CN102758901B - 具有扭矩变换器旁路的自动变速器 - Google Patents

具有扭矩变换器旁路的自动变速器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种自动变速器，该自动变速器具有改善的闭锁扭矩变换器构造，其包括两个驱动部件：第一空心轴或管状驱动部件和第二同轴的轴或驱动部件，其中，第一空心轴或管状驱动部件将扭矩变换器的输出传递到变速器齿轮箱，第二同轴的轴或驱动部件由扭矩变换器闭锁离合器驱动，因此直接将发动机输出传递至变速器齿轮箱，并且绕过扭矩变换器。变速器齿轮箱包括两个行星齿轮组件，这两个行星齿轮组件具有通过两个摩擦制动器而选择性地固接到变速器壳体的某些元件。该变速器、扭矩变换器和扭矩变换器离合器构造防止扭矩变换器离合器接合在其较低档位并且使得扭矩变换器离合器闭锁在其较高档位。

Description

具有扭矩变换器旁路的自动变速器
技术领域
本公开内容涉及一种用于机动车辆的自动变速器，更具体地涉及一种在其一个或多个更高档位中具有扭矩变换器旁路的自动变速器。
背景技术
这部分的叙述仅仅提供与本公开有关的背景信息并且可能构成或可能不构成现有技术。
目前正在进行用于机动车辆的自动变速器的设计和开发。给定改进性能、改进燃料经济性和降低成本的多个目标，自动变速器的几乎每个方面已经被审视、评估以及再评估。
聚焦的一个领域是扭矩变换器和扭矩变换器离合器。为了当车辆处于档位和停止时获得发动机和变速器之间的分离，并且允许发动机空转，以便提供平顺的开始运转，以及增加低速扭矩，在发动机的输出和变速器的输入之间设置扭矩变换器。由此提供的液压流体联接和扭矩增加实现和满足所有前述要求。
然而，其以有些昂贵和低效的方式完成这些。扭矩变换器的摩擦损失造成自动变速器相对于手动变速器的降低的效率和燃料经济性。
改善扭矩变换器的效率的一种方式包括增加扭矩变换器离合器或“TCC”，一种与扭矩变换器机械并联的离合器，当变速器达到更高档位（更低数字比率）时接合，由此闭锁扭矩变换器，并且避免或最小化其内在的流体和摩擦损失。尽管添加扭矩变换器离合器对效率和燃料经济性有显著影响，但也增加了扭矩变换器、变速器和动力系的成本和复杂性。因此，期望开发机械组件，在提供闭锁扭矩变换器的优点的同时降低复杂性和成本。
本发明提出了与自动变速器和扭矩变换器组件相关的进一步改进。
发明内容
本发明提供了一种自动变速器，其具有改善的闭锁扭矩变换器构造。变速器/扭矩变换器包括两个驱动部件：第一空心轴或管状驱动部件和第二同轴的轴或驱动部件，其中，第一空心轴或管状驱动部件将扭矩变换器的输出传递到变速器齿轮箱，第二同轴的轴或驱动部件由扭矩变换器闭锁离合器驱动，因此直接将发动机输出传递至变速器齿轮箱，并且绕过扭矩变换器。该构造不是通过闭锁扭矩变换器获得直接驱动，而是通过绕过扭矩变换器并且以不同的轴将驱动扭矩直接传递给变速器齿轮箱而获得直接驱动。变速器齿轮箱包括两个行星齿轮组件，这两个行星齿轮组件具有通过两个摩擦制动器而选择性地固接到变速器壳体的某些元件。该变速器、扭矩变换器和扭矩变换器离合器构造防止扭矩变换器离合器接合在较低档位并且使得扭矩变换器离合器闭锁在较高档位。
因此，本发明的一个方面提供一种具有改善的扭矩变换器闭锁离合器构造的自动变速器。
本发明的又一方面提供一种具有轴的自动变速器，该轴延伸通过扭矩变换器到达变速器齿轮箱。
本发明的又一方面提供一种具有空心轴和空心轴内的轴的自动变速器，该空心轴将扭矩变换器输出连接到变速器齿轮箱，空心轴内的轴将扭矩变换器离合器输出连接到变速器齿轮箱。
本发明的又一方面提供一种具有扭矩变换器离合器的自动变速器，该扭矩变换器离合器选择性地将发动机输出连接到变速器输出轴。
