CN103527750A - 具有空间楔合式摩擦连接器的液力自动变速器和双离合器自动变速器 - Google Patents

Abstract

本发明之具有空间楔合式摩擦连接器的液力/双离合器自动变速器包括，变速器壳，以及用作换档元件的多个摩擦连接器，最佳地，该多个摩擦连接器全部都是空间楔合式摩擦连接器；用于可操作地致使该摩擦连接器接合或分离的操作机构，固定连接在变速器壳体上，本发明最大特征在于，所有摩擦连接器均基于自身所传递的转矩而自激励地工作，仅需电/线控的触发式促动力即可完成接合或分离操作，不再依赖于液压系统，更无需在传动轴内设置动态油道，从而从根本上大幅简化了设计和结构，降低了制作和使用成本，以及自身能耗。

Description

具有空间楔合式摩擦连接器的液力自动变速器和双离合器自动变速器

相关申请 

本申请是由专利文献WO2012/089131A1和WO2011/000300A1所公开的本申请人的基本专利申请的从属专利申请，并且，本申请要求本申请人提出的中国专利申请201210242204.7的优先权。该公开在先的三项专利申请的全部内容通过引用结合于此。 

技术领域

本发明涉及机械传动领域中的一种变速装置，特别涉及但不仅仅涉及一种包括有摩擦连接器的自动变速器。 

背景技术

作为常识，在世界乘用车市场中装车率达到40％左右份额的包括有液力变矩器的液力自动变速器，或称AT，从来都是自动变速器领域中的绝对领先者。而与AT几乎同一年出现的双离合器自动变速器，或称DCT，近三十年来，也已经广为人知。 

但是，现有技术中的这种AT，由于其中用作换档元件的摩擦连接器，例如，摩擦离合器和摩擦制动器，均为响应于液压驱动力的工作装置。也就是说，除了自控的摩擦式超越离合器之外，AT中的所有摩擦连接器的工作，都必需耗费由发动机旋转动能转化而来的液压能，必需配备用于该转化的液压泵，基于该液压能而工作的驱动装置，以及传递和调节该液压能的辅助装置。例如，众多的旋转缸-活塞装置，结构和控制均复杂精密的液压阀或电磁式液压阀，结构复杂且密封要求苛刻的配送油道系统，特别是设置在旋转轴中的动态油道。 

因此，现有技术中的这种AT，天然地具有整体结构和装配工艺过于复杂，体积过大，自身耗能过多，对液压油/变速箱油清洁度要求超高，娇气且难于维修，以及制造和使用成本过于高昂的缺点，从而直接限制了其装车率的继续提升。而且，现有AT难以同时达到多档化和紧凑化发展趋势的要求，档数越多，其总体布局就越困难，设计的自由度也随之越小。 

类似地，现有技术中的DCT，也因为其中用作换档元件的双离合器、换档齿套、易啮合套或者接合套等分别是地道的响应于液压驱动力的摩擦连接器，或者，基于液压驱动装置和传动装置而工作的离合机构，而同样具有类似于上的各种缺点。另外，DCT的重量和成本甚至相较AT更高。 

然而实际上，产生上述各种缺点或后果的绝大部分原因，并非来自于主要的传动机构或部件，例如齿轮机构等，而是来自于作为辅助机构或部件而存在 的整个控制单元，也就是包括摩擦连接器在内的所有换档元件，以及，为使该所有换档元件正常工作而必需配置的更次之的辅助机构，例如液压系统等。 

发明内容

本发明致力于设计基于全新摩擦连接器的变速装置，以避免或至少减轻上述缺点。 

本发明要解决的技术问题是提供一种具有空间楔合式摩擦连接器的液力自动变速器/AT，使其具有无需基于液压系统而工作的优点，同时，还具有更低的制造成本，更低的自身能耗，更简单的装配工艺，更高的设计自由度，更低的使用要求，以及，更易于同时达到多档化和紧凑化要求的优点。 

本发明要解决的另一技术问题是，提供一种具有空间楔合式摩擦连接器的双离合器自动变速器/DCT，使其具有无需基于液压系统而工作的优点，同时，还具有更低的制造成本，更低的自身能耗，更简单的装配工艺，更高的设计自由度，更低的使用要求，以及，更易于同时达到多档化和紧凑化要求的优点。 

为解决上述技术问题，本发明之具有空间楔合式摩擦连接器的液力自动变速器包括，变速器壳，以及具体为摩擦连接器的多个换档元件，其中，该多个换档元件中的至少一个，是空间楔合式摩擦连接器；另外，还包括固定连接至变速器壳的操作机构，该操作机构与空间楔合式摩擦连接器可操作地连接，以致使该空间楔合式摩擦连接器接合或分离。 

可选地，上述空间楔合式摩擦连接器包括，绕一轴线回转且可轴向接合的至少一个牵引摩擦机构，其具有绕所述轴线回转并均设置有摩擦面的至少大致为环状的中介件和摩擦件，以在该两构件间传递摩擦转矩；为该牵引摩擦机构提供接合力并绕上述轴线回转的至少一个转动导向机构，其具有绕上述轴线回转并均设置有相应导向面的至少大致为环状的导向件和中介件；当导向件和摩擦件被中介件可驱动地连接成一个摩擦体时，导向件与中介件双方的导向面之间的相互抵触部位的升角λ，大于零且小于等于ξ，即，0＜λ≤ξ，其中，ξ是能够令形成于该抵触部位的导向摩擦副自锁的升角λ的最大值。 

进一步地，上述空间楔合式摩擦连接器还包括，以可操作地控制中介件的入楔和解楔的方式，控制摩擦连接器的接合与分离的入楔控制机构。 

较佳地，还可包括有至少一个限力元件，其可与导向件、中介件和摩擦件中的至多一个，以至少不可旋转的方式连接成力封闭式组合构件，用以建立相互之间的轴向力封闭式抵触连接。 

为解决上述另一技术问题，本发明之具有空间楔合式摩擦连接器的双离合器自动变速器包括，用作换档元件的双离合器和空套有至少一个齿轮的传动轴，以及，可操作地将该齿轮与上述传动轴不可旋转相连的多个换档元件，其中，该多个换档元件中的至少一个是上述空间楔合式摩擦连接器。 

较佳地，所有多个换档元件均为上述空间楔合式摩擦连接器。 

最佳地，其双离合器包括两个上述空间楔合式摩擦连接器。 

需要特别说明的是，本申请文件所使用的相关概念或名词的含义如下： 

转动导向机构：将圆周相对转动转换为至少包括轴向相对移动或移动趋势的导向机构。例如，螺旋升角严格一致和不严格一致的滑动/滚动式螺旋或部分螺旋机构，径向销槽机构，端面楔形机构，端面嵌合机构，端面棘轮机构，以及，圆柱/端面凸轮机构。 

空间楔形机构：由转动导向机构和牵引摩擦机构组成的复合机构。 

入楔：也称楔合，与解楔/去楔相反，就是中介件90将导向件50与摩擦件70可驱动地连接/结合成一个摩擦体的工作过程和状态。 

ζ和ξ：空间楔形机构的重要极限角，如图1、2、3所示的中介件90，一方面通，过其摩擦面例如104与摩擦件70的牵引摩擦面72至少轴向抵触，以形成抵触部位的法向压力的合力W不垂直于回转轴线X的回转型牵引摩擦机构F1的至少包括一个的一组牵引摩擦副；另一方面，通过其朝向某一圆周方向的导向面例如94a，与导向件50的相应导向面例如54a至少轴向抵触，以形成抵触部位的法向压力的合力N不垂直于回转轴线X的转动导向机构G的至少包括一个的一组导向摩擦副；该抵触部位的公切线与垂至于回转轴线X的平面的夹角的平均值，称为该抵触部位的升角λ；再一方面，通过其它表面还可作用有诸如用于弹性预紧或限位目的的其它作用力；在转动导向机构G的转动导向工况中，也就是导向件50致使中介件90沿例如图3中箭头P所指方向以大于等于零的速度相对摩擦件70转动的工况中，能够确保导向摩擦副自锁的双方表面抵触部位的最小升角被定义为ζ，而最大升角则被定义为ξ。而该两个极限角则完全界定了中介件90相对导向件50向前转动、静止不动和向后转动的一切可能的运动形式。具体含义如下： 

1、当ξ＜λ＜90度时，导向摩擦副和牵引摩擦副均不能摩擦自锁，通过导向摩擦副的法向压力N，或者其分力Q和T，导向件50可致使中介件90相对其向前亦即箭头P所指方向滑转和挤出。因此，导向件50与摩擦件70不能被中介件90楔合成一个摩擦体。只是由于压力N源自非弹性力，或者源自弹性力但受构件结构所限，才致使中介件90仅被导向件50推动着相对摩擦件70摩擦滑转而未被实际挤出。 

2、当ζ＜λ≤ξ且λ＞0时，牵引摩擦副具有先于导向摩擦副突破自身静摩擦状态/阻力而进入滑动摩擦状态的特性。因此，中介件90可以将导向件50与摩擦件70楔合成一个摩擦体，但在摩擦件70相对导向件50过载时，牵引摩擦副将因突破其静摩擦状态/最大静摩擦阻力而正常地转入滑动摩擦状态，导向摩擦副则因还未突破其静摩擦状态/阻力而始终处于恒定的自锁状态。对应地，空间楔形机构处于半楔合状态，超越离合器处于非完全接合状态。 

