CN111140633A - 一种sat自适应变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种SAT自适应变速器，包括行星齿轮机构和柔性传动机构，所述行星齿轮机构包括内齿圈、行星轮、行星架和太阳轮，所述太阳轮与行星架相连接，且所述太阳轮连接输入轴，所述行星轮连接内齿圈，所述内齿圈与行星架之间连接柔性传动机构。可以解决现有多档位自动变速箱电控系统复杂、调试匹配和维修技术难度高的问题；解决现有多档位变速箱结构复杂、高精度零件多、制造成本大工艺难度高的问题；解决现有多档位变速箱不能实时变速以传递发动机当时最大效能问题；解决现有多档位变速箱不能彻底解决的有限预设档位不能最大限度解决换挡顿挫的问题；解决现有无极变速器钢带要求高而寿命低，和不适合匹配大扭矩发动机的问题。

Description

一种SAT自适应变速器
技术领域
本发明涉及变速器领域，具体涉及一种SAT自适应变速器。
背景技术
变速器是常见的动力传输装置，以汽车变速器为例，它可以实现汽车在不同路面行驶，也为不同驾驶意图提供即时动力传递速比。汽车变速器现行有多种技术方案：
常见主流变速器技术方案有：AT自动变速器、双离合变速器、CVT无极变速器和MT手动变速器。虽然AT自动变速器和部分双离合变速器产品在发动机和变速器之间设置了液力变矩器，但因其变矩范围小，大部分工况都在锁死状态，所以AT自动变速器、双离合变速器仍可视为与MT手动变速器一样，都是预设了若干固定速比的变速器，如今经过多代产品升级，它们在低速变速时仍然无法消除换挡顿挫，无法根本解决全速平顺变速的问题。究其原因，就在于预设档位不可能无限多，虽然现在已经出现了8档9档甚至10档13档变速器，但是档位的增加也带来了变速器齿轮组的增加，自重、体量的增加带又来了次生问题，还有控制复杂度进一步提高等等，效益与性能不能兼美。而CVT变速器虽然出现较早，可以实现平顺变速，但也存在着钢带寿命低、传动效率低和不适合匹配大扭矩发动机的问题。双离合方案因离合器片载荷和过热问题，同样主要在中小扭矩发动机的匹配中得到应用。CVT变速器传动扭矩做大后，因为大功率高压泵的原因，其体量、自重已与大核载AT变速器相当，效益反而不如AT、双离合方案。
现有技术多档位自动变速箱(AT、各种双离合、CVT、AMT)通过采集、分析驾驶意图和发动机、车辆实时状况，再发出换挡指令变速箱换挡，所以有整个电控系统复杂，故障点多，匹配、维修技术难度高的缺点。
现有技术多档位变速箱(AT、各种双离合、AMT、MT)因为要通过预设更多档位来达到换挡平顺的目的，具有结构复杂、工艺复杂、高精度零件多、制造成本大难度高、变速箱自重大体量大的缺点。
现有技术多档位变速箱(AT、各种双离合)往往配置多个离合器或接触器操作换挡，有变速离合器控制油路复杂，机械摩擦(易损)零件多的缺点，或通过机械摩擦变换速比(CVT)，有钢带寿命低、维修成本高的缺点。
现有技术多档位自动变速箱(AT、各种双离合、CVT、AMT)通过采集、分析驾驶意图和发动机、车辆实时状况，再发出换挡指令变速箱切换预设速比换挡(主流CVT也多是预设速比)，有不能实时传递发动机最佳效能的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种SAT自适应变速器，可以解决现有多档位自动变速箱(AT、双离合、CVT)电控系统复杂、调试匹配和维修技术难度高的问题；解决现有多档位变速箱(MT、AT、双离合)结构复杂、高精度零件多、制造成本大工艺难度高的问题；解决现有多档位变速箱(MT、AT、双离合)不能实时变速以传递发动机当时最大效能问题