多級變速器及其操作方法與流程
2023-05-31 00:34:26
本發明總體上涉及一種用於機動車輛的變速器，尤其用於雙輸入離合器變速器。
背景技術：
雙離合變速器(DCT)，也被稱為動力換檔變速器，是一種使用兩個輸入離合器的齒輪傳動機構，這兩個輸入離合器用於使前進檔位和倒車檔位產生多個速比。雙離合變速器利用同步的離合器至離合器變換連續地傳遞動力。變速器集成齒輪傳動裝置，該齒輪傳動裝置在變速器輸入和變速器輸出之間布置為雙中間軸構造。一個輸入離合器在變速器輸入和與特定檔位相關的第一中間軸之間傳遞轉矩；另一個輸入離合器在變速器輸入和與其他檔位相關的第二中間軸之間傳遞轉矩。變速器通過使下面的操作交替來產生速比變化：接合第一輸入離合器並以當前檔位運轉、使第二輸入離合器脫離接合、在變速器中為以目標檔位操作而準備動力路徑、使第一輸入離合器脫離接合、接合第二輸入離合器、在變速器中為以下一個檔位操作而準備另一動力路徑。動力換檔變速器利用起動離合器從停止狀態或幾乎停止狀態起動車輛。針對給定的車輛尺寸，由於發動機尺寸減小及利用渦輪增壓推動，所以在起動時不會出現推動，可能導致用於起動的變速器速比不夠大。動力換檔變速器通常具有特定數量的檔位，且針對適應於將檔位的數量增加到5個、6個或7個檔位的設計靈活性小。由於缺少變矩器將提供的發動機轉矩放大功能，所以動力換檔變速器通常需要起動離合器，以使車輛從停止狀態或幾乎停止狀態加速。
技術實現要素：
車輛變速器包括第一齒輪-小齒輪對、第二齒輪-小齒輪對、第三齒輪-小齒輪對和第四齒輪-小齒輪對。變速器通過包括第一輸入軸、第二輸入軸、齒輪耦合器、第一齒輪-小齒輪對、第二齒輪-小齒輪對和第三齒輪-小齒輪對的動力路徑而產生第一速比。變速器還通過包括第二輸入軸、齒輪耦合器、第二齒輪-小齒輪對、第三齒輪-小齒輪對和第四齒輪-小齒輪對的動力路徑而產生第二速比。本發明包括一種用於操作變速器的方法，所述方法包括：通過輸入離合器將動力傳遞到第一齒輪-小齒輪對的齒輪；利用齒輪-耦合器將第一齒輪-小齒輪對的齒輪和第二齒輪-小齒輪對的齒輪連接；將動力從第二齒輪-小齒輪對的小齒輪傳遞到第三齒輪-小齒輪對的小齒輪；將動力從第三齒輪-小齒輪對的小齒輪傳遞到第三齒輪-小齒輪對的齒輪。所述方法還包括：停止通過輸入離合器傳遞動力；通過第二輸入離合器將動力傳遞到第二齒輪-小齒輪對的小齒輪；將動力從第一齒輪-小齒輪對的齒輪傳遞到第一齒輪-小齒輪對的小齒輪；將動力從第一齒輪-小齒輪對的小齒輪傳遞到第四齒輪-小齒輪對的齒輪。所述方法包括：通過輸入離合器將動力傳遞到第一齒輪-小齒輪對的齒輪；利用齒輪-耦合器將第一齒輪-小齒輪對的齒輪和第二齒輪-小齒輪對的齒輪連接；將動力從第一齒輪-小齒輪對的齒輪傳遞到第三齒輪-小齒輪對的小齒輪；將動力從第三齒輪-小齒輪對的小齒輪傳遞到第三齒輪-小齒輪對的齒輪。第一速比和第八速比通過利用經軸頸連接在中間軸上的齒輪-耦合器將第六檔位齒輪結合到第五檔位齒輪而產生，從而最小化產生8個前進檔位速比所需要的齒輪和小齒輪的數量。優選地，變速器產生8個前進檔位和一個倒車檔位，但是變速器可容易地進行改變，以產生6個或7個前進檔位和一個倒車檔位。一種車輛變速器包括：第一輸入軸，支撐第三速比的小齒輪、第五速比的小齒輪和第七速比的小齒輪；第二輸入軸，支撐第二速比的小齒輪、第四速比的小齒輪和第六速比的小齒輪；第一中間軸，支撐第五速比的齒輪和第六速比的齒輪；第二中間軸，支撐第二速比的齒輪、第三速比的齒輪、第四速比的齒輪、第七速比的齒輪；齒輪-耦合器，用於可驅動地連接第五速比的齒輪和第六速比的齒輪。車輛變速器還包括：空轉齒輪，固定到第三速比的齒輪；倒車齒輪，經軸頸連接在第一中間軸上，並與第三速比的齒輪嚙合；第一耦合器，用於將倒車齒輪和第五速比的齒輪交替地可驅動地連接到第一中間軸。車輛變速器還包括：第二耦合器，用於將第六速比的齒輪可驅動地連接到第一中間軸。車輛變速器還包括：空轉齒輪，固定到第三速比的齒輪；第三耦合器，用於將空轉齒輪和第七速比的齒輪交替地可驅動地連接到第二中間軸。