CN103104663A - 自动化的手动变速器 - Google Patents

Abstract

一种自动化的手动变速器，其通过防止换档感觉恶化现象并形成平滑而稳定的换档感觉来提高车辆的适销性，其中通过相对简单且紧凑的结构并利用同步啮合类型的换档机构来消除在换档过程中由于动力（为使车辆行驶而供给）传输路径在所述换档过程中二元化所导致的扭矩降低现象，从而得到所述平滑而稳定的换档感觉。

Description

自动化的手动变速器

相关申请的交叉引用

本申请要2011年11月11日提交的韩国专利申请第10-2011-0117519号的优先权，该申请的全部内容结合于此，以用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及自动化的手动变速器，并且更具体地，本发明涉及这样一种自动化的手动变速器的构造，其设置成对由于换档过程中的被拉拽感所导致的换档感觉恶化现象进行改进。

背景技术

由于在车辆行驶时通过致动器进行自动换档，自动化的手动变速器能够提供与自动变速器相似的便利性，并且自动化的手动变速器还利用与自动变速器相比更加优秀的动力传输而有助于改进车辆的燃料效率。

然而，在自动化的手动变速器基于同步啮合类型的换档机构的情况下，即使是在通过致动器进行自动换档的过程中，仍然需要动力中断的瞬间，而结果是与由于暂态动力失效所导致的扭矩降低相伴随的仿佛车辆被向后拉拽的换档感觉恶化现象。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面致力于提供一种自动化的手动变速器，其设置成通过防止换档感觉恶化现象并形成平滑而稳定的换档感觉来提高车辆的适销性，其中通过相对简单且紧凑的结构并利用同步啮合类型的换档机构来消除在换档过程中由于动力（为使车辆行驶而供给）传输路径在所述换档过程中二元化所导致的扭矩降低现象，从而得到所述平滑而稳定的换档感觉。

本发明的各个方面提供一种自动化的手动变速器，其包括：第一行星齿轮传动设备和第二行星齿轮传动设备，其分别包括从发动机接收转动力的转动元件，并位于同心轴上；输入轴，其配置成从所述第一行星齿轮传动设备接收转动力；输出轴，其设置成平行于所述输入轴；多个档位齿轮对，其安装于所述输入轴和所述输出轴上，从而通过配对而形成不同的换档比；多个同步设备，其配置成使所述档位齿轮对中的任何一个档位齿轮与所述输入轴或输出轴连接或分离；旁路设备，其配置成转换从所述第二行星齿轮传动设备到所述输出轴的转动力的状态；第一摩擦元件，其配置成限制第一行星齿轮传动设备的转动元件中除了分别连接至所述发动机和所述输入轴的转动元件以外的转动元件的转动；以及第二摩擦元件，其配置成限制第二行星齿轮传动设备的转动元件中除了分别连接至所述发动机和所述输出轴的转动元件以外的转动元件的转动。

本发明的各个方面提供一种自动化的手动变速器，其中将形成各个档位的档位齿轮置于输入轴和输出轴上同时配成一对，所述输入轴和所述输出轴相互平行，并且配置同步啮合类型的同步设备，所述自动化的手动变速器包括：第一行星齿轮传动设备，其安装成从发动机向所述输入轴传输动力；第二行星齿轮传动设备，其共轴地置于与所述第一行星齿轮传动设备相邻处，并安装成从所述发动机直接向所述输出轴传输动力；第一摩擦元件，其设置为安装成控制所述第一行星齿轮传动设备的一个转动元件的转动，从而控制通过所述第一行星齿轮传动设备传输至所述输出轴的动力；第二摩擦元件，其设置为安装成控制所述第二行星齿轮传动设备的一个转动元件的转动，从而控制通过所述第二行星齿轮传动设备传输至所述输出轴的动力；以及旁路设备，其安装成切换所述第二行星齿轮传动设备和所述输出轴之间的动力传输状态。

