CN102667249B - 具有变矩器、dnr齿轮组和cvt单元的自动变速器以及运行所述自动变速器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在驱动发动机和被驱动的负载之间传递机械能的自动变速器(2)，尤其用于具有内燃机的机动车。所述自动变速器(2)设有变矩器(10)，具有可换档的DNR齿轮组(20)，并且具有无级变速单元(30)，其中，所述DNR齿轮组(20)包括太阳轮(41)，行星齿轮(42)和齿圈(43)，其中，所述DNR齿轮组(20)的每个行星齿轮(42)与其太阳轮(41)和齿圈(43)均啮合。

Description

具有变矩器、DNR齿轮组和CVT单元的自动变速器以及运行所述自动变速器的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在驱动发动机和被驱动的负载之间传递机械能的自动变速器，尤其用于具有内燃机的机动车，所述自动变速器在驱动方向上依次包括变矩器、可换档的驱动档-空档-倒档或DNR齿轮组和无级变速器或CVT单元。这种自动变速器一般是已知的，并且例如在欧洲专利公开文献EP 1 939 504 A中进行了说明。

背景技术

这种已知的自动变速器的变矩器一般也是已知的，并且用于使内燃机在机动车静止时运转，在机动车加速时增加所述发动机产生的扭矩，尤其是从停止开始时。所述变矩器的名义扭矩比，也就是说，在所述变矩器的静止输出轴上扭矩和它的连接到正在运转的内燃机的输入轴上的扭矩之间的比，在实践中常常选择在1.5和2.5之间，所述已知的变矩器设有所谓锁止离合器，所述锁止离合器能够被闭合以便在机械意义上直接相互连接所述变矩器的输入轴和输出轴。这样，一旦机动车获得速度，变矩器的能量损失就达到最小。

所述已知自动变速器的CVT单元是传动带/滑轮类型的，在主轴上设有主滑轮，在副轴上设有副滑轮，和传动带，其缠绕在所述滑轮上并且彼此相互连接它们。这两个滑轮中的每一个滑轮包括两个圆锥形盘，它们中的至少一个圆锥形盘利用移位装置能够轴向移位。所述可移位盘的轴向位置确定传动带在所述主滑轮的盘和副滑轮的盘之间的径向位置，以及因此所述传动单元的传动比。通过运行两个滑轮的移位装置，从而它们相互啮合，所述传动带的径向位置和所述滑轮的盘施加到所述传动带上的夹持力被控制。

已知的可变DNR齿轮组也通称为行星齿轮或轴的周转轮系，并且设有中心太阳轮，具有多组的在每个情况下的两个行星齿轮，它们相互啮合并且它们的旋转轴接收在共同的行星齿轮托架中。对于行星齿轮组，所述内行星齿轮总是与太阳轮啮合，外行星齿轮总是与齿圈啮合，所述齿圈围绕外行星齿轮放置，并且设有内齿，形成周转轮系的一部分。在已知的自动变速器中，所述太阳轮被发动机经过所述变矩器驱动，而所述行星齿轮托架驱动所述CVT单元的主轴。所述周转轮系还设有两个离合器，其中的第一离合器或“驱动”离合器能够将所述太阳轮直接联接到行星齿轮托架，在这种情况下，所述周转轮系提供所述变矩器和CVT单元的主轴之间的直接连接。第二或“倒转”离合器被设置成锁定所述齿圈，在这种情况下，所述太阳轮驱动的行星齿轮组在所述齿圈上滚动并因而在所述行星齿轮托架上滚动，并且藉此CVT单元的主轴，在与所述太阳轮旋转方向相反的旋转方向上转动。如果两个所述离合器都断开(也就是说“空档”)，所述太阳轮的旋转根本不传递到所述CVT单元的主轴。