車輛變速器還包括：第四耦合器，用於將第二速比的齒輪和第四速比的齒輪交替地可驅動地連接到第二中間軸。優選實施例的應用範圍將從下面的詳細描述、權利要求及附圖中變得清楚。應該理解到，雖然說明了本發明的優選實施例，但是僅僅通過說明的方式給出描述和具體示例。對於本領域的技術人員來說，對於描述的實施例和示例的各種改變和變型將變得清楚。附圖說明通過參照下面結合附圖進行的描述，本發明將會更加易於理解，在附圖中：圖1是產生8個前進檔位和一個倒車檔位的變速器齒輪傳動裝置的示意圖；圖2是示出圖1的齒輪傳動裝置的側視圖的示意圖；圖3是示出圖1的變速器的8個前進檔位中的每個檔位的優選速比的圖表。具體實施方式根據需要，在此公開本發明的具體實施例；然而，應該理解到，公開的實施例僅僅是可以以多種和可選的形式實施的本發明的示例。附圖不一定按照比例繪製；可誇大或最小化一些特徵，以示出具體部件的細節。因此，在此公開的具體結構和功能性細節不被解釋為限制，而僅僅作為用於教導本領域的技術人員以各種方式使用本發明的代表性基礎。現在，參照圖1，動力換檔變速器10包括共軸線的第一輸入軸11和第二輸入軸12；可驅動地連接到車輛車輪(未示出)的輸出齒輪14；第一中間軸16和第二中間軸18；2-4同步器22；7-3同步器24；5-R同步器26；齒輪耦合器半同步器28；第六齒輪半同步器30。中空的輸入軸11通過輸入離合器15可驅動地連接到發動機13的曲軸。內軸12通過輸入離合器17可驅動地連接到發動機13的曲軸。輸入離合器15、17包括多個離合器片，這些離合器片交替地相互接合和脫離接合。中間軸16包括輸出小齒輪32，輸出小齒輪32固定到中間軸16並與輸出齒輪14嚙合。中間軸18包括輸出小齒輪34，輸出小齒輪34固定到中間軸18並與輸出齒輪14嚙合。同步器22、24、26、30中的每個固定到支撐同步器22、24、26、30中的每個的中間軸，且同步器22、24、26、30中的每個包括選擇套，選擇套具有中性位置，選擇套從該中性位置沿著相應的中間軸軸向地運動，以將齒輪固定到該中間軸。然而，齒輪-耦合器半同步器28不固定到中間軸，以旋轉。相反，齒輪-耦合器半同步器28被支撐在齒輪耦合器36上，齒輪耦合器36固定到第五齒輪56或第六齒輪54。第五齒輪56和第六齒輪54經軸頸連接(journalled)在中間軸18上，且獨立於中間軸18的轉速而旋轉。齒輪-耦合器半同步器28包括選擇套，選擇套具有中性位置，選擇套從該中性位置沿著中間軸18軸向地運動，以使第五齒輪56和第六齒輪54互相可驅動地連接。輸入小齒輪38、42、46固定到輸入軸12。輸入小齒輪40、44固定到輸入軸11。第二齒輪50與小齒輪38嚙合，並經軸頸連接在中間軸16上。第三齒輪52與小齒輪40嚙合，並經軸頸連接在中間軸16上。第六齒輪54與小齒輪42嚙合，並經軸頸連接在中間軸18上。第五齒輪56與小齒輪44嚙合，並經軸頸連接在中間軸18上。第四齒輪58與小齒輪46嚙合，並經軸頸連接在中間軸16上。第七齒輪60與小齒輪44嚙合，並經軸頸連接在中間軸16上。倒車齒輪64與空轉齒輪68嚙合，並經軸頸連接在中間軸18上。空轉齒輪68可驅動地連接到第三齒輪52。空轉齒輪68和第三齒輪52經軸頸連接在中間軸16上，作為一個單體旋轉。在沿著正扭矩方向操作期間，即，當動力從發動機傳遞到輸出齒輪14時，通過將動力從發動機13經輸入離合器15、17中的一個，傳遞到對應於期望檔位的輸入軸11、12而產生每個速比。當進行下面的操作時產生第一檔位：輸入離合器15接合，輸入離合器17脫離接合，同步器22的選擇套向左運動以與第二齒輪50接合，齒輪-耦合器半同步器28的選擇套被致動，以使第五齒輪56和第六齒輪54互相連接，其他同步器的選擇套處於中性位置。通過使變速器處於第一檔位而產生的動力路徑包括輸入離合器15、輸入軸11、小齒輪44、第五齒輪56、同步器28、第六齒輪54、小齒輪42、輸入軸12、小齒輪38、第二齒輪50、同步器22、中間軸16、輸出小齒輪32和輸出齒輪14。