CN103307236A - 用于车辆的自动化手动变速器装置 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的自动化手动变速器装置，可以包括配备多个变速机构的变速单元，所述变速单元在输入轴和输出轴之间实现不同的传动比，以及可以设置在输出轴和动力源之间的连续变速机构，其中所述连续变速机构有选择地将动力供应至变速单元的输入轴，并以连续的变速器传动比把动力有选择地从动力源传递到输出轴。

Description

用于车辆的自动化手动变速器装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年3月13日提交的韩国专利申请No.10-2012-0025354的优先权，该申请的全部内容以引用的形式结合于此。

技术领域

本公开涉及一种自动化手动变速器。更具体地说，涉及变速时能够改进非平滑变速（例如拖拉）的自动化手动变速器的结构。

背景技术

当车辆行驶时，自动化手动变速器由传动器自动变速，使得能够提供类似于自动变速器的方便性，并有助于凭借优于自动变速器的动力传输效率而提高车辆的燃油效率。

然而，对于基于同步啮合式变速机构的自动化手动变速器，即使在由传动器自动进行的变速过程中也必须瞬时切断动力，因此，产生了扭矩减小和非平滑变速的效果，仿佛是车辆被拉回一样。

以上作为本发明相关技术所提供的描述仅仅是用于帮助理解本发明的背景，并且不应当被解释为已包括在本领域技术人员已知的相关技术中。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，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一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面涉及提供一种用于车辆的自动化手动变速器，通过防止非光滑变速以实现平滑和稳定的变速响应，所述自动化手动变速器可以提高车辆的商业价值，通过在变速中允许发送特定的动力到驱动轮同时使用手动变速器的机构（对相关技术中的变速来说在瞬间切断动力后必须连接动力）从而防止在变速时产生扭矩的下降。

在本发明的一个方面，用于车辆的自动化手动变速器装置可以包括配备多个变速机构的变速单元，所述变速单元在输入轴和输出轴之间实现不同的传动比，以及设置在输出轴和动力源之间的连续变速机构，其中所述连续变速机构，有选择地将动力供应至变速单元的输入轴，并以连续的变速传动比有把动力选择地从动力源中传递到输出轴。

所述连续变速机构可以包括连接到动力源的驱动皮带轮，与驱动皮带轮接合并传递驱动皮带轮旋转力的皮带，与皮带接合并通过皮带接受来自驱动皮带轮的旋转力的从动皮带轮，以及连续地改变与皮带接触的驱动皮带轮直径和从动皮带轮直径的皮带轮比变化单元。

动力控制机构安装在从动皮带轮和输出轴之间以连接或切断动力。

把动力传递给输出轴的驱动齿轮安装在从动皮带轮的第一旋转轴上，安装在输出轴上的从动齿轮与驱动齿轮接合，并且动力控制机构在从动皮带轮和驱动齿轮之间连接或切断动力，所述动力控制机构在从动皮带轮的第一旋转轴上。

从动力源选择性地传递动力到输入轴的离合器安装在输入轴和动力源之间。

所述离合器具有安装在驱动皮带轮里的离合器盘以控制来自动力源的动力。

驱动皮带轮和从动皮带轮可以分别包括一对固定皮带轮和可移动皮带轮，所述固定皮带轮的轴向移动是受限制的，并且可移动皮带轮相对于对应的固定皮带轮在轴向方向上是允许移动的，以及皮带轮比变化单元，通过沿着每个可移动皮带轮的轴向方向上移动驱动皮带轮和从动皮带轮的每个可移动皮带轮，连续地改变与皮带接触的驱动皮带轮和从动皮带轮的直径。

皮带轮比变化单元可以包括控制杆，所述控制杆具有位于驱动皮带轮和从动皮带轮之间的第二旋转轴，在绕第二旋转轴旋转的同时，所述控制杆沿着轴向方向移动驱动皮带轮和从动皮带轮的每个可移动皮带轮，进给螺杆，所述进给螺杆接合到控制杆以使其绕第二旋转轴旋转，以及固定并旋转进给螺杆的控制马达。

皮带轮比变化单元是液压动力源，所述液压动力源向驱动皮带轮和从动皮带轮的每个可移动皮带轮提供液压力，并且从动皮带轮使得每个可移动皮带轮通过液压力沿着轴向方向移动。

变速单元的变速机构通过同步啮合式机构而实施，其中所述变速机构在同步后通过使用钥匙和同步环而接合。

变速单元的变速机构通过爪式离合器实施。

应了解本文所用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语一般包括机动车辆，如包括运动型多用途车辆（SUV）、公共汽车、卡车、各种商用车辆的客运汽车、包括多种小船和船舰的船只、飞机等，并包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他选择性的燃料车辆（例如衍生自除了石油之外的来源的燃料）。本文所指的混合动力车辆为具有两个或更多个动力源的车辆，例如汽油动力和电动车辆。

