CN102537318A - 一种带有换挡控制轴的amt自动变速箱和其换挡方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车领域的自动变速箱，包括一个常规AMT汽车变速箱，在其中增加一个以齿轮副并联于变速箱的扭矩输入输出端且具有可控制传递扭矩的离合器的换挡控制轴，该轴齿轮副传动比要原变速箱所有档位的传动比小并且输入输出端转速可以不同。换挡过程该轴分担了发动机输出扭矩向外传递并且大小被可控制传递扭矩的离合器控制，其输入输出端转速之比受到传递扭矩和发动机油门开度大小控制，从而控制了与之并联的各档位的换挡条件，各档位接合齿轮之间的传递动力接近于零即可摘挡，接合齿轮之间转速差接近于零即可挂档。换挡控制轴在换挡过程中始终在输出扭矩并且大小可控，换挡过程的全部时间内完全不中断动力输出，换挡冲击小，同时可以降低能耗。

Description

一种带有换挡控制轴的AMT自动变速箱和其换挡方法

技术领域

本发明涉及汽车领域的自动变速箱，涉及一种带有换挡控制轴的AMT自动变速箱和其换挡方法

背景技术

汽车AMT自动变速箱是在传统汽车变速箱基础上由TCU和电控换挡执行机构实现了模拟熟练驾驶员自动完成整个换挡过程。TCU也叫变速箱控制单元，多采用大规模集成电路构成，能够处理传感器输入信号，发出控制指令，电控换挡机构接受指令实施机械动作进行操控，其中油门控制多采用步进电机，离合器和换挡选档臂多采用伺服电机驱动。现有的AMT自动变速箱在换挡过程中普遍存在动力中断，即有使用离合器切断动力传递的动作，带来换挡冲击。即便是当前较先进的DCT双离合器，也不过是切断时间短暂，不易察觉而已，并且成本高昂。也有的为了不中断动力加装电机在换挡期间补充动力输出，增加了成本和控制复杂度。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种能保证换挡过程的全部时间内完全不中断动力输出，换挡冲击小，易于制造，并且成本较低的AMT自动变速箱和其换挡方法。

本发明的技术方案是：在常规AMT汽车变速箱增加一个以齿轮副并联于变速箱的扭矩输入输出端且具有可控制传递扭矩的离合器的换挡控制轴，可控制传递扭矩的离合器可选用电磁离合器或者摩擦离合器等，通过调整电流或者压紧力来调节传递扭矩。该轴齿轮副传动比要原变速箱所有档位的传动比小并且输入输出端转速可以不同。换挡过程该换挡控制轴分担了发动机输出扭矩向外传递并且大小被可控制传递扭矩的离合器控制，其输入输出端转速之比受到传递扭矩和发动机油门开度大小控制。换挡控制轴控制了与之并联的在档档位接合齿轮之间的传递动力和非在档档位接合齿轮之间转速差，从而控制了与之并联的各档位的换挡条件。增加的这根换挡控制轴可以是一根独立于传统变速箱现有传动轴之外的轴，见图1，也可以利用现有中间轴改变而成，见图2，保证并联于变速箱的扭矩输入输出端即可，可以根据结构需要进行选择。

摘挡操作时，在可控制传递扭矩的离合器的控制下增加换挡控制轴传递扭矩，由于换挡控制轴齿轮副传动比要原变速箱所有档位的传动比小，相当于给变速箱增加了一个比现有最高档位更高的档位，发动机同时把扭矩分配给并联的换挡控制轴和在档扭矩输出轴时，换挡控制轴总是能优先获得扭矩分配权，直至占有发动机的全部输出扭矩，相当于切断了现有档位的动力传递，接合齿轮之间的传递动力接近于零时即可摘挡。

挂档操作时，换挡控制轴处于单独传递扭矩状态，为了尽量少的改变变速箱动力输出，减少换挡冲击，同时由于车速相对于发动机转速不易发生剧烈变化，主要通过发动机油门开度大小，同时配合可控制传递扭矩的离合器的传递扭矩来控制发动机转速，从而控制换挡控制轴输入输出端转速之比。由于换挡控制轴是通过齿轮副并联于变速箱的扭矩输入输出端，它的输入输出端转速之比必然影响变速箱各档位的接合齿轮之间转速差，某个档位接合齿轮之间转速差接近于零时即可挂档。然后在可控制传递扭矩的离合器的控制下减少换挡控制轴传递扭矩，逐渐由所挂档位单独驱动。

以上提及的摘挡和挂档时机，转速，扭矩，油门开度的控制都是由TCU和电控换挡执行机构实现的。

本发明的有益效果是：由于换挡控制轴在换挡过程中始终在输出扭矩并且大小可控，换挡过程的全部时间内完全不中断动力输出，扭矩大小的波动受到控制，所以换挡冲击也可以控制得较小。在换挡过程中传统变速箱与发动机之间的离合器多数档位切换时可以不用动作，但是在汽车起步时或者低档位需要很大扭矩时，以及挂入空挡和倒档时还要发挥它的作用。传统变速箱各档位原有的同步器由于接合齿轮之间转速差在本发明中能得到精确控制，同步器作用减小，但是从减小控制精度考虑，应该保留，其工作寿命可大幅延长。由于可控制传递扭矩的离合器由于输入和输出端的转速有差异，同时要传递扭矩，会造成功率损失，通过在可控制传递扭矩的离合器中增加能量同收装置可回收这部分功率损失。在换挡过程中发动机转速在两切换挡位常用工作转速之间波动，波动范围较小，相比传统变速箱换挡过程的离合器分离接合，发动机转速的大幅度波动等带来的能量损失，本发明会带来节能的效果。

