CN109661529A - 自动变速器及自动变速器的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动变速器，具备：变速机构，其具有第一带轮、第二带轮、卷挂于第一带轮及第二带轮上的带；第一电动机，其对第一或第二带轮施加用于使变速机构变速的带轮推力；第二电动机，其使变速机构产生带夹紧力；动力传递机构，其设于第二电动机与变速机构之间，将第二电动机的输出转矩向变速机构传递。动力传递机构具备使来自第二电动机的输入转矩减速并向变速机构传递的摆线减速器。

Description

自动变速器及自动变速器的控制方法

技术领域

本发明涉及具备变速用的电动机和带夹紧用的电动机的自动变速器及其控制方法。

背景技术

如JP62－013853，已知有在无级型自动变速器中，通过具有固定座圈、移动座圈及盘簧的调压凸轮机构产生一对带轮从两侧夹入带的力(以下称为“带夹紧力”)。凸轮在其特性上，不施加转矩时，不能产生对带轮的推力，因此，通过设置盘簧而不施加转矩的情况下，也可产生一定程度的带轮推力，抑制得不到充分的转矩的初期阶段的带打滑。

但是，在JP62－013853中，因盘簧的设置，对于每个带轮比的必要推力，在低减速比侧(换句话说，高变速段侧)带夹紧力过大，具有带摩擦变差的问题。

对此，在本申请人提出的日本专利申请第2016－022312号(以下称为“前申请1”)中公开有分别设有变速用电动机和带夹紧用电动机，通过变速用电动机施加变速动作必需的带轮推力，通过夹紧用电动机产生带夹紧力的自动变速器。由此，能够消除盘簧导致的推力过剩的问题。但是，在前申请1中未明确在夹紧中对夹紧电动机如何供给电力，假设在夹紧中总是持续供给电力，则不能避免耗电的增大。

发明内容

因此，本发明的目的在于，在具有变速用电动机和带夹紧用电动机的自动变速器中，抑制耗电的增大且可适当形成带夹紧力。

本发明一方面的自动变速器，具备：变速机构，其具有第一带轮、第二带轮、卷挂于第一带轮及第二带轮上的带；第一电动机，其对第一带轮或第二带轮施加用于使变速机构变速的带轮推力；第二电动机，其使变速机构产生带夹紧力；动力传递机构，其设于第二电动机与变速机构之间，将第二电动机的输出转矩向变速机构传递。在本方面，动力传递机构具备将来自第二电动机的输入转矩减速并向变速机构传递的摆线减速器。

根据本发明一方面，通过设置产生带夹紧力的第二电动机，能够适当形成带夹紧力。而且，作为带夹紧时的反作用力，能够通过摆线减速器大幅度减少从变速机构传递的反转矩，因此能够削减确保带夹紧力所需的第二电动机的耗电。

附图说明

图1是表示具备本发明一实施方式的自动变速器的车辆驱动系的整体构成的概略图；

图2是表示本发明一实施方式的自动变速器的整体构成的概略图；

图3是本发明一实施方式的自动变速器具备的进给丝杠机构的构成图；

图4是本发明一实施方式的自动变速器的动力传递机构具备的摆线减速器的构成图；

图5是表示本发明一实施方式的自动变速器变速时的动作的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(车辆驱动系的构成)

图1概略地表示搭载有本发明一实施方式的自动变速器1的车辆的动力传递系(以下称为“驱动系”)P的整体构成。

本实施方式的驱动系P具备内燃发动机(以下简称为“发动机”)ENG作为驱动源，在连接发动机ENG和左右驱动轮WHl、WHr的动力传递路径上具备自动变速器1。发动机ENG和自动变速器1经由具备锁止离合器的液力变矩器T/C连接。自动变速器1以规定的变速比对从发动机ENG输入的旋转动力进行转换，并经由差动齿轮DEF向驱动轮WHl、WHr输出。

从自动变速器1输出的旋转动力经由设定为规定的减速比的最终齿轮组或副变速器(均未图示)及差动齿轮DEF向驱动轴DSl、DSr传递，使驱动轮WHl、WHr旋转。

(控制系统的构成及基本动作)