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆（SUV）、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其他替代性燃料车辆（例如源于非汽油的能源的燃料）。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的实施方式，本发明的方法和装置所具有的其他特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1为图示说明根据本发明示例性的自动化的手动变速器的构造的图。

图2为图示说明图1的变速器中的启动时的动力流动的图。

图3为图示说明当图1的变速器处于一档行驶状态下的动力流动的图。

图4为图示说明当图1的变速器从一档换档至二档时的动力流动的图。

图5为图示说明当图1的变速器处于二档行驶状态下的动力流动的图。

图6为图示说明当图1的变速器处于向后行驶状态下的动力流动的图。

应当了解，所附附图并非按比例地显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。

在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。

具体实施方式

下面将对本发明的各个实施方式详细地作出引用，这些实施方式的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方式相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方式，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的实质和范围之内的各种选择形式、修改形式、等同形式及其他实施方式。

参照图1，根据本发明的各个实施方式的自动化的手动变速器包括：第一行星齿轮传动设备PG1和第二行星齿轮传动设备PG2，其各自分别包括接收来自发动机1的转动力的转动元件，并位于同心轴上；输入轴INPUT，其配置成从第一行星齿轮传动设备PG1接收转动力；输出轴OUTPUT，其设置成平行于输入轴INPUT；多个档位齿轮对3，其安装于输入轴INPUT和输出轴OUTPUT上，从而通过配对而形成不同的换档比；多个同步设备5，其配置成使档位齿轮对3中的任何一个档位齿轮与输入轴INPUT或输出轴OUTPUT连接或断开；旁路设备7，其配置成转换从第二行星齿轮传动设备PG2到输出轴OUTPUT的转动力的状态；第一摩擦元件B1，其配置成限制第一行星齿轮传动设备PG1的转动元件中除了分别连接至发动机1和输入轴INPUT的转动元件以外的转动元件的转动；以及第二摩擦元件B2，其配置成限制第二行星齿轮传动设备PG2的转动元件中除了分别连接至发动机1和输出轴OUTPUT的转动元件以外的转动元件的转动。

也就是说，在维持所述自动化的手动变速器的机构时（其中通过以下手段来进行换档：将形成各个档位的档位齿轮置于相互平行的输入轴INPUT和输出轴OUPUT上并同时配成一对，并通过利用同步啮合类型的同步设备5来操作相应的档位），额外地配置第一行星齿轮传动设备PG1（其安装成将动力从发动机1传输至输入轴INPUT）和第二行星齿轮传动设备PG2（其安装成将动力从发动机1直接传输至输出轴OUTPUT），而结果是，其中使来自发动机1的动力到达输出轴OUTPUT的动力传输路径可以被二元化。

在本发明中，由于来自发动机1的动力可通过如上所述的两个路径而被传输至输出轴OUTPUT，其中通过第一行星齿轮传动设备PG1和各个档位齿轮而将动力传输至输出轴OUTPUT的路径用作常规行驶过程中的动力传输路径，而其中通过第二行星齿轮传动设备PG2而将动力传输至输出轴OUTPUT的动力传输路径使得能够将动力从发动机1传输至输出轴OUTPUT，从而防止相关技术中的换档过程中的扭矩降低。

在输入轴INPUT上配置随着输入轴INPUT整体转动的转动控制板9，并在输入轴INPUT上配置第三摩擦元件B3，所述第三摩擦元件B3配置成通过向转动控制板9施加摩擦力而控制输入轴INPUT的转动。