3、当0＜λ≤ζ(针对ζ＞0的情况)时，导向摩擦副具有先于牵引摩擦副突破自身静摩擦状态/阻力而进入滑动摩擦状态的特性。因此，中介件90可以将导向件50与摩擦件70楔合成一个摩擦体，但在摩擦件70相对导向件50过载时，导向摩擦副将因突破其静摩擦状态/最大静摩擦阻力而致使中介件90具有相对导向件50滑转爬升的趋势，牵引摩擦副则因还未突破其静摩擦状态/阻力而始终处于恒定的自锁状态。然而，由于上述爬升趋势被空间楔形机构的轴向力封闭结构刚性阻止(除非压力N源自弹性力)，因此，导向摩擦副被实际上强制性地维持在等同于自锁的一般静摩擦状态。即，中介件90、导向件50与摩擦件70三者被强制楔合/结合成一个转动整体，不会出现相互滑转爬升的情况，除非过载至结构毁损。空间楔形机构因而处于类似斜撑式超越离合器的绝对自锁/楔合状态，其传动能力仅取决于结构强度。 

显然，上述升角λ就是空间楔形机构的楔角，也称楔合角/挤住角，并且仅在0＜λ≤ξ时，空间楔形机构方可楔合，摩擦连接器方可接合。 

相对现有技术的AT和DCT，依据本发明的具有空间楔合式摩擦连接器的液力自动变速器和双离合器自动变速器，因其工作不必需依赖液压系统而大幅简化了整体结构，降低了设计、制作和装配的复杂程度，降低了制作和使用成本，以及AT和DCT自身的能耗。借助下述实施例的说明和附图，本发明的目的和优点将显得更为清楚和明了。 

附图说明

图1是本发明的空间楔合式摩擦连接器的示意性分解透视图。 

图2是本发明的空间楔合式摩擦连接器的轴向剖视图。 

图3是图2中各机构的齿廓向同一外圆柱面径向投影的局部展开图。 

图4是根据本发明的液力自动变速器的简化的原理性示意图。 

图5是对图4的变型示意图。 

图6是图4中摩擦离合器L2所在局部部位的示意性放大图。 

图7是图4中摩擦离合器L4～L5中触发机构AC的局部示意性放大图。 

图8是根据本发明的双离合器自动变速器的简化的原理性示意图。 

具体实施方式

必要说明：本说明书的正文及所有附图中，相同或相似的构件及特征部位均采用相同的附图标记，并只在它们第一次出现时给予必要说明。同样，也不重复说明相同或相似机构的工作机理或过程。为区别设置在对称或对应位置上的相同的构件或特征部位，本说明书在其附图标记后面附加了字母，而在泛指说明或无需区别时，则不附加任何字母。 

鉴于空间楔合式摩擦连接器的完整详尽说明，已经记载在上文所整体结合 的两项基本专利申请中，因此，为说明的简洁，本申请在对AT正式说明之前，仅对作为本发明核心部件的该空间楔合式摩擦连接器，给予简单必要的说明，以便更好地理解本发明的思想、方案、结构和工作机理。 

参见图1～2，具有机械无级支撑机构SS的空间楔合式摩擦连接器L1，其包括绕轴线X形成并具有轴向力封闭功能的限力元件180。该限力元件180最佳地是一个环状袋形构件，其绕轴线X形成的内周面84的轴向中部，同轴线地设置有最佳地为平面型的盘形环状周向凹槽78。该周向凹槽78的约半周的内表面，最佳地沿两相互平行的切线方向H和H′延伸至限力元件180的外周面，并形成等截面的矩形入口82。周向凹槽78的径向内表面80，因而延伸成具有U字形横截面形状的非闭合式内径向表面，并形成两个相互平行的周向壁面85。轴向上依次可滑转地设置在导向件50内环侧朝内端延伸的管状基体60外周面上的中介件90、大致呈环状的摩擦件70和支撑件220，可沿图1中空心箭头所指方向，随同导向件50一道，由入口82直接纳入周向凹槽78，并被轴向可滑转地贯穿于限力元件180内孔中的同心连接件200，径向定位在轴线X上。该径向定位显然也可借助非滑转的例如滚动轴承实现。同时，借助诸如花键副之类的连接方式，具体为空心轴的同心连接件200，不可旋转地连接至管状基体60的内周面。相应地，可滑转地空套在同心连接件200外周面上的空心轴式同心连接件210，借助例如花键齿副，不可旋转地连接至内周面84a上。 

显然，限力元件180也可以是一个组合构件，其入口82也可以被至少部分地封闭。例如，借助诸如焊接、铆接或螺栓连接之类的紧固方式，将一个具有中心圆孔的杯形壳式限力元件轴向固定连接至一盘形圆环的端面，并限定出周向凹槽78。再如，借助诸如焊接、在包括轴向中部和/或外端部的外周面上过盈地设置至少一个环形箍或齿环之类的紧固连接方式，将径向上至少大致对称，且半圆形内圆面上均设置有半圆形周向槽的两个半圆壳式限力元件，径向固定地对接成一个限定出完整的周向凹槽78的组合式环状限力元件。当然，如果需要，也可在例如两个半圆壳式限力元件的对接面的径向一端，最佳地设置一个类似入口82的周向跨度较小的径向通孔。相关结构的更详细说明和图示，可参见上文所整体结合的两项基本专利申请，此处不再重复说明。 

继续参见图1～2，摩擦件70的外周面上设置有一个径向延伸至入口82外缘的凸缘式力臂75。该力臂75与入口82最佳地具有互补的横截面形状，其两个周向侧表面73分别与两个周向壁面85同时啮合/抵触，致使摩擦件70与限力元件180不可旋转地连接成一个组合式袋形摩擦件。最佳地呈阶梯环状的导向件50的阶梯外环的内端面上，设置有一组最佳地绕轴线X周向均布的双向螺旋齿式导向齿52。相应地，中介件90的面对导向件50的端面上，设置有与导向齿52呈互补式构造的一组螺旋齿式导向齿92。导向齿52与92恒久地嵌合，构成最佳地绕轴线X回转的面接触型双向转动导向机构G。 

另外，中介件90通过其无齿端面上的回转摩擦面104，可与最佳地以互补方式设置在摩擦件70相对端面上的回转型牵引摩擦面72摩擦相连，构成回转型面接触牵引摩擦机构F1。而导向件50通过其无齿端面上的传力摩擦面58，可与设置在周向凹槽78的一个内端面，也就是限力元件180的圆环状盘形端部188b内端面的传力摩擦面74摩擦相连，构成分别与导向件50以及摩擦件70不可旋转地结合在一起，并在两者间直接传递摩擦转矩的回转型面接触传力摩擦机构F2。牵引摩擦机构F1和转动导向机构G共同组成端面型空间楔形机构，该机构再与传力摩擦机构F2一起，构成摩擦连接器L1的轴向力封闭的空间楔合式摩擦连接机构。 

应该指出的是，本申请“直接传递摩擦转矩”的含义是指，转矩在两构件间的传递路径仅经过一个摩擦机构，而不经过任何第二个其它机构，其与该摩擦机构所具有的摩擦面/片的数量没有任何关系。 

还应该指出的是，鉴于具备全周向面接触摩擦的特点，摩擦连接器L1中可最佳地加注有助于散热的制动液或冷却液，尤其是用作制动器时，以形成湿式摩擦环境。同时，还可在摩擦件70等构件的摩擦表面或内部，参照公知技术，最佳地设置相应的彼此连通的例如径向通道，以利于润滑和热量的散发。 

显然，由于盘形环状周向凹槽78被最佳地设置成平盘状而非锥盘状，因此，摩擦连接器L1在理论上可以不要求导向件50和中介件90的组合与限力元件180之间的同轴度精度。也就是说，可以不对摩擦连接机构中的转动导向机构G、牵引摩擦机构F1和传力摩擦机构F2三者之间以及三者与轴线X的同轴度做过高要求，尤其是转速不高时。只要其两个面接触回转摩擦副垂直于轴线X，以及仅具有很小相对转动量的导向件50和中介件90相互间同轴线设置即可。而相对现代工艺，保证该两个环状构件之间的同轴度又是一件简单和低成本的劳动。因此，这将显著降低制作、装配和使用摩擦连接器L1的要求和成本，并拓展其使用领域。 

下面再结合图3来说明双向转动导向机构G的详细关系和结构特征。其中，最佳地具有梯形横截面且沿径向延伸的每对端面型螺旋齿式导向齿52和92的相互面对的导向面54和94，均被互补地构造成螺旋型齿面，两者周向相互贴合后，便可形成对应于不同圆周方向的两组面接触的螺旋式导向摩擦副。优选地，分别朝向不同圆周方向的两组导向面54a和94a以及54b和94b的两个互补的升角λ_a和λ_b，均对称地等于λ。一般地，0＜λ≤ξ，特殊地，ζ＜λ≤ξ或者0＜λ≤ζ(当ζ＞0)。显然，如果只需传递单向转矩，升角λ_a和λ_b中的一个，可以最佳地等于平行于轴线X的90度。优选地，所有导向齿52和92的齿高，均被设置成不妨碍对应于不同圆周方向的两组导向面54a和94a以及54b和94b在轴向上的同时贴合，亦即各自的齿顶与各自所处齿槽槽底面的轴向最小间距δ最佳地大于零，以保证转动导向机构G的周向自由度/间隙可以等于零。 

