CN1882794B - 多传动比传动装置 - Google Patents

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Abstract

传输装置(1)，包括两个动力系(8a，8b)它们平行地设置，永久地连接在从发动机(3)来的输入轴(2)和用于驱动差速器(6)的输出轴(4)上。在每个动力系(8a，8b)中，通过工作一个单独的驱动器而获得每个比例(Ia，IIa，IIIa或Ib，IIb，IIIb)，该驱动器能够将轴(2和4)的转动速度匹配到变化的比例上。控制器(17)使处于变化的比例中的驱动/脱开同步化，使得下一个比例或者处于同一系中，或者处于另一系中。

Description

多传动比传动装置
本发明涉及一种将发动机连接到一个负载如汽车上的多传动比传输装置。
已知该类型的传输装置，其中连接到发动机上的上轴可以利用两个离合器之一选择地连接在两个副轴之一上。每个副轴具有带不同直径的惰齿轮，有了它所述副轴可以利用爪形联轴器或同步装置而被选择地联接。这些惰齿轮与附接到一第二轴上的齿轮永久地啮合，该第二轴为两个副轴共用。
在工作期间，一个单独的惰齿轮联接在每个副轴上，但两个副轴之一并不传输任何动力，因为它由于其离合器脱开而与发动机无关地转动。
为了改变传动比，控制器将对应于新传动比的惰齿轮联接到脱开驱动的副轴上，然后控制器断开原先工作的输入离合器而闭合原先不工作的输入离合器，它同时改变发动机的转速而使其按照新传动比来适应车轮的转速。
这种最近安装在标准产品汽车上的装置被看作是为用户着想的前进一步，因为必须被啮合或与其副轴同步的惰轮的同步时间不再是中断发动机和车轮之间的动力传输期间的时间的一部分。
但是，本发明认为这个优点的代价是存在过多的缺点。
特别是，该装置要求两个输入离合器而不是一个、两个副轴、高度复杂的控制器、装置轴长很长而在空间设计方面几乎没有灵活性、重量非常大和费用过高。
而且，已知的装置并不直接允许在由同一副轴支承的惰轮所确定的两个传动比之间进行变换。
其次，在传统的自动传输领域内，也就是在包括轴向系列的行星齿轮系的领域内，较新的传输出现数目越来越多的传动比，目前可用的多达七个传动比。这种类似的传输还产生体积、重量、复杂性、费用和在某些类型的汽车特别是前轮驱动汽车和带横向发动机的汽车中安装困难的问题。
本发明的目的是至少部分地克服这些缺点，从而提出这样一种传输装置，该装置能更简单地设计和/或控制、体积较小和/或更易于在空间中构型、更易于自动化和更灵活地进行控制。
根据本发明，该适合于将一发动机连接到一负载如汽车上的多传动比传输装置包括：
一个上轴；
一个下轴；
通过至少两个确定不同传动比的动力路径而互相连接；
在每一动力路径上有对应于每个确定的传动比的选择的驱动器；其特征在于：
在上轴和每个动力路径的相应的输入装置之间的连接是永久的；以及
这些选择的驱动器是渐进型的和/或能够使发动机的转速适应该负载的速度。
按照本发明，驱动传动比的作用和适应该传输装置的上轴和下轴的转速的作用是在一个单独的选择的驱动器中组合在一起的。
因此，现在所有时间内对所有动力路径只驱动一个连接路径，这与现有技术不同，在现有技术中在两个不同的副轴上进行两个连接，而只有一个连接是由于两个输入离合器中的有关的一个而有效的。
按照本发明，控制程序简化了，而且对应于一个已知的自动传输中的正常程序，通常带有一个摩擦联轴器如制动器或一个离合器的脱开和另一摩擦联轴器的同步驱动。
而且，按照本发明，新的传动比是否在如原先的传动比的同一动力路径上获得还是在另一路径上获得是没关系的。
从下面涉及非详尽的例子的描述可以清楚本发明的其它特点和优点。
附图中：
图1是按照本发明的传输装置的框图；
图2是与图1类似组带一些补充细节的框图；
图3是一种按照本发明的传输装置的例子的总体示意图；
图4是图3中装置的概略端视图；以及
图5是按照本发明的装置的另一实施例的图。
在图1所示的例子中，传动装置1工作上安装于上轴2(在该例子中是汽车发动机3的动力轴)和下轴4(在该例子中示作差速器6中的输入轴)之间(差速器6的输出轴是汽车的轮轴7)。
