CN104235282A - 用于车辆的自动手动变速器 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的自动手动变速器，可以包括输入轴、输出轴以及多个换档系，其中，输入轴配置为从动力源接收旋转力，输出轴平行于输入轴设置使得动力从输出轴输出，每个换档系包括以外部齿轮彼此外切的方式设置分别在输入轴和输出轴上的外部齿轮，外部齿轮成对形成以实现一系列换档比中的一个。在形成体现至少两个邻近的换档比的多个换档系中的换档系的外部齿轮中，形成每个换档系的两个外部齿轮中的任一个可以通过行星齿轮装置连接到输入轴或输出轴。

Description

用于车辆的自动手动变速器

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年6月14日提交的韩国专利申请第10-2013-0068170号的优先权，该申请的全部内容结合于此，用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明总体上涉及用于车辆的变速器，更具体而言，涉及一种自动手动变速器。

背景技术

自动手动变速器可以在车辆行驶期间利用致动器自动换档，因此以与自动变速器相同的方式提供便利性。而且，这种自动手动变速器比典型的自动变速器具有更优的动力传输效率，从而有助于提高车辆的燃料效率。

然而，在基于同步啮合型换档机制的自动手动变速器的情况下，利用致动器自动换档时会发生动力传输被中断的时刻。动力中断会引起扭矩减小，从而造成换档感觉变差的现象，像是车辆被向后拉。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，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

因此，制定本发明以解决现有技术中出现的上述问题中的至少一些。本发明的各个方面提供一种用于车辆的自动手动变速器，其配置为，部分利用必须短暂中断动力以换档的常规手动变速器的机制，并且能够有效防止换档时传输到驱动轮的扭矩变差的现象，从而防止换档感觉变差并提供平稳且可靠的换档感觉，从而提高车辆的适销性。

本发明的各个方面提供了一种用于车辆的自动手动变速器，包括：输入轴，所述输入轴配置为从动力源接收旋转力；输出轴，所述输出轴平行于所述输入轴设置，以便动力从输出轴输出；以及多个换档系，每个换档系包括以外部齿轮彼此外切的方式分别设置在输入轴和输出轴上的外部齿轮，外部齿轮成对形成以实现一系列换档比中的一个，其中，在实现至少两个邻近的换档比的换档系中的换档系的外部齿轮中，形成每个换档系的两个外部齿轮中的任一个通过行星齿轮装置连接到输入轴或输出轴。

在各个其他方面中，本发明提供一种用于车辆的自动手动变速器，其具有减速比逐渐降低的至少第一齿轮级到第四齿轮级的一系列换档比，自动手动变速器包括：第一行星齿轮装置，所述第一行星齿轮装置设置有整体连接到在形成第一齿轮级的换档比的外部齿轮中可旋转地设置在输出轴上的外部齿轮的太阳轮；第二行星齿轮装置，所述第二行星齿轮装置设置有整体连接到在形成第二齿轮级的换档比的外部齿轮中可旋转地设置在输出轴上的外部齿轮的太阳轮；第三行星齿轮装置，所述第三行星齿轮装置设置有整体连接到在形成第三齿轮级的换档比的外部齿轮中可旋转地设置在输入轴上的外部齿轮的行星架；第四行星齿轮装置，所述第四行星齿轮装置设置有整体连接到在形成第四齿轮级的换档比的外部齿轮中可旋转地设置在输入轴上的外部齿轮的行星架；制动器，所述制动器分别控制第一行星齿轮装置到第四行星齿轮装置的环形齿轮的旋转；以及控制器，所述控制器控制制动器。

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更详细的陈述，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为示出根据本发明的用于车辆的自动手动变速器的视图；

