CN102644702A

CN102644702A - 双中间轴协同传递动力的自动变速器及其控制方法

Info

Publication number: CN102644702A
Application number: CN2011100388225A
Authority: CN
Inventors: 高波; 张海
Original assignee: Shanghai Zicheng Information Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Zicheng Information Technology Co Ltd
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2012-08-22

Abstract

本发明提供一种双中间轴协同传递动力的自动变速器，包括第一离合器、第一中间轴、第二离合器、第二中间轴、变速器输入轴、变速器输出轴，还包括行星机构，其中，所述行星机构包括如下装置：行星架，其连接所述变速器输入轴；齿圈，其连接所述第一离合器非连接所述第一中间轴的一端；太阳轮，其连接所述第二离合器非连接所述第二中间轴的一端。还提供相应的控制方法。本发明是在现有的双离合器式自动变速器的基础上，通过增设行星机构和两个制动器，并配合两个离合器使用，使它既可以达到用极少的齿轮对数实现更多速比档位的目的，又可以实现双离合器自动变速器的动力换档性能。

Description

双中间轴协同传递动力的自动变速器及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车传动系统，尤其是汽车离合器传动系统，具体地，涉及汽车离合器传动系统中双中间轴协同传递动力的的自动变速器及相应的控制方法。

背景技术

现在的汽车自动变速器主要有液力机械式自动变速器(AT)、无级变速器(CVT)以及电控机械式自动变速器(AMT)。特别是电控机械式自动变速器的发展，由于其具有目前汽车工业发展所要求的高燃油经济性、低排放和保护现有手动变速器生产投资等优点，受到了各大汽车厂的重视。但是AMT的工作原理决定了它在换档过程中存在动力中断的缺点，车辆必然产生减速度，换档时间长，给车辆的加速性、舒适性等带来不利影响。正是在这种情况下，双离合器式自动变速器-DCT应运而生，它既可以充分利用电控机械式自动变速器具有的优点，又可以消除其换档过程动力中断的缺点。

现有的DCT系统的基本构成可归纳成如图1所示。从原理上讲，DCT系统是将2套离合器一齿轮变速系统交替使用，其中一套负责l、3、5档等奇数档变速；另一套负责2、4、6档等偶数档和倒档的变速。事实上，虽然DCT系统实现了动力换挡，但是与所有现有的机械式自动变速器一样，其变速器的档位数是受变速器内传递齿轮对数限制的，即：一般情况下，有几对传递齿轮就有几个档位；同时，DCT系统工作时只有一根轴传递动力，另一根处于闲置状态。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种双中间轴协同传递动力的的自动变速器及其相应的控制方法。

根据本发明的一个方面，提供一种双中间轴协同传递动力的的自动变速器，包括第一离合器、第一中间轴、第二离合器、第二中间轴、变速器输入轴、变速器输出轴，还包括行星机构，其中，所述行星机构包括如下装置：行星架，其连接所述变速器输入轴；齿圈，其连接所述第一离合器非连接所述第一中间轴的一端；太阳轮，其连接所述第二离合器非连接所述第二中间轴的一端。

优选地，还包括如下装置：第一制动器，其连接所述齿圈，用于制动所述齿圈；第二制动器，其连接所述太阳轮，用于制动所述太阳轮。

根据本发明的另一个方面，还提供一种双中间轴协同传递动力的自动变速器的控制方法，包括如下步骤：a.确定汽车所需的速比；b.根据所述速比确定档位；c.根据所述档位控制换档驱动机构，所述步骤c包括如下步骤：c1. 控制所述换档驱动机构驱动所述第一中间轴和第二中间轴同时向所述变速器输出轴传递动力。

优选地，所述步骤c1包括如下步骤：c11. 判断所述齿圈是否被制动；c12. 若所述齿圈被制动，则将所述第一中间轴上空套的齿轮与所述变速器输出轴上相应的接合套接合；c13. 将所述第一离合器接合；c14. 将所述第一制动器松开。

优选地，所述步骤c1包括如下步骤：c11'. 判断所述太阳轮是否被制动；c12'. 若所述太阳轮被制动，则将所述第二中间轴上空套的齿轮与所述变速器输出轴上相应的接合套接合；c13'. 将所述第二离合器接合；c14'. 将所述第二制动器松开。

本发明是在现有的双离合器式自动变速器的基础上，通过增设行星机构和两个制动器，并配合两个离合器使用，使它既可以达到用极少的齿轮对数实现更多速比档位的目的，又可以实现双离合器自动变速器的动力换档性能。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出现有技术中双离合器自动变速器的结构示意图；