所述已知自动变速器的缺点复杂性和这里所使用的DNR齿轮组的相关相对高的成本。特别地，所述行星齿轮设置为两个一组的事实有助于以负的方式运行。然而，这个实施例被使用以便当它们的旋转速度类似时，相对于所述太阳轮，在所述行星齿轮托架的旋转方向上达到需要的逆转，或者当所述“倒转”离合器被闭合(下文称为“在倒转中”)时，达到所述行星齿轮托架的旋转速度和太阳轮的旋转速度之间至少大致-1的传动比。

发明内容

本发明的目的在于，在基本上不影响当前变速器的功能的条件下，提供一种当前变速器的更简单的设计。根据本发明，这个目的利用根据下面的权利要求1的自动变速器实现。

已知具有DNR齿轮组，所述DNR齿轮组的行星齿轮在倒转中与所述太阳轮和齿圈均啮合(下文称为“单周转轮系”)，根据周转轮系的具体实施例实现加速和/或减速传动。达到的传动比定义为周转轮系的输出轴的旋转速度与输入轴的旋转速度之比，在这种情况下例如为-1.5和-0.66，从而这种单周转轮系分别伴随传递和传输到CVT单元的主轴的发动机和/或驱动扭矩显著减小或显著增加。事实上，这种单周转轮系的结构比具有总是两个行星齿轮的所述组的已知周转轮系更简单和成本更低，但原则上，在驱动扭矩的水平上，它的所述相反影响是不需要的。一方面是由于所述驱动扭矩的减小，所述机动车不能在倒转中充分加速，另一方面是因为在不滑动和/或引起损坏的条件下，所述CVT单元不能在滑轮盘和传动带之间产生充足的夹持力以传递所述增加的驱动扭矩到所述传动带(和/或所述CVT单元的设计将不得不特别地进行修改以能够处理只有在倒转中发生的最高水平的驱动扭矩)。

然而，利用根据本发明的自动变速器，当使用其中的单周转轮系的加速变型时，由所述加速周转轮系提供的驱动扭矩的减小至少或多或少地抵消来自于所述变矩器的扭矩的增加。在这种情况下，所述变矩器的名义扭矩比优选选择为等于或大于在倒转中所述单周转轮系的传动比的绝对值。特别地，所述变矩器的名义扭矩比的平方根，至少基本上，也就是说，在正和负15%，优选10%的容许极限内，等于在倒转中所述单周转轮系的传动比的绝对值。这是因为在机动车从停止开始正常加速时，所述变矩器以至少大约为由所述变矩器的名义扭矩比的平方根给定的因子增加所述发动机扭矩。

另外，根据本发明还能够使用单周转轮系的减速变型。在这种情况下，所述变矩器的锁止离合器被闭合，同时所述周转轮系的倒转离合器断开以便使内燃机运转。此后，所述倒转离合器能够部分闭合或完全闭合，以便使机动车在倒转中从停止开始加速。这样，在倒转中所述CVT单元的主轴上的驱动力矩的最高可能水平不必不得不显著不同于在驱动中的水平。在驱动中，只有所述变矩器增加所述驱动扭矩，在倒转中，只有所述单周转轮系增加所述驱动扭矩。在这种情况下，在倒转中所述单周转轮系的传动比的绝对值优选选择成大于所述变矩器的名义扭矩比的相反值。特别地，在倒转中所述单周转轮系的传动比的绝对值至少基本上等于所述变矩器的名义扭矩比的平方根的相反值。

这样，本发明使单周转轮系以有利地简单的方式使用在当前变速器中，在这种情况下它的所述负面影响至少在很大程度上被防止。

附图说明

下面将参考附图，借助于非限制性示例性实施例详细地说明本发明，其中：

图1以高度示意的方式显示作为车辆的传动系统的部分的已知的自动变速器；

图2也是以高度示意的方式显示根据本发明的自动变速器的第一实例；

图3也是以高度示意的方式显示根据本发明的自动变速器的第二实例。

具体实施方式

图1显示用于车辆的传动系，具有驱动发动机1、自动变速器2以及具有通过其差速器3驱动的两个轮子4。在驱动方向上，已知的自动变速器2连续地包括变矩器10、可换档的驱动档-空档-倒档或者DNR齿轮组2以及无级变速或者CVT单元30。通常，最终传动，也就是说齿轮级包括两个或者多个齿轮，出现在CVT单元30和差速器3之间(未显示)。