发动机ENG及自动变速器1的动作分别通过发动机控制器ECU、变速器控制器9控制。发动机控制器ECU及变速器控制器9均作为电子控制单元构成，由具备中央运算装置(CPU)、RAM及ROM等各种存储装置、输入输出接口等的微型计算机构成。

发动机控制器ECU输入检测发动机1的运转状态的运转状态传感器的检测信号，基于运转状态执行规定的运算，设定发动机ENG的燃料喷射量、燃料喷射正时及点火正时等。作为运转状态传感器，除了设置检测驾驶员对加速踏板的操作量的加速器传感器111、检测发动机ENG的转速的转速传感器112、检测发动机冷却水的温度的冷却水温度传感器113等之外，还设有未图示的空气流量计、节气门传感器、燃料压力传感器及空燃比传感器等。

变速器控制器9经由CAN标准的总线等与发动机控制器ECU可彼此通信地连接。另外，与自动变速器1的控制相关，设有检测车辆的行驶速度的车速传感器211、检测自动变速器1的输入轴的转速的输入侧转速传感器212、检测自动变速器1的输出轴的转速的输出侧转速传感器213、检测自动变速器1的工作油的温度的工作油温度传感器214、检测变速杆的位置的档位传感器215等，变速器控制器9除了作为发动机ENG的运转状态，从发动机控制器ECU输入加速器开度等之外，还输入这些传感器的检测信号。

而且，变速器控制器9基于来自档位传感器215的信号判定由驾驶员选择的档位，并且基于加速器开度及车速等设定自动变速器1的目标变速比，控制电动机7、8，对初级带轮3及次级带轮4的可动带轮32、42作用与目标变速比对应的规定的带轮推力。

(自动变速器的整体构成)

图2概略地表示本实施方式的自动变速器1的整体构成。

图2仅表示初级带轮3及次级带轮4中以带轮的旋转轴X1、X2为基准的单侧。

在本实施方式中，自动变速器1是无级型的自动变速器，构成车辆用的变速装置。

自动变速器1具备由初级带轮3、次级带轮4、卷挂在这些带轮3、4上的带5构成的变速机构2。自动变速器1通过变更初级带轮3及次级带轮4上的带5的卷挂半径，可无级地调整变速比。在此，变速比是指变速机构输入轴21的转速Ni与变速机构输出轴22的转速No之比(＝No/Ni)，在本实施方式中，初级带轮3与次级带轮4之间的转速比与其相当。自动变速器1将从发动机E经由液力变矩器T/C输入的转矩以规定的变速比进行变速后，向与差动齿轮DEF连接的输出轴22输出。初级带轮3构成“第一带轮”，次级带轮4构成“第二带轮”。带5也可以是通过环箍或带将在板厚方向上排列的多个元件捆扎的钢带，但不限于此，也可以是链带。

初级带轮3由固定带轮31、相对于固定带轮31可沿初级带轮3的旋转轴X1的方向位移地设置的可动带轮32构成，可动带轮32以绕旋转轴X1的相对旋转被限制的状态安装在固定带轮31上。固定带轮31及可动带轮32具有彼此对向的滑轮面312a、322a，通过这些滑轮面312a、322a形成带5卷挂在初级带轮3上的V型槽33。

次级带轮4也与初级带轮3同样地，由固定带轮41和可动带轮42构成，可动带轮42相对于固定带轮41可沿次级带轮4的旋转轴X2的方向位移，并且以绕旋转轴X2的相对旋转被限制的状态进行安装。通过固定带轮41及可动带轮42彼此相对的滑轮面412a、422a形成将带5卷挂在次级带轮4上的V型槽43。

在本实施方式中，在初级带轮3及次级带轮4的各个，通过固定带轮31、41的旋转轴形成带轮的旋转轴X1、X2。

构成为在初级带轮3及次级带轮4的各个设置进给丝杠机构35、45，变速用电动机(相当于第一电动机，以下称为“变速电动机”)7的输出转矩经由进给丝杠机构35、45向可动带轮32、42传递，产生向使V型槽33、43的槽宽变窄的方向推压可动带轮32、42的带轮推力。另外，构成为带夹紧用电动机(相当于第二电动机，以下称为“夹紧电动机”)8的输出转矩经由进给丝杠机构35、45向可动带轮32、42传递，产生通过可动带轮32、42及固定带轮31、41夹持带5的带夹紧力。