；解决现有多档位变速箱(MT、AT、双离合)不能彻底解决的有限预设档位不能最大限度解决换挡顿挫的问题；解决现有无极变速器(CVT)钢带要求高而寿命低，和不适合匹配大扭矩发动机的问题的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种SAT自适应变速器，包括行星齿轮机构和柔性传动机构，所述行星齿轮机构包括内齿圈、行星轮、行星架和太阳轮，所述太阳轮与行星架相连接，且所述太阳轮连接输入轴，所述行星轮连接内齿圈，所述内齿圈与行星架之间连接柔性传动机构，且所述内齿圈与输出轴相连接，所述行星架连接单向超越离合器。
优选的，当动力由所述太阳轮输入，且动力由内齿圈输出时，变速器为减速传动，行驶模式下，动力从太阳轮经行星架到内齿圈输出，内齿圈输出转向与太阳轮输入转向相反，当行车阻力转矩小于变速器输出转矩时，车辆获得加速度启动行驶。
优选的，当变速器输出转矩大于行车阻力转距时，内齿圈通过柔性传动机构驱动行星架加速旋转，内齿圈的转向与太阳轮相反，当行星架的转速提升时，变速器输出速比减小，内齿圈持续提速，车辆一直加速到行驶阻力矩与输出转矩相当。
优选的，当行车阻力矩增加至大于内齿圈的输出转矩时，内齿圈乏力并减速，通过柔性传动机构对行星架的驱动减弱行星架持续减速并联动内齿圈输出减速，变速器输出传动比持续增大，直到输出转矩与行驶阻力矩大小相同，车辆保持匀速行驶。
优选的，当行驶阻力矩继续增大时，变速器输出转速将一直减速到变速器最大减速比的输出转速，当行驶阻力矩增大到超过变速器最大减速比时的输出转矩时，车辆迅速减速并最终停止。
优选的，在车辆行驶的变速过程中，输入轴感知发动机扭矩变化即驾驶信息并输入变速器，输出轴感知阻力矩变化即行驶信息并输入变速器。
优选的，所述柔性传动机构采用液力变矩器或是气动、摩擦、液力、电子、电力、磁力驱动的其中一种。
优选的，所述单向超越离合器的选择替换范围包括：棘轮或电子、电力、磁力、气力、液力逆止元件，接触器，离合器。
本发明的有益效果为：由于现有技术多档位自动变速箱(AT、各种双离合、CVT、AMT)通过采集、分析驾驶意图和发动机、车辆实时状况，再发出换挡指令变速箱换挡，所以有整个电控系统复杂，故障点多，匹配、维修技术难度高的缺点。而本发明提供的变速器在车辆行驶的变速过程中，驾驶信息由输入轴感知发动机扭矩变化进入变速器，行驶信息由输出轴感知阻力矩变化进入变速器，变速过程由变速器内部完成系统内的实时的自适应变速，不需要电脑对行驶信息(如车速、路况等)、驾驶信息(如驾驶员加减油、发动机内部运行工况变化等)进行采集、分析，变速指令也无需电脑判断、发出，换挡执行，从而使得故障点大幅减少，并且具有发动机与变速箱的匹配调教容易和维修简单的优点。
现有技术多档位变速箱(AT、各种双离合、AMT、MT)因为要通过预设更多档位来达到换挡平顺的目的，具有结构复杂、工艺复杂、高精度零件多、制造成本大难度高、变速箱自重大体量大的缺点。而本发明只有一组核心变速齿轮组，从而使得机构内自适应大范围变速，具有结构简单、零件少、制造成本低的优点。
现有技术多档位变速箱(AT、各种双离合)往往配置多个离合器或接触器操作换挡，有变速离合器控制油路复杂，机械摩擦(易损)零件多的缺点，或通过机械摩擦变换速比(CVT)，有钢带寿命低、维修成本高的缺点。而本发明属机构内自适应变速，没有各前进档之间的切换，具有机械摩擦(易损)零件少、可靠性高的优点。