转动控制板9和摩擦元件B3使得能够在换档过程中通过适当地控制输入轴INPUT的转速进行平滑且快速的同步操作，从而确保快速且安静的换档。

用于启动发动机1并形成转动惯性力的环形齿轮（ring gear）11配置于发动机1的转动轴上，而马达13连接至环形齿轮11。

马达13操作为执行与相关技术中的在发动机1启动时被驱动的启动马达类似的功能，并且环形齿轮11也起到执行发动机1的飞轮的功能的作用。特别地，因为第一行星齿轮传动设备PG1和第二行星齿轮传动设备PG2连接至发动机1的转动轴，所以发动机的飞轮的功能所需要的转动惯性力基本上均等地由第一行星齿轮传动设备PG1和第二行星齿轮传动设备PG2来提供。因此，即使环形齿轮11的尺寸相对较小，但马达13仍可充分地执行作为飞轮的功能。

第一行星齿轮传动设备PG1通过单个小齿轮的简单行星齿轮传动设备而设置，其包括第一恒星齿轮S1、第一行星架C1和第一环形齿轮R1；而第二行星齿轮传动设备PG2通过单个小齿轮的简单行星齿轮传动设备而设置，其包括第二恒星齿轮S2、第二行星架C2和第二环形齿轮R2。第一行星架C1和第二行星架C2连接至发动机1，第一恒星齿轮S1连接至输入轴INPUT，而第二恒星齿轮S2通过旁路设备7而连接至输出轴OUTPUT。

在此，第一行星架C1和第二行星架C2整体地相互连接，从而连接至发动机1。可以理解的是，第一行星架C1和第二行星架C2可以一体形成。输入轴INPUT与第一恒星齿轮S1共轴地整体连接。第二恒星齿轮S2通过空心体而设置，从而使得输入轴INPUT穿过第二恒星齿轮S2，所述输入轴INPUT连接至第一恒星齿轮S1。

因此，第一行星齿轮传动设备PG1和第二行星齿轮传动设备PG2可紧凑地设置，同时将第一行星齿轮传动设备PG1和第二行星齿轮传动设备PG2安装成彼此相邻，而结果是，变速器的尺寸和重量均极大地下降，并且变速器也得以紧凑设置。因此，能够提高变速器的可安装性，并且车辆的燃料效率也能得以提高。

第一摩擦元件B1安装成限制第一环形齿轮R1的转动，而第二摩擦元件安装成限制第二环形齿轮R2的转动。

由于第一摩擦元件B1至第三摩擦元件B3可以使用能够通过利用摩擦力而降低或限制转动体的转动速度的零件，如湿式多片型离合器。

在第一行星齿轮传动设备PG1中，当第一环形齿轮R1的转动受第一摩擦元件B1限制时，通过第一恒星齿轮S1来加速输入至第一行星架C1中的来自发动机1的动力，从而导出至输入轴INPUT。

在第二行星齿轮传动设备PG2中，当第二环形齿轮R2的转动受第二摩擦元件B2限制时，通过第二恒星齿轮S1来加速输入至第二行星架C2中的来自发动机1的动力，从而输出至输出轴OUTPUT。

在各个实施方式中，旁路设备7包括旁路齿轮7-1和分离机构7-2，所述旁路齿轮7-1可旋转地安装于输出轴OUTPUT上并连接为接收来自第二恒星齿轮S2的转动力，而分离机构7-2设置成通过在输出轴OUTPUT上形成的线性位移来切换直接连接至输出轴OUTPUT的旁路齿轮7-1。

作为分离机构7-2，可以使用相关技术中的爪形离合器、同步啮合设备或摩擦离合器。

同时，为了实施倒车档位，平行于输入轴INPUT和输出轴OUTPUT配置倒档中间轴15；将倒档中间齿轮19可转动地安装于倒档中间轴15上，所述倒档中间齿轮19与配置于输入轴INPUT上的倒档驱动齿轮17啮合；在输出轴OUTPUT上配置倒档从动齿轮21；在倒档中间轴15上配置倒档传动齿轮23，所述倒档传动齿轮23的转动受限，并且所述倒档传动齿轮23与倒档从动齿轮21啮合；并且在倒档中间轴15上配置倒档离合器设备25，所述倒档离合器设备25设置成通过倒档中间轴15上的线性位移来切换倒档中间齿轮19与倒档中间轴15的连接和分离。