在本实施方式中，变速电动机7采用最大转速大的电动机，夹紧电动机8采用最大输出转矩大的电动机。变速电动机7及夹紧电动机8的动作通过控制装置9控制。控制装置9作为电子控制单元构成，内置微型计算机、ROM及RAM等存储装置、输入输出接口。在本实施方式中，控制装置9由变速器控制器9实现。

(进给丝杠机构的构成)

图3表示自动变速器1具备的进给丝杠机构35、45的构成。图3(a)表示初级带轮3侧的进给丝杠机构35，图3(b)表示次级带轮4侧的进给丝杠机构45。

以初级带轮3侧的进给丝杠机构35为代表进行说明，进给丝杠机构35具有外嵌于固定带轮31的旋转轴311的固定部件36、外插在固定部件36(具体地，固定部件36的筒状部361)的可动部件37。

可动部件37处于通过径向轴承B2支承在可动带轮32的旋转轴321上，经由推力轴承SB与可动带轮32的滑轮部322抵接的状态。

固定部件36处于通过相对于带轮壳体C可旋转地支承固定带轮31的旋转轴311的径向轴承B1限制轴向的移动，并且限制相对于带轮壳体C的相对旋转的状态。通过使固定部件36和带轮壳体C利用凹凸等直接啮合，或经由旋转限制部件使其彼此卡合，可限制固定部件36的相对旋转。在本实施方式中，固定部件36构成滚珠进给丝杠机构的轴部，在固定部件36与可动部件37(具体而言，可动部件37的推压部371)之间保持多个滚珠Ba。因处于固定部件36相对于带轮壳体C的旋转被限制的状态，故而固定部件36在可动部件37被旋转驱动的情况下，对可动部件37施加沿初级带轮3的旋转轴X1的线性位移。

可动部件37具有与可动带轮32的滑轮部322抵接的圆筒状的推压部371、具有大于推压部371的外径的外筒部372、连接推压部371和外筒部372的圆板状的连接部373，在外筒部372的外周上形成有多个齿轮齿。经由外筒部372的齿轮齿输入电动电动机7、8的输出转矩，通过滚珠进给丝杠机构对可动部件37施加基于旋转的线性变位，可动部件37经由推力轴承SB向可动带轮32的滑轮部322压靠。

在此，变更变速机构2的变速比时，在初级带轮3侧的进给丝杠机构35，可动部件37通过经由外周部372输入的转矩向推压可动带轮32的方向(换句话说，V型槽33的槽宽变窄的方向)位移的情况下，在次级带轮4侧的进给丝杠机构45，通过经由外周部472输入的转矩使可动部件47向允许可动带轮42从固定带轮41离开的方向(换句话说，扩大V型槽43的槽宽的方向)位移。

与此相反，变更变速机构2的变速比时，在初级带轮3侧的进给丝杠机构35，通过经由外周部372输入的转矩使可动部件37向允许可动带轮32从固定带轮31离开的方向(换句话说，扩大V型槽33的槽宽的方向)位移的情况下，在次级带轮4侧的进给丝杠机构45，通过经由外周部472输入的转矩使可动部件47向推压可动带轮42的方向(换句话说，V型槽43的槽宽变窄的方向)位移。