为随时实现空间楔合式摩擦连接机构的入楔和去楔，摩擦连接器L1中还特别设置有入楔控制机构，以可操纵地强制建立或撤销摩擦连接机构的轴向力封闭式抵触连接。其中，入楔控制机构包括一个转动导向式无级支撑机构SS，该机构SS包括作为被支撑件的摩擦件70、支撑件220以及限力元件180，参见图1～3。大致呈环状的支撑件220，以轴向上可同时刚性抵触至摩擦件70和周向凹槽78的另一个内端面也就是支撑端面189，以及作有限转动的方式，设置在摩擦件70与限力元件180之间。 

本实施例中，无级支撑机构SS具体为一个以支撑件220为中介件且具有极限角ξ′的又一个空间楔形机构，其设置有最佳地为单向的转动导向机构UG。该导向机构UG的两组具有互补构造的单向螺旋齿式导向齿62和232，分别设置在摩擦件70和支撑件220的相互面对的圆环形端面上，以使两者转动导向地抵触相连。实际上，导向齿62和232也可以分别设置在支撑端面224和189上。参见图1、3，导向齿62和232最佳地具有锯齿状齿形，二者设置有升角为λ′的螺旋型互补式导向面64和234，最佳地平行于轴线X的非导向面61和236，以及齿顶面238。其中，0＜λ′≤ξ′，ξ′的定义同于ξ。 

另外，支撑件220的外周面上最佳地设置有沿入口82径向延伸至其外缘的力臂222。该力臂222具有适当向内倾斜的周向侧表面228，可使该力臂222与入口82的两周向壁面85之间最佳地形成转动间隙，并保证支撑件220相对限力元件180具有足够的周向自由度ε′。这样，相对限力元件180转动支撑件220，便可在周向自由度ε′之内，以相互抵触的回转型支撑端面224和189为基准面，轴向无级地调节摩擦件70的被支撑高度/被推离距离。该调节可推动摩擦件70将中介件90和导向件50无间隙地刚性压紧/抵触在传力摩擦面74上，或者撤销该刚性压紧/抵触状态，从而强制性地建立或撤销摩擦连接机构的轴向力封闭式抵触连接，并迫使空间楔形机构在两个圆周方向上可靠地入楔或解楔。其中，导向件50、中介件90、摩擦件70和支撑件220在周向凹槽78中的轴向自由度/间隙δ′，大于零但小于等于上述周向自由度ε′所对应的转动导向运动的轴向移动距离ε′×tgλ′。最优地，可在例如传力摩擦面74与摩擦件70的轴向之间设置螺旋压簧，或者，在限力元件180的相应径向孔中设置直线钢丝弹簧，分别由中介件90一端持续地抵触至摩擦件70的外径向凸缘或力臂75，以使分离状态中的轴向自由度/间隙δ′，始终位于摩擦机构F1或F2的摩擦面之间，从而降低摩阻和磨损。 

因此，只要能够强制性地建立空间楔合式摩擦连接机构的轴向力封闭式抵触连接，便可随时迫使空间楔形机构在两个圆周方向上立即可靠地入楔/楔合，从而致使摩擦连接器L1接合。比如，致使支撑件220相对摩擦件70沿例如图1、3中箭头P所指方向转动，并在完成上述轴向力封闭式抵触连接之际或之后，只要导向件50持续地具有沿图1、3中例如箭头P所指方向相对摩擦件70转动的 趋势，摩擦件70均将借助牵引摩擦机构F1的牵引摩擦转矩，牵引着转动导向机构G的中介件90，相对导向件50沿箭头R所指方向作转动导向运动。该转动导向运动所产生的轴向移动/胀紧力，在将导向齿92瞬间楔紧在导向面54a和牵引摩擦面72所围成的端面楔形空间中，也就是中介件90将导向件50与摩擦件70楔合成一个摩擦体，牵引摩擦机构F1因而轴向接合的同时，该胀紧力还将导向件50即刻胀紧在限力元件180的相应内端面也就是传力摩擦面74上，以形成轴向力封闭式抵触连接的方式，致使传力摩擦机构F2也同步接合，并将导向件50与摩擦件70周向上直接连接成一个摩擦体。参见图2下半部分。 

于是，摩擦连接器L1随着空间楔形机构的楔合而接合。由管状基体60内孔中的同心连接件200传入的驱动转矩M₀，分成经由转动导向机构G和牵引摩擦机构F1传递的楔合摩擦转矩M₁，以及经由传力摩擦机构F2直接传递的传力摩擦转矩M₂，分别传递给周向一体的摩擦件70和限力元件180，再经后者内周面84a上的内花键齿，传递给与其耦合的同心连接件210。其中，M₀＝M₁+M₂，且上述轴向胀紧力、楔合力/接合力和各摩擦力的大小，均完全自适应地正比于M₁，也就是驱动转矩M₀。 

无疑地，由于周向上的对称性，导向件50沿图1、3中箭头R所指方向相对摩擦件70转动时的工作过程，自然完全类似于上，此处已无赘述的必要。另外，转矩也可按与上述相反的路径传递，而工作过程不会有任何实质差别。 

应该特别指出的是，如上所述，摩擦连接器L1仅在具有ζ＜λ≤ξ的设置中，可以获得自适应地相对驱动转矩过载打滑的防过载破坏功能，但前提是转矩必需由导向件50向摩擦件70/限力元件180传递，也就是沿如上所述的由同心连接件200到同心连接件210的路径方向传递，而不是相反。具体地，由动量矩定理/动量定理的运动学基本常识可知，具备不可忽视的转动惯量的负载，或者与该负载相耦合的同心连接件210，其转速不可能在摩擦连接器L1接合的瞬间产生阶跃式的飞升或骤降。所以，当被摩擦连接的同心连接件210与200之间存在较大转速差时，具有ζ＜λ≤ξ设置的摩擦连接器L1的上述楔合式接合过程，必然是一个自适应地出现短暂的过载滑转的过渡过程，直至过载结束，不会产生有害冲击，也不会致停原动机或造成相关构件的损坏。而且，其摩擦滑动转矩/轴向接合力始终自适应地等于或对应于驱动转矩M₀，不会致其楔死。显然，该过载打滑的接合特性将特别有利于离合和制动的工况。 

而在接合状态中，只要能够强制性地撤销空间楔合式摩擦连接机构的轴向力封闭式抵触连接，便可随时迫使空间楔形机构在两个圆周方向上可靠地去楔/解楔，从而致使摩擦连接器L1分离。例如，致使支撑件220相对摩擦件70沿例如图1、3中箭头R所指方向转动，也就是作解除无级支撑机构SS的导向作用的转动，即可立即撤销上述轴向力封闭式抵触连接。导向面64与234之间的法向压力和其转动导向作用，将随着两导向面产生相互脱离接触趋势的一瞬间 而同时消失。自然，基于该机构SS的轴向支撑力的两个摩擦机构F1和F2以及整个空间楔形机构，将随即分离或解楔，并因为机构G、F1和F2不可同时轴向贴合，而令空间楔形机构在两个圆周方向上失去再次楔合的可能。于是，摩擦连接器L1结束接合并再次转入解楔式分离状态/工况，中介件90开始跟随导向件50一起相对摩擦件70和限力元件180空转。参见图2上半部分。 

因此，为了能够强制性地建立或撤销摩擦连接机构的上述轴向力封闭式抵触连接，入楔控制机构还包括至少一个触发机构AC。该触发机构AC以机械驱动的方式，直接致动无级支撑机构SS，以实现其功能。 

参见图1～2，该触发机构AC最佳地是一个圆柱凸轮机构，其包括径向地设置在盘形端部188b外周面上的基准凸起122，径向地设置在力臂222弧形外周面上的导向凸起132，以及可滑转地设置在限力元件180外周面上的触发环120。相应地，触发环120的内周面上设置有可滑动地收纳基准凸起122的基准槽124，以及，以周向自由度最佳地等于零的方式可滑动地收纳导向凸起132的导向槽134。基准槽124与导向槽134可以是由一端部开始的同一个槽道的具有不同螺旋升角的不同段，可以是分别延伸至同一端部的两个相互独立的内周面槽道，也可以是径向通孔式的槽道等。优选地，触发环120的外周面上设置有滑环槽126，设置于其中的未示出的拨叉，可依公知方式最佳地弹性驱动触发环120轴向移动。实际上，触发环120也可被一个与其可旋转地轴向固定相连的静止构件驱动。而且，其轴向触发式促动力可依公知技术，由机械机构、电磁机构、流体机构或包括步进电机的机电机构就近提供。 

应该指出的是，为了方便图示和理解，图1和图6中均将基准槽124与导向槽134画成为两个独立的径向通孔，并将基准凸起122画在力臂75的弧形外周面77上。这样，基准凸起122和导向凸起132应最佳地在触发环120就位后，再借助例如过盈配合、螺纹配合等紧固连接方式，安装到各自的设置位置上。 