本发明的又一方面提供一种具有两个行星齿轮组件的自动变速器。
本发明的又一方面提供一种具有两个能够选择性地接合的摩擦制动器的自动变速器。
本发明的又一个方面提供一种防止扭矩变换器闭锁在较低档位的扭矩变换器离合器布置。
本发明的又一个方面提供一种使扭矩变换器闭锁在较高档位的扭矩变换器离合器布置。
此外，本发明还涉及以下技术方案。
1.一种自动变速器和闭锁扭矩变换器，以组合的方式包括：
输入部件和输出部件，
扭矩变换器，所述扭矩变换器具有泵和涡轮，所述泵连接到所述输入部件，
连接到所述涡轮的第一驱动部件，
操作地设置在所述输入部件和第二驱动部件之间的闭锁离合器，
第一行星齿轮组件，所述第一行星齿轮组件具有连接到所述第一驱动部件的第一太阳轮以及具有第一多个行星齿轮并且连接到所述第二驱动部件和所述输出部件的行星齿轮架，
第二行星齿轮组件，所述第二行星齿轮组件具有第二太阳轮、齿圈和第二多个行星齿轮，所述第二多个行星齿轮设置在所述行星齿轮架中并且与所述第一多个行星齿轮啮合，以及
连接到所述第二太阳轮的第一摩擦制动器和连接到所述齿圈的第二摩擦制动器。
2.如技术方案1所述的自动变速器，其中，所述第一驱动部件和所述第二驱动部件限定共同的轴线。
3.如技术方案2所述的自动变速器，其中，所述行星齿轮组件同心地设置在所述共同的轴线上。
4.如技术方案1所述的自动变速器，还包括邻近所述输入部件设置的阻尼器，并且其中，所述闭锁离合器设置在所述输入部件和所述阻尼器之间。
5.如技术方案1所述的自动变速器，其中，所述闭锁离合器包括一圈摩擦材料。
6.如技术方案1所述的自动变速器，其中，所述第一摩擦制动器和第二摩擦制动器包括第一和第二多个交错的离合器板。
7.如技术方案1所述的自动变速器，其中，所述闭锁离合器的接合提供绕过所述扭矩变换器的扭矩路径。
8.如技术方案1所述的自动变速器，还包括壳体和定子，所述定子设置在所述扭矩变换器中并且通过单向离合器连接到所述壳体，并且其中，所述第一摩擦制动器和第二摩擦制动器连接到所述壳体。
9.一种两速自动变速器，以组合的形式包括：
输入部件和输出部件，
扭矩变换器，所述扭矩变换器具有泵和涡轮，所述泵连接到所述输入部件，
第一驱动部件和第二驱动部件，所述第一驱动部件连接到所述涡轮，
操作地设置在所述输入部件和所述第二驱动部件之间的闭锁离合器，
第一行星齿轮组件，所述第一行星齿轮组件具有连接到所述第一驱动部件的第一太阳轮以及具有第一多个行星齿轮并连接到所述第二驱动部件和所述输出部件的行星齿轮架，所述第一多个行星齿轮与所述第一太阳轮啮合，
第二行星齿轮组件，所述第二行星齿轮组件具有第二太阳轮、齿圈和第二多个行星齿轮，所述第二多个行星齿轮设置在所述行星齿轮架中并且与所述第一多个行星齿轮、所述第二太阳轮和所述齿圈啮合，以及
操作地连接到所述第二太阳轮的第一制动器和操作地连接到所述齿圈的第二制动器。
10.如技术方案9所述的自动变速器，其中，所述第一驱动部件和所述第二驱动部件限定共同的轴线，并且所述行星齿轮组件同心地设置在所述共同的轴线上。
11.如技术方案9所述的自动变速器，还包括定子，所述定子设置在所述扭矩变换器中并且通过单向离合器连接到壳体。
12.如技术方案9所述的自动变速器，还包括邻近所述输入部件设置的阻尼器，并且其中，所述闭锁离合器设置在所述输入部件和所述阻尼器之间。
13.如技术方案9所述的自动变速器，其中，所述闭锁离合器包括一圈摩擦材料。
14.如技术方案9所述的自动变速器，其中，所述第一摩擦制动器和第二摩擦制动器包括第一和第二多个交错的离合器板。