返回图2，在本实施方式中，在变速电动机7及夹紧电动机8与进给丝杠机构35、45之间夹装有摆线减速器6。

摆线减速器6基本上具有与自动变速器通常具备的小齿轮型的行星齿轮机构同样的功能，使变速电动机7及夹紧电动机8中的至少一方的输出转矩经由进给丝杠机构35、45向可动带轮32、42传递。摆线减速器6可以与作为摆线减速器一般公知的构成同样，大致由输入轴I(与行星齿轮机构的太阳齿轮对应)、内齿齿轮G1(与行星齿轮机构的内齿轮对应)、外齿齿轮G2(与行星齿轮机构的小齿轮对应)、经由未图示的内销与外齿齿轮G2连结的输出轴63构成。固定于变速电动机7的输出轴71的电动机小齿轮72与形成于内齿齿轮G1的外周上的外齿部61卡合，变速电动机7的输出转矩经由电动机小齿轮72及外齿部61向内齿齿轮G1传递。另一方面，输入轴I与夹紧电动机8的输出轴81直接连结，夹紧电动机8的输出转矩经由输出轴81向输入轴I传递。

图4通过沿图2的IV－IV线的剖面表示摆线减速器6的构成。

同时参照图2，并通过图4对摆线减速器6进一步说明。

摆线减速器6使通过输入轴I输入的转矩以规定的减速比减速并从输出轴63输出。外齿齿轮G2相对于内齿齿轮G1相对地进行偏心摆动运动并旋转，将外齿齿轮G2的旋转成分作为该减速器6的输出而取出。通过将外齿齿轮G2固定，也可经由内齿齿轮G1输出。

摆线减速器6具备输入轴I、与输入轴I嵌合且与输入轴I一体旋转的偏心体101、经由径向轴承102安装在偏心体101上且在外周上形成有多个外齿的圆环状的外齿齿轮G2、在内周上形成有与外齿齿轮G2的外齿啮合的多个内齿的内齿齿轮G1、具有将外齿齿轮G2的旋转成分取出的部件103且经由该部件103与外齿齿轮G2连接的输出轴63。输入轴I和内齿齿轮G1处于彼此以共用的轴Xb为中心可相对旋转的状态。

偏心体101在相对于输入轴I的中心O1偏心规定的偏心量e的状态下安装在输入轴I上(通过O2表示偏心体101的中心)。

在外齿齿轮G2上，在周向上隔开间隔(在本实施方式中，彼此隔开相等的间隔)而形成多个内辊孔104，在内辊孔104的各孔中间隙地嵌合上述“取出外齿齿轮的旋转成分的部件”的内销103。在输出轴63上形成凸缘部F，内销103与外齿齿轮G2的内辊孔104间隙嵌合，并且与该凸缘部F紧固或接合，从而处于外齿齿轮G2和输出轴63经由内销103连接的状态。

另外，在外齿齿轮G2，在其外周上形成有余摆线齿形(具体而言，外旋轮线平行曲线齿形)的外齿t2。外齿齿轮G2经由该外齿t2与内齿齿轮G1内接卡合。

在内齿齿轮G1上，在内周上安装有多个外销105。具体而言，在内齿齿轮G1的内周上遍及整周形成有多个销槽106，在销槽106的各个嵌入外销105。通过外销105中在内径侧露出的部分形成内齿t1的齿面。

输入轴I旋转时，偏心体101与输入轴I一体旋转，且向外齿齿轮G2传递力。因此，对于输入轴I每一次旋转，偏心体101的旋转一次。随着偏心体101的旋转，外齿齿轮G2也试图绕输入轴I旋转，但由于处在与内齿齿轮G1的啮合导致的约束制约了旋转的状态，因此外齿齿轮G2同时进行以输入轴I为基准的偏心摆动运动和以输入轴I为中心的稍微的自转运动。在此，外齿齿轮G2的转速与外齿齿轮G2与内齿齿轮G1的齿数差对应，外齿齿轮G2的旋转方向与输入轴I的旋转方向相反。

例如，如果将外齿齿轮G2的齿数设为n，内齿齿轮G1的齿数设为n+1，则其齿数差Dn为1。因此，内齿齿轮G1在输入轴I旋转一次期间，在旋转方向上相对于外齿齿轮G2偏移一齿数。其作为外齿齿轮G2的旋转成分，经由内销103向输出轴63传递。而且，该情况意味着输入轴I的旋转以只减速1/n的状态向外齿齿轮G2传递，输入轴I与输出轴63之间的减速比为n。在本实施方式中，通过将外齿齿轮G2的齿数n设定为60，摆线减速器6的减速比设定在60。其比一般的行星齿轮机构设置的减速比大得多。