本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1为显示根据本发明的一个示例性实施方案的用于车辆自动化手动变速器的结构的示图。

图2为图1中发动机启动时说明动力传输的示图。

图3为图1中车辆在第一级行驶时说明动力传输的示图。

图4为图1中变速器由第一级换到第二级时说明动力传输的示图。

图5为图1中车辆在第二级行驶时说明动力传输的示图。

图6为图1中车辆在R档域行驶时说明动力传输的示图。

应当了解，附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理的各个特征。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、定向、定位和外形，将部分地由特定目的的应用和使用环境所确定。

在这些附图中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记指代本发明的相同或等效的部分。

具体实施方式

现在将具体参考本发明的各个实施例，在附图中和以下的描述中示出了这些实施例的实例。虽然本发明与示例性实施例相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，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精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施例。

以下，将详细参照本发明的各个具体实施方案，其实施例在附图中进行说明并做出如下描述。

参考图1，根据本发明的一个示例性实施例的用于车辆的自动化手动变速器包括：变速单元5和连续变速器机构7，变速单元5配备有在输入轴1和输出轴3之间实现不同的传动比的多个变速机构，连续变速器机构7设置在输出轴3和动力源之间，所述连续变速机构将动力供应至变速单元5的输入轴1，并且以连续的变速传动比把动力从动力源传递到输出轴3。

也就是说，变速单元5具有相关技术中的常见的手动变速器的变速机构，当操作变速单元5时，通过允许与动力源平行的连续变速器机构7接收动力并连续地向输出轴3而非输入轴1输送动力的方式，所述变速单元5的实施能够阻止在变速时由于切断动力而引起的扭矩减少。

所述动力源可以是实为内燃机的发动机9，如在所述示例性的实施例中，用于起动发动机的起动马达11连接到发动机9。

在所述示例性的实施例中，连续变速器机构7包括连接到动力源旋转轴上的驱动皮带轮13，传递驱动皮带轮13的旋转力的皮带15，通过皮带15接收从驱动皮带轮13传来的旋转力的从动皮带轮17以及皮带轮比变化单元，所述皮带轮比变化单元可以连续改变与皮带15接触的驱动皮带轮13和从动皮带轮17的直径。

也就是说，通过互补地改变驱动皮带轮13和从动皮带轮17的直径从而使得在缠绕具有预先确定长度的皮带15的情况下驱动皮带轮13和皮带15的接触直径与从动皮带轮17和皮带15的接触直径的比连续地变化，能够以连续的变速传动比把驱动皮带轮13的旋转力传递到从动皮带轮17。

驱动皮带轮13和从动皮带轮17均由一对固定皮带轮A和可移动皮带轮B构成，所述固定皮带轮A在旋转轴的轴向方向上的移动是受限制的，而所述可移动皮带轮B相对于固定皮带轮A在旋转轴的轴向方向上是可以移动的，并且通过使得驱动皮带轮13和从动皮带轮17的可移动皮带轮B在旋转轴的轴向方向上直线移动，皮带轮比变化单元连续地改变与皮带15接触的驱动皮带轮13和从动皮带轮17的直径。

在所述示例性实施方案中，皮带轮比变化单元包括控制杆19、进给螺杆和控制马达23，控制杆19具有位于驱动皮带轮13和从动皮带轮17之间的旋转轴51，并且使得驱动皮带轮13的可移动皮带轮B和从动皮带轮17的可移动皮带轮B在旋转轴的轴向方向上直线移动同时绕旋转轴旋转，所述进给螺杆在旋转的同时连接为使得控制杆19绕旋转轴旋转，控制马达23使得进给螺杆21旋转。

显然地，连接件25连接控制杆19与可移动皮带轮B并允许控制杆19的旋转转换成可移动皮带轮B在旋转轴的轴向方向上的直线运动，所述连接件25安装在控制杆19以及驱动皮带轮13和从动皮带轮17的可移动皮带轮B之间，转换件27连接控制杆19与进给螺杆21，并将进给螺杆21的旋转转换成控制杆19的旋转，所述转换件27也安装在进给螺杆21和控制杆19之间，并且连接件25和转换件27通过相关技术中的导向器和槽或螺钉来实现。

同时，不同于上述内容，皮带轮比变化单元可以通过液压动力源实现，所述液压动力源向驱动皮带轮13的可移动皮带轮B和从动皮带轮17的可移动皮带轮B提供液压力，使得可移动皮带轮B通过液压力沿着轴的轴向方向直线移动，其中可以使用在相关技术中使用皮带和皮带轮的无级变速器机构。