图2示出根据本发明的第一实施例的，双中间轴协同传递动力的的自动变速器的结构示意图；

图3示出根据本发明的第二实施例的，双中间轴协同传递动力的的自动变速器的结构示意图；

图4示出根据本发明的第三实施例的，双中间轴协同传递动力的的自动变速器的控制方法的流程图。

具体实施方式

图2示出根据本发明的第一实施例的，双中间轴协同传递动力的的自动变速器的结构示意图。具体地，在本实施例中，所述双中间轴协同传递动力的的自动变速器包括第一离合器21、第一中间轴41、第二离合器22、第二中间轴42、变速器输入轴6、变速器输出轴5，还包括行星机构3，其中，所述行星机构3包括行星架31、齿圈、太阳轮，其中，所述行星架31连接所述变速器输入轴6，所述齿圈连接所述第一离合器21非连接所述第一中间轴41的一端，所述太阳轮连接所述第二离合器22非连接所述第二中间轴42的一端。优选地，所述自动变速器还包括第一制动器11、第二制动器12，其中，所述第一制动器11连接所述齿圈，用于制动所述齿圈；所述第二制动器12连接所述太阳轮，用于制动所述太阳轮。所述第一制动器11以及第二制动器12优选地均固定在所述自动变速器的外壳上。发动机输出的动力经所述行星机构3、第一离合器11、第二离合器12、第一中间轴41、第二中间轴42、最终通过所述变速器输出轴5输出。

更为具体地，本发明的目的在于解决现有技术中不足，提供一种双离合器自动变速器，使之既可以达到用极少的齿轮对数实现更多的速比档位的目的，又可以实现双离合器自动变速器的动力换档的功能。

在对所述自动变速器进行控制的过程中，根据车辆当前的运行状况，通过指令换挡驱动机构对所述第一离合器21、第二离合器22、第一制动器11、第二制动器12进行控制，来实现不同配合动作以达到不同需求的。由于所述行星机构3自身的特性，使所述自动变速器的第一中间轴41以及第二中间轴42可单根工作，也可两根同时工作，但动力的输出则都是通过所述变速器输出轴5完成的。

根据传递动力的中间轴不同，大致可分为3种工作情况：

假设所述第一中间轴上空套有n个不同传动比的齿轮(档位为1，3，5，…，2_n+1)，所述第二中间轴上空套有m个不同传动比的齿轮（档位为2，4，6，…，2_m）。n_s为所述太阳轮转速；nr为所述齿圈转速；行星排特性参数k=n_r／n_s；i₁₁、i₂₂、i₃₃、…分别为(n+m)对齿轮的传动比（其中n、m为正整数）。

第1种：所述第一离合器、第一制动器同时工作(n_s=0)，即：所述第一离合器结合，同时所述第二制动器将所述太阳轮制动。这种情况下所述自动变速器中只有所述第一中间轴传递动力，其上的齿轮91、93、…、99可与相应的接合套接合工作。此时，

(1)相应接合套与齿轮91接合，可得传动比

i₁= k×i₁₁/1+k

(2)相应接合套与齿轮93接合，可得传动比

i₃= k×i₃₃/1+k

……

(n)相应接合套与齿轮99接合，可得传动比

i_2n-1= k×i_{（2n-1）（2n-1）}/1+k

第2种：所述第二离合器、第一制动器同时工作（n_r=0），即：所述第二离合器结合，同时所述第一制动器将所述齿圈制动，这种情况下所述自动变速器中只有所述第二中间轴工作，其上的齿轮92、94、…、98可与相应的接合套接合工作。此时，