附图说明

图1是本发明独立换挡控制轴的AMT自动变速箱的结构示意图

图2是本发明将中间轴改变成换挡控制轴的AMT自动变速箱的结构示意图

图中：1-变速箱输入轴，2-变速箱中间轴，3-变速箱输出轴，4-发动机到变速箱离合器

5-换挡控制轴，6-换挡控制轴输入端齿轮副，7-换挡控制轴输出端齿轮副，

8-可控制传递扭矩的离合器，9-一档接合齿轮，10-二档接合齿轮，11-三档接合齿轮，12-可加装能量

回收装置，13-接合套。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的实施，图1和图2的原理完全相同。假设本变速箱3个前进挡，一个倒档。

1)汽车起步时，离合器4断开，挂入一档，一档接合齿轮9被接合套接合，离合器4配合油门起步。

2)达到换入二档的时机时，可控制传递扭矩的离合器8的传递扭矩由零开始增加，换挡控制轴5和齿轮副6，7向输出端传递扭矩。有一段时间变速箱输出轴3和换挡控制轴5同时输出扭矩，由于换挡控制轴齿轮副传动比要一档的传动比小，扭矩优先从换挡控制轴5输出，直至换挡控制轴占有发动机的全部输出扭矩，一档接合齿轮9传递的扭矩为零，这时接合套退出一档接合齿轮9，即一档被摘挡。

3)为了挂入二档(升档)，需要调整二档接合齿轮10和接合套之间的转速差。为了尽量少的改变变速箱动力输出，减少换挡冲击，同时由于车速相对于发动机转速不易发生剧烈变化，主要通过发动机油门开度大小，同时配合可控制传递扭矩的离合器的传递扭矩来控制发动机转速，从而控制换挡控制轴输入输出端转速之比。由于换挡控制轴是通过齿轮副并联于变速箱的扭矩输入输出端，它的输入输出端转速之比必然影响变速箱各档位的接合齿轮之间转速差。适当减小油门降低发动机转速，二档接合齿轮10和接合套13之间转速差接近于零时即可挂档。然后在可控制传递扭矩的离合器的控制下减少换挡控制轴传递扭矩，逐渐由二档齿轮单独驱动，即挂入二档。

4)二档挂入三档参考2)和3)的描述。

5)到了三档换入二档的时机(减档)，可控制传递扭矩的离合器8的传递扭矩由零开始增加，换挡控制轴5和齿轮副6，7向输出端传递扭矩。有一段时间变速箱输出轴3和换挡控制轴5同时输出扭矩，由于换挡控制轴齿轮副传动比要三档的传动比小，扭矩优先从换挡控制轴5输出，直至换挡控制轴占有发动机的全部输出扭矩，三档接合齿轮11传递的扭矩为零，这时接合套退出三档接合齿轮11，即三档被摘挡。

6)挂入二档，需要调整二档接合齿轮10和接合套之间的转速差。适当加大油门提高发动机转速，二档接合齿轮10和接合套13之间转速差接近于零时即可挂档。然后在可控制传递扭矩的离合器的控制下减少换挡控制轴传递扭矩，逐渐由二档齿轮单独驱动，即挂入二档。

7)其它档位间切换参考参考2)至3)和5)至6)的描述。

8)挂入空挡和倒档，离合器4断开即可实施。

9)由于可控制传递扭矩的离合器由于输入和输出端的转速有差异，同时要传递扭矩，会造成功率损失，通过在可控制传递扭矩的离合器中增加能量回收装置12能可回收这部分功率损失。

Claims (6)

1.一种带有换挡控制轴的AMT自动变速箱，其特征是：包括一个常规AMT汽车变速箱，一个以齿轮副并联于变速箱的扭矩输入输出端且具有可控制传递扭矩的离合器的换挡控制轴。

2.如权利要求1所述的一种带有换挡控制轴的AMT自动变速箱，其特征是：该轴齿轮副传动比要原变速箱所有档位的传动比小并且输入输出端转速可以不同。

3.如权利要求1所述的一种带有换挡控制轴的AMT自动变速箱，其特征是：换挡过程该轴分担了发动机输出扭矩向外传递并且大小被可控制传递扭矩的离合器控制，其输入输出端转速之比受到传递扭矩和发动机油门开度大小控制。

4.如权利要求1所述的一种带有换挡控制轴的AMT自动变速箱，其特征是：换挡控制轴在换挡过程中始终在输出扭矩并且大小可控，换挡过程的全部时间内完全不中断动力输出。

5.如权利要求1所述的一种带有换挡控制轴的AMT自动变速箱，其特征是：换挡控制轴占有发动机的全部输出扭矩时，在档接合齿轮之间的传递动力接近于零时即可摘挡。

6.如权利要求1所述的一种带有换挡控制轴的AMT自动变速箱，其特征是：以换挡控制轴输入输出端转速之比控制变速箱各档位的接合齿轮之间转速差，某个档位接合齿轮之间转速差接近于零时即可挂档。然后在可控制传递扭矩的离合器的控制下减少换挡控制轴传递扭矩，逐渐由所挂档位单独驱动。

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