因此，当倒档离合器设备25使倒档中间齿轮19连接至倒档中间轴15时，倒档驱动齿轮17的转动方向通过倒档中间齿轮19和倒档传动齿轮23而反向，从而将输入轴INPUT的倒档驱动齿轮17的转动力传输至倒档从动齿轮21，由此实施倒车档位。

当然，同时，所述倒车档位可通过在输入轴INPUT或输出轴OUTPUT上安装用于实施倒档的同步设备来切换。

作为参照，各个实施方式的档位齿轮包括第一至第五档位齿轮。同步设备5配置于输出轴OUTPUT的第一档位齿轮和第二档位齿轮之间、配置于输入轴INPUT的第三档位齿轮和第四档位齿轮之间或者位于输入轴INPUT的第五档位齿轮旁边。

将参照图2至图6来描述如上设置的自动化的手动变速器的操作。

图2显示了启动时的动力流动。在第一摩擦元件B1和第二摩擦元件B2均释放第一环形齿轮R1和第二环形齿轮R2，并且旁路设备7的分离机构7-2也从输出轴OUTPUT释放旁路齿轮7-1从而中断第二行星齿轮传动设备PG2与输出轴OUTPUT之间的动力传输时，当驾驶员踩踏刹车以抑制输出轴OUTPUT的转动时，环形齿轮11通过驱动马达13而转动从而启动发动机1。

使发动机1转动的转动力使得第一行星架C1和第二行星架C2均等地转动，并且由于第一环形齿轮R1和第二环形齿轮R2均释放，所以传输至第一行星架C1的转动力通过第一环形齿轮R1和第一恒星齿轮S1而分支，并将转动力传输至与第一恒星齿轮S1连接的输入轴INPUT，而传输至第二行星架C2的转动力通过第二环形齿轮R2和第二恒星齿轮S2而分支，并且与第二恒星齿轮S2啮合的旁路齿轮7-1也转动，但分离机构7-2是释放的，因而并不将动力传输至输出轴OUTPUT。

在此，驾驶员在启动时踩踏刹车以固定输出轴OUTPUT，随后，当输出轴OUTPUT固定从而固定旁路齿轮7-1和第二恒星齿轮S2时，第二环形齿轮R2的转速过快地增加，从而产生过度的转动。因此，为了防止转速过快增加，通过利用分离机构7-2使旁路齿轮7-1从输出轴OUTPUT中断。

当发动机1启动时，通过限制转动控制板9的转动而使输入轴INPUT缓慢地停止，而分离机构7-2也与输出轴OUTPUT连接，并且第一档位齿轮通过驱动同步设备5而连接至输出轴OUTPUT，从而执行第一档换档。

其后，在通过释放第三摩擦元件B3而使输入轴INPUT可转动时，当通过驱动第一摩擦元件B1来限制第一行星齿轮传动设备PG1的第一环形齿轮R1的转动时，来自发动机1的动力通过第一恒星齿轮S1而被传输至输入轴INPUT，并且该动力通过第一档位齿轮而转变成一档换档比，并随后导出输出轴OUTPUT以实现一档起步。参见图3。

在此情况下，输出轴OUTPUT的转动力通过旁路齿轮7-1而反向地传输至第二恒星齿轮S2，并且在此情况下，当第二环形齿轮R2转动时，第二恒星齿轮S2与第二行星架C2之间的转动差消减。

参照图4，从一档状态到二档状态的换档过程将描述如下。当通过利用第三摩擦元件B3和转动控制板9来控制输入轴INPUT的RPM时，第二摩擦元件B2啮合，同时释放第一摩擦元件B1，而结果是，不通过第一行星齿轮传动设备PG1、而通过第二行星齿轮传动设备PG2和旁路设备7直接将动力传输至输出轴OUTPUT。在此情况下，第一档位齿轮释放，而第二档位齿轮通过使同步设备5移动而与输出轴OUTPUT连接。