传动装置1通过两个机械上并联安装的动力路径8a、8b而将上轴2连接到下轴4上。在上轴2和路径8a的转动输入装置9a之间与上轴2和路径8b的转动输入装置9b之间存在永久的机械连接。
同样，路径8a的转动输出装置11a和路径8b的转动输出装置11b均永久性地机械连接到下轴4上。
在图1所示的例子中，这些永久性连接是由附接在上轴2上而分别与可转动地附接在输入装置9a和9b上的输入齿轮13a和13b啮合的齿轮12与由附接在下轴4上而分别与附接在输出装置11a和11b上的输出齿轮16a和16b啮合的齿轮14作出的，以便与它们共同转动。
在图示的例子中，输入齿轮13a和13b具有不同的直径，因此第一动力路径8a中的上轴2和输入装置9a之间的传输系数不同于第二动力传输路径8b中的上轴2和输入装置9b之间的传输系数。相反，输出齿轮16a和16b具有相同的直径。这种解决办法允许第一动力路径8a和第二动力路径8b中获得不同的传动比，即使它们像图1中所示例子提议的那样是相同的。但是，下面将看到，在两个动力传输路径不相同的情况下，有关不同传输系数的特有特点也是令人感兴趣的。作为一种变化方案，输入齿轮13a、13b可以有相同的直径，而输出齿轮16a、16b可以有不同的直径。输入齿轮和输出齿轮也可以有不同的直径。
图1表示，用一个多位置电开关类推，每个动力传输路径8a和8b分别提供在三个标记为Ia、IIa、IIIa的不同传动比和一个空挡位置Na之间与Ib、IIb、IIIb和Nb之间进行选择的可能性。
一个动力传输路径8a或8b的输入和输出之间的传动比此后称为“局部传动比”。在给定工作状态下的传动装置的传动比对应于不在空挡位置的路径8a和8b中的局部传动比，如由上齿轮12产生的上传输系数用输入齿轮13a或13b修改和由输出齿轮16a或16b产生的下传输系数用下齿轮14修改一样。
两个路径8a、8b的局部传输系数可以与一条路径以另一路径相同，因为总传动比将由于不同的传输系数而仍然不同。特别是，两个动力传输路径8a和8b两者可以像其局部传动比之一一样地有一直接的驱动比。
两个动力传输路径8a、8b遇到一个共用的控制装置17，装置17使两个动力传输路径8a、8b中的传动比变化成为同步。
在图1的示意图中，控制装置17作用在路径8a的选择性驱动器18a和路径8b的18b上。取路径8a为例，驱动器18a使输入装置9a与导向输出装置11a的具有不同的局部传动比的三个机械路径Ia、IIa、IIIa之一选择地连接，或与对应于输入装置9a和输出装置11a之间的传动中断的空挡位置Na选择地连接。选择的驱动器18b在路径8b中具有像刚描述的驱动器18a同样的功能，只要标号的脚标(a)用(b)替代。
现在描述图1极通用例子中的本发明装置的工作。
为了将传动装置1安置在空挡位置，两个驱动器18a和18b分别位于其空挡位置Na和Nb。
为了以对应于六种可能之一的总传动比将上轴2连接在下轴4上，与所需传动比有关的路径8a或8b的驱动器18a或18b被安置在所需位置中，如路径8a中的图1工作例子中的IIa，而在同一例子中，另一传输路径8b的图1所示例子的驱动器18b被安置在其对应的空挡位置Nb中。因此，在该例子中，动力以所需的总传动比通过传输路径8a而传输，路径8b则不作用。
如在下面更特定的例子中将看到的，每个选择的驱动器18a或18b不仅是一个仅仅能够被啮合或脱开而没有任何负载的卡爪或同步器，而是一个联轴器，通常是摩擦联轴器，更特定的是一个湿的多片联轴器，该联轴器能够按照在齿传输线比变化期间汽车车轮的转动速度而改变发动机轴的转速，也能够至少对汽车的起动齿轮(如Ia)中断下轴4的转动，从而中断车辆从静止状况向前运动。
在传动比变化期间，待变化的新传动比通常对应于被安置在起初起作用的动力传输路径的空挡位置中和起初在空挡位置中的动力路径中传动比的驱动。控制装置17使两个驱动器18a、18b的驱动同步，以尽可能减少振动和中断动力传输到车轮的时间。如果需要，控制装置17也可以连接到发动机3的电子管理系统上，以便在传动比变化过程中调节发动机功率。