外齿齿轮G2的旋转通过内销103与内辊孔104之间的间隙吸收摆动成分，仅将旋转成分经由内销103向输出轴63传递，实现减速比n的变速。减速比n不限于60，可适当设定。

在本实施方式中，在摆线减速器6的输出轴63的前端结合有次级带轮4侧的输出齿轮部64。输出齿轮部64与设于次级带轮4侧的进给丝杠机构45的可动部件47的齿轮部(外筒部472)卡合，外齿齿轮G2旋转时，摆线减速器6的输出转矩经由输出轴63及输出齿轮部64输入进给丝杠机构45。

另外，在内齿齿轮G1上，在与输出轴63平行延伸的筒状部设有圆环状的输出齿轮部62，该初级带轮3侧的输出齿轮部62与设于初级带轮3侧的进给丝杠机构35的可动部件37的齿轮部(外筒部372)卡合，内齿齿轮G1旋转时，摆线减速器6的输出转矩经由输出齿轮部62输入进给丝杠机构35。

摆线减速器6根据变速电动机7的输出转矩和夹紧电动机8的输出转矩调整用于变更变速机构2的变速比或固定变速比的转矩。

具体而言，变更变速机构2的变速比的情况下，变速电动机7的输出转矩经由摆线减速器6输入进给丝杠机构35、45，转换为沿着旋转轴X1、X2驱动可动部件37、47的力(带轮推力)。例如，通过进给丝杠机构35的可动部件37推压可动带轮32，从而在初级带轮3侧缩小V型槽33的槽宽，另一方面，允许利用进给丝杠机构45的可动部件47而使可动带轮42向远离固定带轮41的方向变位，从而在次级带轮4侧扩大V型槽43的槽宽。

图5表示本实施方式的自动变速器1变速时的动作。

变速时，驱动夹紧电动机8而产生保持转矩，固定输入轴I，同时产生用于通过变速电动机7变更变速比的带轮推力。使变速电动机7的输出转矩变化，作用于初级带轮3和次级带轮4的带轮推力产生差异(以下称为推力差)，因此实现希望的变速比。

变速电动机7的输出转矩经由电动机小齿轮72及内齿齿轮G1的外齿部61输入内齿齿轮G1，内齿齿轮G1绕摆线减速器6的中心轴X旋转。内齿齿轮G1旋转时，外齿齿轮G2随其以偏心体101为中心旋转。由此，与内齿齿轮G1结合的输出齿轮部62、经由输出轴63与外齿齿轮G2连结的输出齿轮部64绕中心轴X彼此向相同的方向CW旋转，变速电动机7的输出转矩输入进给丝杠机构35、45的可动部件37、47。

输出齿轮部62、64的旋转通过进给丝杠机构35、45转换为可动部件37、47的线性变位，可动部件37、47沿旋转轴X1、X2移动。例如，在初级带轮3侧的进给丝杠机构35，可动部件37向靠近可动带轮32的方向移动，可动带轮32推压滑轮部322使得V型槽33的槽宽变窄的情况下，在次级带轮4侧的进给丝杠机构45，可动部件47远离可动带轮42的滑轮部422，允许可动带轮42向远离固定带轮41的方向位移。由此，初级带轮3的V型槽33的槽宽变窄，带5的卷挂半径增大，另一方面，次级带轮4的V型槽43的槽增大，带5的卷挂半径缩小，执行变速。

对此，在保持变速比的情况下(换句话说，带轮推力一定的情况下)，停止向夹紧电动机8供给电力，利用摆线减速器6使夹紧电动机8的摩擦转矩增大，维持带夹紧力。换句话说，利用摆线减速器6，使基于带夹紧时的反作用力从变速机构2作用于输入轴I的反转矩比夹紧电动机8的摩擦转矩小。