设置上，触发机构AC具有这样的效果。即，轴向移动触发环120，例如于图1～3、6中由左至右，导向槽134的移动导向作用，可致使导向凸起132相对限力元件180转动，例如沿图1、3、7中的箭头P所指方向，从而带动支撑件220相对摩擦件70作同向的导向式转动，并在支撑件220周向抵触至入口82的周向壁面85之前，推动摩擦件70将中介件90和导向件50刚性地抵触至传力摩擦面74上，以强制性地建立起轴向力封闭式抵触连接，如图2的下半部所示。而轴向反向移动触发环120，则执行完全相反于上的动作，强制撤销上述轴向力封闭式抵触连接，并致使上述构件之间的轴向自由间隙之和，再次接近或等于轴向自由度δ′，如图2的上半部所示。 

因此，在分离状态中，只要通过未示出的诸如拨叉之类的驱动件轴向移动触发环120，例如于图1～2中由左至右地移动，便可致使支撑件220相对摩擦件70沿例如图1、3中箭头P所指方向转动，触发机构AC就可致使无级支撑 机构SS建立所需的无级支撑，强制性地建立起如上所述的轴向力封闭式抵触连接，进而致使摩擦连接器L1接合。之后，触发环120无需持续地施加维持力，摩擦连接器L1均可以自激励的方式，自适应地维持住该楔合式摩擦连接状态，并稳定地传递转矩。而在接合状态中，只要触发环120被反向驱动，例如于图1～2中由右至左地移动，便可致使支撑件220相对摩擦件70沿例如图1、3中箭头R所指方向转动，触发机构AC就可瞬间撤除无级支撑机构SS的所述无级支撑，强制性地撤销上述轴向力封闭式抵触连接，从而致使摩擦连接器L1分离。 

而为了确保中介件90在两个圆周方向上的可靠入楔，确保参数ε′和δ′固定不变，以及，确保入楔动作的可靠性和一致性，入楔控制机构还最佳地包括有将转动导向机构G的周向自由度ε限制在区间[0，2δ′/tgλ]内的周向限位机构。该周向限位机构最佳地是一个设置在导向件50和中介件90之间的轴向/径向销槽式嵌合机构，其至少包括一个的对中式限位凸起68设置在其中的例如导向齿齿顶面上，比如图1～3中示意的导向齿52的齿顶面上，而用以轴向滑动地恒久收容该凸起68的对中式限位凹槽118，则相应地设置在相对的例如导向齿92的诸如齿槽底面上。最佳地，限位凸起68应至少兼具周向弹性，并设置在导向齿52的径向最内侧，例如，由一个嵌入式的弹簧钢丝充当。此时，周向限位机构的周向自由度ε，可最佳地约等于零。 

当然，为使中介环90轴向上持续地弹拉/压向导向环50，最佳地兼具弹性的限位凸起68和凹槽118，也可径向地设置在导向件50与中介件90的相互面对的内外周面上，包括管状基体60的外周面上，或者，间接地设置在与导向件50和中介件90不可旋转相连的其它构件上。例如，设置在限力元件180的内周面和中介件90的外周面上，并可具有诸如导向键/销连接的形式。相关说明详见上文所整体结合的两项基本专利申请。另外，上述轴向弹拉/压功能也可由一个独立的弹性元件提供，例如，同时套设在中介件90和导向件50的外周面上且两个端头分别嵌入该两个外周面上相应径向沉孔中的螺旋拉簧。 

设置上，周向限位机构具有这样的效果。即，分离状态中，中介件90与导向件50的轴向抵触，最佳地均以导向面54a和94a以及54b和94b同时接触的方式进行。这样，在任何方向上的楔合式接合，摩擦连接器L1均不会产生周向空行程，以及相应的摩擦冲击。并且，去楔式的分离过程将简捷而迅速，具有显著的阶跃性。即使升角λ取值于0～ζ的爬升角区间，限位凸起68的周向阻挡作用也会令该过程以阶跃方式完成，而不会以渐变方式完成。 

为适应高速转动，还可最佳地在触发环120内径侧未被填满的入口82的剩余空间中，设置至少一个例如与该剩余空间最佳地具有互补构造的例如弧形平衡元件/配重块。该平衡元件最佳地被径向定位，例如，借助贯穿于其轴向孔中，并固定连接至限力元件180的轴向孔81中的至少一个固定销，参见图2。 

应该说明的是，致使摩擦连接器L1接合和分离的促动力，也就是作用于滑 环槽126内端面的轴向驱动力，用于分离的相较用于接合的为大。但是，参照前文所述，无级支撑机构SS的导向升角λ′被设置得越接近于其极限角ξ′，驱动支撑件220作分离解楔转动的控制转矩就越接近于零，触发式控制也就越容易。理论上，该转矩随着λ′等于ξ′而等于零(支撑件220临界于被作用在导向面234上的法向力周向“挤出”的状态)。自然，对应于该控制转矩的移动滑环槽126的轴向驱动力也可因此接近于或等于零，并因而最佳地需要持续的轴向维持力，以维持触发状态，提高无级支撑机构SS楔合的可靠性。比如，借助导向凸起132与导向槽134的摩擦自锁(包括其两端的与轴线X平行的平直段部分)，借助具有弹性构件的锁止/定位机构，或借助设置于触发环120内周面与限力元件180外周面之间的凹槽式弹性定位机构，致使触发环120分别互反地弹性定位在可致使摩擦连接器L1接合或分离的两个轴向位置上。而且，这些定位机构的弹性接合被最佳地设置成不完全到位，以利用其欲接合/嵌合到位的趋势，持续性地维持住施加给触发环120的弹性促动力。 

另外，触发机构AC还可最佳地具有弹性入楔和刚性去楔的改进设置，以使触发环120最佳地具有相对固定的轴向移动量，并在结束触发动作后不再受到外力的作用，从而获得便于控制、降低磨损和能耗的好处。 

例如，参见图1，在导向槽134的周向面对箭头R所指方向的壁面上，或者在基准槽124的周向面对箭头P所指方向的壁面上，也就是在触发入楔动作/过程中与导向凸起132和/或基准凸起122发生抵触的槽壁面上，设置诸如弹性钢片之类的弹性元件，令其变型为弹性壁面。再如，在力臂222的面对箭头P所指方向的周向侧表面228与入口82的相应周向壁面85之间，最佳地设置一个弹性元件，例如直线状的波形弹簧，弧形弹簧钢片，或者如图1所示的收纳于两者任意一方相应安装孔中的螺旋压簧式调节弹簧202。当然，也可由弹性材料直接制成导向凸起132或基准凸起122，例如，弹簧钢丝。或者，在例如左视图1时的导向凸起132的顺时针一侧，亦即图3中的箭头R所指一侧，再间隙地设置一个径向的弹簧钢丝，以与导向凸起132组成一个复合凸起。 

挡销24与外导向面146或内导向面144的响应于工作转速的径向式移动导向运动，将借助调节弹簧152的弹性力，驱动支撑件220相对摩擦件70沿图6中箭头P所指方向转动。该P向转动将刚好致使无级支撑机构SS弹性地建立起如上所述的轴向力封闭式抵触连接，并最终致使离心离合器Q2如上所述地接合。而此时，缺口142的周向壁面，还未抵触至挡销24。显然，由于轴向刚性抵触状态中的支撑件220已不能作进一步的支撑转动，因此，在挡销24径向地抵触至内导向面144或外导向面146之前，其不可能抵触至缺口142的周向壁面。由此带来的有益效果是，无级支撑机构SS具有自适应地应对制造误差，以及使用过程中机械磨损所造成的支撑件220的周向自由度ε′发生改变的能力，离心离合器Q2在多次切换工况的工作中，具有长久的可靠性。 

设置上，上述改进设置可达到这样的效果。即，在触发机构AC完成致使摩擦连接器L1接合，也就是完成致使中介件90入楔的动作后，导向凸起132仍未在无级支撑机构SS建立无级支撑的转动方向上抵触至导向槽134的周向壁面，亦即，未沿图1中箭头P所指方向抵触至导向槽134的周向壁面，同时，上述弹性元件也未被压缩或释放至极限。如此设置的好处是，在确保摩擦连接器L1因触发环120具有固定位移而便于使用的前提下，更使其获得了自适应地应对或容忍制造误差，以及使用过程中机械磨损所造成的支撑件220的周向自由度ε′发生改变的能力，从而令该连接器L1具备有长久的工作寿命和可靠性。 

至此不难发现，相较现有技术的具体为摩擦式离合器和制动器的摩擦连接器，依据本发明的摩擦连接器例如L1具有诸多有益效果。 

首先，其彻底摒弃了的现有技术所必需的供能装置和传动装置，尤其是其中既复杂又昂贵的液压系统，摩擦连接器的轴向接合力不再由外界提供。这不仅致使摩擦连接器(系统)结构得以大幅简化和紧凑，制作和装配成本更低，易于方便地实现线控传动或制动，特别是相对大型或重型传动系统而言，而且还因轴向接合力的高强而具有了至少个位数倍增的转矩容量/传动能力，轴向和径向尺寸均因此而大为减小，系统可靠性大为提高。显然，本发明因此而具有通用于微型至重型机械传动的所有应用领域的能力。 

其次，其楔合式摩擦力完全自适应地对等于由导向件50传入的驱动或负载转矩，基本上无关于摩擦系数，不存在轴向压紧力过大或不足的可能。可分别具有接合后不过载便不打滑，或者过载也不打滑的特性，令摩擦连接器L1具有了更高的可靠性和安全性，并因此以最简单的方式具有了最理想的ABS防抱死制动功能，或者工业上需要的绝对无滑的传动或制动功能。 