一个传动比变化过程也可以包括在同一动力传输路径中从一个局部传动比变为另一个，而其它动力传输路径保持在空挡位置中。
图2中示出的例子与图1中示出的例子的不同之处仅在于选择的驱动器18a和18b被一对应于每个可得到的局部传动比的特定驱动器即118a、218a、318a、118b、218b、318b所替代。这些驱动器被图示为联轴器，仍然作为例子。不再示出空挡位置，因为它是通过在同一动力传输路径中安置处于非联轴状态的三个选择的驱动器如示出例子中的8b而得到的。
控制装置17决定每个选择的驱动器的状态，使得当汽车行驶时，选择的驱动器之一始终处在联轴状态而所有其它驱动器均处在非联轴状态，而通过脱开那时之前联轴的驱动器并以同步方式切换另一从原先的脱开到一联轴状态的驱动器。在“新的”驱动器逐渐驱动期间，“老的”驱动器可逐渐地脱开驱动，在某种意义上，汽车驾驶员将感觉不到传输到车轮的动力的中断。
在上述两例子和下述例子中，两个动力传输路径8a和8b在运动学上彼此独立，当然除了其输入装置9a、9b与同一上齿轮12啮合而其输出装置11a、11b与下轴4上的同一齿轮14啮合以外。这一特有的特点使本发明明显区别于现有技术的传动装置，在现有技术中两个动力路径通过同一第二轴。
在图3示出的例子中，每个动力传输路径8a或8b包括一个行星齿轮系机构，如下面将参照图5详细描述的。
在该例子中，有利的是该类型的机构可以使输出齿轮16a、16b与该机构的间隔端部19a、19b有一个距离。这在发动机一齿轮箱装置的某些安装情况下是有利的，其中必须尽可能缩短发动机前端(图3中未示出的左端)和该传输装置的输出部位之间的距离。
图4例示可以在四边形的四个角落处具有两个路径8a和8b的驱动轴或上轴2、沿对角线对置的下轴4与同样沿对角线对置的两根几何轴线21a和21b。
在图5中只能看到路径8a的上半和路径8b的上半。在该实施例中，路径8a和8b有一有差别的结构，以便更好地隔开作为整体的传输装置的传动比。
在图5所示的例子中，动力路径8a围绕座体22(部分示出)中的单独一根共有的几何轴线21a包括第一行星齿轮系123a和第二行星齿轮系223a，它们分别包括：
第一和第二行星齿轮支座124a、224a，
第一和第二太阳齿轮126a、226a，
第一和第二内齿环127a、227a。
行星齿轮支座124a、224a可转动地保持相对于总轴线21a成偏心的行星小齿轮128a、228a，而且其每一个与相应的太阳齿轮126a或226a和相应的齿环127a或227a相啮合。
第一行星支座124a附接在输入装置9a和第二太阳齿轮226a上。输出装置11a附接在第二行星齿轮支座224a和第一齿环127a上。
这些选择的驱动器包括：
与第二齿环227a联接的制动器118a，用以选择地停止该齿环；
与第二行星齿轮支座224a和第二太阳齿轮226a结合的离合器218a，一个连接在输出装置11a上，另一个连接在输入装置9a上；以及
一个选择地停止第一太阳齿轮126a的制动器318a，由此给予第一齿环127a并因此给予输出装置11a一个速度，该速度为输入元件9a的速度乘以一定的传动比。
输出装置11a及其输出齿轮16a安置在两个行星齿轮系123a、223a和选择的联轴器218a之间。输出装置11a是管状的并围绕一根使离合器218a与第二太阳齿轮226a连接的轴29a。从图中可看到，输出装置11a可以安置在行星齿轮系之间，或者第一齿环127a可以延伸到右边而越过其电流端部31a，由此将输出齿轮16a带到那里，然后输出齿轮16a沿轴向并列于靠近该路径的一个轴向端部的输入齿轮13a。
选择的驱动器118a、218a、318a由围绕总轴线21a成环形的液压活塞32驱动(见驱动器318a)，其后在远离盘34的一侧形成一个用于压力油的环形室33。对于为制动器的两个驱动器118a和318a，压力油通过座体的导管36而引入相应的室33中。对于为离合器的驱动器218a，这些压力油通过在轴29a中形成的导管(未示出)而到达相应的室(未示出)中。