15.如技术方案9所述的自动变速器，其中，所述闭锁离合器的接合提供绕过所述扭矩变换器的扭矩路径。
16.一种自动变速器，以组合的方式包括：
适于由发动机驱动的输入部件、适于驱动主减速器组件的输出部件、以及壳体，
扭矩变换器，所述扭矩变换器具有泵和涡轮，所述泵由所述输入部件驱动，
由所述涡轮驱动的第一驱动部件、以及与所述第一驱动部件同轴的第二驱动部件，
操作地设置在所述输入部件和所述第二驱动部件之间的闭锁离合器，
第一行星齿轮组件，所述第一行星齿轮组件具有连接到所述第一驱动部件的第一太阳轮以及具有与所述第一太阳轮啮合的第一多个行星齿轮的行星齿轮架，所述行星齿轮架连接到所述第二驱动部件和所述输出部件，
第二行星齿轮组件，所述第二行星齿轮组件具有第二太阳轮、齿圈和第二多个行星齿轮，所述第二多个行星齿轮设置在所述行星齿轮架中并且与所述第一多个行星齿轮、所述第二太阳轮和所述齿圈啮合，以及
操作地设置在所述第二太阳轮和所述壳体之间的第一制动器、以及操作地设置在所述齿圈和所述壳体之间的第二制动器。
17.如技术方案16所述的自动变速器，还包括邻近所述输入部件设置的阻尼器，并且其中，所述闭锁离合器设置在所述输入部件和所述阻尼器之间。
18.如技术方案16所述的自动变速器，其中，所述闭锁离合器包括一圈摩擦材料。
19.如技术方案16所述的自动变速器，其中，所述第一摩擦制动器和第二摩擦制动器包括第一和第二多个交错的离合器板。
20.如技术方案16所述的自动变速器，其中，所述闭锁离合器的接合提供绕过所述扭矩变换器的扭矩路径。
其它方面、优点和应用领域将从本文提供的描述变得清楚。应该理解，说明书和具体实例仅是用于说明的目的，并且不限定本公开的范围。
附图说明
本文描述的附图仅用于说明的目的，不意图以任何方式限制本公开的范围。
图1是根据本发明的具有扭矩变换器旁路的两速自动变速器的杠杆图；
图2是根据本发明的具有扭矩变换器旁路的两速自动变速器的示意图；
图3是根据本发明的具有扭矩变换器旁路的两速自动变速器的局部完全截面图。
具体实施方式
以下描述在本质上仅仅是示例性的，并且不意图限制本公开、应用或用途。
参见图1，其以杠杆图示出根据本发明的具有扭矩变换器旁路的两速自动变速器，以附图标记10表示。杠杆图是自动变速器的构件的示意图，其中，行星齿轮组件通过竖直棒或杠杆表示，行星齿轮组件的构件，例如太阳轮、行星齿轮架和齿圈，由节点表示。竖直棒在节点之间的相对长度表示构件之间的比率。如本文，如果仅有两个行星齿轮组件并且一个行星齿轮组件的构件直接联接到另一行星齿轮组件的构件，则两个杠杆结合为具有四个节点的单个杠杆。扭矩传递装置（例如摩擦离合器和制动器）由交错或嵌套的指状物表示。对杠杆图的格式、目的和用途的进一步说明能够在Benford和Leising发表在810102号SAEPaper上的题为“TheLeverAnalogy:ANewToolinTransmissionAnalysis”一文中找到，该篇文章的全部内容在此通过引用并入本申请中。
自动变速器10包括输入轴或部件12、输出轴或部件14和壳体16，其中，输入轴或部件12联接到内燃汽油发动机、柴油发动机、灵活燃料发动机或电力或混合动力装置（未示出）的输出并由其驱动，输出轴或部件14联接到主减速器组件（也未示出）并驱动该主减速器组件，该主减速器组件可包括传动轴、差速器、车轴和轮胎及车轮，壳体16在图1中显示为固接件。输入轴或部件12联接并驱动扭矩变换器20的输入和扭矩变换器离合器（TCC）40的输入。