作为一例，在将摆线减速器6的减速比设为R＝60的情况下，如果对于可动带轮32或42的推力(带轮推力)为N＝50kN，滚珠进给丝杠机构的转换效率为η＝0.88、滚珠丝杠的螺矩为L＝10mm、输出齿轮部62或64的传递效率为ε＝0.99、摆线减速器6的传递效率为ν＝0.1，则带夹紧时作用于摆线减速器6的输入轴I的反转矩为0.075Nm。与之相对，设夹紧电动机8的油封的粘性摩擦转矩为T1＝0.065Nm、电刷的摩擦转矩为T2＝0.04Nm时，基于这些摩擦转矩，作用于输入轴I的输入转矩为0.105Nm，对输入轴I作用大于反转矩的转矩，不通过夹紧电动机8输出转矩而维持可动带轮32、42的位置，保持带夹紧力。

(作用效果的说明)

如以上所述，根据本实施方式，除了设置变速用电动电动机(变速电动机7)之外，通过设置带夹紧用电动电动机(夹紧电动机8)，与使用盘簧等目前为止的自动变速器不同，能够适当形成带夹紧力，减少带摩擦。

而且，作为带夹紧时的反作用力，由于通过摆线减速器6能够大幅减少从变速机构2传递的反转矩，能够减小确保带夹紧力所需的耗电。

具体而言，基于带夹紧时的反作用力从变速机构2对摆线减速器6的输入轴I作用的反转矩小于夹紧电动机8的摩擦转矩，不通过夹紧电动机8产生转矩，换句话说，在停止对夹紧电动机8供给电力的状态下，能够确保必要的带夹紧力。

另外，即使夹紧电动机8发生故障的情况下，通过确保带夹紧力，也能够执行车辆的退避行驶。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过表示本发明应用例的一部分，不是将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体构成的意思。本发明在要求保护的范围内可进行各种变更及修正。

本申请基于在2016年10月11日向日本专利厅提出的特愿2016－200339号主张优先权，通过参照将该申请的全部内容编入本申请的说明书中。

Claims (4)

1.一种自动变速器，其具备：

变速机构，其具有第一带轮、第二带轮、卷挂于所述第一带轮及所述第二带轮上的带；

第一电动机，其对所述第一带轮或所述第二带轮施加用于使所述变速机构变速的带轮推力；

第二电动机，其使所述变速机构产生带夹紧力；

动力传递机构，其设于所述第二电动机与所述变速机构之间，将所述第二电动机的输出转矩向所述变速机构传递，

所述动力传递机构具备将来自所述第二电动机的输入转矩减速并向所述变速机构传递的摆线减速器。

2.一种自动变速器，其具备：

变速机构，其具有第一带轮、第二带轮、卷挂于所述第一带轮及所述第二带轮上的带；

第一电动机，其对所述第一带轮或所述第二带轮施加用于使所述变速机构变速的带轮推力；

第二电动机，其使所述变速机构产生带夹紧力；

动力传递机构，其设于所述第二电动机与所述变速机构之间，将所述第二电动机的输出转矩向所述变速机构传递，

所述动力传递机构具备将来自所述第二电动机的输入转矩减速并向所述变速机构传递的高减速比齿轮，

所述高减速比齿轮的减速比是反转矩比所述第二电动机的摩擦转矩小的减速比，所述反转矩基于带夹紧时的反作用力，从所述变速机构作用于所述高减速比齿轮的输入轴。

3.如权利要求1或2所述的自动变速器，其中，

所述自动变速器设置在连接车辆的驱动源和驱动轮的动力传递路径上，

所述第一带轮是与所述驱动源的输出轴连接的初级带轮，

所述第二带轮是与所述驱动轮的旋转轴连接的次级带轮。

4.一种自动变速器的控制方法，在具有变速用的第一电动机和带夹紧用的第二电动机的自动变速器中，确保保持变速比期间的带夹紧力，其中，

在所述第二电动机与所述自动变速器的变速机构之间夹装使来自所述第二电动机的输入转矩减速并向所述变速机构传递的高减速比齿轮，

在保持所述变速机构的变速比的带夹紧时，停止对所述第二电动机供给电力，通过所述高减速比齿轮，与所述第二电动机的摩擦转矩相比，减少从所述变速机构作用于所述高减速比齿轮的输入轴的反转矩。