有了刚描述的总体构造，通过驱动制动器118a而获得为局部减小比例的第一局部传动比，从而停止第二齿环227a，而动力通过第二行星齿轮系223a而从输入装置9a传输到输出装置11a。制动器318a和离合器218a被脱开，而第一行星齿轮系123a的齿轮126a、127a、128a在空转。
为了获得为局部直接驱动传动比的第二局部传动比，脱开两个制动器118a、318a而啮合离合器218a，使得动力由离合器218a从输入装置9a传输到输出装置11a而所有行星齿轮126a、127a、128a、226a、227a、228a均空转。
对于第三局部传动比，脱开离合器218a而啮合制动器318a，制动器118a则仍然脱开。现在第一太阳齿轮126被停止，而动力利用作为超速传动的齿轮工作的第一行星齿轮系123a而从输入装置9a传输到输出装置11a，超速传动齿轮也就是一个使输出装置11a的转动速度高于输入装置9a的齿轮。第二行星齿轮系223a的齿轮226a、227a、228a空转。
路径8b也包括两个行星齿轮系123b和223b，但行小齿轮按128i和128e、228i和228e成对地安装，每对太阳齿轮126b或226b和齿环127b或227b之间形成一个机械系列。
两个环轮127b和227b互相附接并附接在输出装置11b上。第一行星齿轮支架124b附接在输入装置9b和第二太阳齿轮226b上。
为了获得第一局部传动比，制动器118b选择地停止第一太阳齿轮126b。为了获得第二局部传动比，制动器218b选择地停止第二星齿轮支架224b。
为了获得是一个直接驱动的传动比的第三局部传动比，离合器318b使输入装置9b和输出装置11b互相选择地连接。
采用该传动装置，并采用在上轴2和第一路径8a的输入装置9a之间比上轴2和第二路径8b的输入装置9b之间更小的传动系数，就获得下列组合，如：
带有第一路径8a的第一局部传动比的第一总传动比；
带有第二路径8b的第一局部传动比的第二总传动比；
带有第二路径8b的第二局部传动比的第三总传动比；
带有第一路径8a的局部直接驱动的第四总传动比；
带有第二路径8b的局部直接驱动的第五总传动比；以及
带有第一路径8a的第三局部传动比(超速传动)的第六传动比。
在该实施例中，路径8a的两个行星齿轮系123a、223a和离合器218a是三个并联工作的在输入元件9a和输出元件11a之间轮流驱动的动力子路径。同样，第二路径8b的两上行星齿轮系123b、223b和离合器218b是三个设置成在输入元件9b和输出元件11b之间并联工作的子路径。每个子路径分别通过单独一个联轴机构的联轴和脱开而驱动和停止。
带有三个子路径如两个行星齿轮系和一个离合器(其中总结构的每个传动比是通过驱动单独一个选择的联轴器而得到的)的传动装置的结构在本发明中是特别有利的，因为每个动力路径8a或8b的控制被大大地简化了，这也简化了应用于两个路径8a和8b的控制的同步。
更详细地说，为了从一种传动比切换到另一种，必须简单地脱开一个驱动器如118、218或318，而必须简单地驱动另一个这样的驱动器，或者是在同一路径中，或者在其它路径中。
当然，本发明不限于上述示出的例子。
可以提供多于两个的动力传输路径。
例如，在上轴2和下轴3之间可以做成直接驱动的第三路径。
可以产生如8a和8b的路径，但对每一局部齿传输线比仅用一个制动器甚至更易于控制，也即根本不用离合器。但是，因为该制动装置会作为受另一齿轮装置啮合的反应部件而系统地起作用，所以不再是一种局部直接驱动的传动比。

Claims (15)

1.一种适合于将发动机连接到一负载上的多传动比传动装置，包括：
一个上轴(2)；
一个下轴(4)；
通过至少两个动力路径(8a，8b)而互相连接，至少一条路径限定至少两个传动比，在该上轴和下轴之间一路径上的传动比不同于另一条路径上的传动比；
在每一动力路径上，为建立每个确定的传动比、并且为了按照动力传输停用除限定上述确定的传动比的路径之外的至少一条路径而选择的驱动器(18a，18b；118a，218a，318a，118b，218b，318b)；
其特征在于：
上轴(2)和每个动力路径(8a，8b)的相应的输入装置(9a，9b)之间的连接是永久的；
这些选择的驱动器为渐进型的和/或能使发动机的转速适应该负载的速度；以及
