CN1747864A - 带有可接入的减速器的传动系统 - Google Patents

带有可接入的减速器的传动系统 Download PDF

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CN1747864A CNA2004800038003A CN200480003800A CN1747864A CN 1747864 A CN1747864 A CN 1747864A CN A2004800038003 A CNA2004800038003 A CN A2004800038003A CN 200480003800 A CN200480003800 A CN 200480003800A CN 1747864 A CN1747864 A CN 1747864A
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Abstract

本发明涉及汽车(2)的传动系统，其带有发动机(4)、变速器(8)、在发动机(4)和变速器(8)之间布置的分离离合器(6)和可连接到变速器轴(30，38)上且构造为持续制动装置的减速器(56)，设置了非同步的爪形离合器以接入减速器(56)。通过发动机(4)和变速器(8)之间的分离离合器(6)实现减速器(56)和变速器轴(30，38)的转速适应。

Description

带有可接入的减速器的传动系统
本发明涉及根据权利要求1前序部分的带有在变速器上的减速器的车用传动系统。
除了汽车，特别是商用汽车的脚制动器外，该脚制动器通常是经受磨损的摩擦制动器，立法者越来越多地要求并且汽车制造者越来越多地提供额外的，无磨损的减速装置。
不仅在变速器或马达上额外布置的流体动压、流体静压或者电动制动装置属于减速器，而且变速器壳体内的“整体式液力减速器(Intarder)”形式的系统也属于减速器。
此外，减速器分为根据马达转速工作的初级减速器和根据车速工作的次级减速器。
在流体动压减速器情况下，可使用油或水作为介质，其中介质穿过减速器，吸收热能并排向冷却装置。尽管在大多数使用情况下使用油作为介质，但从GB 330671中已经获知，为重型汽车的流体动压制动装置使用水作为介质。
在流体动压减速器情况下，通常转子直接与一个变速器轴连接以对车辆进行制动。在初级减速器情况下，与驱动轴或者变速器输入轴连接，在次级减速器情况下，与变速器输出轴连接。定子通常固定在外壳上。通过或多或少地向减速器填充流过的介质来实现制动作用。当转子和定子未填充流体时，减速器通常未启动。因为转子在未启动状态也转动，所以产生了轴承摩擦形式和特别空气循环形式的摩擦。存在减少转子和定子之间的空气循环并由此减少空转功率的装置。但是减少的量是有限的。在未启动状态，根据转速，减速器内的摩擦导致功率损耗并因此导致燃料消耗增加。
从WO 86/02608中获知一种传动系统，其中流体动力减速器直接由变速器输出轴驱动。减速器独立于马达转速和变速器输入轴转速。由此在变速器换档情况下，不产生牵引力中断和扭矩变化。同时，减速器的传动通过高传动级提供了提高变速器输出轴转速和从而改善减速器作用的可能性。通过在减速器输入轴和减速器本身之间布置的分离离合器，通常的交通工具中的减速器可断开。尽管由此减少了在排空的流体动力减速器情况下也可能出现的损耗，但总是需要一个成本高的分离离合器。为将静止的减速器与以较高转速旋转的变速器轴连接，分离离合器必须具有同步装置，该同步装置用于以已知方式平衡构件的转速。为此需要例如锥体形结构或者特别多片结构的同步装置，这种装置成本高且昂贵。
本发明的任务在于提供一种带有可接入的减速器的传动系统和说明操作该系统的方法，其中所述传动系统更简单并且成本更低。
该任务通过带有权利要求1特征的减速器和根据权利要求8的方法解决。从属权利要求的主题给出了设计方案。
汽车传动系统包括发动机，变速器，在发动机和变速器之间布置的分离离合器和设计为持续制动装置的减速器。减速器可连接到变速器轴上。根据本发明，设置了非同步的爪形离合器以接入减速器，并且通过发动机和变速器之间的分离离合器实现减速器和从动变速器轴的转速适应。
根据本发明用于操作该系统且用于接入汽车传动系统中的减速器的方法，其中所述传动系统带有发动机，变速器，在发动机和变速器之间布置的分离离合器和由变速器轴驱动的构造为持续制动装置的减速器，包括方法步骤，即为接入减速器首先中断变速器内的扭矩传递，随后建立分离离合器和减速器之间的抗扭连接，然后用分离离合器使减速器转速适合变速器构件转速，其中在变速器内扭矩中断结束之后减速器应达到所述变速器构件转速。随后变速器内的扭矩中断结束。
发动机和变速器之间的分离离合器最好是自动摩擦离合器，其打开和闭合过程根据预先给定的规则或者当前的计算结果自动进行。在一个有利的设计方案中，减速器是依赖变速器输入转速初级减速器，在另一个有利的设计方案中，减速器是依赖变速器输出转速的次级减速器。
在本发明的一个有利改进方案中，换档离合器有多个换档位置，在第一换档位置，该换档离合器实现通过分离离合器驱动的变速器轴和变速器输出轴之间的抗扭连接。这是未接入减速器的正常行驶状态。在第二换档位置，实现通过分离离合器驱动的变速器轴和减速器之间的抗扭连接。在该换档位置，变速器输出轴与其它的变速器轴分开，减速器可通过分离离合器调整其转速。在第三换档位置，实现通过分离离合器驱动的变速器轴、变速器输出轴和减速器之间的抗扭连接。在该换档位置达到这样的状态，即在接入减速器的情况下，实现了通过分离离合器驱动的变速器轴和输出轴之间的直接档传动，并且同时接入了减速器。