再次，其操作更简便，动作响应更快捷，更容易保证长距离范围内各离散点的例如离合或制动动作的同步性、一致性和快捷性。例如，对较长或超长轨行车辆/列车(各节车厢)的驱动传动和制动。 

再其次，其无需外界为各摩擦机构提供接合力，不必需持续的或较大的控制力，只在分离或接合时需要触发式的促动力，因而更加节能，控制装置更简单，动作更轻便灵敏。尤其是具有λ′约等于ξ′参数设置的方案，将特别有益于必需具有手工解除接合状态功能的各类摩擦连接器，并可显著降低其设备成本以及所需人工劳动强度和难度。例如，用于替代现有技术中AT的所有离合器和制动器时，将因显著地降低其结构复杂性以及可摒弃整个液压系统，而大幅降低其制作成本和使用成本。 

最后，由于实现了系统的轻量化、结构和控制的简单化，因此，只要简单地辅以诸如机械、电磁、流体或包括步进电机式的操纵机构/控制装置，依据本发明的摩擦连接器例如L1便可具体为可控的机械式、电磁式、流体式或电控式无动力源摩擦连接装置。，该装置显然显著地优于现有技术的各类有动力源离合 器和制动器，且没有不许水平或垂直安装的限制。 

另外，摩擦连接器L1还因无离心惯性力，而具有几乎仅取决于相关材料强度的高速转动能力；因转动导向机构G几乎不存在磨损，摩擦机构F1和F2的摩擦力绝缘于离心惯性力并可自动补偿磨损，而具有较长的工作寿命。 

应该指出的是，为谋求更大的设计自由度和使空间楔形机构更容易楔合或解楔，本发明还具有各种提升极限角ζ和ξ数值的技术手段。包括，将转动导向机构G的导向面54和94设置成倾斜型螺旋齿面，将牵引摩擦机构F1的摩擦面72和104设置成截锥面，致使轴截面内导向面54和94或摩擦面72和104与轴线X的夹角/半锥顶角不等于90度，而等于0～180度的其它值；将牵引摩擦机构F1设置成多摩擦片式摩擦机构；以及，将具备更大摩擦系数的材料或元件附装至摩擦面72和104中的至少一个上。这里应顺便提及的是，本说明书已经给出了关于极限角ζ和ξ的清晰的文字定义和说明，无需付出任何创造性的劳动，本领域的普通技术人员均可据此推导出其函数关系式/计算公式。 

由常识可知，为增大同等直径时摩擦连接器L1的转矩容量/传动能力并降低轴向胀紧力，牵引摩擦机构F1和传力摩擦机构F2也可依公知技术，被如上所述地分别或同时设置为多摩擦片式摩擦机构，并因此而具有多于一个的一组牵引摩擦副或传力摩擦副。 

容易想到，如果在图1或图2中的传力摩擦面58和74之间，再轴向对称地设置一个中介件90，并与导向件50及组合式袋形摩擦件分别对称地组成再一个转动导向机构和牵引摩擦机构，摩擦连接器L1将不再具有传力摩擦机构F2，而是同时具有两个共用同一个组合式袋形摩擦件的牵引摩擦机构F1。如果对调导向件50和中介件90的轴向位置，摩擦机构F1和F2便也将轴向对调，变型后的传力摩擦机构将与导向件以及摩擦件分别直接刚性地结合在一起。如果互换转动导向机构G与牵引摩擦机构F1双方，也就是成对地互换导向齿52、92与摩擦面72、104的轴向位置，摩擦连接器L1便可在由轮到轴的传递路径上，具备过载打滑的保护功能。此时，图1或图2中的摩擦件70与导向件50，实际上已互换角色。而如果将摩擦件70与中介件90合并成一个零件，并在传力摩擦面58与74之间置入一个内孔中耦合有不同同心连接件的摩擦环，摩擦件70将变型为中介件。即，后两种变型中，被支撑件将分别由导向件和中介件充当。 

需要说明的是，如定义中所述，本发明没有对转动导向机构G及其导向齿52、92作出具体限制，其不必需具有最佳的螺旋齿结构，也不必需具有互补的导向齿面。因此，该导向机构G及其导向齿和导向齿面可具有任意具备转动导向功能的形式和形状。导向齿可按离散形式设置在端面/周面上，也可按诸如单头或多头螺纹的方式，周向延续地设置在相应的内/外周面上。而在后一种设置形式中，其可最佳地设置成具有诸如矩形、梯形、锯齿形或三角形等截面形状的螺旋齿。同样道理，只要能够最佳地实现轴向的互补式贴合/抵触，牵引摩擦 机构F1和传力摩擦机构F2的各自两组回转摩擦副的截锥式回转型摩擦面，可以基于任意曲线/母线回转而成，并可以是设置有用以散热或排除液体/气体的沟槽的非连续表面。 

因此，摩擦连接器L1还可以具有这样的变型。即，将其中的转动导向机构G的螺旋齿式导向齿52和92分别设置在管状基体60的外周面以及中介件90的内周面上，或者，设置在中介件90的外周面以及形成于导向件50径向外环侧的环形端面凸缘的内周面上(相当于径向翻转中介件90以及导向件50的位置)。或者，去除导向件50，借助诸如精密铸造、浇铸、压铸或注塑等工艺，将导向齿52直接刚性地形成在传力摩擦面74上，以使限力元件180变型为具有轴向力封闭功能的袋形导向件。相应地，应在图1、2所示的中介件90与摩擦件70之间，径向置入一个内孔耦合至同心连接件200的盘形摩擦环，摩擦连接器L1便可变型为导向件为袋形构件的轮-轴传动式摩擦连接器。而如果再以另一同心连接件固定连接至中介件90的内孔，其导向件就将与中介件90互换角色并变型为袋形中介件，上述变型将进一步变型为中介件为袋形构件的轴-轴传动式摩擦连接器。 

更进一步地，去除上述导向件为袋形构件的变型中的周向限位机构，去除原有的摩擦件70和支撑件220，将具有导向凸起132的力臂222移植到中介件90的外周面上，与触发环120组成调节机构，并如上所述地设置λ≈ξ，便可得到具有四构件的最简结构变型。控制该最简结构变型的触发环120的轴向移动，便可令中介件90解楔或在单一圆周方向上入楔。对应地，接合状态中的该最简结构变型仅可在其楔合所对应的圆周方向上传递转矩，不可相反，除非反向移动触发环120至换向入楔。因此，该最简结构变型不再具有摩擦连接器L1经一次楔合，便可在任意圆周方向上自适应地随时换向传递转矩的性能优点。无疑，上述中介件为袋形构件的变型也可进一步具有类似于此的四构件最简结构变型。 

另外，如果需要，例如用作制动器时，限力元件180也可以是非完整环状的袋形构件。即，当需要轴向延伸例如导向件50的管状基体60以致其不能径向通过入口82时，可在入口82处的轴向一端设置周向缺口。例如，将位于内周面84b一端的正好半周的内周面，沿平行于H或H′的两条相互平行的切线方向，径向延伸至限力元件180的外周面，并形成一个允许管状基体60置入/通过的缺口。于是，内周面84b同样延伸成具有U字形横截面形状的非闭合式内径向表面，限力元件180变成为一个形似砝码的U形开口环。当然，此时可在扩大的入口82中最佳地设置一个与该入口具有互补构造的弧形压件，以径向定位管状基体60。 

有关轴向力封闭结构及环状袋形构件的更多变型的图示和说明，可参见上文所整体结合的两项基本专利申请，以及本申请人在全文结合于此的中国专利 文献CN102537126A中所公布的技术方案，本申请此处不作进一步说明。 

不难理解，摩擦连接器L1中的触发机构AC并不限于作为示例的滑环式圆柱凸轮机构一种型式和设置位置。相反，其可以具有任何一种所需要的型式和设置位置，只要其能够可操作地控制中介件90入楔和解楔，也就是致使摩擦连接器L1接合和分离即可。例如，其可以驱动支撑件220相对诸如摩擦件70的被支撑件转动并致使中介件90入楔和去楔，或者，在摩擦连接器L1仅需传递单向转矩时，省去支撑件220而直接驱动中介件90入楔和去楔。类型上，摩擦连接器L1可以如上所述地扩展为电磁、流体、机械或包括步进电机的机电式等的连接装置。而且，用作制动器时，触发机构AC显然还可以以更直接的方式，周向驱动支撑件220转动。例如，借助切向设置的蜗轮蜗杆机构、连杆机构、钢丝拉绳机构，或者，图7中轴向设置的偏心轴/凸轮机构。 

另外，在例如ζ＜λ≤ξ的导向面54和94不可相互滑转爬升的设置中，还可在转动导向机构G的至少一个轴向端的两个轴向抵触面之间，例如支撑端面189与224之间，设置至少一个弹性元件以调节轴向接合力，例如，至少包括一个的一组碟簧。这样，因具有弹性楔合式接合状态，摩擦连接器L1将与现有技术一样，将获得/具备柔性接合的能力。例如，用作制动器时，将具有可依滑转摩擦方式快速且无级地调节滑转时间和滑转制动力/转矩的柔性接合能力，以满足具体而复杂的实际需求。显然，当碟簧被压缩至等于自身厚度，或者，在此之前支撑件220已刚性抵触至支撑端面189之际，摩擦连接器L1将即刻转入如上所述的刚性楔合式接合状态，并因此而转入自适应的ABS防抱死制动状态。 