图2示出图1中的变速器的发动机启动之后离合器的接合状态；

图3为示出车辆在第一档启动时图1的变速器的状态的视图；

图4示出图1的变速器从第一档转换到第二档的过程；

图5为示出已经转换到第二档的图1的变速器的视图；

图6示出图1的变速器从第二档转换到第三档的过程；

图7为示出已经转换到第三档的图1的变速器的视图；

图8为示出已经转换到倒车档的图1的变速器的状态的视图；以及

图9和图10为显示本发明的其他实施方案的视图。

具体实施方式

下面将详细说明本发明的各个实施方案，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方案的实例。虽然本发明将与示例性实施方案相组合进行描述，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方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，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方案。

参考图1，根据本发明的用于车辆的自动手动变速器包括：输入轴INPUT，配置为从动力源接收旋转力；输出轴OUTPUT，与输入轴INPUT平行设置，以便动力从输出轴输出；以及多个换档系，每个换档系包括以输入轴INPUT和输出轴OUTPUT的外部齿轮彼此外切的方式分别设置在输入轴INPUT和输出轴OUTPUT上的外部齿轮，外部齿轮成对形成以实现一系列换档比中的一个。在形成体现至少两个邻近的换档比的换档系中的换档系的外部齿轮中，形成每个换档系的两个外部齿轮中的任一个通过行星齿轮装置连接到输入轴INPUT或输出轴OUTPUT。

本发明的变速器基本具有常规的同步啮合手动变速器机制并且配置成形成齿轮级的换档系通过彼此连续啮合并成对形成的外部齿轮来实现。而且，本发明的变速器配置成，在形成实现邻近的齿轮级的换档系的外部齿轮中，形成每个换档系的两个外部齿轮中的任一个通过行星齿轮装置连接到输入轴INPUT或输出轴OUTPUT，并且通过控制行星齿轮装置的旋转元件来进行换档。

通过行星齿轮装置连接到输入轴INPUT或输出轴OUTPUT的外部齿轮被限制相对彼此旋转地整体连接到行星齿轮装置的一个旋转元件。

行星齿轮装置包括三个旋转元件。不同于连接到外部齿轮的旋转元件，两个旋转元件中的一个被限制相对彼此旋转地整体连接到输入轴INPUT或输出轴OUTPUT，而其他的旋转元件连接到制动器从而可以限制其自己的旋转。

制动器配置成施加到旋转元件的摩擦力通过控制器逐渐增加或减小。因此，当控制器控制制动器并且其摩擦力变化时，连接到制动器的行星齿轮装置的旋转元件连续从能够无限制旋转的状态到被逐渐限制旋转的状态到被停止的状态。此处，可以通过各种已知的技术（比如，典型的液压多片离合器或带式制动器）来实现制动器。

在各种实施方案中，行星齿轮装置包括具有三个旋转元件的单小齿轮简单行星齿轮装置，三个旋转元件包括太阳轮、行星架和环形齿轮。在行星齿轮装置共轴安装在输入轴INPUT上的情况下，行星架整体连接到外部齿轮。在行星齿轮装置共轴安装在输出轴OUTPUT上的情况下，太阳轮整体连接到外部齿轮。

为了形成齿轮级，形成对应换档系的两个外部齿轮中的任一个设置在输入轴INPUT上，另一个设置在输出轴OUTPUT上。两个外部齿轮中的任意一个，例如，设置在输入轴INPUT上的外部齿轮与输入轴INPUT集成，而设置在输出轴OUTPUT上的外部齿轮由轴承等支撑从而可以相对于输出轴OUTPUT旋转。在这种状态下，设置在输出轴OUTPUT上的外部齿轮通过行星齿轮装置连接到输出轴OUTPUT。此处，可以选择确定分别设置在输入轴INPUT和输出轴OUTPUT上的外部齿轮中的哪一个旋转安装在对应轴上并且通过行星齿轮装置连接到该轴。