现有技术多档位自动变速箱(AT、各种双离合、CVT、AMT)通过采集、分析驾驶意图和发动机、车辆实时状况，再发出换挡指令变速箱切换预设速比换挡(主流CVT也多是预设速比)，有不能实时传递发动机最佳效能的缺点。而本发明属机构内自适应变速，不受档位数量和固定速比限制，速比实时自适应变化，具有实时变速、始终高效传递发动机当时最大效能的优点。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明整体结构示意图；
图中：1、内齿圈；2、行星轮；3、行星架；4、输入轴；5、太阳轮；6、柔性传动机构；7、输出轴；8、单向超越离合器。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，一种SAT自适应变速器，包括行星齿轮机构和柔性传动机构6，所述行星齿轮机构包括内齿圈1、行星轮2、行星架3和太阳轮5，所述太阳轮5与行星架3相连接，且所述太阳轮5连接输入轴4，所述行星轮2连接内齿圈1，所述内齿圈1与行星架3之间连接柔性传动机构6，且所述内齿圈1与输出轴7相连接，所述行星架3连接单向超越离合器8。
当动力由太阳轮5输入，且动力由内齿圈1输出时，变速器为减速传动，行驶模式下，动力从太阳轮5经行星架3到内齿圈1输出，内齿圈1输出转向与太阳轮5输入转向相反，当行车阻力转矩小于变速器输出转矩时，车辆获得加速度启动行驶。
当变速器输出转矩大于行车阻力转距时，内齿圈1通过柔性传动机构6驱动行星架3加速旋转，内齿圈1的转向与太阳轮5相反，当行星架3的转速提升时，变速器输出速比减小，内齿圈1持续提速，车辆一直加速到行驶阻力矩与输出转矩相当。行星架3的转速提升因为行星齿轮机构内太阳轮5、行星架3与内齿圈1之间的关系式n1+an2-(1+a)n3＝0，内齿圈1将持续提速输出速比持续减小，所以车辆可以一直加速到行驶阻力矩与输出转矩相当，其中n1、n2、n3分别为太阳轮、内齿圈和行星架转速，a为内齿圈与太阳轮的齿数比。
当行车阻力矩增加至大于内齿圈1的输出转矩时，内齿圈1开始乏力并减速，通过柔性传动机构6对行星架3的驱动减弱来使得行星架3转动乏力并持续减速，变速器输出传动比持续增大，直到输出转矩与行驶阻力矩大小相同，车辆保持匀速行驶。
当行驶阻力矩继续增大时，变速器输出转速将一直减速到变速器最大减速比的输出转速，当行驶阻力矩增大到超过变速器最大减速比时的输出转矩时，车辆将迅速减速并最终停止。
在车辆行驶的变速过程中，驾驶信息由输入轴感知发动机扭矩变化进入变速器，行驶信息由输出轴感知阻力矩变化进入变速器，变速过程由内部完成系统内的实时的自适应变速，不需要电脑对行驶信息(如车速、路况等)、驾驶信息(如驾驶员加减油、发动机内部运行工况变化等)进行采集、分析，变速指令也无需电脑判断、发出，换挡执行。
柔性传动机构6采用液力变矩器或是气动、摩擦、液力、电子、电力、磁力驱动的其中一种。
单向超越离合器8的选择替换范围包括：棘轮或电子、电力、磁力、气力、液力逆止元件，接触器，离合器。
本发明在使用时，在车辆行驶的变速过程中，驾驶信息由输入轴感知发动机扭矩变化进入变速器，行驶信息由输出轴感知阻力矩变化进入变速器，变速过程由内部完成系统内的实时的自适应变速，当动力由太阳轮5输入，且动力由内齿圈1输出时，变速器为减速传动，行驶模式下，动力从太阳轮5经行星架3到内齿圈1输出，内齿圈1输出转向与太阳轮5输入转向相反，当行车阻力转矩小于变速器输出转矩时，车辆获得加速度启动行驶。当变速器输出转矩大于行车阻力转距时，内齿圈1通过柔性传动机构6驱动行星架3加速旋转，内齿圈1的转向与太阳轮5相反，行星架3的转速提升因为行星齿轮机构内太阳轮5、行星架3与内齿圈1之间的关系式n1+an2-(1+a)n3＝0，内齿圈1将持续提速输出速比持续减小，所以车辆可以一直加速到行驶阻力矩与输出转矩相当。
