具有變矩器、dnr齒輪組和cvt單元的自動變速器以及運行所述自動變速器的方法

2023-05-28 11:50:16 5

專利名稱：具有變矩器、dnr齒輪組和cvt單元的自動變速器以及運行所述自動變速器的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於在驅動發動機和被驅動的負載之間傳遞機械能的自動變速器，尤其用於具有內燃機的機動車，所述自動變速器在驅動方向上依次包括變矩器、可換檔的驅動檔-空檔-倒檔或DNR齒輪組和無級變速器或CVT単元。這種自動變速器一般是已知的，並且例如在歐洲專利公開文獻EP I 939 504 A中進行了說明。
背景技術：
這種已知的自動變速器的變矩器一般也是已知的，並且用於使內燃機在機動車靜止時運轉，在機動車加速時增加所述發動機產生的扭矩，尤其是從停止開始時。所述變矩器的名義扭矩比，也就是說，在所述變矩器的靜止輸出軸上扭矩和它的連接到正在運轉的內燃機的輸入軸上的扭矩之間的比，在實踐中常常選擇在I. 5和2. 5之間，所述已知的變矩器 設有所謂鎖止離合器，所述鎖止離合器能夠被閉合以便在機械意義上直接相互連接所述變矩器的輸入軸和輸出軸。這樣，一旦機動車獲得速度，變矩器的能量損失就達到最小。所述已知自動變速器的CVT單元是傳動帶/滑輪類型的，在主軸上設有主滑輪，在副軸上設有副滑輪，和傳動帶，其纏繞在所述滑輪上並且彼此相互連接它們。這兩個滑輪中的每ー個滑輪包括兩個圓錐形盤，它們中的至少ー個圓錐形盤利用移位裝置能夠軸向移位。所述可移位盤的軸向位置確定傳動帶在所述主滑輪的盤和副滑輪的盤之間的徑向位置，以及因此所述傳動單元的傳動比。通過運行兩個滑輪的移位裝置，從而它們相互嚙合，所述傳動帶的徑向位置和所述滑輪的盤施加到所述傳動帶上的夾持カ被控制。已知的可變DNR齒輪組也通稱為行星齒輪或軸的周轉輪系，並且設有中心太陽輪，具有多組的在每個情況下的兩個行星齒輪，它們相互嚙合並且它們的旋轉軸接收在共同的行星齒輪託架中。對於行星齒輪組，所述內行星齒輪總是與太陽輪嚙合，外行星齒輪總是與齒圈嚙合，所述齒圈圍繞外行星齒輪放置，並且設有內齒，形成周轉輪系的一部分。在已知的自動變速器中，所述太陽輪被發動機經過所述變矩器驅動，而所述行星齒輪託架驅動所述CVT単元的主軸。所述周轉輪系還設有兩個離合器，其中的第一離合器或「驅動」離合器能夠將所述太陽輪直接聯接到行星齒輪託架，在這種情況下，所述周轉輪系提供所述變矩器和CVT単元的主軸之間的直接連接。第二或「倒轉」離合器被設置成鎖定所述齒圏，在這種情況下，所述太陽輪驅動的行星齒輪組在所述齒圈上滾動並因而在所述行星齒輪託架上滾動，並且藉此CVT単元的主軸，在與所述太陽輪旋轉方向相反的旋轉方向上轉動。如果兩個所述離合器都斷開(也就是說「空檔」)，所述太陽輪的旋轉根本不傳遞到所述CVT單元的主軸。所述已知自動變速器的缺點複雜性和這裡所使用的DNR齒輪組的相關相對高的成本。特別地，所述行星齒輪設置為兩個一組的事實有助於以負的方式運行。然而，這個實施例被使用以便當它們的旋轉速度類似時，相對於所述太陽輪，在所述行星齒輪託架的旋轉方向上達到需要的逆轉，或者當所述「倒轉」離合器被閉合(下文稱為「在倒轉中」)吋，達到所述行星齒輪託架的旋轉速度和太陽輪的旋轉速度之間至少大致-I的傳動比。