确定换档系的两个外部齿轮（即，分别安装在输入轴INPUT和输出轴OUTPUT上的两个外部齿轮）中的哪一个固定到对应轴以及它们中的哪一个通过行星齿轮装置旋转连接到对应轴可能是简单的选择事件。然而，在本发明中，关于通过用于实现形成相对较大的减速比的低齿轮级的外部齿轮中的每个外部齿轮和外部齿轮的尺寸实现的换档比，设置在输出轴OUTPUT上的外部齿轮通过行星齿轮装置可旋转地连接到输出轴。而且，外部齿轮直接连接到行星齿轮装置的太阳轮。因此，尽管结构中的设置在输出轴OUTPUT上的外部齿轮的直径相对较小，但是，可以通过行星齿轮装置形成合适的减速比，从而可以获得理想的换档比。由此，外部齿轮的直径减小使得可以减小变速器的重量和体积。

由于上述原因，在比如图1中所示的各种实施方案中，第一齿轮级和第二齿轮级中的每个的外部齿轮通过行星齿轮装置连接到输出轴OUTPUT。

形成第三齿轮级和第四齿轮级的外部齿轮通过对应行星齿轮装置设置在输入轴INPUT上。尽管这些齿轮级也可以配置成，行星齿轮装置设置在输出轴OUTPUT上，但是由于第一齿轮级和第二齿轮级的行星齿轮装置安装在输出轴OUTPUT上，出于布置平衡等的原因，第三齿轮级和第四齿轮级的行星齿轮装置可以安装在输入轴INPUT上。在这种情况下，输入轴INPUT的外部齿轮连接到行星齿轮装置的行星架。对应行星齿轮装置的太阳轮直接连接到输入轴INPUT。因此，由于旋转力在快速减小（例如，与外部齿轮连接到太阳轮使得动力在快速增加之后从行星架传输到外部齿轮的结构相比）之后被传输到输入轴INPUT的外部齿轮，所以形成齿轮级的外部齿轮系必须处理的减速比被减小。最终，设置在输出轴OUTPUT上的外部齿轮的直径可以被减小。

行星齿轮装置连接到在由换档系形成的一系列换档比中具有相对较高的减速比的低换档比的换档系的外部齿轮中的一个。形成在由换档系形成的一系列换档比中具有相对较低的减速比的高换档比的换档系的外部齿轮中的一个通过同步器连接到输入轴INPUT或输出轴OUTPUT。

即，如图1所示，鉴于本发明基本具有常规的同步啮合手动变速器机制的事实，第一齿轮级到第四齿轮级通过行星齿轮装置形成，并且第五齿轮级和第六齿轮级通过常规的同步器形成。倒车齿轮级也通过常规的同步器形成。

在形成具有相对较高的减速比的低齿轮级的换档系中使用行星齿轮装置的原因，以及在形成具有相对较低的减速比的高齿轮级的换档系中使用与常规技术的同步器具有相同结构的同步器的原因在于如下事实，在设置有实现一系列齿轮级的变速器的车辆中，当在低速的低齿轮级之间进行换档时，会发生极大影响换档感觉的扭矩中断的感觉。

当然，由于倒车齿轮级与其他齿轮级不连续，所以即使使用常规的同步器，也不会导致换档感觉变差。

图9和图10示出基于本发明的技术精神的图1至图8中示出的实施方案的各种修改形式。图9的实施方案是五前进齿轮和一倒退齿轮变速器，其配置为，行星齿轮装置用于形成第一齿轮级到第三齿轮级，而第四齿轮级和第五齿轮级通过常规的同步器来实现。图10的实施方案是与图1的变速器以相同的方式的六前进齿轮和一倒退齿轮变速器，但是与图1的实施方式不同的是，仅第一齿轮级到第三齿轮级通过行星齿轮装置来实现，而第四齿轮级到第六齿轮级通过单独的同步器来实现。

因此，在根据本发明的具有多个齿轮级的变速器中，至少一些齿轮级通过行星齿轮装置来实现，其中，在一系列齿轮级中，具有高减速比的一系列低齿轮级通过行星齿轮装置来实现，而具有相对较低的减速比的其他齿轮级通过常规的同步器来实现。