当然，无级支撑机构SS应最佳地具有足够大的导向升程/推程，以保证上述刚性楔合式接合的实现。而且，上述包括弹性元件的轴向接合力/封闭力可调的设置，也适用于摩擦连接器L1用作离合器的情况，以使其具有柔性接合的特性和过程。特别地，该直至刚性楔合/接合为止的柔性接合过程所需的时间，是可以事先设定和控制的。这只要简单地控制控制环120的轴向移动速度/时间，也就是控制支撑件220相对限力元件180的转动速度即可。 

另外，还可将摩擦连接器L1中的例如导向件50或其管状基体60设置成另外一个袋形构件。为构成一个如上文所整体结合的两项基本专利申请所描述的超越离合器，再在该袋形构件内部的周向凹槽内设置另一组单向型导向件和中介件，该另一导向件与同心连接件200直接耦合。于是，该变型因集成了轴向或径向并列设置于其内的超越离合器，而具有制动器或离合器与超越离合器相串联的多种摩擦连接功能。显然，该集成的纯机械式多功能摩擦连接器，可最佳地替代现有液力自动变速器/AT中的超越离合器与制动器或离合器的离散式组合。 

应特别指出的是，只要去除图1～2中的触动环120、支撑件220、摩擦件 70、限位凸起68，将支撑端面189内移至牵引摩擦面72的所在位置，并将转动导向机构G设置成类似转动导向机构UG的具有锯齿状导向齿的型式，摩擦连接器L1就可具体为典型的空间楔合式摩擦超越离合器。其中，限力元件180即为事实上的摩擦件。详细说明，可参见上文所整体结合的两项基本专利申请，或者，以及，本申请人在全文结合于此的中国专利文献CN101936346B、CN201747821U和CN201794963U中所公布的技术方案。 

下面再借助图4～图7来详细说明依据本发明的液力自动变速器。 

实际上，依据本发明的液力自动变速器，就是以上述摩擦连接器，去替换现有技术中的用作换档元件的包括超越离合器的所有摩擦连接器中的至少一个，而最佳地就是如图4所示的全部替换。 

参见图4示出的液力自动变速器T1，其是依据本发明对公知技术中最为著名和经典的辛普森式三档变速器的简单变型。其包括，空间楔合式摩擦离合器L2和L3，空间楔合式摩擦制动器L4和L5，以及空间楔合式摩擦超越离合器L6，以及，未示出的与输入轴20耦合并耦合至原动机的液力变矩器，设置有例如传感器、电子控制模块和相关执行机构等的控制单元。 

具体地，液力自动变速器T1包括，绕轴线X设置并共用同一个太阳轮28的两组行星齿轮机构P1和P2，与行星齿轮机构P1的行星架直接相连，并与行星齿轮机构P2的外齿圈通过同心连接件36相连的输出轴30。其中，摩擦连接器L2通过同心连接件22和26，分别连接至输入轴20以及行星齿轮机构P1的外齿圈。摩擦连接器L3通过同心连接件24和32，分别连接至同心连接件22和太阳轮28。摩擦连接器L4，分别连接至同心连接件32和变速器壳230。摩擦连接器L5～L6，分别连接至变速器壳230，以及与行星齿轮机构P2的行星架相连的同心连接件34。 

工作时，来自原动机的动力转矩，通过液力自动变速器T1中的液力变矩器，传递给输入轴20，变速后再由输出轴30输出。 

毫无疑问，液力自动变速器T1与辛普森式三档变速器具有完全相同的工作机理，以及变速比的控制方法，两者间没有实质上的任何不同。其间唯一的区别仅在于，空间楔合式摩擦连接器L2～L6的具体连接方式和具体的致动方案。因此，本申请将不对已经成为基本常识的该类变速器中各摩擦连接器的配置和连接方案，各连接器对应于各变速档位的接合与分离的组合方案，以及相关控制方法进行说明，而仅对作为本申请的特征技术的如何具体安装和如何致动各摩擦连接器L2～L6的具体方案进行说明。 

参见图6，其示出的是图4中的空间楔合式摩擦连接器L2的具体安装方式和致动方案，用以说明如何安装和致动一个被旋转构件完全封闭或屏蔽的摩擦连接器，也就是如何安装和致动一个处于由至少一个旋转中的同心连接件所形成的完全封闭式空间内的摩擦连接器。 

这里，用以致使空间楔合式摩擦连接器L2接合或分离的操作机构OP，关键地借助了一个不可旋转地设置在同心连接件32外周面上的组合式过渡滑环SR。该过渡滑环SR包括，可轴向滑动地设置在同心连接件32外周面上的最佳地由两个半圆瓦194a和194b径向对接而成的完全圆环。该两个半圆瓦194的内表面上各设置有至少一个销状的凸起192，该凸起192穿过同心连接件32的轴向延伸的狭长型径向孔38，内径向地延伸至摩擦连接器L2的滑环槽126中。滑环SR还包括，最佳地以过盈方式套装在两个半圆瓦194的外表面上的滑环箍190。该滑环箍190最佳地被设置于半圆瓦194轴向一端的外径向凸缘，以及设置在后者另一轴向端外周面的周向槽中的卡环184轴向定位，其外周面上设置有过渡滑环槽196。这样，只要能够致使该过渡滑环SR轴向移动，便可透过旋转中的同心连接件32，自如地实施对触发环120的操纵。 

不难理解，上述过渡滑环SR并非必需具有组合式结构。虽非最佳，其完全可以是一个开口环，对应地，径向孔38也可以具有方便其套入的轴向开口。 

为方便进行精确控制，操作机构OP以一个转动导向机构对滑环箍190进行操纵。该机构最佳地是一个螺纹机构，其包括，设置有内导向螺纹176的活动导向件170，以及，与活动导向件170恒久旋合并设置有互补式外导向螺纹162的固定导向件160。活动导向件170的内径向的凸缘172，恒久地收纳在过渡滑环槽196中。该凸缘172，可以是以例如焊接、铆接、螺纹连接和过盈连接方式安装在活动导向件170内周面上的不少于一个的径向销，例如四个，也可以是镶嵌在该内周面上周向凹槽中的例如卡环。为驱动活动导向件170转动，还最佳地固定设置有作为原动件的步进电机40，其电机轴44可自转地固定至变速器壳230，设置在电机轴44上的驱动齿轮42，持续地啮合至设置于活动导向件170外周面的轮齿174。另外，固定导向件160通过设置于其轴向一端的外径向凸起或凸缘164，以公知方式固定连接至变速器壳230。例如，通过轴向贯穿于其中的电机轴44，收纳该径向凸缘164的周向凹槽或者螺钉。 

操作机构OP具有这样的设置效果，即，径向孔38的轴向长度，以及活动导向件170相对固定导向件160的可旋合的轴向距离，均不妨碍触发环120完成其致使摩擦连接器L2实现接合与分离的触发动作。 

于是，步进电机40于工作中响应控制信号的逆时针或顺时针的驱动转动，都可通过驱动齿轮42对轮齿174的驱动转动，以及通过固定导向件160的导向作用，转换成活动导向件170的轴向移动，再通过凸缘172推动滑环箍190同步移动，进而借助凸起192驱动触发环120完成同步移动，最终实现致使摩擦连接器L2接合或分离的触发式致动。而一旦完成该触发动作，步进电机40便可停止工作，借助上述螺纹机构的摩擦自锁便可维持住触发环120的轴向位置，亦即维持住摩擦连接器L2的接合或分离状态，而无需再耗费任何能量。 

有必要顺便说明的是，为便于摩擦连接器L2分离/解楔时的触发致动，降低 步进电机40的驱动力和体积，如上所述，应将上述升角λ′最佳地设置成较接近上限角ξ′。另外，螺纹机构也可作例如这样的变型。即，将活动导向件170不可旋转地连接至变速器壳230，而将固定导向件160可旋转地固定连接至变速器壳230，并以步进电机40驱动之。 

毫无疑问，理论上，即便在同心连接件32和24之外再设置多个绕轴线X同轴转动的同心连接件，也可通过上述的设置同样多个类似过渡滑环SR的方式，实现针对触发环120的多层穿透式操纵。当然，现实中被多层同心连接件重复封闭的应用实例很少，最大的可能是被两层同心连接件同时封闭。但是，由于现有技术中摩擦连接器的配置/连接方案都是基于必需令其径向上直接面对主传动轴例如20或30，以使其油道不受旋转构件的封闭/隔阻而可以直接连通至主轴的强制性设计原则布局而成(因而不容易降低AT的轴向长度)，而本发明则是基于应尽量致使摩擦连接器径向上不受封闭/隔阻地直接面对变速器壳230，以方便操控的非强制性设计原则布局而成。因此，很容易将现有技术中的多层或单层封闭类配置/连接方案，改造为单层或零层封闭类的配置/连接方案，零层即未被封闭/隔阻的直接面对式配置/连接方案，从而显著简化液力自动变速器的结构和致动方案。 