发动机1的曲轴5联接到驱动泵轮13的变矩器10的输入轴11。变矩器10的涡轮14驱动它的输出轴12。以自身已知的方式，泵轮13借助于液压液体和变矩器10的所谓定子15驱动涡轮14，在这种情况下，能够增加输入轴11到输出轴12的驱动扭矩。变矩器10还配置有锁止离合器16，借助于锁止离合器16，变矩器10的输入轴11和输出轴12能够有选择地在机械意义上彼此连接或者断开。

DNR齿轮组20配置有中央太阳轮21，在各种情况下总具有多个彼此啮合的两个行星齿轮的组22，23，并且所述行星齿轮的旋转轴容纳在公共的行星齿轮托架24里，对于行星齿轮的多个组，内行星齿轮22总与太阳轮啮合，外行星齿轮23总与围绕外行星齿轮23放置并配置有内齿的齿圈25啮合。在这种情况下，发动机1经过变矩器10联接到DNR的齿轮组20的太阳轮21，行星齿轮托架24联接到CVT单元30(的主轴31)。

DNR齿轮组20还配置有两个离合器26，27，两个离合器26、27中的第一或者“驱动”离合器26能够将太阳轮21非旋转地联接到行星齿轮托架24，在这种情况下，在变矩器10和CVT单元30(的主轴31)之间产生直接连接。第二或者“倒转”离合器27被设置成锁住齿圈25同时打开驱动离合器26，在这种情况下，由太阳轮21驱动的行星齿轮的组22，23在齿圈25上滚动，并且因而设置行星齿轮托架24并且藉此CVT单元30的主轴31在与太阳轮21的旋转方向相反的方向上运行。如果两个所述离合器26，27都打开(“空档”)，太阳轮21的旋转根本不传递到CVT单元30的主轴31。

CVT单元30是传动皮带/滑轮类型的并且在主轴31上配置有主滑轮33，在副轴32上配置有副滑轮34，并且具有围绕滑轮33，34缠绕的传动带35。CVT单元30的副轴32经过最终传动(未显示)和差动器3联接到驱动轮4。这种类型的CVT单元30就其本身来说是已知的。在CVT单元30中，传动带35借助于从主轴31到副轴31之间的摩擦利用足以传递传动扭矩的力夹紧在各自滑轮33，34的滑轮盘之间。这个驱动扭矩越大，各个滑轮33，34需要的所述夹紧力越大。

图1所示的已知自动变速器的缺点是至少它的DNR齿轮组20是相对复杂并且昂贵的部件的事实。根据本发明，因而优选使用便宜的所谓单DNR齿轮组40，它的行星齿轮42与太阳轮41和齿圈43两者都啮合。这种单DNR齿轮组40的第一实例在图2中例示为根据本发明的自动变速器2的一部分。

单DNR齿轮组40还配置有两个离合器45，46，在这种情况下，其中的第一或者“驱动”离合器45在能够将太阳轮41非旋转地联接到齿圈43。第二或者“倒转”离合器46现在设置为锁住行星齿轮托架44。既然在这种情况下，CVT单元30的主轴31联接到齿圈43，这将设定通过行星齿轮42在与太阳轮41的旋转方向的相反方向上运行，闭合“倒转”离合器46。在这种情况下，齿圈43和/或CVT单元30的主轴31的旋转速度小于太阳轮41的旋转速度。换句话说，在本实施例中，DNR齿轮组40产生减速传动，太阳轮41到行星齿轮的传动比为，例如，-0.66，这样的结果是，所述驱动扭矩显著增加并且增加的结果是闭合“倒转”离合器46(或者在倒转中)要比闭合“驱动”离合器(或者在驱动中)的CVT单元30上的负荷大。