图1至图8的实施方案是配置有形成在由换档系形成的一系列换档比中减速比相对较高的低换档比的四对换档系的情况。分别连接到在四对换档系中减速比相对较高的两个换档系的外部齿轮的行星齿轮装置共轴设置在输出轴OUTPUT上。分别连接到在四对换档系中减速比相对较低的两个换档系的外部齿轮的行星齿轮装置共轴设置在输入轴INPUT上。

即，图1的变速器具有减速比逐渐减小的至少第一齿轮级到第四齿轮级的一系列换档比。变速器包括：第一行星齿轮装置PG1，第一行星齿轮装置的太阳轮整体连接到在形成第一齿轮级的换档比的外部齿轮中可旋转地设置在输出轴OUTPUT上的外部齿轮；第二行星齿轮装置PG2，第二行星齿轮装置的太阳轮整体连接到在形成第二齿轮级的换档比的外部齿轮中可旋转地设置在输出轴OUTPUT上的外部齿轮；第三行星齿轮装置PG3，第三行星齿轮装置的行星架整体连接到在形成第三齿轮级的换档比的外部齿轮中可旋转地设置在输入轴INPUT上的外部齿轮；第四行星齿轮装置PG4，第四行星齿轮装置的行星架整体连接到在形成第四齿轮级的换档比中可旋转地设置在输入轴INPUT上的外部齿轮；制动器BK，制动器BK分别控制第一行星齿轮装置到第四行星齿轮装置的环形齿轮的旋转；以及控制器CTL，控制器CTL控制制动器BK。

而且，第一行星齿轮装置PG1的行星架和第二行星齿轮装置PG2的行星架整体连接到输出轴OUTPUT，并且第三行星齿轮装置PG3的太阳轮和第四行星齿轮装置PG4的太阳轮整体连接到输入轴INPUT。

在比第四齿轮级具有更低减速比的第五齿轮级或第六齿轮级的情况下，构成形成每个齿轮级的换档系的两个外部齿轮中的一个整体连接到输入轴INPUT，并且另一个外部齿轮通过同步器SYNC56连接到输出轴OUTPUT。

同时，控制从动力源传输的动力的离合器CL安装在输入轴INPUT上。在动力源是发动机的情况下，离合器CL配置为当发动机启动时，在输入轴INPUT和动力源之间的动力传输被中断。

用于参考，形成第一齿轮级的换档系包括外部齿轮IP1和外部齿轮OP1。形成第二齿轮级的换档系包括外部齿轮IP2和外部齿轮OP2。形成第三齿轮级的换档系包括外部齿轮IP3和外部齿轮OP3。形成第四齿轮级的换档系包括外部齿轮IP4和外部齿轮OP4。形成第五齿轮级的换档系包括外部齿轮IP5和外部齿轮OP5。形成第六齿轮级的换档系包括外部齿轮IP6和外部齿轮OP6。

下文中，将根据图1到图8描述本发明的各种实施方案的操作。

在图1的状态中，当离合器CL处于未接合状态时发动机启动。如图2所示，当离合器CL进入接合状态时，通过输入轴INPUT将发动机产生的动力供应到形成齿轮级的行星齿轮装置。在这种状态下，控制行星齿轮装置的环形齿轮的制动器BK处于释放状态，并且驾驶员踩踏制动器踏板，使得输出轴OUTPUT处于停止状态。因此，所有行星齿轮装置的行星架处于静止状态，并且太阳轮和环形齿轮基于行星架以相反的方向旋转。因此，不进行动力传输。

当然，由于同步器SYNC56不选择第五齿轮级或第六齿轮级，所以第五齿轮级和第六齿轮级的换档系都不将动力从输入轴INPUT传输至输出轴OUTPUT。

图3示出当变速器在第一档启动或在第一档行驶时变速器的状态。在这种状态下，驾驶员已经释放制动器踏板，并且控制器CTL指示制动器BK以扣锁形成第一齿轮级的行星齿轮装置的环形齿轮，从而从输入轴INPUT通过第一齿轮级的外部齿轮IP1和OP1传输的动力被快速减小的同时连续通过第一行星齿轮装置PG1的太阳轮和行星架并接着被传输至输出轴OUTPUT，从而实现第一齿轮级的换档比。在动力传输中不涉及其他的行星齿轮装置和同步器。