自动变速器10还包括两个行星齿轮组件50和70。第一行星齿轮组件50包括联接到扭矩变换器20的输出并由其驱动的第一节点50A和联接并驱动输出轴或部件14的第二节点50B。在第一行星齿轮组件50中没有第三节点。第二行星齿轮组件70包括第一节点70A、第二节点70B和第三节点70C，其中，第二节点70B与第一行星齿轮组件50的第二节点50B是同一个，并且联接到扭矩变换器离合器40的输出并由其驱动。第一摩擦制动器90设置在第二行星齿轮组件70的第一节点70A与变速器壳体16（固接件）之间，第二摩擦制动器100设置在第二行星齿轮组件70的第三节点70C和变速器壳体16（固接件）之间。
现在参考图2，自动变速器10包括联接并驱动扭矩变换器离合器40的输入的输入轴或部件12以及扭矩变换器20内的泵22。扭矩变换器20还包括定子24，该定子24通过单向离合器或超越离合器26而连接到壳体16。扭矩变换器20还包括涡轮28，该涡轮28通过诸如空心轴或管状驱动构件的第一驱动部件30而连接到第一行星齿轮组件50的第一太阳轮52。
扭矩变换器离合器40的输出通过第二驱动部件48（诸如轴或空心轴）联接到第一行星齿轮组件50和第二行星齿轮组件70共同的行星齿轮架54。行星齿轮架54还联接并驱动输出轴或部件14。行星齿轮架54自由旋转地支撑多个第一小齿轮或行星齿轮56，这些第一小齿轮或行星齿轮56通常设置在被支撑在短轴上的滚针轴承组件上（都未示出）。多个第一小齿轮或行星齿轮56与第一太阳轮52持续啮合。在第一行星齿轮组件50中没有齿圈。
第二行星齿轮组件70紧邻第一行星齿轮组件50。第二行星齿轮组件70包括第二太阳轮72、自由旋转地支撑多个第二长形小齿轮或行星齿轮76的行星齿轮架54（这些第二长形小齿轮或行星齿轮76通常设置在被支撑在短轴上的滚针轴承组件上（都未示出））以及第二齿圈78。多个第二长形小齿轮或行星齿轮76中的每一个的一端（图2和图3中的左端）与第二太阳轮72和第二齿圈78持续啮合，多个第二长形小齿轮或行星齿轮76中的每一个的另一端（图2和图3中的右端）与多个第一小齿轮或行星齿轮56持续啮合。
第一摩擦制动器90通过适当的第一连接部件92而连接在第二行星齿轮组件70的第二太阳轮72和变速器壳体16之间，第二摩擦制动器100通过可选的第二连接部件102而连接在第二行星齿轮组件70的第二齿圈78和变速器壳体16之间。
现在参考图3，自动变速器10的局部完全截面图示出了变速器和扭矩变换器旁路构造的物理布置。可以是发动机输出轴的输入轴或部件12通过适当的带螺纹紧固件19而联接到驱动法兰组件18，并且可以在发动机输出轴上引导。驱动法兰组件18连接至扭矩变换器20的泵22。扭矩变换器20的定子24通过单向离合器或超越离合器26而连接到固定的内环形支撑件27，该支撑件27固定至壳体16。扭矩变换器20的涡轮28通过第一互连花键组32连接到第一驱动部件30，该第一驱动部件30是延伸进入自动变速器10的传动件（即，齿轮箱）的空心轴或类似的管状驱动构件。
扭矩变换器闭锁离合器40设置为邻近驱动法兰组件18，该驱动法兰组件18作为其驱动部件。阻尼器组件42紧邻驱动法兰组件18，该阻尼器组件42包括多个周向定向的弹簧44并且作为扭矩变换器闭锁离合器40的从动部件。一圈摩擦材料45固定到驱动法兰组件18的相对面中的一个，并且阻尼器组件42作为扭矩变换器离合器40的摩擦界面。阻尼器组件42在阻尼器毂46上引导，固定到阻尼器毂46并驱动该阻尼器毂46。阻尼器毂46又设置在第二驱动部件48上，该第二驱动部件48可以是延伸进入变速器齿轮箱并通过第二互连花键组49连接到其上的轴或空心轴。第一驱动部件30和第二驱动部件48是同轴的。
现在参看第一行星齿轮组件50和第二行星齿轮组件70，它们总体构成自动变速器10的齿轮箱，第一驱动部件30包括接合并驱动第一太阳轮52的第三互连花键组58。第二驱动部件48包括凸部、齿或外花键79，其与（联接并驱动输出部件14的）行星齿轮架54中的互补地构造的凹部、齿或花键（未示出）接合。
