CN105134937B - 一种动力补偿式动力换挡自动变速器及变速方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力补偿式动力换挡自动变速器及变速方法，包括机械式自动变速器选/换档装置、变速器控制单元和机械变速器本体，还包括磁粉离合器、前壳齿轮传动系统和中箱齿轮传动系统，使用本装置能够降低换挡过程中动力中断所带来的车辆换挡冲击，使车辆的驾驶舒适性和动力性得到提高，并提高了车辆的安全性和舒适性。

Description

一种动力补偿式动力换挡自动变速器及变速方法
技术领域
本发明属于车辆自动变速技术领域，特别涉及用于汽车动力源传递动力的一种动力补偿式动力换挡自动变速器及变速方法。
背景技术
手动变速器(MT)产品、液力自动变速器(AT)产品、机械自动无级变速器(CVT)、机械自动变速器(AMT)、DCT都是汽车广泛应用的变速器。
MT产品具有结构简单、传动效率高、工艺技术难度小、制造成本低、维修费用少等优点，但是MT产品使用存在着驾驶员操纵离合器与变速换挡频繁、易造成驾驶员的疲劳；同时，对于非熟练的驾驶员，易造成换挡运行工况不稳定，使汽车启动不平顺、发动机转速变化突然、易对传动系统造成冲击，难以满足人们对汽车运行舒适性的要求。
AT产品和CVT产品实现了汽车自动换挡，但是AT产品结构复杂、传动效率低、工艺技术难度大、制造成本高、维修费用多。CVT产品舒适性较好，具有无级变速功能，但传动效率相对于MT较低，但是和AT产品一样结构复杂、工艺技术难度大、制造成本高、维修费用多。
AMT保留了原手动变速器总成的绝大部分机构，只是将其手动变速的操纵机构用自动操纵机构所取代，生产继承性好，改造成本低，见效快，并且通过软件的优化设计可以全面提高车辆的使用性能，但由于换挡过程中存在动力中断，降低了车辆的动力性和驾驶舒适性，使得配装车型的档次受到影响，只能在低端车型中运用。
双离合器变速器(DCT)的最早研究开始于1938年，提出了将手动变速器分为两部分的设计概念，一部分为奇数挡齿轮，一部分为偶数挡齿轮。奇数挡齿轮的输入轴和偶数挡齿轮的输入轴分别连接两个离合器上，通过这两个离合器来控制奇数挡齿轮和偶数挡齿轮动力传递的切换，能够实现在动力不中断的情况下实现速比的切换。与奇数挡齿轮输入轴和偶数挡齿轮输入轴连接的这两个离合器可以定义为双离合器的两个子离合器。双离合器变速器可以解决目标挡位切换过程中的动力中断问题，但如同AT一样，产品结构复杂、工艺技术难度大、制造成本高、维修费用多。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是传统的AMT型机械式自动变速器在车辆换挡时存在动力中断，降低了车辆的动力性和驾驶舒适性。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是，一种动力补偿式动力换挡自动变速器，包括机械式自动变速器选/换档装置、离合装置、变速器控制单元和机械变速器本体，所述的机械式自动变速器选/换档装置、离合装置均安装于机械变速器本体的外壳上，变速器控制单元输出控制信号至机械式自动变速器选/换档装置和离合装置，还包括磁粉离合器、前壳齿轮传动系统和中箱齿轮传动系统，磁粉离合器代替原有的飞轮，通过螺栓将磁粉离合器的主动盘直接固定到发动机的曲轴上，所述的前壳齿轮传动系统分布在变速器的前壳体中，所述的中箱齿轮传动系统分布在变速器的中箱壳体中，前壳齿轮传动系统包括动力过渡齿轮副、动力补偿输入齿轮副和动力输出补偿齿轮副，所述的动力过渡齿轮副包括过渡轴15、以及分别固定在过渡轴两端的过渡轴第一齿轮13和过渡轴第二齿轮16，所述的过渡轴15平行于原有的干式离合器的干式离合器花键轴4设置，所述的过渡轴第一齿轮13啮合干式离合器压盘的花键轴4上的花键轴齿轮5，过渡轴第二齿轮16啮合固定在变速器输入轴上的变速器输入轴齿轮9，所述的动力