当然，当通过利用同步设备5而使第一档位齿轮释放并使第二档位齿轮啮合时，会出现其中未连接齿轮的空档状态，但是动力通过第二行星齿轮传动设备PG2和旁路设备7而被传输至输出轴OUTPUT，因此扭矩在换档过程中并未降低。

另外，对通过第二行星齿轮传动设备PG2传输的发动机1的扭矩进行控制，从而适合二档，从而进一步提高输出轴OUTPUT的扭矩稳定性。

当操作完成时，第一摩擦元件B1再次啮合，同时释放第二摩擦元件B2，而结果是，来自发动机1的动力通过第二档位齿轮经由以下路径而被传输至输出轴OUTPUT：该路径中，动力经过第一行星齿轮传动设备PG1，从而完成二档换档。

由于其他档位的换档过程也以与上述换档过程相同的方式执行，所以其细节描述将被省略，然而，将参照图6来描述倒档状态的实施。

当车辆停车时，第三摩擦元件B3使输入轴INPUT停止，而旁路设备7通过利用倒档离合器设备25而使倒档中间齿轮19连接至倒档中间轴15，同时分离机构7-2使旁路齿轮7-1与输出轴OUTPUT分离。

在以上状态下，当通过利用第一摩擦元件B1来限制第一环形齿轮R1，同时通过释放第三摩擦元件B3而解除输入轴INPUT的转动限制时，动力依次穿过倒档驱动齿轮17、倒档中间齿轮19、倒档传动齿轮23和倒档从动齿轮21，同时输入轴INPUT旋转，从而将反向输出导出至输出轴OUTPUT。

在此，使旁路齿轮7-1与输出轴OUTPUT分离的原因在于，防止第二恒星齿轮S2和输出轴OUTPUT因为第二行星齿轮传动设备PG2的第二恒星齿轮S2的转动方向与输出轴OUTPUT的转动方向彼此相反而相互碰撞。

根据本发明的各个实施方式，能够通过防止换档感觉恶化现象并形成平滑而稳定的换档感觉来提高车辆的适销性，其中通过相对简单且紧凑的结构并利用同步啮合类型的换档机构来消除在换档过程中由于动力（为使车辆行驶而供给）传输路径在所述换档过程中二元化所导致的扭矩降低现象，从而得到所述平滑而稳定的换档感觉。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语上或下，前或后，内或外等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

前面对本发明具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种自动化的手动变速器，其包括：

第一行星齿轮传动设备和第二行星齿轮传动设备，其各自分别包括从发动机接收转动力的转动元件，并位于同心轴上；

输入轴，其配置成从所述第一行星齿轮传动设备接收转动力；

输出轴，其平行于所述输入轴；

多个档位齿轮对，其安装于所述输入轴和所述输出轴上，从而形成不同的换档比；

多个同步设备，其配置成使所述档位齿轮对中的任何一个档位齿轮与所述输入轴或输出轴连接和分离；

旁路设备，其配置成转换从所述第二行星齿轮传动设备到所述输出轴的转动力的状态；

第一摩擦元件，其配置成限制第一行星齿轮传动设备的转动元件中除了分别连接至所述发动机和所述输入轴的转动元件以外的转动元件的转动；以及

第二摩擦元件，其配置成限制第二行星齿轮传动设备的转动元件中除了分别连接至所述发动机和所述输出轴的转动元件以外的转动元件的转动。

2.根据权利要求1所述的自动化的手动变速器，其中在所述输入轴上配置随着所述输入轴整体转动的转动控制板，并在所述输入轴上进一步配置第三摩擦元件，所述第三摩擦元件配置成通过向所述转动控制板施加摩擦力而控制所述输入轴的转动。