另外，所述连续变速器机构可被相关技术中的各种无级变速器机构取代，例如，也可以使用相关技术中的环形无级变速器。

同时，动力控制机构29安装于从动皮带轮17和输出轴3之间以连接或切断动力。

在所述示例性实施例中，驱动齿轮31传递动力到输出轴3上，所述驱动齿轮31安装在从动皮带轮17的旋转轴53上，与驱动齿轮31接合的从动齿轮33安装在输出轴3上，并且在从动皮带轮17的旋转轴上，动力控制机构29可以在从动皮带轮17和驱动齿轮31之间连接或切断动力的。

显然地，不同于上述内容，另一种结构也是可以的，例如，将动力控制机构29安装在输出轴3上，并且动力控制机构29可以从摩擦离合器、爪式离合器、同步啮合装置、摩擦带、磁性离合器等中选择合适的。

从动力源选择性地传递动力到输入轴1的离合器35安装在输入轴1和动力源之间。

在所述示例性实施例中，离合器35具有紧凑的结构，离合器盘37安装在驱动皮带轮13内，以控制来自动力源的动力，以便占据尽可能小的空间。

变速单元5的变速机构采用同步啮合式而实施，其中所述变速机构通过使用键和同步环，或通过爪式离合器在同步后接合，但是更优选的是使用同步啮合式变速机构，所述同步啮合式变速机构可以最大限度地减少动力切断时间并且目前使用的最为普遍，或者也可以使用其他变速机构，并且所述变速机构在其中是相同的，即在变速时有必要切断输入到输入轴的动力，并且扭矩在变速时也相应地降低。

在图1至图6中示出的示例性实施方案中，提供作为同步啮合式变速机构的变速单元5，所述变速单元5具有第一级至第五级以及R档域。

具有上述结构的本发明的操作根据以下图2至图6进行了描述。作为参考，图6示出了车辆反向行驶在R档域，并进一步示出了反向空转齿轮39，所述反向空转齿轮39并未在图1至图5中示出。

图2示出当发动机启动时，其中的离合器35和动力控制机构29脱开，并且发动机9是通过起动控制电动机23用曲柄启动的。因此，发动机9的旋转力仅通过驱动皮带轮13和皮带15传递到从动皮带轮17，而不将动力传递到输入轴1或输出轴3。

显然地，当在变速单元5中任何的齿轮都不接合和并且发动机已启动时，即使离合器35已接合也有可能启动发动机。

在上述状态下，当离合器35脱开时，第一级可以通过第一到第二级同步接合装置41接合，如图3所示，在驾驶车辆时通过接合离合器35，以便能够实现第一级行驶的状态。

如图3所示，当动力通过离合器35传递到输入轴1后变速器变速到第一级时，源自发动机9的动力通过一对第一级齿轮传递到输出轴3上，然后动力通过差动齿轮43传递到驱动轮上。

在这个过程中，动力控制机构29保持脱开，以使动力不会通过驱动皮带轮13和从动皮带轮17传递到输出轴3上。

图4示出了变速器从第一级变速到第二级的中间过程，其中源自发动机9的动力通过驱动皮带轮13、皮带15和从动皮带轮17传递到输出轴3，通过脱开离合器35并接合动力控制机构29，动力甚至不会传递到输入轴，以防止降低扭矩。

在这个过程中，皮带15以及驱动皮带轮13和从动皮带轮17之间的皮带轮比率从从动皮带轮17能够满足第一级中输出轴3的旋转速度的情况调节到其能够满足第二级中输出轴3的旋转速度的情况，其中上述的皮带轮比率是使用控制杆19通过操作控制马达23而控制的，从而能够防止由于通过离合器切断到输入轴1的扭矩而造成的扭矩降低，并且实现当变速器从第一级变速到第二级时，从当前级到目标级的平滑变速。

当离合器35脱开时，动力控制机构29接合，源自发动机9的动力通过如上所述的驱动皮带轮13和从动皮带轮17提供给输出轴3，第一到第二级同步接合装置41从第一级脱开并接合至第二级。

如上所述，在第二级接合后，因为离合器35已接合并且动力控制机构29已脱开，则实施如图5所示的第二级行驶状态。

在图5中，源自发动机9的动力通过离合器35调整到输入轴1和输出轴3之间的第二级，并通过差动齿轮43传递到驱动轮，并且从发动机9传递到从动皮带轮17的动力被动力控制机构29切断。