每一动力路径能够在路径的所有选择的驱动器被同时处于不驱动状态时中断动力传输。
2.按照权利要求1的装置，其特征在于，这些选择的驱动器是湿式多片摩擦联轴器(118a，218a，318a；118b，218b，318b)。
3.按照权利要求1的装置，其特征在于，至少一些选择的驱动器是制动器(118a，318a，118b，218b)，它们将一反作用件有选择地连接在该传动装置的座体(22)上。
4.按照权利要求1～3中任何一项的装置，其特征在于，每个动力路径(8a，8b)在运动学上是独立的，并包括一个永久地连接在下轴(4)上的输出装置(11a，11b)。
5.按照权利要求1～3中任何一项的装置，其特征在于，两个动力路径(8a，8b)大致相同，并能够在其输入装置(9a，9b)和其输出装置(11a，11b)之间获得相同的局部传动比，但以不同的传输比连接到上轴(2)和/或下轴(4)上。
6.按照权利要求1～3中任何一项的装置，其特征在于，每个动力路径(8a，8b)都能够有一局部的直接驱动的传动比。
7.权利要求1～3中任何一项的装置，其特征在于，每个选择的驱动器可被安置在一空挡状态中，使得当一动力路径的所有选择的驱动器都处在空挡状态中时，该动力路径的每个传动比是通过将单独一个驱动器安置在驱动状态下而该动力路径安置在空挡而获得的。
8.按照权利要求1～3中任何一项的装置，其特征在于，至少一个所述动力路径(8a，8b)包括子路径，每个子路径对应于一个相应的局部传动比，它们机械上并联地被安装在输入装置(9a，9b)和输出装置(11a，11b)之间。
9.按照权利要求1～3中任何一项的装置，其特征在于，至少一个动力路径包括至少一个行星齿轮系(123a，223a；123b，223b)。
10.按照权利要求1～3中任何一项的装置，其特征在于，该动力路径中的至少一条(8b)包括第一和第二行星齿轮系(123b，223b)，分别包括：
第一和第二行星齿轮支座(124b，224b)，其中将这些行星小齿轮串联地成对(128i，128e；228i，228e)安装；
第一和第二太阳齿轮(126b，226b)；
第一和第二齿环(127b，227b)；其中：
这两个齿环(127b，227b)被附接在输出装置(11b)上；
第一行星齿轮支座(124b)和第二太阳齿轮(226b)被附接在输入装置(9b)上；
其中这些选择的驱动器包括：
供第一太阳齿轮(126b)用的制动器(118b)；
供第二行星齿轮支座(224b)用的制动器(218b)；
直接驱动的离合器(318b)。
11.按照权利要求1～3中任何一项的装置，其特征在于，这些动力路径中的至少一条(8a)包括第一和第二行星齿轮系(123a，223a)，分别包括：
第一和第二行星齿轮支座(124a，224a)；
第一和第二太阳齿轮(126a，226a)；
第一和第二环齿环(127a，227a)；
其中：
第一环齿环(127a)和第二行星齿轮支座(224a)被附接在输出装置(11a)上；
第一行星齿轮支座(124a)和第二太阳齿轮(226a)被附接在输入装置(9a)上；
其中这些选择的驱动器包括：
供第二齿环(227a)用的制动器(118a)；
供第一太阳齿轮(126a)用的制动器(318a)；
直接驱动的离合器(218a)。
12.按照权利要求1～3中任何一项的装置，其特征在于，每条路径(8a)上的输入装置(9a)和输出装置(11a)中的至少一个被配置在该路径的间隔端部之间的一个中间位置上。
13.按照权利要求1～3中任何一项的装置，其特征在于，每条路径上的输出装置和输入装置是沿轴向相邻的。
14.按照权利要求1～3中任何一项的装置，其特征在于，每条路径上的输出装置和输入装置在该路径的一个间隔端部上是沿轴向相邻的。
15.按照权利要求1～3中任何一项的装置，其特征在于，该装置包括控制器(17)，后者能够将一个选择的驱动器逐渐安置在一空挡状态中与另一选择的驱动器逐渐安置在一驱动状态中互相同步。
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