补偿输入齿轮副包括动力补偿输入轴8和固定于动力补偿输入轴8上的动力补偿输入轴齿轮7，所述的动力补偿输入轴8连接在磁粉离合器从动盘中的花键套内，并空套于干式离合器花键轴4内且不互相联动，变速器输入轴与动力补偿输入轴8同轴线设置并通过轴承过渡以互不联动，所述的中箱齿轮传动系统包括动力补偿中间轴17、分别固定在动力补偿中间轴17两端的动力补偿中间轴第一齿轮14和动力补偿中间轴第二齿轮18、以及固定在变速器输出轴上的变速器输出轴齿轮11，动力补偿中间轴17由前壳体穿入至中箱壳体，动力补偿中间轴第一齿轮14啮合动力补偿输入轴齿轮7，动力补偿中间轴第二齿轮18啮合变速器输出轴齿轮11。
一种动力补偿式动力换挡自动变速方法，采用如权利要求1所述的动力补偿式动力换挡自动变速器，包括以下步骤：
当车辆正常行驶时，磁粉离合器不通电，磁粉离合器主动盘联动干式离合器主动盘，干式离合器主动盘联动干式离合器的从动盘，带动干式离合器花键轴4转动，为变速器输出动力；
进行换挡操作时，干式离合器分离，干式离合器花键轴4逐渐停止转动，变速器内中箱齿轮传动系统所传递的发动机动力逐渐消退，机械式自动变速器选/换档装置对中箱齿轮传动系统进行原有挡位分离，此时磁粉离合器的励磁电流从零开始逐渐变大，磁粉离合器内磁粉产生磁粉链剪切力，磁粉离合器从动盘开始跟随磁粉离合器主动盘转动并带动动力补偿输入轴转动，将发动机动力由动力补偿输入轴经动力补偿中间轴输送至变速器输出轴齿轮，以保持在中壳体中挡位齿轮传递啮合副挡位切换过程中，车辆仍然可以获得发动机的动力输出，在中箱齿轮传动系统完成了目标挡位切换后，磁粉式离合器的励磁电流逐渐减小，磁粉所产生的磁粉链剪切力也随之减小，进行磁粉离合器分离操作过程，在机械膜片式离合器传递的动力即将回复时，磁粉离合器励磁电流逐渐减至为零以停止动力补偿，动力传输完全由中箱齿轮传动系统中新的目标挡位齿轮完成。
所述的一种动力补偿式动力换挡自动变速方法，励磁电流信号、机械式自动变速器选/换档装置的传感器信号均与变速器控制单元进行连接。
前壳体中齿轮传递系统和中箱中的齿轮传递系统动力均来自磁粉离合器。中箱壳体中的齿轮传递系统通过变速器输入轴经过过渡齿轮与外套在磁粉离合器动力输入轴的带外花键的空心轴连接在磁粉式离合器动盘中的花键套内。磁粉离合器代替原有的飞轮，通过螺栓直接固定到到曲轴上。
本发明的技术效果在于，中箱的齿轮传递系统负责完成车辆在不同目标挡位下的动力传递。前壳体中的齿轮传递系统负责中箱齿轮传动系统进行目标挡位切换过程中对车辆的动力输出，即对中箱齿轮传动系统目标挡位切换过程中的动力中断进行补偿。由于换挡过程中，没有动力中断，因此换挡过程中车辆的动力性和驾驶舒适性相对传统AMT型机械式自动变速器有非常显著的提高。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为发明的结构立体图；
图3为与本发明配套使用的离合器的结构示意图；
其中1为磁粉离合器，2为前壳体，3为干式离合器，4为干式离合器花键轴，5为花键轴齿轮，6为离合装置，7为动力补偿输入轴齿轮，8为动力补偿输入轴，9为变速器输入轴齿轮，10为中箱壳体，11为变速器输出轴齿轮，12为机械式自动变速器选/换档装置，13为过渡轴第一齿轮，14为动力补偿中间轴第一齿轮，15为过渡轴，16为过渡轴第二齿轮，17为动力补偿中间轴，18为动力补偿中间轴第二齿轮，21为发动机启动齿圈，22为磁粉离合器主动件，23为磁粉，24为磁粉离合器励磁线圈，25为磁粉离合器从动件，26为磁粉离合器导电环，27为离合器从动盘，28为离合器压盘，29为膜片弹簧，30为螺栓。
具体实施方式