第一檔位速比通過第五檔位速比和第二檔位速比相乘，再除以第六檔位速比而獲得，即，[第一檔位速比＝(第五檔位速比×第二檔位速比)/第六檔位速比]。當進行下面的操作時產生第二檔位：輸入離合器15脫離接合，輸入離合器17接合，同步器22的選擇套向左運動以與第二齒輪50接合，其他同步器的選擇套處於中性位置。由於第二檔位而產生的動力路徑包括輸入離合器17、輸入軸12、小齒輪38、第二齒輪50、同步器22、中間軸16、輸出小齒輪32和輸出齒輪14。當進行下面的操作時產生第三檔位：輸入離合器15接合，輸入離合器17脫離接合，同步器24的選擇套向右運動以與第三齒輪52接合，其他同步器的選擇套處於中性位置。由於第三檔位而產生的動力路徑包括輸入離合器15、輸入軸11、小齒輪40、第三齒輪52、同步器24、中間軸16、輸出小齒輪32和輸出齒輪14。當進行下面的操作時產生第四檔位：輸入離合器15脫離接合，輸入離合器17接合，同步器22的選擇套向右運動以與第四齒輪58接合，其他同步器的選擇套處於中性位置。由於第四檔位而產生的動力路徑包括輸入離合器17、輸入軸12、小齒輪46、第四齒輪58、同步器22、中間軸16、輸出小齒輪32和輸出齒輪14。當進行下面的操作時產生第五檔位：輸入離合器15接合，輸入離合器17脫離接合，同步器26的選擇套向左運動以與第五齒輪56接合，其他同步器的選擇套處於中性位置。由於第五檔位而產生的動力路徑包括輸入離合器15、輸入軸11、小齒輪44、第五齒輪56、同步器26、中間軸18、輸出小齒輪34和輸出齒輪14。當進行下面的操作時產生第六檔位：輸入離合器15脫離接合，輸入離合器17接合，同步器30的選擇套向右運動以與第六齒輪54接合，其他同步器的選擇套處於中性位置。由於第六檔位而產生的動力路徑包括輸入離合器17、輸入軸12、小齒輪42、第六齒輪54、同步器30、中間軸18、輸出小齒輪34和輸出齒輪14。當進行下面的操作時產生第七檔位：輸入離合器15接合，輸入離合器17脫離接合，同步器24的選擇套向左運動以與第七齒輪60接合，其他同步器的選擇套處於中性位置。由於第七檔位而產生的動力路徑包括輸入離合器15、輸入軸11、小齒輪44、第七齒輪60、同步器24、中間軸16、輸出小齒輪32和輸出齒輪14。當進行下面的操作時產生第八檔位：輸入離合器15脫離接合，輸入離合器17接合，同步器24的選擇套向左運動以與第七齒輪60接合，齒輪-耦合器半同步器28的選擇套被致動，以使第五齒輪56和第六齒輪54互相連接，其他同步器的選擇套處於中性位置。通過使變速器處於第八檔位而產生的動力路徑包括輸入離合器17、輸入軸12、小齒輪42、第六齒輪54、同步器28、第五齒輪56、小齒輪44、第七齒輪60、同步器24、中間軸16、輸出小齒輪32和輸出齒輪14。第八檔位速比通過第六檔位速比和第七檔位速比相乘，再除以第五檔位速比而獲得，即，[第八檔位速比＝(第六檔位速比×第七檔位速比)/第五檔位速比]。當進行下面的操作時產生倒車檔位：輸入離合器15接合，輸入離合器17脫離接合，同步器26的選擇套向右運動以與倒車齒輪64接合，其他同步器的選擇套處於中性位置。通過變速器10而產生的倒車檔位動力路徑包括輸入軸11、小齒輪40、第三齒輪52、空轉齒輪68、倒車齒輪64、同步器26、中間軸18、輸出小齒輪34和輸出齒輪14。圖3示出了用於8個前進檔位的優選速比及跨度。雖然已經參照同步器22、24、26、28、30描述了變速器，但是這些同步器可被離合器耦合器替代，離合器耦合器用於將中間軸連接到為了與相應中間軸接合而選擇的齒輪。根據專利法規的相關規定，已經描述了優選實施例。然而，應該注意到，除了可實施具體地示出和描述的實施例之外，還可實施替代實施例。雖然在上面描述了示例性實施例，但是並不意在使得這些實施例描述本發明的所有可能形式。相反，在說明書中使用的詞語是描述性詞語而不是限定性詞語，並且應該理解到，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可進行各種改變。另外，多個實施的實施例的特徵可被組合，以形成本發明的進一步的實施例。