在CVT单元30上的较大的负荷原则上是不需要的，从而实际上，根据现有技术的已知自动变速器2中，使用图1所示的双DNR齿轮组20，借助于图1所示的双DNR齿轮组，传动比至少基本上能够达到-1。但是，根据本发明，如果当所述车辆停止时，变矩器10的锁止离合器16闭合并且“倒转”离合器46断开以便允许内燃机1运行，所述减速的，单DNR齿轮组40的确可以使用。随后，所述“倒转”离合器完全或者部分闭合以便加速所述车辆。这样，具有闭合的“倒转”离合器46的CVT单元30的主轴31上的驱动扭矩可达到的最高水平将不会太多地偏离具有闭合“驱动”离合器45的可达到的最高等级。在这种情况下，所述-0.66的传动比非常良好地匹配具有约为2.3(＝0.66^^-2)的名义扭矩比的变矩器10。

图3中例示了在加速情况下根据本发明的单DNR齿轮组50的第二实例。这个加速的单DNR齿轮组50还配置有两个离合器55，56，其中的第一或者“驱动”离合器55在这种情况下能够将齿圈53非旋转地联接到太阳轮51。第二或者“倒转”离合器56现在也设置为锁住行星齿轮托架54。因为在这个第二实例中CVT单元30的主轴31联接到太阳轮51，它将设定利用闭合的“倒转”离合器56，通过行星齿轮52在与联接到变矩器10的输出轴12的齿圈53的旋转方向的相反旋转方向上运行。在这种情形下，太阳轮51和/或CVT单元30的主轴的旋转速度大于齿圈53的旋转速度。DNR齿轮组50的加速能够是例如-1.5，这样的结果是，所述驱动扭矩显著地减小并且其结果是所述车辆的加速可能不充分。然而，根据本发明，如果加速的单DNR齿轮组50与变矩器10相结合，它的确能够被使用。在这种情况下，在倒转中，变矩器10的名义扭矩比优选选择为大约等于加速的DNR齿轮组50的传动比的平方。

Claims (3)

1.一种设有变矩器(10)的自动变速器(2)，具有可换档的DNR齿轮组(20)和无级变速单元(30)，其中，所述可换档的DNR齿轮组(20)包括太阳轮(41；51)、行星齿轮(42；52)和齿圈(43；53)；所述DNR齿轮组(20)的每个行星齿轮(42；52)同所述DNR齿轮组的所述太阳轮(41；51)和齿圈(43；53)均啮合，所述DNR齿轮组(20)能够达到绝对值大于1的负传动比，其特征在于，

所述变矩器(10)的名义扭矩比的平方根在正或负15％的容许极限内等于所述DNR齿轮组(20)的传动比的所述绝对值。

2.根据权利要求1所述的自动变速器(2)，其特征在于，在所述变矩器(10)的名义扭矩比的平方根和所述DNR齿轮组(20)的传动比的所述绝对值之间的容许极限为10％。

3.一种运行自动变速器(2)的方法，所述自动变速器(2)设有变矩器(10)，所述变矩器(10)包括锁止离合器(16)，所述锁止离合器能够被闭合以便彼此机械地联接所述变矩器(10)的输入轴(11)和输出轴(12)，所述自动变速器(2)具有可换档的DNR齿轮组(20)，所述DNR齿轮组(20)包括太阳轮(41；51)、行星齿轮(42；52)和齿圈(43；53)，所述DNR齿轮组(20)的行星齿轮(42；52)与其太阳轮(41；51)和齿圈(43；53)均啮合，所述DNR齿轮组(20)能够达到具有绝对值在0和1之间的负传动比，在所述方法中，如果在所述变矩器(10)的锁止离合器(16)已经闭合时和/或之后，所述DNR齿轮组(20)达到所述负传动比的运行状态才被启动和/或才能够被启动。