例如，对液力自动变速器T1进行简单的改造或变型，便可得到图5所示的液力自动变速器T2。两者间的区别仅仅在于，因无需直接面对输入轴20，后者的摩擦连接器L3直接连接至同心连接件22的轴向延伸部分，不再借助与同心连接件22固定相连的同心连接件24。因此，液力自动变速器T2中的摩擦连接器L2、L3均未被任何同心连接件例如32回转封闭住，两者与液力自动变速器T1中的摩擦连接器L3具有完全相同的简单的安装方式和简单的致动方案。即，去除图6中已经没有存在意义的过渡滑环SR，将凸缘172恒久地设置在相应滑环槽126中，以直接驱动相应触发环120轴向移动。 

下面再来说明摩擦连接器L4～L6的安装和致动方案。显然，由于有一个构件可以至少不可旋转地直接连接至变速器壳230，因此，它们的设置和致动要简单得多，型式也可以更多。鉴于摩擦连接器L6用作超越离合器，属于无需人为致动的自控离合器，其安装方式已是基本常识，因此，参考公知技术即可，此处不再赘述。以下仅对用作电控制动器的摩擦连接器L4～L5的安装和致动方案给予必要的说明。 

参见图7，该图示出的是摩擦连接器L4～L5中的触发机构AC。与前述不同，该触发机构AC不再是一个滑环式圆柱凸轮机构，而是一个偏心凸轮机构。其包括，至少大致径向地设置在力臂222上的通孔式导槽212，包括电机轴44和形成于其头部的凸轮式偏心轴头46两部分的偏心轴，与变速器壳230(未示出)至少不可旋转相连的限力元件180和步进电机40。其中，电机轴44可转动地贯穿在圆环状盘形端部188a的相应轴向通孔中，其内端面与力臂222最佳地 间隙相隔。凸轮式偏心轴头46恒久地轴向贯穿在导槽212中，且与导槽212的两个周向型壁面214和216之间具有最佳地大于零的周向自由度ε″。 

为了以具有固定位移的简单致动运动，自适应地获得入楔所需的无级位移式目标运动，亦即致使支撑件220弹性入楔和刚性去楔，从而确保摩擦连接器L4～L5接合/入楔的长久可靠性，触发机构AC还最佳地设置有螺旋拉簧式调节弹簧204。该调节弹簧204的一端连接至偏心轴头46的伸出导槽212的端头部分，另一端连接至设置在力臂222内端面的轴向凸起206上，以将导向齿232的导向面234朝着与相邻导向齿62的导向面64相互贴紧的方向持续地弹拉/压，例如图7中的箭头P所指方向。 

设置上，触发机构AC的各结构要素具有这样的效果。即，上述自由度ε″可以确保，当偏心轴头46周向位于壁面216一侧的极端位置时，即便支撑件220转动至壁面216刚性地抵触上偏心轴头46，也不能致使摩擦连接器L4～L5接合，更不能致使调节弹簧204收缩至复原；而当偏心轴头46将调节弹簧204弹拉至极点而周向位于壁面214一侧的极端位置时，其与壁面214和216均最佳地间隙相隔，而调节弹簧204对支撑件220的周向弹拉/压，已经如上所述地致使摩擦连接器L4～L5进入接合/楔合状态。 

显然，调节弹簧204可以是设置在壁面214上的例如片状弹性元件，可以是周向连接在力臂222与力臂75的两相对端面之间的拉簧等等。当然，也可取消调节弹簧204，例如，由弹簧钢丝充当偏心轴头46，使其兼具周向弹性。 

至此，对摩擦连接器L4～L5的操纵已经极为明了，只要简单地依照控制单元的指令接通步进电机40，驱动偏心轴头46互反地处于上述两个极端位置上即可。相关操作和效果等均为直观的基本常识，此处不再赘述。 

不难想到，如果所述液力变矩器中设置有锁止离合器，那么，为彻底取消液压系统，该锁止离合器应最佳地被置换为上文所述的空间楔合式摩擦连接器。此时，可参照例如图6所示隔着液力变矩器壳致动触发环120，也可将限力元件180与液力变矩器中的泵轮固定相连，再借助触发环120的轴向滑动地穿过液力变矩器壳的轴向孔而延伸出来的至少一个连接销，即可轴向推拉触发环120来实现致动。或者，采用如图7所示的电控方式直接致动支撑件220。而且，电控方式中的触发机构AC也可以是电磁机构。例如，以电磁继电器直接轴向吸合和释放触发环120的技术方案，或者，本申请人在全文结合于此的中国专利申请201210242218.9中所公开的方案。无疑，关于如何轴向致动触发环120或周向致动支撑件220，公知技术中具有众多的既成技术方案，无需付出任何创造性的劳动，本领域的技术人员便可直接或组合出众多解决方案。因此，本申请无需详述于此。 

另外，上述锁止离合器也可置换为本申请人在中国专利文献CN102777512A和CN102758861A中所描述的离合器或它们的综合。关于该两项申请，此处不 予详述，而是将它们全文结合于此。 

有必要指出的是，当两个或更多个摩擦连接器并列设置时，例如图5中的摩擦连接器L2～L3和摩擦连接器L4～L6，相关的外壳，例如袋形壳式限力元件180，可最佳地以多联方式轴向合成一个刚性零件，以节省轴向空间并便于安装和操纵。相关详情不再细述，可参阅本申请人在全文结合于此的中国专利文献CN102537126A中所公布的技术方案。 

毫无疑问，按是否处于由例如同心连接件之类的旋转构件所形成的完全封闭式回转空间内为划分标准，在包括液力自动变速器T1在内的所有AT中，其摩擦连接器或空间楔合式摩擦连接器的配置、安装或所处空间位置，无外乎两种情形，一种是处于该回转空间内的被封闭位置，一种是处于该回转空间之外的未被封闭位置。而空间楔合式摩擦连接器在该两种情形中的安装和致动方案，已经如上所述地得到全方位的图示和清晰说明。因此，本申请的上述说明，已经实质性地说明了本申请所有可能的实施例。所以，本申请的上述技术方案，可直接适用于现有技术中的所有AT，以及未来的所有AT，只要其控制变速比的换档元件中使用了摩擦连接器。亦即，无论该AT具有行星齿轮组还是定轴齿轮组，无论其具有一个齿轮组或变速档位，还是具有多至例如九个或更多齿轮组或变速档位/变速比，都可以直接应用本发明的技术方案，并获得同样的技术效果。 

与之对应，本发明的目的，在于给出一种在AT中如何安装和如何致动空间楔合式摩擦连接器的不依赖于液压系统的技术方案，而不在于说明AT如何实现变速的技术方案。因此，理解了上述方法之后，本领域的技术人员显然可以明了，现有技术中，所有液力自动变速器中的控制装置均可依本发明而直接改造，并将因此而大大简化其结构和控制难度，显著降低其制作成本，提升其普及率。 

综上所述，本领域的技术人员不难总结出本申请相对现有技术的诸多有益效果。例如，本申请的具有空间楔合式摩擦连接器的液力自动变速器，从根本上彻底摒弃了液压系统，简化了控制程序，成本和自身能耗相应地显著降低，变速器的设计、布局、制作和装配等变得相对容易，更易于同时达成多档化和紧凑化的目标，对使用和维修的要求也不再苛刻。制作要求和使用要求与普通的手动变速器完全类似，不再必需奢侈又苛刻的超精细和超洁净，更无需频繁地更换液压油/变速箱油。同时，性能上更避免了由于液压系统充油与泄油速度不等所造成的各种换档动作滞后的问题，从根本上保证了控制动作的及时性和一致性。另外，由于不存在油道的设置/布置问题，摩擦连接器的连接和安装因此更自由，变速器更易于采用多轴传动模式，更方便调节其轴向长度等。 

下面再接合图8对依据本发明的双离合器自动变速器T3作一个简单说明。 

自动变速器T3主要包括三部分：用作换档元件的双离合器DC，包括换档元件的变速齿轮组，以及未示出的设置有例如传感器、电子控制模块和相关执 行机构等的控制单元。其中，双离合器DC部分包括，两个通过输入轴20与原动机耦合的摩擦离合器C1和C2，最佳地，该两个离合器/换档元件是不依赖液压系统而工作的本发明所指的空间楔合式摩擦连接器，可以同轴或不同轴设置。变速齿轮组部分的奇数传动轴150和偶数传动轴140，分别与摩擦离合器C1、C2相连。固连在两轴上的固定齿轮151、155以及141、143、145，分别与各自对应的空套齿轮153、157以及142、144、147持续地啮合，以将动力转矩可选择地分别传递给奇数副轴250和偶数副轴240。该来自原动机的动力转矩，再通过分别固连在相应副轴上的齿轮159和148，传递给与它们持续啮合的输出齿轮272，最终由输出轴270输出。为实现倒档输出，倒档用齿轮145与147，还分别啮合至设置在中间轴260上的齿轮146。 

除了双离合器有别于现有技术以外，自动变速器T3的关键技术特征在于，其将现有技术中用于不可旋转地连接上述空套齿轮和各自回转轴的换档元件/离合机构，例如易啮合套、换档齿套、接合套/同步器等中的至少一个，或者最佳地如图8所示的全部，置换为本申请所指的空间楔合式摩擦连接器L7～L11。 