参见图1，本发明变速器包括机械式自动变速器选/换档装置、离合装置、变速器控制单元和机械变速器本体，所述的机械式自动变速器选/换档装置、离合装置均安装于机械变速器本体的外壳上，变速器控制单元输出控制信号至机械式自动变速器选/换档装置和离合装置，以及磁粉离合器、前壳齿轮传动系统和中箱齿轮传动系统，磁粉离合器代替原有的飞轮，通过螺栓将磁粉离合器的主动盘直接固定到发动机的曲轴上，前壳齿轮传动系统分布在变速器的前壳体中，中箱齿轮传动系统分布在变速器的中箱壳体中，前壳齿轮传动系统包括动力过渡齿轮副、动力补偿输入齿轮副和动力输出补偿齿轮副，动力过渡齿轮副包括过渡轴15、以及分别固定在过渡轴两端的过渡轴第一齿轮13和过渡轴第二齿轮16，过渡轴15平行于原有的干式离合器的干式离合器花键轴4设置，其中干式离合器花键轴4为空套的外翻外花键轴，过渡轴第一齿轮13啮合干式离合器压盘的花键轴4上的花键轴齿轮5，过渡轴第二齿轮16啮合固定在变速器输入轴上的变速器输入轴齿轮9，动力补偿输入齿轮副包括动力补偿输入轴8和固定于动力补偿输入轴8上的动力补偿输入轴齿轮7，动力补偿输入轴8连接在磁粉离合器从动盘中的花键套内，并空套于干式离合器花键轴4内且不互相联动，变速器输入轴与动力补偿输入轴8同轴线设置并通过轴承过渡以互不联动，中箱齿轮传动系统包括动力补偿中间轴17、分别固定在动力补偿中间轴17两端的动力补偿中间轴第一齿轮14和动力补偿中间轴第二齿轮18、以及固定在变速器输出轴上的变速器输出轴齿轮11，动力补偿中间轴17由前壳体穿入至中箱壳体，动力补偿中间轴第一齿轮14啮合动力补偿输入轴齿轮7，动力补偿中间轴第二齿轮18啮合变速器输出轴齿轮11。
参见图2，与本发明配合使用的离合器包括磁粉离合器和干式离合器，磁粉离合器包括磁粉离合器启动齿轮、磁粉离合器主动件、磁粉、磁粉离合器励磁线圈、磁粉离合器从动件和磁粉离合器供电滑环，磁粉离合器启动齿轮嵌入磁粉离合器主动件，磁粉离合器从动件通过轴承连接到磁粉离合器主动件，磁粉离合器主动件与磁粉离合器从动件中间的空腔贮存有磁粉，磁粉离合器励磁线圈固定在磁粉离合器主动件内壁上，供电滑环通过过盈配合挤压连接到磁粉离合器主动件，干式离合器包括干式离合器从动盘、干式离合器压盘和膜片弹簧，干式离合器压盘将从动盘压紧在磁粉离合器外部，膜片弹簧弹簧设置于压盘内，磁粉离合器主动件和干式离合器压盘通过螺栓连接，发动机启动齿圈镶套在磁粉离合器主动件上，磁粉离合器从动件和干式离合器从动盘的花键输出轴同心设置且互不联动，磁粉离合器从动件同时依次连接变速器的动力补偿轴和变速器输入轴，磁粉离合器主动件通过螺栓直接与发动机的曲轴相连。
进行变速时，采用上述的动力补偿式动力换挡自动变速器，包括以下步骤：
当车辆正常行驶时，磁粉离合器不通电，磁粉离合器主动盘联动干式离合器主动盘，干式离合器主动盘联动干式离合器的从动盘，带动干式离合器花键轴4转动，为变速器输出动力；
进行换挡操作时，干式离合器分离，干式离合器花键轴4逐渐停止转动，变速器内中箱齿轮传动系统所传递的发动机动力逐渐消退，机械式自动变速器选/换档装置对中箱齿轮传动系统进行原有挡位分离，此时磁粉离合器的励磁电流从零开始逐渐变大，磁粉离合器内磁粉产生磁粉链剪切力，磁粉离合器从动盘开始跟随磁粉离合器主动盘转动并带动动力补偿输入轴转动，将发动机动力由动力补偿输入轴经动力补偿中间轴输送至变速器输出轴齿轮，以保持在中壳体中挡位齿轮传递啮合副挡位切换过程中，车辆仍然可以获得发动机的动力输出，在中箱齿轮传动系统完成了目标挡位切换后，磁粉式离合器的励磁电流逐渐减小，磁粉所产生的磁粉链剪切力也随之减小，进行磁粉离合器分离操作过程，在机械膜片式离合器传递的动力即将回复时，磁粉离合器励磁电流逐渐减至为零以停止动力补偿，动力传输完全由中箱齿轮传动系统中新的目标挡位齿轮完成。
与本变速器配合使用的离合器，在车辆正常行驶时，磁粉离合器导电环和磁粉离合器励磁线圈断电，磁粉离合器主动盘联动干式离合器主动盘，干式离合器主动盘联动干式离合器的从动盘，带动干式离合器的花键输出轴转动，为变速器输出动力；