3.根据权利要求1所述的自动化的手动变速器，其中：

所述第一行星齿轮传动设备通过单个小齿轮的简单行星齿轮传动设备而设置，其包括第一恒星齿轮、第一行星架和第一环形齿轮；

所述第二行星齿轮传动设备通过单个小齿轮的简单行星齿轮传动设备而设置，其包括第二恒星齿轮、第二行星架和第二环形齿轮；

所述第一行星架和所述第二行星架连接至所述发动机；

所述第一恒星齿轮连接至所述输入轴；

所述第二齿轮通过所述旁路设备而连接至所述输出轴；

所述第一摩擦元件安装成限制所述第一环形齿轮的转动；并且

所述第二摩擦元件安装成限制所述第二环形齿轮的转动。

4.根据权利要求3所述的自动化的手动变速器，其中所述旁路设备包括：

旁路齿轮，其能够转动地安装于所述输出轴上，并连接为接收来自所述第二恒星齿轮的转动力；以及

分离机构，其设置成通过形成于所述输出轴上的线性位移来切换直接连接至所述输出轴的所述旁路齿轮。

5.根据权利要求3所述的自动化的手动变速器，其中：

所述第一行星架和所述第二行星架整体地相互连接，从而连接至所述发动机；

所述输入轴与所述第一恒星齿轮共轴地整体连接；并且

所述第二恒星齿轮通过空心体而设置，从而使得所述输入轴穿过所述第二恒星齿轮，所述输入轴连接至所述第一恒星齿轮。

6.根据权利要求1所述的自动化的手动变速器，其中：

用于启动所述发动机并形成转动惯性力的环形齿轮配置于所述发动机的转动轴上；并且

将马达连接至所述环形齿轮。

7.一种自动化的手动变速器，其中将形成各个档位的档位齿轮置于输入轴和输出轴上同时配成一对，所述输入轴和所述输出轴相互平行，并且配置同步啮合类型的同步设备，所述自动化的手动变速器包括：

第一行星齿轮传动设备，其安装成从发动机向所述输入轴传输动力；

第二行星齿轮传动设备，其共轴地置于与所述第一行星齿轮传动设备相邻处，并安装成从所述发动机直接向所述输出轴传输动力；

第一摩擦元件，其设置为安装成控制所述第一行星齿轮传动设备的一个转动元件的转动，从而控制通过所述第一行星齿轮传动设备传输至所述输出轴的动力；

第二摩擦元件，其设置为安装成控制所述第二行星齿轮传动设备的一个转动元件的转动，从而控制通过所述第二行星齿轮传动设备传输至所述输出轴的动力；以及

旁路设备，其安装成切换所述第二行星齿轮传动设备和所述输出轴之间的动力传输状态。

8.根据权利要求7所述的自动化的手动变速器，其中控制所述输入轴的转动的第三摩擦元件连接至所述输入轴。

9.根据权利要求8所述的自动化的手动变速器，其中：

平行于所述输入轴和所述输出轴地配置倒档中间轴；

将倒档中间齿轮能够转动地安装于所述倒档中间轴上，所述倒档中间齿轮与配置于所述输入轴上的倒档驱动齿轮啮合；

在所述输出轴上配置倒档从动齿轮；

在所述倒档中间轴上配置倒档传动齿轮，所述倒档传动齿轮的转动受限，并且所述倒档传动齿轮与所述倒档从动齿轮啮合；并且

在所述倒档中间轴上配置倒档离合器设备，所述倒档离合器设备设置成通过所述倒档中间轴上的线性位移来切换所述倒档中间齿轮与所述倒档中间轴的连接和分离。

10.根据权利要求9所述的自动化的手动变速器，其中所述旁路设备包括：

旁路齿轮，其能够转动地安装于所述输出轴上，并连接为接收来自所述第二恒星齿轮的转动力；以及

分离机构，其设置成通过形成于所述输出轴上的线性位移来切换直接连接至所述输出轴的所述旁路齿轮。

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