/向后杠杆相同的结构。
用户可以通过向前/向后杠杆开关124设定向前、空档和向后，并且向前/向后换挡器120的同步齿轮(synchromesh)根据来自向前/向后杠杆开关124的启动信号而最终与向前齿轮或向后齿轮啮合，由此改变发动机100的转动动力的方向。
具体地，为了使停止的车辆向前运动，驾驶员将向前/向后杠杆开关124从空档设置为向前。在此，控制器140感测电杠杆操纵信号，并且操作离合器操纵器112以使离合器分离毂运动从而使离合器110松脱并同时中断发电机动力的传输。
随后，当离合器110松脱时，控制器140输出用于操作向前/向后致动器122的信号，向前/向后致动器122根据控制器140的控制来操作马达，以使向前/向后杠杆轴旋转，由此使得同步齿轮的滑套(sleeve)位于与向前齿轮啮合的位置。此处，当还设置有离合器操纵器传感器(未示出)时，离合器操纵器112的位移值被传输至控制器140，使得控制器140可以更精确地控制向前/向后致动器122的操作。
当向前/向后换挡器120的同步齿轮的滑套与向前齿轮的啮合操作完成时，控制器140发出再次驱动离合器操纵器112的信号。在开始阶段，考虑到对于车辆施加的冲击，离合器操纵器112将离合器110操作成部分接合以便慢慢地启动车辆，并且在启动之后将离合器110驱动成再次处于初始状态。此处，当还设置有离合器操纵器传感器(未示出)时，被感测到的离合器操纵器112的位移值即被传输至控制器140，使得控制器140可以更精确地控制向前/向后致动器122的操作。
另一方面，当驾驶员想要向后运动时，驾驶员就将向前/向后杠杆开关124设置为向后。随后，控制器140感测电杠杆操纵信号并且操作离合器操纵器112，以使离合器松脱毂运动，进而将离合器110松脱并且同时中断发动机动力的传输。随后，当离合器110松脱时，控制器140输出用于操作向前/向后致动器122的信号，而向前/向后致动器122根据控制器140的控制来操作马达以使向前/向后杠杆轴旋转，由此使得同步齿轮的滑套位于与向前齿轮啮合的位置。当向前/向后换挡器120的同步齿轮最终与向后齿轮啮合时，控制器140控制离合器操纵器112以使离合器110返回其初始状态。
运行速度换挡器130改变向前/向后换挡器120的转速范围，而主换挡致动器132根据控制器140的控制来驱动运行速度换挡器130。主变速杆开关134是在车辆的运行期间输入用于发动机100的主变速器的信号的装置。
如果驾驶员在车辆移动的同时想要改变车辆速度范围，驾驶员将主变速杆开关170置于期望的速度范围内。根据此实施例的主变速杆开关170为与现有的杠杆类型不同的开关式，因此其可被容易地操纵并且不必设有通常附加至主变速杆的离合器操纵键。控制器140感测电杠杆操纵信号并且操作离合器操纵器112，以使离合器松脱毂运动从而通过离合器110中断来自发动机的动力传输。
随后，控制器140感测离合器操纵器112的位移值信号，并使被连接至主换挡致动器132的换档拨叉(shift fork)运动，由此使同步齿轮的换挡滑套(shift sleeve)与处于所需的速度范围中的齿轮啮合。此处，当还设置有离合器操纵器传感器时，离合器操纵器112的位移值被传输至控制器140，使得控制器140可以更精确地控制主换挡致动器132的操作时间。
随后，控制器感测主换挡致动器132的位移值并且控制离合器操纵器112，以使得被操作以中断来自发动机100的动力传输的离合器110返回至初始位置，并由此将发动机100的动力传输至换挡器120和130。
电子式制动器150制动或控制在向前/向后换挡器120中或在运行速度换挡器130中转动的齿轮以防止超过设定的速度范围。根据一个实施例，电子式制动器150感测主变速杆开关134的位置，以控制车辆在设定位置的速度范围中运行。
根据另一实施例，还可设置有输入速度传感器160和输出速度传感器170。