一个优选的实施形式给出了通过高传动级驱动的减速器。在本发明的一个特别有利的构造中，在传动系统的变速器输出侧设置了一个局部副变速器，其具有一个带空档位置的换档离合器。在同步和接入减速器期间，换档离合器处于空档位置。
在未启动状态，减速器是静止的，并且在关闭状态不产生损耗。在通过手动操纵开关，特别是用于不同制动级的分级开关，或者手动操纵同样分级的制动踏板来启动减速器情况下，首先打开发动机和变速器之间的分离离合器，该分离离合器通常也是车辆的起动离合器。变速器内扭矩传递中断。这是例如通过将变速器换到空档，或者在连接的局部副变速器内换档离合器打开并且扭矩传递中断实现的。要与减速器连接的变速器轴的转速下降，其中在必要时可通过另外的制动装置，例如变速器制动器促进该转速下降。达到爪形离合器接通所允许的转速后，该转速可以为零或者小转速差，爪形离合器闭合并且减速器与变速器轴连接。
当要重新结束扭矩传递中断时，分离离合器闭合，借助分离离合器使减速器和与其相连的变速器零件的转速适应与当前车速或者车辆状态相匹配的转速。
在变速器内随后挂入与车速或者车辆状态相匹配的档位，并由此在变速器内重新建立扭矩传递和能量流。
在接入减速器期间或之后，可通过改变减速器的工作介质填充程度来实现由减速器产生制动力矩。在打开分离离合器的情况下，在牵引力中断和扭矩传递中断期间，可在需要时用变速器制动器使车辆总制动转矩保持相同并且结束牵引力中断。这还可通过借助制动器管理的自动接合实现。
通过排空减速器消除了制动力矩。通过打开变速器轴和减速器之间的爪形离合器，使减速器不再被驱动，保持静止并不再产生损耗。
通过根据本发明的系统，大大避免了减速器产生空转损耗。消除了否则就会产生的燃料额外消耗。在关闭状态也可完全或者部分保持减速器填充工作介质。由此为减速器填充和排空工作介质的装置必要时可以结构简单。为此例如可以省却蓄压器，可以为液压控制设置小的泵，或者在带气动控制的减速器情况下，设置较小的空气体积。
结合还具有自动离合器的自动变速器可以自动完成全部的功能。
下面借助附图详细解释本发明，其中：
图1为车辆中的变速器的示意图；
图2为初级减速器的第一配置；
图3为初级减速器的第二配置；
图4为次级减速器的第一配置；
图5为次级减速器的第二配置；
图6为根据图4和5的换档离合器；并且
图7为带有局部副变速器的配置。
图1示出了带有驱动马达4的车辆2的示意图，其中驱动马达通过分离离合器6作用在变速器8上。变速器8通过输出轴10与差速器12连接，而差速器通过各个半轴14驱动车轮16。摩擦离合器6由致动器18操纵，而致动器通过信号线路20与控制器22连接。变速器8由变速器控制元件24操纵，该控制元件布置在变速器8的外壳60上并且通过线路28与控制器22连接。
图2示出了带有根据本发明第一配置的变速器8。变速器8的输入轴30与分离离合器6连接，轴上可转动地布置有齿轮32，该齿轮可用构造为爪形离合器的换档离合器34与输入轴30连接。另一个换档离合器36可将变速器8的主轴38或者与齿轮40或者与齿轮42抗扭连接。齿轮40固定布置在输入轴30上或者与输入轴30一体形成。齿轮42可转动地布置在主轴38上。两个齿轮40和42与在中间轴44上固定布置的齿轮46和48啮合。
在输入轴30上布置的齿轮32可在轴52上布置的齿轮50啮合。轴52还支承减速器56的转子54。减速器56的定子58抗扭设置在变速器外壳60上。
在减速器56的未启动状态，换档离合器34打开。轴52不被驱动，并且减速器56的转子54静止并在关闭状态不产生损耗。在启动减速器56时，首先打开驱动马达4和离合器8之间的分离离合器6。在离合8内例如通过打开换档离合器36中断扭矩传递，使得变速器处于空档。要与轴52并借此与减速器56连接的输入轴30的转速下降。达到接通换档离合器34所允许的转速后，换档离合器34闭合并且减速器56与输入轴30连接。
当要重新结束扭矩传递中断时，分离离合器6闭合，并且借助分离离合器6使减速器56和与其相连的变速器零件的转速适应与当前车速或者车辆状态相匹配的转速。在变速器8内随后例如通过闭合换档离合器36挂入与车速或者与车辆状态相匹配的档位，并由此在变速器8内重新建立扭矩传递和能量流。
在图3中示出了减速器56的配置，该减速器直接布置在输入轴30上。这里输入轴30通过换档离合器34直接与减速器56的转子54连接。
图2和3中示出的减速器是初级减速器，其根据驱动马达4的转速转动。与此相反，图4和5示出了次级减速器，该次级减速器根据车速操作，因为它与减速器8的输出轴62、输出轴10连接并通过差速器12和半轴与车轮16连接。在减速器8的输出轴62上布置有换档离合器64，图6中详细示出了该换档离合器。变速器8的主轴38上可转动地布置有齿轮32，其可与轴52上的齿轮50抗扭连接。减速器56的转子54与轴52连接，该转子配有在变速器外壳60上布置的定子58。
变速器8的输入轴30与分离离合器6连接。换档离合器36将变速器8的主轴38或者与齿轮40或者与齿轮42抗扭连接。齿轮40固定布置在输入轴30上或者与输入轴30一体形成。齿轮42可转动地布置在主轴38上。两个齿轮40和42与在中间轴44固定布置的齿轮46和48啮合。