为此，每个与空间楔合式摩擦连接器刚性相连的空套齿轮均具有类似图2所示的结构，其轮齿168既可形成在由盘形端部188b延伸出的管状凸缘187的外周面上，也可形成在盘形端部188b的不被触发环120遮挡的外周面上，或者，预先形成在一个独立的圆环外周面上，再至少不可旋转地连接至对应的上述空间楔合式摩擦连接器。当然，采用轮-轴传动形式后，自然应去除其中的同心连接件210，同心连接件200则变型为奇数传动轴150或偶数传动轴140。 

因此，基于现有技术的基本常识，以及本申请关于空间楔合式摩擦连接器的上述说明，本领域的普通技术人员均可明了，只要响应于换档信号，未示出的包括诸如步进电机的操作机构OP，可依公知的方式接受控制单元的指令，通过致动相应的换档拨叉282、292或294，便可致动与之相连的空间楔合式摩擦连接器L7～L11中的一个，如上所述地将与之刚性相连的空套齿轮153、157、142、144或147，不可旋转地连接至奇数传动轴150或偶数传动轴140，从而实现自动变速器T3的变速输出。其中，为简化说明，图8中以简化的形象图符表示各个空间楔合式摩擦连接器L7～L11。 

而为进一步地简化自动变速器T3的结构并实现互锁式致动，还可最佳地将其同轴设置的两个相邻的摩擦连接器，用同一换档拨叉以互锁的致动形式实施联动式的统一控制。例如，将奇数副轴250上与空套齿轮153和157分别刚性相连的摩擦连接器L7、L9，以换档拨叉282同步轴向移动二者的触发环的方式实施互锁式致动。将偶数副轴240上与空套齿轮142和144分别刚性相连的摩擦连接器L8、L10，以换档拨叉292同步轴向移动二者的触发环的方式实施互锁式致动。这样，被互锁式致动的双方，将绝无同处致动状态的可能。显然，此时摩擦连接器L7和L9、L8和L10中各自导向槽134的升角，应该两两互反。 

其中，换档拨叉282、292均设置有两组拨叉头，分别可滑转地嵌入两个相应的摩擦连接器的滑环槽中，而各自尾部的凸起E，最佳地以可滑转的方式，分别纳入同一个圆柱凸轮式换档鼓的不同的周向导向槽中(未示出)。可转动地固定该换档鼓的安装轴，被设置成平行于换档拨叉282、292所空套的拨叉轴280和290。接受控制单元的指令，该换档鼓最佳地被一与之耦合的例如步进电机可操作地驱动。另外，设置在拨叉轴290上的换档拨叉294，其尾部的凸起E也以同样方式纳入该换档鼓的再一个周向导向槽中。可见，上述设置完全类似于摩托车中经典的换档鼓操纵方案。 

设置上，上述三个周向导向槽等具有这样的效果。即，将一周360度按变速档数最佳地均分为对应的档位区间，例如对应于本实施例的四进一退五变速档的72度为一个档位区间。换档鼓转动至位于不同档位区间时，空间楔合式摩擦连接器L7～L11中有且只有一个被致动而接合。最佳地，该致动接合的顺序应对应于变速档位的自然顺序，也就是对应于逐次升档或逐次降挡的顺序。 

如上所述，自动变速器T3的技术特征仅在于将现有技术中用作换档元件的双离合器DC和离合机构，全部置换为本发明所指的空间楔合式摩擦连接器，并不涉及现有技术的工作机理、换档策略、控制单元和其它结构等。其致动双离合器DC和离合机构的方法或换档策略可以是公知技术中的任何一种，空套齿轮153、157、142、144和147也可以部分或全部地设置于奇、偶数传动轴150和140上，因此，本申请不再重复这些内容。而上述已经说明的用作换档元件的空间楔合式摩擦连接器的安装方式和致动方式，当然地可以被多次复制，亦即，可以当然地用于更多变速档的双离合器自动变速器，例如，8～9档。其间的区别仅仅在于，所用空间楔合式摩擦连接器的个数是偶数还是奇数，以及，上述变速档位区间的角度大小发生相应的变化而已。 

另外，具有空间楔合式摩擦连接器的双离合器自动变速器/DCT，例如自动变速器T3，显然同样拥有前述具有空间楔合式摩擦连接器的液力自动变速器的诸多有益效果，此处不再赘述。 

以上仅仅是本发明针对其有限实施例给予的描述和图示，具有一定程度的特殊性，但应该理解的是，所提及的实施例和附图都仅仅用于说明的目的，而不用于限制本发明及其保护范围，其各种变化、等同、互换以及更动结构或各构件的布置，都将被认为未脱离开本发明构思的精神和范围。 

Claims (10)

1.一种具有空间楔合式摩擦连接器的液力自动变速器，包括：变速器壳，以及，具体为摩擦连接器的多个换档元件；

其特征在于：

所述多个换档元件中的至少一个，是空间楔合式摩擦连接器；以及

还包括固定连接至所述变速器壳的操作机构，该操作机构可操作地连接至所述空间楔合式摩擦连接器，以致使该空间楔合式摩擦连接器接合或分离。

2.按权利要求1所述的液力自动变速器，其特征在于：所述空间楔合式摩擦连接器包括，

绕一轴线回转且可轴向接合的至少一个牵引摩擦机构，其具有绕所述轴线回转并均设置有摩擦面的至少大致为环状的中介件和摩擦件，以在该两构件间传递摩擦转矩；

为所述牵引摩擦机构提供接合力并绕所述轴线回转的至少一个转动导向机构，其具有绕所述轴线回转并均设置有相应导向面的至少大致为环状的导向件和所述中介件；

当所述导向件和所述摩擦件被所述中介件可驱动地连接成一个摩擦体时，所述导向件与所述中介件双方的所述导向面之间的相互抵触部位的升角λ，大于零且小于等于ξ，即，0＜λ≤ξ，其中，ξ是能够令形成于所述抵触部位的导向摩擦副自锁的所述升角λ的最大值。

3.按权利要求2所述的液力自动变速器，其特征在于：所述空间楔合式摩擦连接器还包括入楔控制机构，其通过可操作地控制所述中介件的入楔和解楔，以控制所述摩擦连接器的接合和分离。

4.按权利要求1～3任一项所述的液力自动变速器，其特征在于：

所述空间楔合式摩擦连接器还包括至少一个限力元件；以及

所述导向件、所述中介件和所述摩擦件中的至多一个，是至少通过不可旋转的连接方式包括有所述限力元件的力封闭式组合构件，以建立相互之间的轴向力封闭式抵触连接。

5.按权利要求4所述的液力自动变速器，其特征在于：所述入楔控制机构包括

绕所述轴线设置在被支撑件和所述限力元件之间的无级支撑机构，其具有绕所述轴线设置且至少呈大致环状的支撑件，该支撑件通过轴向抵触和转动导向两种连接方式，分别连接至所述限力元件和所述被支撑件，并可以转动导向的方式，轴向无级地推离所述被支撑件，从而建立所述限力元件与所述导向件、所述中介件以及所述摩擦件之间的轴向力封闭式抵触连接；以及

设置在所述限力元件上的触发机构，其以促动方式致使所述无级支撑机构建立和撤销所述轴向力封闭式抵触连接；

其中

所述被支撑件是所述导向件、所述中介件和所述摩擦件中与所述限力元件不可旋转地相连接的那一个；

所述支撑件相对所述限力元件的周向自由度，至少大到致使所述无级支撑机构可以建立所述轴向力封闭式抵触连接的程度。

6.按权利要求5所述的液力自动变速器，其特征在于：

所述触发机构是圆柱凸轮机构，该圆柱凸轮机构包括所述限力元件和所述被支撑件中的一个，以及可滑转地设置在所述限力元件外周面上的包括有滑环槽的触发环；

所述操作机构是转动导向机构，其包括固定连接至所述变速器壳的固定导向件，可转动地固定连接至所述触发环的活动导向件，以及，驱动该两个构件相对转动的原动件。

7.按权利要求6所述的液力自动变速器，其特征在于：

所述液力自动变速器还包括绕所述轴线回转的同心连接件，其中的至少一个径向上位于所述触发环之外；以及

所述操作机构还包括替代所述活动导向件与所述触发环相连接的过渡滑环，该过渡滑环可滑动地设置在所述同心连接件的外周面上，其内周面上设置有凸起，用以穿过所述同心连接件上的径向孔，内径向地延伸至所述触发环的所述滑环槽中，其外周面上设置有过渡滑环槽，用以可转动地固定连接至所述活动导向件。

8.按权利要求5所述的液力自动变速器，其特征在于：所述触发机构是偏心凸轮机构，该偏心凸轮机构包括设置在所述支撑件上的导槽，可转动地设置在该导槽以及所述限力元件的相应轴向孔中的偏心轴，以及，驱动该偏心轴自转的原动件。

9.一种双离合器自动变速器，包括：用作换档元件的双离合器，空套有至少一个齿轮的传动轴，以及，可操作地将所述齿轮不可旋转地连接至所述传动轴的多个换档元件；

其特征在于：

所述多个换档元件中的至少一个，是按权利要求2～5任一项所述的空间楔合式摩擦连接器。

10.按权利要求9所述的双离合器自动变速器，其特征在于：所述多个换档元件均为按权利要求2～5任一项所述的空间楔合式摩擦连接器。

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