输入速度传感器160感测发动机100的旋转驱动速度，而输出速度传感器170感测向前/向后换挡器120的输出轴的转速。
通过输入速度传感器160和输出速度传感器170得到的感测值被传输至控制器140，控制器140比较并分析上述感测值。当感测到发动机动力未被充分传输至向前/向后换挡器120的输出轴或类似现象时，控制器140确定传动系故障并产生用于驱动离合器操纵器112等的控制信号。
根据此实施例，可以添加使用离合器操纵器112、向前/向后致动器122、主换挡致动器132等而无需改变现有的手动传动系统的结构。
此外，根据一个实施例，自动变速器可包括基于现有技术的离合器踏板114。因此，用户可以通过直接踩压离合器踏板114来手动执行换挡器操作而无需驱动离合器操纵器120。
虽然参照本发明的示例性实施例对本发明进行了具体说明和描述，但本领域技术人员应该理解的是，在不脱离由所附权利要求书所限定的本发明的精神和保护范围的情况下可以在形式和细节上进行多种变化。
此外，可以在不脱离本发明的实质保护范围的情况下对本发明的教示进行多种修改以匹配特殊的情况或材料。因此，应该理解的是，本发明并不限于作为用于执行本发明的最佳方式所披露的特殊示例性实施例，而是本发明将涵盖落入所附权利要求书的范围内所有的实施例。

Claims (7)

1.一种用于车辆的自动变速器，其改变来自发动机的动力的旋转方向和转速范围，该自动变速器包括：
向前/向后换挡器，用于改变从所述发动机传输的动力的旋转方向；
运行速度换挡器，用于改变所述向前/向后换挡器的转速范围；
主换挡致动器，用于驱动所述运行速度换挡器；
离合器，用于在所述运行速度换挡器的换挡过程期间选择性中断从所述发动机传输的动力；
离合器操纵器，用于驱动所述离合器；以及
控制器，用于通过控制所述离合器操纵器来驱动所述离合器，以当用于所述运行速度换挡器的换挡信号被输入时中断从所述发动机传输的动力；用于通过控制所述主换挡致动器来驱动所述运行速度换挡器；并用于当完成换挡过程时再次控制所述离合器操纵器，以使所述离合器返回初始位置。
2.如权利要求1所述的自动变速器，还包括：
开关式的向前/向后杠杆开关，其输入启动信号以改变来自所述发动机的动力的旋转方向；以及
向前/向后致动器，用于根据所述控制器基于所述向前/向后杠杆开关的位置进行的控制来驱动所述向前/向后换挡器；
其中，当通过所述向前/向后杠杆开关输入向前/向后换挡信号时，所述控制器：通过控制所述离合器操纵器来驱动所述离合器，以中断从所述发动机传输的动力；通过控制所述向前/向后致动器来驱动所述向前/向后换挡器；以及当完成向前/向后换挡过程时，再次控制所述离合器操纵器以使所述离合器返回初始位置。
3.如权利要求2所述的自动变速器，还包括向前/向后致动器传感器，用于感测所述向前/向后致动器的位移值并且将所述位移值传输至所述控制器；
其中所述控制器分析由所述向前/向后致动器传感器输入的感测值，并产生用于驱动所述离合器操纵器的控制信号。
4.如权利要求2所述的自动变速器，还包括离合器操纵器传感器，用于感测所述离合器操纵器的位移值并且将所述位移值传输至所述控制器；
其中所述控制器分析由所述离合操纵器输入的感测值，并产生用于驱动所述向前/向后致动器或所述主换挡致动器的控制信号。
5.如权利要求1所述的自动变速器，还包括开关式的主换挡杠杆开关，其输入启动信号以改变来自所述发动机的动力的转速范围。
6.如权利要求1所述的自动变速器，还包括电子式制动器，用于制动或控制在所述向前/向后换挡器或所述运行速度换挡器中转动的齿轮以防止超过设定的速度范围。
7.如权利要求1所述的自动变速器，还包括：
输入速度传感器，用于感测所述发动机的旋转驱动速度；以及
输出速度传感器，用于感测所述向前/向后换挡器的输出轴的速度。
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