在图6中详细示出了换档离合器64。输出轴64具有连接齿部66，同样主轴38具有连接齿部68，齿轮32具有连接齿部70。滑动套筒72与致动器74连接，并可由致动器74移动到四个不同的位置。滑动套筒具有中断的连接齿部76，该连接齿部可与连接齿部66、68和70啮合。为更易于理解，在图6中上下重叠地示出了四个位置。位置1示出了处于空档位置的滑动套筒72，在该空档位置只有滑动套筒72上的连接齿部76和主轴38上的连接齿部68啮合。换档离合器64打开，并且减速器56处于未启动状态。轴52不被驱动，减速器56的转子54静止并且在关闭状态不产生损耗。当启动减速器56时，首先打开驱动马达4和变速器8之间的分离离合器6。在变速器8内扭矩传递中断，在该配置中这是通过换档离合器64的空档位置实现的，使得变速器处于空档。要与轴52连接并通过轴52与减速器56连接的主轴38的转速下降。达到接通换档离合器64所允许的转速后，换档离合器64闭合，并且减速器56与主轴38连接。为此，滑动套筒72由致动器74在图6的示图平面内向左移动到位置2，使得滑动套筒72的齿部76既与主轴38上连接齿部68啮合又与齿轮32上的连接齿部70啮合。
当要重新结束扭矩传递中断时，分离离合器6闭合，并且借助分离离合器6使减速器56和与其相连的变速器零件的转速适应与当前车速或者车辆状态相匹配的转速。为此，在变速器8内建立分离离合器6和换档离合器64之间的扭矩传递。在变速器8内随后例如通过换档离合器36挂入或者保持与车速或者与车辆状态相匹配的档位。为在变速器8内持续产生扭矩传递和能量流，将滑动套筒72继续向左移动到位置3，使得滑动套筒72上的连接齿部76与全部连接齿部66、68和70啮合，并且由此主轴38、输出轴62和减速器56相互抗扭连接，其中减速器56是通过齿轮32连接的。
在启用减速器56后，通过排空减速器56来降低扭矩。通过打开主轴38和齿轮32之间的换档离合器64，减速器不再被驱动，停止并不再产生损耗。为此将滑动套筒72向右移动到位置4，在该位置滑动套筒72上的连接齿部76与主轴38上的连接齿部68和输出轴62上的连接齿部66啮合，并且由此扭矩可从主轴38传递到输出轴62。
图5中示出了减速器56的配置，该减速器直接布置在主轴38上。这里主轴38通过换档离合器64直接与减速器56的转子54连接。换档离合器64的工作方式与图4相符。
在图7中，在变速器8的主轴38上可转动地布置了齿轮32，其与轴52上的齿轮50抗扭连接。减速器56的转子54与轴52连接，转子54配有在变速器外壳60上布置的定子58。齿轮32可以用换档离合器90与主轴38抗扭连接。在主轴38端部布置了恒星齿轮78，其与这里示出的行星齿轮80啮合，在行星齿轮变速器82中通常围绕恒星齿轮78布置三或五个行星齿轮。行星齿轮80在外侧被齿圈84包围，而齿圈与换档离合器86抗扭连接。借助换档离合器86一方面可以使外壳60与齿圈84抗扭连接，使得齿圈静止，另一方面可以使行星齿轮架88与齿圈84抗扭连接，而行星齿轮架又固定布置在减速器8的输出轴62上。因此，在行星齿轮变速器82内可挂入两个不同的换档级。在换档离合器86的空档位置，主轴38和输出轴62之间的扭矩传递可以中断。
减速器8的输入轴30与分离离合器6连接。换档离合器36可将减速器8的主轴38或者与齿轮40连接或者与齿轮42连接。齿轮40固定布置在输入轴30上或与输入轴30一体形成。齿轮42可转动地布置在主轴38上。两个齿轮40和42与在中间轴44上固定布置的齿轮46和48啮合。
在启动减速器56时，首先打开驱动马达4和离合器8之间的分离离合器6。在变速器8内扭矩传递中断，在该配置中这是通过换档离合器86的空档位置实现的，使得变速器处于空档。要与轴52并通过轴52与减速器56连接的主轴38的转速下降。达到接通换档离合器90所允许的转速后，换档离合器90闭合，并且减速器56与主轴38连接。
当要重新结束扭矩传递中断时，分离离合器6闭合，并且借助分离离合器6使减速器56和与其相连的变速器零件的转速适应与当前车速或者车辆状态相匹配的转速。为此，在变速器8内建立分离离合器6和换档离合器90之间的扭矩传递。在变速器8内随后例如通过换档离合器36挂入或者保持与车速或者与车辆状态相匹配的档位。为在变速器8内持续产生扭矩传递和能量流，换档离合器86重新闭合，并且由此主轴38、输出轴62和减速器56相互抗扭连接，其中减速器56是通过齿轮32连接的。
在启用减速器56后，通过排空减速器56来降低扭矩。通过打开主轴38和齿轮32之间的换档离合器90，减速器不再被驱动，停止并不再产生损耗。
附图标记
2车辆
4驱动马达
6分离离合器
8变速器
10输出轴
12差速器
14半轴
16车轮
18致动器
20信号线路
22控制器
24变速器控制元件
28线路
30输入轴
32齿轮
34换档离合器
36换档离合器
38主轴
40齿轮
42齿轮
44中间轴
46齿轮
48齿轮
50齿轮
52轴
54转子
56减速器
58定子
60变速器外壳
62输出轴
64换档离合器
66连接齿部
68连接齿部
70连接齿部
72滑动套筒
74致动器
76连接齿部
78恒星齿轮
80行星齿轮
82行星齿轮变速器
84齿圈
86换档离合器
88行星齿轮架
90换档离合器