(1)相应接合套与齿轮92接合可得传动比

i₂= i₂₂/1+k

(2)相应接合套与齿轮94接合可得传动比

i₄= i₄₄/1+k

……

(m)相应接合套与齿轮98接合，可得传动比

i_2m= i_（2m）(2m) /1+k

第3种：所述第一离合器、第二离合器同时工作，所述第一制动器、第二制动器都不制动，所述自动变速器中的第一中间轴和第二中间轴同时传递动力。此时，

(1)所述第一中间轴上的齿轮9l、所述第二中间轴上的齿轮92分别与相应接合套同时接合，可得传动比

i₁₂= (i₂₂+ k×i₁₁) /1+k

(2)所述第一中间轴上的齿轮9l、所述第二中间轴上的齿轮94分别与相应接合套同时接合，可得传动比

i₁₄= (i₄₄+ k×i₁₁) /1+k

(3) 所述第一中间轴上的齿轮93、所述第二中间轴上的齿轮92分别与相应接合套同时接合，可得传动比

i₂₃= (i₂₂+ k×i₃₃) /1+k

(4) 所述第一中间轴上的齿轮93、所述第二中间轴上的齿轮94分别与相应接合套同时接合，可得传动比

i₃₄= (i₄₄+k×i₃₃) /1+k

(5) 所述第一中间轴上的齿轮99、所述第二中间轴上的齿轮98分别与相应接合套同时接合，可得传动比

i_{（2n-1）（2m）}= (i_2m + k×i_{（2n-1）（2n-1）}) /1+k

综上所述，根据本发明提供的自动变速器总共可得到(n+m+n×m)种不同的速比，即：（n+m+n×m）个档位，具体分析见后面的具体实时方式。可见这种变速器所获得的档位数远远大于现有的与其具有相同的齿轮对数的DCT的(n+m)个档位。同时本发明还可根据各种汽车对动力性和经济性的不同要求，选用不同数量的档位使用。

图3示出根据本发明的第二实施例的，双中间轴协同传递动力的的自动变速器的结构示意图。具体地，在本实施例中，所述自动变速器采用4对齿轮传输动力，所述第一中间轴上空套有齿轮91、93；所述第二中间轴上空套有齿轮92、94和倒档齿轮98，所述变速器输出5上布置有相应的齿轮。n_s为所述太阳轮转速；n_r为所述齿圈转速；i₁₁、i₂₂、i₃₃、i₄₄分别为4对齿轮的传动比。为了便于说明，取这4对齿轮的传动比为等比级数，即i₁₁ /i₂₂=i₂₂/i₃₃= i₃₃/i₄₄=q= 1.5；假设行星排特性参数k=n_r/n_s=1.4；i44=1.5。

对所述第一制动器11、第二制动器12、第一离合器21、第二离合器22不同配合使用情况的速比进行分析，根据上面推导的速比，可得到3种情况下的8种速比：

(1)第一离合器、第二制动器同时工作（n_s=0），只有所述第一中间轴传递动力时的速比为

①相应接合套与齿轮91接合，可得传动比

i₁=1.4×l.53×1.5/2.4= 2.96;

②相应接合套与齿轮93接合，可得传动比

i₃=1.4×l.5×1.5/2.4 =1.31;

(2)所述第二离合器、第一制动器同时工作（n_r=0），只有所述第二中间轴传递动力时的速比为

①相应接合套与齿轮92接合，可得传动比

I₂=1.52×1.5/2.4=1.41;

②相应接合套与齿轮94接合，可得传动比

i₄=1.5/2.4==0.83；

(3)所述第一离合器、第二离合器同时结合工作，所述第一制动器、第二制动器都不制动时的速比为

①将齿轮91、92同时接入，可得传动比

i₁₂=( 1.53+1.4×1.5) ×1.5/2.4= 4.37;

②将齿轮91、94同时接人，可得传动比

i₁₄=( 1+1.4×1.53) ×1.5/2.4=3.59;

③将齿轮92、93同时接入，可得传动比

i₂₃=( 1.52+1.4×1.53) ×1.5/2.4=2.72;

④同时接入齿轮93、94，可得传动比

I₃₄=( 1+1.4×1.5) ×1.5/2.4=1.94;

通过以上速比计算，得到了(2+2+2×2)个不同速比，其大小关系为

i₁₂>i₁₄>i₁>i₂₃>i₃₄>i₂>i₃>i₄

这一速比排列只是在k=1.4，各齿轮传动比取等比级数q=1.5时的一个个例。速比大小根据所选择的行星排的特性参数和各齿轮传动比的不同，具有不同的排列顺序，并可根据需要的档位数量对档位择优选择；同时还可根据需要预先确定所需要的档位数和速比，然后根据公式推导出行星排特性参数和各对齿轮的传动比。

图4示出根据本发明的第三实施例的，双中间轴协同传递动力的的自动变速器的控制方法的流程图。具体地，在本实施例中，首先执行步骤S210，确定汽车所需的速比；然后执行步骤S211，根据所述速比确定档位；最后执行步骤S212，根据所述档位控制换档驱动机构。优选地，所述步骤S212包括步骤“控制所述换档驱动机构驱动所述第一中间轴和第二中间轴同时向所述变速器输出轴传递动力”。