第二太阳轮72通过第一连接部件92联接到第一摩擦制动器90的第一组摩擦离合器板或盘94。第一组摩擦板或盘94与联接到壳体16的第二组摩擦板或盘96交错。可以液压地、电动地或气动地操作的第一离合器致动器98设置为与摩擦板或盘组94和96成可操作关系。当第一致动器98接合或启动时，第一摩擦制动器90通过将第二太阳轮72连接到壳体16而阻止第二太阳轮72的旋转。第二齿圈78通过第五互连花键组84和可选的第二连接部件102联接到第二摩擦制动器100的第三组摩擦离合器板或盘104。第三组摩擦板或盘104与联接到壳体16的第四组摩擦板或盘106交错。可以液压地、电动地或气动地操作的离合器致动器108设置为与摩擦板或盘组104和106成可操作关系。当第二致动器108接合或启动时，第二摩擦制动器100通过将第二齿圈78连接到壳体16而阻止第二齿圈78的旋转。
第一行星齿轮组件50的行星齿轮架54通过凸部、齿轮齿或花键112联接到链驱动链轮110，其中，凸部、齿轮齿或花键112引导并支撑在滚子轴承组件114上。链驱动链轮110接合链116，该链116作为输出部件114并且将驱动扭矩传递给主减速器组件（未示出）。
变速器领域技术人员将理解的是，所示出的自动变速器10包括多种特征，诸如紧固件、密封件、推力轴承和滚子轴承以及润滑通道和端口。由于它们是这种装置中的常见且传统的特征并且不形成本发明的内在方面，它们没有被具体示出，因为它们的结合和使用将会被理解。
现在将简要描述自动变速器10的操作。从停车起步，第一摩擦制动器90被接合以获得前进运动或者第二摩擦制动器被接合以提供倒车运动。假定第一摩擦制动器90已经接合，操作将开始于第一档，输出部件114的速度将增加并且扭矩变换器20和扭矩变换器闭锁离合器40内的液压压力将增加。在预先确定的速度，第一摩擦制动器90将分离并且自动变速器10将换档为其两个前进档位中的第二档。类似地，在预先确定的速度，扭矩变换器离合器40将闭锁并且通过第二驱动部件48将来自输入轴12的直接驱动提供给输出部件14，诸如输出链116，扭矩流路完全地绕过扭矩变换器20。
本发明的描述在本质上仅仅是示例性的，并且不背离本发明的精神的变体属于本发明的范围内。这样的变体不应被认为是背离了本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种自动变速器，以组合的方式包括：
输入部件和输出部件，
扭矩变换器，所述扭矩变换器具有泵和涡轮，所述泵连接到所述输入部件，
连接到所述涡轮的第一驱动部件，
操作地设置在所述输入部件和第二驱动部件之间的闭锁离合器，
第一行星齿轮组件，所述第一行星齿轮组件具有连接到所述第一驱动部件的第一太阳轮以及具有第一多个行星齿轮并且连接到所述第二驱动部件和所述输出部件的行星齿轮架，
第二行星齿轮组件，所述第二行星齿轮组件具有第二太阳轮、齿圈和第二多个行星齿轮，所述第二多个行星齿轮设置在所述行星齿轮架中并且与所述第一多个行星齿轮啮合，以及
连接到所述第二太阳轮的第一摩擦制动器和连接到所述齿圈的第二摩擦制动器。
2.如权利要求1所述的自动变速器，其中，所述第一驱动部件和所述第二驱动部件限定共同的轴线。
3.如权利要求2所述的自动变速器，其中，所述第一和第二行星齿轮组件同心地围绕所述共同的轴线设置。
4.如权利要求1所述的自动变速器，还包括邻近所述输入部件设置的阻尼器，并且其中，所述闭锁离合器设置在所述输入部件和所述阻尼器之间。
5.如权利要求1所述的自动变速器，其中，所述闭锁离合器包括一圈摩擦材料。