Claims (8)

1.用于汽车(2)的传动系统，带有发动机(4)、变速器(8)、在发动机(4)和变速器(8)之间布置的分离离合器(6)和构造为持续制动装置的减速器(56)，该减速器可连接到变速器轴(30，38)上，其特征在于，设置了非同步的爪形离合器以接入减速器(56)，并且通过发动机(4)和变速器(8)之间的分离离合器(6)实现减速器(56)和变速器轴(30，38)的转速适应。
2.根据权利要求1的传动系统，其特征在于，分离离合器(6)是自动摩擦离合器。
3.根据权利要求1或2的传动系统，其特征在于，减速器(56)是依赖变速器输入转速的初级减速器。
4.根据权利要求1或2的传动系统，其特征在于，减速器(56)是依赖变速器输出转速的次级减速器。
5.根据权利要求1至4之一的传动系统，其特征在于，减速器(56)通过高传动级驱动。
6.根据权利要求1，2，4，和5之一的传动系统，其特征在于，换档离合器(64)有多个换档位置，该换档离合器在第一换档位置实现通过分离离合器(6)驱动的变速器(8)轴(38)和变速器(8)输出轴(62)之间的抗扭连接，在第二换档位置实现通过分离离合器(6)驱动的变速器(8)轴(38)和减速器(56)之间的抗扭连接，在第三换档位置实现通过分离离合器(6)驱动的变速器(8)轴(38)、变速器(8)输出轴(62)和减速器(56)之间的抗扭连接。
7.根据权利要求1至6之一的传动系统，其特征在于，在变速器输出侧布置了局部副变速器(82)，其具有带空档位置的换档离合器(86)，在接入减速器(56)期间，换档离合器(86)处于该空档位置。
8.用于在汽车(2)的传动系统中接入减速器(56)的方法，其中所述传动系统带有发动机(4)、变速器(8)、在发动机(4)和变速器(8)之间布置的分离离合器(6)和由变速器轴(30，38)驱动的构造为持续制动装置的减速器(56)，其特征在于，为接入减速器(56)，首先中断变速器内的扭矩传递，随后建立分离离合器和减速器之间的抗扭连接，并用分离离合器使减速器转速适合在变速器内扭矩中断结束之后减速器应达到的变速器构件转速，随后变速器内的扭矩中断结束。
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