进一步优选地，所述“控制所述换档驱动机构驱动所述第一中间轴和第二中间轴同时向所述变速器输出轴传递动力”的步骤可以包括步骤“判断所述齿圈是否被制动”、步骤“若所述齿圈被制动，则将所述第一中间轴上空套的齿轮与所述变速器输出轴上相应的接合套接合”、步骤“将所述第一离合器接合”、步骤“将所述第一制动器松开”，还可以包括步骤“判断所述太阳轮是否被制动”、步骤“若所述太阳轮被制动，则将所述第二中间轴上空套的齿轮与所述变速器输出轴上相应的接合套接合”、步骤“将所述第二离合器接合”、步骤“将所述第二制动器松开”。

车辆在行驶过程中需要换挡时，所述控制方法会根据汽车的运行状况选择合适的档位，通过指令换挡驱动机构完成换档动作。例如：当车辆以传动比i1工作时，此时所述第一离合器和第二制动器同时接合，所述行星机构的太阳轮被制动，此时行星轮系变为定轴轮系，所述行星架将发动机输出的功率传递给所述齿圈，经所述第一离合器、第一中间轴和齿轮副，最终由所述变速器输出轴输出；档位的变换则是根据车辆运行状况来决定的，若此时判断出车辆需要以一传动比工作，则可通过控制换挡驱动机构，预先将所述齿轮92与相应接合套接合，此所述第二时离合器处于分离状态，所述第二中间轴还不传递动力，待达到一定换挡时刻时，使所述第二离合器接合、所述第二制动器松开，同时所述第一离合器分离、所述第一制动器制动，经过这一过程后，变速器便完成换挡程序，此时所述齿圈便被制动，而动力则由所述行星架经所述太阳轮、第二离合器、第二中间轴、齿轮副由所述变速器输出轴输出；若判断车辆需要以另一传动比工作，即：所述第一中间轴与第二中间轴需同时工作，将处于空转状态下的第二中间轴上的齿轮92预先挂入，当达到换挡时刻时，控制所述第二离合器、第二制动器动作，使所述第二离合器接合，所述第二制动器分离结束制动，此时发动机输入给所述行星架的动力经所述齿圈、太阳轮由两路输出，变速器两根中间轴同时工作，得到一个不同的速比输出。其它的换挡原理与上述相同，在此不予赘述。

由以上实施例可看出，本发明提出的双离合器式自动变速器，具有以下特点：该变速器通过行星机构、离合器和制动器的配合使用可以以(m+n)对齿轮对数实现(m+n+m×n)个档位数（其中m为一变速器输入轴的齿轮数，n为另一输入轴的齿轮数），大大提高了其动力性和燃油经济性。使用双离合器结构，实现了现有的DCT的动力换档性能，从而大大提高了车辆的动力性和驾乘舒适性。由于本发明可以以（m+n）对齿轮对数实现(m+n+m×n)个档位速比，因此使它可以广泛应用于对挡位数有不同要求的车型。在档位数要求一定的情况下，可以大大减少齿轮的数量，从而缩小了其体积和重量，使更容易在车辆上布置。因此，本发明提出的双离合器自动变速系统具备工程应用、特别是车用的良好前景。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims

1.一种双中间轴协同传递动力的的自动变速器，包括第一离合器、第一中间轴、第二离合器、第二中间轴、变速器输入轴、变速器输出轴，其特征在于，还包括行星机构，其中，所述行星机构包括如下装置：

行星架，其连接所述变速器输入轴；

齿圈，其连接所述第一离合器非连接所述第一中间轴的一端；

太阳轮，其连接所述第二离合器非连接所述第二中间轴的一端。

2.根据权利要求1所述的自动变速器，其特征在于，还包括如下装置：

第一制动器，其连接所述齿圈，用于制动所述齿圈；

第二制动器，其连接所述太阳轮，用于制动所述太阳轮。

3.一种双中间轴协同传递动力的自动变速器的控制方法，包括如下步骤：

确定汽车所需的速比；

根据所述速比确定档位；

根据所述档位控制换档驱动机构，

其特征在于，所述步骤c包括如下步骤：

c1. 控制所述换档驱动机构驱动所述第一中间轴和第二中间轴同时向所述变速器输出轴传递动力。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述步骤c1包括如下步骤：

c11. 判断所述齿圈是否被制动；

c12. 若所述齿圈被制动，则将所述第一中间轴上空套的齿轮与所述变速器输出轴上相应的接合套接合；

c13. 将所述第一离合器接合；

c14. 将所述第一制动器松开。

5.根据权利要求3或4所述的控制方法，其特征在于，所述步骤c1包括如下步骤：

c11'. 判断所述太阳轮是否被制动；

c12'. 若所述太阳轮被制动，则将所述第二中间轴上空套的齿轮与所述变速器输出轴上相应的接合套接合；

c13'. 将所述第二离合器接合；

c14'. 将所述第二制动器松开。