在变速器进行换挡时，干式离合器压盘和干式离合器从动盘分离，使原有发动机与变速器的动力连接中断，此时磁粉离合器导电环和磁粉离合器励磁线圈通电，磁粉形成磁粉链，并形成磁粉链剪切力，使磁粉离合器主动件带动磁粉离合器从动件转动，使发动机通过动力补偿轴和变速器输入轴向变速器输出动力，在干式离合器分离时进行动力补偿，当车辆换挡完毕后，磁粉离合器导电环和磁粉离合器励磁线圈断电，干式离合器为变速器输出动力。
本变速器的励磁电流信号、机械式自动变速器选/换档装置的传感器信号均与变速器控制单元进行连接。

Claims (3)

1.一种动力补偿式动力换挡自动变速器，包括机械式自动变速器选/换档装置、离合装置、变速器控制单元和机械变速器本体，所述的机械式自动变速器选/换档装置、离合装置均安装于机械变速器本体的外壳上，变速器控制单元输出控制信号至机械式自动变速器选/换档装置和离合装置，其特征在于，还包括磁粉离合器、前壳齿轮传动系统和中箱齿轮传动系统，磁粉离合器代替原有的飞轮，通过螺栓将磁粉离合器的主动盘直接固定到发动机的曲轴上，所述的前壳齿轮传动系统分布在变速器的前壳体中，所述的中箱齿轮传动系统分布在变速器的中箱壳体中，前壳齿轮传动系统包括动力过渡齿轮副、动力补偿输入齿轮副和动力输出补偿齿轮副，所述的动力过渡齿轮副包括过渡轴(15)、以及分别固定在过渡轴两端的过渡轴第一齿轮(13)和过渡轴第二齿轮(16)，所述的过渡轴(15)平行于原有的干式离合器的干式离合器花键轴(4)设置，所述的过渡轴第一齿轮(13)啮合干式离合器压盘的花键轴(4)上的花键轴齿轮(5)，过渡轴第二齿轮(16)啮合固定在变速器输入轴上的变速器输入轴齿轮(9)，所述的动力补偿输入齿轮副包括动力补偿输入轴(8)和固定于动力补偿输入轴(8)上的动力补偿输入轴齿轮(7)，所述的动力补偿输入轴(8)连接在磁粉离合器从动盘中的花键套内，并空套于干式离合器花键轴(4)内且不互相联动，变速器输入轴与动力补偿输入轴(8)同轴线设置并通过轴承过渡以互不联动，所述的中箱齿轮传动系统包括动力补偿中间轴(17)、分别固定在动力补偿中间轴(17)两端的动力补偿中间轴第一齿轮(14)和动力补偿中间轴第二齿轮(18)、以及固定在变速器输出轴上的变速器输出轴齿轮(11)，动力补偿中间轴(17)由前壳体穿入至中箱壳体，动力补偿中间轴第一齿轮(14)啮合动力补偿输入轴齿轮(7)，动力补偿中间轴第二齿轮(18)啮合变速器输出轴齿轮(11)。
2.一种动力补偿式动力换挡自动变速方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的动力补偿式动力换挡自动变速器，包括以下步骤：
当车辆正常行驶时，磁粉离合器不通电，磁粉离合器主动盘联动干式离合器主动盘，干式离合器主动盘联动干式离合器的从动盘，带动干式离合器花键轴(4)转动，为变速器输出动力；
进行换挡操作时，干式离合器分离，干式离合器花键轴(4)逐渐停止转动，变速器内中箱齿轮传动系统所传递的发动机动力逐渐消退，机械式自动变速器选/换档装置对中箱齿轮传动系统进行原有挡位分离，此时磁粉离合器的励磁电流从零开始逐渐变大，磁粉离合器内磁粉产生磁粉链剪切力，磁粉离合器从动盘开始跟随磁粉离合器主动盘转动并带动动力补偿输入轴转动，将发动机动力由动力补偿输入轴经动力补偿中间轴输送至变速器输出轴齿轮，以保持在中箱齿轮传动系统挡位切换过程中，车辆仍然可以获得发动机的动力输出，在中箱齿轮传动系统完成了目标挡位切换后，磁粉式离合器的励磁电流逐渐减小，磁粉所产生的磁粉链剪切力也随之减小，进行磁粉离合器分离操作过程，在机械膜片式离合器传递的动力即将回复时，磁粉离合器励磁电流逐渐减至为零以停止动力补偿，动力传输完全由中箱齿轮传动系统中新的目标挡位齿轮完成。
3.根据权利要求2所述的一种动力补偿式动力换挡自动变速方法，其特征在于，励磁电流信号、机械式自动变速器选/换档装置的传感器信号均与变速器控制单元进行连接。
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