图4示出从第一档转换到第二档的过程。控制器CTL释放已经限制第一齿轮级的第一行星齿轮装置PG1的环形齿轮的制动器BK，并且同时使用对应制动器BK限制第二齿轮级的第二行星齿轮装置PG2的环形齿轮。

此处，在两个行星齿轮装置的环形齿轮中，第一齿轮级的环形齿轮逐渐释放的同时逐渐限制第二齿轮级的环形齿轮。环形齿轮的这种旋转状态通过滑动控制方法精准控制。在该滑动控制部分中，动力通过两条路径同时从输入轴INPUT传输至输出轴OUTPUT，从而可以防止发生扭矩中断感觉，不同于常规技术。与通过连续控制同步器和离合器来进行换档的常规技术相比，由于以交替操作两个制动器BK的方式仅控制两个环形齿轮的滑动速率，所以可以减少换档花费的时间量。

当完成从第一档到第二档的换档时，如图5所示，变速器进入第二齿轮级行驶状态。在这种状态下，第二齿轮级的第二行星齿轮装置PG2的环形齿轮通过对应制动器BK固定，使得从输入轴INPUT供应的旋转力在被传输至输出轴OUTPUT之前，经由行星齿轮装置的太阳轮和行星架通过第二齿轮级外部齿轮IP2和OP2被快速减小。

不仅在第二齿轮级和第三齿轮级之间而且也在其他齿轮级之间的换档控制的原理与在第一齿轮级和第二齿轮级之间的换档控制的原理是相同的。图6示出从第二档转换到第三档的过程。以第二行星齿轮装置PG2的环形齿轮被释放的同时限制第三行星齿轮装置PG3的环形齿轮的方式来控制变速器。然后，在行星齿轮装置的环形齿轮的滑动操作期间，输入轴INPUT的动力暂时进入第二行星齿轮装置PG2和第三行星齿轮装置PG3同时传输动力的状态。下文中，如图7所示，变速器进入动力仅通过第三行星齿轮装置PG3传输至输出轴OUTPUT，从而形成第三齿轮级的状态。

同时，图8为示出变速器处于倒车档的状态的视图。被倒车空转齿轮FR反转方向的旋转力通过倒车同步器SYNCR传输至输出轴OUTPUT，从而实现倒车齿轮级。这与常规的已知技术是相似或相同的。

如上所述，根据本发明的用于车辆的自动手动变速器配置为，部分利用必须短暂中断动力以换档的常规手动变速器的机制，并且能够有效防止换档时传输到驱动轮的扭矩变差的现象。因此，本发明可以防止换档感觉变差并提供平稳、可靠的换档感觉并且便于换档操作和控制，从而提高车辆的适销性。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是出于说明和描述的目的。这些描述并非旨在为穷尽本发明，或将本发明限定为所公开的精确形式，并且显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施方案进行选择并进行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示例性实施方案及各种不同选择和改变。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等同形式加以限定。

Claims (10)

1.一种用于车辆的自动手动变速器，包括：

输入轴，所述输入轴配置为从动力源接收旋转力；

输出轴，所述输出轴平行于所述输入轴设置，以便动力从所述输出轴输出；以及

多个换档系，每个换档系包括以外部齿轮彼此外切的方式分别设置在所述输入轴和所述输出轴上的外部齿轮，所述外部齿轮成对形成以实现一系列换档比中的一个，

其中，在形成体现至少两个邻近的换档比的所述多个换档系中的换档系的外部齿轮中，形成每个换档系的两个外部齿轮中的任一个通过行星齿轮装置连接到所述输入轴或所述输出轴。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的自动手动变速器，其中，通过所述行星齿轮装置连接到所述输入轴或所述输出轴的外部齿轮被限制相对彼此旋转地整体连接到所述行星齿轮装置的旋转元件。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的自动手动变速器，其中，所述行星齿轮装置包括三个旋转元件，