6.如权利要求1所述的自动变速器，其中，所述第一摩擦制动器和第二摩擦制动器包括第一和第二多个交错的离合器板。
7.如权利要求1所述的自动变速器，其中，所述闭锁离合器的接合提供绕过所述扭矩变换器的扭矩路径。
8.如权利要求1所述的自动变速器，还包括壳体和定子，所述定子设置在所述扭矩变换器中并且通过单向离合器连接到所述壳体，并且其中，所述第一摩擦制动器和第二摩擦制动器连接到所述壳体。
9.一种两速自动变速器，以组合的形式包括：
输入部件和输出部件，
扭矩变换器，所述扭矩变换器具有泵和涡轮，所述泵连接到所述输入部件，
第一驱动部件和第二驱动部件，所述第一驱动部件连接到所述涡轮，
操作地设置在所述输入部件和所述第二驱动部件之间的闭锁离合器，
第一行星齿轮组件，所述第一行星齿轮组件具有连接到所述第一驱动部件的第一太阳轮以及具有第一多个行星齿轮并连接到所述第二驱动部件和所述输出部件的行星齿轮架，所述第一多个行星齿轮与所述第一太阳轮啮合，
第二行星齿轮组件，所述第二行星齿轮组件具有第二太阳轮、齿圈和第二多个行星齿轮，所述第二多个行星齿轮设置在所述行星齿轮架中并且与所述第一多个行星齿轮、所述第二太阳轮和所述齿圈啮合，以及
操作地连接到所述第二太阳轮的第一制动器和操作地连接到所述齿圈的第二制动器。
10.如权利要求9所述的自动变速器，其中，所述第一驱动部件和所述第二驱动部件限定共同的轴线，并且所述第一和第二行星齿轮组件同心地围绕所述共同的轴线设置。
11.如权利要求9所述的自动变速器，还包括定子，所述定子设置在所述扭矩变换器中并且通过单向离合器连接到壳体。
12.如权利要求9所述的自动变速器，还包括邻近所述输入部件设置的阻尼器，并且其中，所述闭锁离合器设置在所述输入部件和所述阻尼器之间。
13.如权利要求9所述的自动变速器，其中，所述闭锁离合器包括一圈摩擦材料。
14.如权利要求9所述的自动变速器，其中，所述第一制动器和第二制动器包括第一和第二多个交错的离合器板。
15.如权利要求9所述的自动变速器，其中，所述闭锁离合器的接合提供绕过所述扭矩变换器的扭矩路径。
16.一种自动变速器，以组合的方式包括：
适于由发动机驱动的输入部件、适于驱动主减速器组件的输出部件、以及壳体，
扭矩变换器，所述扭矩变换器具有泵和涡轮，所述泵由所述输入部件驱动，
由所述涡轮驱动的第一驱动部件、以及与所述第一驱动部件同轴的第二驱动部件，
操作地设置在所述输入部件和所述第二驱动部件之间的闭锁离合器，
第一行星齿轮组件，所述第一行星齿轮组件具有连接到所述第一驱动部件的第一太阳轮以及具有与所述第一太阳轮啮合的第一多个行星齿轮的行星齿轮架，所述行星齿轮架连接到所述第二驱动部件和所述输出部件，
第二行星齿轮组件，所述第二行星齿轮组件具有第二太阳轮、齿圈和第二多个行星齿轮，所述第二多个行星齿轮设置在所述行星齿轮架中并且与所述第一多个行星齿轮、所述第二太阳轮和所述齿圈啮合，以及
操作地设置在所述第二太阳轮和所述壳体之间的第一制动器、以及操作地设置在所述齿圈和所述壳体之间的第二制动器。
17.如权利要求16所述的自动变速器，还包括邻近所述输入部件设置的阻尼器，并且其中，所述闭锁离合器设置在所述输入部件和所述阻尼器之间。
18.如权利要求16所述的自动变速器，其中，所述闭锁离合器包括一圈摩擦材料。
19.如权利要求16所述的自动变速器，其中，所述第一制动器和第二制动器包括第一和第二多个交错的离合器板。
20.如权利要求16所述的自动变速器，其中，所述闭锁离合器的接合提供绕过所述扭矩变换器的扭矩路径。
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