如上所述，当变速器从第一级变速到第二级时，动力连续地通过驱动皮带轮13、皮带15和从动皮带轮17供给到输出轴3上，当变速器在其他级之间变速时，则以同样的方式供给动力，并且，甚至在高的级（例如第四级、第五级）之间以及变速到超速级时，能够在当前级和目标级满足输出轴3的旋转速度以及补偿驱动皮带轮13和从动皮带轮17之间的动力，尤其是除了在例如第一级和第二级的低的级之间的变速，以便能够防止在变速器的整个变速范围内变速时扭矩的减少以及实现平滑和稳定的变速。

同时，图6示出当车辆向后移动时的动力传输，其中的反向级是通过在车辆停止的情况下啮合反向空转齿轮39实施的，所述反向空转齿轮39位于输入轴1和输出轴3之间。

根据本发明的一个示例性实施方案，通过防止非平滑变速以实现平滑和稳定的变速响应，能够提高车辆的商业价值，通过在变速中允许发送特定的动力到驱动轮的同时使用手动变速器的机构（对相关技术中的变速来说在瞬间切断动力后必须连接动力）从而防止在变速时产生扭矩的下降。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”是用于参考图中显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于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它技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (11)

1.一种用于车辆的自动化手动变速器装置，包括：

变速单元，所述变速单元配备有在输入轴和输出轴之间实施不同传动比的多个变速机构；以及

连续变速机构，所述连续变速机构安置在所述输出轴和动力源之间，其中所述连续变速机构有选择地将动力供应至所述变速单元的输入轴，并以连续的变速传动比把动力有选择地从所述动力源传递到所述输出轴。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的自动化手动变速器装置，其中所述连续变速机构包括：

驱动皮带轮，所述驱动皮带轮连接到所述动力源；

皮带，所述皮带接合到所述驱动皮带轮并传递所述驱动皮带轮的旋转力；

从动皮带轮，所述从动皮带轮接合到所述皮带并通过所述皮带接受来自所述驱动皮带轮的旋转力；以及

皮带轮比变化单元，所述皮带轮比变化单元连续地改变与所述皮带接触的所述驱动皮带轮的直径和与所述皮带接触的所述从动皮带轮的直径。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的自动化手动变速器装置，其中动力控制机构设置在所述从动皮带轮和所述输出轴之间以连接或切断动力。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的自动化手动变速器装置，其中把动力传递给所述输出轴的驱动齿轮安装在所述从动皮带轮的第一旋转轴上，

安装在所述输出轴上的从动齿轮与所述驱动齿轮接合，并且

在所述从动皮带轮的第一旋转轴上的所述动力控制机构在所述从动皮带轮和所述驱动齿轮之间连接或切断动力。

5.根据权利要求2所述的用于车辆的自动化手动变速器装置，其中选择性地将动力从所述动力源传递到所述输入轴的离合器设置在所述输入轴和所述动力源之间。

6.根据权利要求5所述的用于车辆的自动化手动变速器装置，其中所述离合器具有安装在所述驱动皮带轮里的离合器盘以控制来自所述动力源的动力。

7.根据权利要求2所述的用于车辆的自动化手动变速器装置，其中所述驱动皮带轮和所述从动皮带轮分别包括一对固定皮带轮和可移动皮带轮，所述固定皮带轮的轴向移动是受限制的，并且所述可移动皮带轮相对于相应的固定皮带轮在轴向方向上是允许移动的，并且

所述皮带轮比变化单元通过沿着每个所述可移动皮带轮的轴向方向上移动所述驱动皮带轮和所述从动皮带轮的每个可移动皮带轮，连续地改变与所述皮带接触的所述驱动皮带轮和所述从动皮带轮的直径。

8.根据权利要求7所述的用于车辆的自动化手动变速器装置，其中所述皮带轮比变化单元包括：

控制杆，所述控制杆具有位于所述驱动皮带轮和所述从动皮带轮之间的第二旋转轴，在绕所述第二旋转轴旋转的同时，所述控制杆沿着轴向方向移动所述驱动皮带轮和所述从动皮带轮的每个可移动皮带轮；

进给螺杆，所述进给螺杆与所述控制杆接合以使所述控制杆绕所述第二旋转轴旋转；以及

控制马达，所述控制马达固定至所述进给螺杆并旋转所述进给螺杆。

9.根据权利要求7所述的用于车辆的自动化手动变速器装置，其中所述皮带轮比变化单元是液压动力源，所述液压动力源向所述驱动皮带轮和所述从动皮带轮的每个可移动皮带轮提供液压力，从而使得每个可移动皮带轮通过液压力沿着轴向方向移动。

10.根据权利要求1所述的用于车辆的自动化手动变速器装置，其中所述变速单元的所述变速机构通过同步啮合类型而实施，其中所述变速机构在同步后通过使用键和同步环而接合。

11.根据权利要求1所述的用于车辆的自动化手动变速器装置，其中所述变速单元的所述变速机构通过爪式离合器实施。

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