其中，不同于连接到对应外部齿轮的旋转元件，两个旋转元件中的一个被限制相对于彼此旋转地整体连接到所述输入轴或所述输出轴，而所述两个旋转元件中的剩余的一个连接至制动器从而能够限制其旋转，并且所述制动器配置为施加到剩余的旋转元件的摩擦力通过控制器逐渐增加或降低。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的自动手动变速器，其中，所述行星齿轮装置的三个旋转元件包括太阳轮、行星架和环形齿轮，

其中，当所述行星齿轮装置共轴设置在所述输入轴上时，所述行星架整体连接到对应外部齿轮，以及

当所述行星齿轮装置共轴设置在所述输出轴上时，所述太阳轮整体连接到对应外部齿轮。

5.根据权利要求4所述的用于车辆的自动手动变速器，其中，所述行星齿轮装置连接到形成在由所述多个换档系形成的一系列换档比中具有相对较高的减速比的低换档比的换档系的外部齿轮中的一个，以及

形成在由所述多个换档系形成的一系列换档比中具有相对较低的减速比的高换档比的换档系的外部齿轮中的一个通过同步器连接到所述输入轴或所述输出轴。

6.根据权利要求5所述的用于车辆的自动手动变速器，其中，当形成在一系列换档比中具有相对较高的减速比的低换档比的换档系包括四对换档系时，

分别连接到在由所述四对换档系中减速比相对较高的两个换档系的外部齿轮的行星齿轮装置共轴设置在所述输出轴上，以及

分别连接到在由所述四对换档系中减速比相对较低的剩余的两个换档系的外部齿轮的行星齿轮装置共轴设置在所述输入轴上。

7.根据权利要求5所述的用于车辆的自动手动变速器，其中，离合器安装在所述输入轴上，所述离合器控制所述动力源产生的动力传输。

8.一种用于车辆的自动手动变速器，其具有减速比逐渐降低的至少第一齿轮级到第四齿轮级的一系列换档比，所述自动手动变速器包括：

第一行星齿轮装置，所述第一行星齿轮装置设置有整体连接到在形成第一齿轮级的换档比的外部齿轮中可旋转地设置在输出轴上的外部齿轮的太阳轮；

第二行星齿轮装置，所述第二行星齿轮装置设置有整体连接到在形成第二齿轮级的换档比的外部齿轮中可旋转地设置在所述输出轴上的外部齿轮的太阳轮；

第三行星齿轮装置，所述第三行星齿轮装置设置有整体连接到在形成第三齿轮级的换档比的外部齿轮中可旋转地设置在输入轴上的外部齿轮的行星架；

第四行星齿轮装置，所述第四行星齿轮装置设置有整体连接到在形成第四齿轮级的换档比的外部齿轮中可旋转地设置在所述输入轴上的外部齿轮的行星架；

制动器，所述制动器分别控制所述第一行星齿轮装置到所述第四行星齿轮装置的环形齿轮的旋转；以及

控制器，所述控制器控制所述制动器。

9.根据权利要求8所述的用于车辆的自动手动变速器，其中，所述第一行星齿轮装置的行星架和所述第二行星齿轮装置的行星架整体连接到所述输出轴；以及

所述第三行星齿轮装置的太阳轮和所述第四行星齿轮装置的太阳轮整体连接到所述输入轴。

10.根据权利要求9所述的用于车辆的自动手动变速器，进一步包括：

具有的减速比比第四齿轮级的减速比更低的至少一个齿轮级；

其中，形成所述至少一个齿轮级的两个外部齿轮中的一个整体连接到所述输入轴，并且两个外部齿轮中的剩余的一个通过同步器连接到所述输出轴。