当行车阻力矩增加至大于内齿圈1的输出转矩时，内齿圈1开始减速，行星架3转动乏力并持续减速，联动内齿圈1输出减速输出速比持续增大，直到输出转矩与行驶阻力矩大小相同，车辆保持匀速行驶。当行驶阻力矩继续增大时，可致输出转速一直减速到变速器最大减速比的输出转速。当行驶阻力矩增大到超过变速器最大减速比的输出转矩时，车辆停止。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。比如修改为混合动力方案：当车辆配备动力电池时，本发明变速器方案取消单向超越离合器，车辆由动力电池驱动车辆初速段行驶，比如0-10KM/h速段，此速段发动机经行星架外接发电机发电。当车辆行驶速度超过初速段速度，内齿圈通过柔性传动机构纠正行星架转向，发动机动力将由太阳轮5输入，变速箱工作流程不变。当车辆行驶速度进入初速段，仍然由动力电池驱动行驶。
替代单向超越离合器的方案有:棘轮或电子、电力、磁力、气力、液力逆止元件、接触器、离合器。
本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种SAT自适应变速器，包括行星齿轮机构和柔性传动机构(6)，其特征在于，所述行星齿轮机构包括内齿圈(1)、行星轮(2)、行星架(3)和太阳轮(5)，所述太阳轮(5)与行星架(3)相连接，且所述太阳轮(5)连接输入轴(4)，所述行星轮(2)连接内齿圈(1)，所述内齿圈(1)与行星架(3)之间连接柔性传动机构(6)，且所述内齿圈(1)与输出轴(7)相连接，所述行星架(3)连接单向超越离合器(8)。
2.根据权利要求1所述的一种SAT自适应变速器，其特征在于，当动力由所述太阳轮(5)输入，且动力由内齿圈(1)输出时，变速器为减速传动，行驶模式下，动力从太阳轮(5)经行星架(3)到内齿圈(1)输出，内齿圈(1)输出转向与太阳轮(5)输入转向相反，当行车阻力转矩小于变速器输出转矩时，车辆获得加速度启动行驶。
3.根据权利要求1所述的一种SAT自适应变速器，其特征在于，当变速器输出转矩大于行车阻力转距时，内齿圈(1)通过柔性传动机构(6)驱动行星架(3)加速旋转，内齿圈(1)的转向与太阳轮(5)相反，当行星架(3)的转速提升时，变速器输出速比减小，内齿圈(1)持续提速，车辆一直加速到行驶阻力矩与输出转矩相当。
4.根据权利要求1所述的一种SAT自适应变速器，其特征在于，当行车阻力矩增加至大于内齿圈(1)的输出转矩时，内齿圈(1)乏力并减速，通过柔性传动机构(6)对行星架(3)的驱动减弱行星架(3)持续减速并联动内齿圈(1)输出减速，变速器输出传动比持续增大，直到输出转矩与行驶阻力矩大小相同，车辆保持匀速行驶。
5.根据权利要求1所述的一种SAT自适应变速器，其特征在于，当行驶阻力矩继续增大时，变速器输出转速将一直减速到变速器最大减速比的输出转速，当行驶阻力矩增大到超过变速器最大减速比时的输出转矩时，车辆迅速减速并最终停止。
6.根据权利要求1所述的一种SAT自适应变速器，其特征在于，在车辆行驶的变速过程中，输入轴(4)感知发动机扭矩变化即驾驶信息并输入变速器，输出轴(7)感知阻力矩变化即行驶信息并输入变速器。
7.根据权利要求1所述的一种SAT自适应变速器，其特征在于，所述柔性传动机构(6)采用液力变矩器或是气动、摩擦、液力、电子、电力、磁力驱动的其中一种。
8.根据权利要求1所述的一种SAT自适应变速器，其特征在于，所述单向超越离合器(8)的选择替换范围包括：棘轮或电子、电力、磁力、气力、液力逆止元件，接触器，离合器。
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