發明內容
本發明的目的在於，在基本上不影響當前變速器的功能的條件下，提供ー種當前變速器的更簡單的設計。根據本發明，這個目的利用根據下面的權利要求I的自動變速器實現。已知具有DNR齒輪組，所述DNR齒輪組的行星齒輪在倒轉中與所述太陽輪和齒圈均嚙合(下文稱為「單周轉輪系」)，根據周轉輪系的具體實施例實現加速和/或減速傳動。達到的傳動比定義為周轉輪系的輸出軸的旋轉速度與輸入軸的旋轉速度之比，在這種情況 下例如為-I. 5和-0. 66，從而這種單周轉輪系分別伴隨傳遞和傳輸到CVT単元的主軸的發動機和/或驅動扭矩顯著減小或顯著增加。事實上，這種單周轉輪系的結構比具有總是兩個行星齒輪的所述組的已知周轉輪系更簡單和成本更低，但原則上，在驅動扭矩的水平上，它的所述相反影響是不需要的。一方面是由於所述驅動扭矩的減小，所述機動車不能在倒轉中充分加速，另ー方面是因為在不滑動和/或引起損壞的條件下，所述CVT単元不能在滑輪盤和傳動帶之間產生充足的夾持カ以傳遞所述增加的驅動扭矩到所述傳動帶(和/或所述CVT単元的設計將不得不特別地進行修改以能夠處理只有在倒轉中發生的最高水平的驅動扭矩)。然而，利用根據本發明的自動變速器，當使用其中的單周轉輪系的加速變型時，由所述加速周轉輪系提供的驅動扭矩的減小至少或多或少地抵消來自於所述變矩器的扭矩的増加。在這種情況下，所述變矩器的名義扭矩比優選選擇為等於或大於在倒轉中所述單周轉輪系的傳動比的絕對值。特別地，所述變矩器的名義扭矩比的平方根，至少基本上，也就是說，在正和負15%，優選10%的容許極限內，等於在倒轉中所述單周轉輪系的傳動比的絕對值。這是因為在機動車從停止開始正常加速時，所述變矩器以至少大約為由所述變矩器的名義扭矩比的平方根給定的因子増加所述發動機扭矩。另外，根據本發明還能夠使用單周轉輪系的減速變型。在這種情況下，所述變矩器的鎖止離合器被閉合，同時所述周轉輪系的倒轉離合器斷開以便使內燃機運轉。此後，所述倒轉離合器能夠部分閉合或完全閉合，以便使機動車在倒轉中從停止開始加速。這樣，在倒轉中所述CVT単元的主軸上的驅動カ矩的最高可能水平不必不得不顯著不同於在驅動中的水平。在驅動中，只有所述變矩器増加所述驅動扭矩，在倒轉中，只有所述單周轉輪系增加所述驅動扭矩。在這種情況下，在倒轉中所述單周轉輪系的傳動比的絕對值優選選擇成大於所述變矩器的名義扭矩比的相反值。特別地，在倒轉中所述單周轉輪系的傳動比的絕對值至少基本上等於所述變矩器的名義扭矩比的平方根的相反值。這樣，本發明使單周轉輪系以有利地簡單的方式使用在當前變速器中，在這種情況下它的所述負面影響至少在很大程度上被防止。


下面將參考附圖，藉助於非限制性示例性實施例詳細地說明本發明，其中圖I以高度示意的方式顯示作為車輛的傳動系統的部分的已知的自動變速器；圖2也是以高度示意的方式顯示根據本發明的自動變速器的第一實例；
圖3也是以高度示意的方式顯示根據本發明的自動變速器的第二實例。
具體實施例方式圖I顯示用於車輛的傳動系，具有驅動發動機I、自動變速器2以及具有通過其差速器3驅動的兩個輪子4。在驅動方向上，已知的自動變速器2連續地包括變矩器10、可換檔的驅動檔-空檔-倒檔或者DNR齒輪組2以及無級變速或者CVT単元30。通常，最終傳動，也就是說齒輪級包括兩個或者多個齒輪，出現在CVT單元30和差速器3之間(未顯示)。發動機I的曲軸5聯接到驅動泵輪13的變矩器10的輸入軸11。變矩器10的渦
輪14驅動它的輸出軸12。以自身已知的方式，泵輪13藉助於液壓液體和變矩器10的所謂定子15驅動渦輪14，在這種情況下，能夠增加輸入軸11到輸出軸12的驅動扭矩。變矩器10還配置有鎖止離合器16，藉助於鎖止離合器16，變矩器10的輸入軸11和輸出軸12能夠有選擇地在機械意義上彼此連接或者斷開。DNR齒輪組20配置有中央太陽輪21，在各種情況下總具有多個彼此嚙合的兩個行星齒輪的組22，23，並且所述行星齒輪的旋轉軸容納在公共的行星齒輪託架24裡，對於行星齒輪的多個組，內行星齒輪22總與太陽輪嚙合，外行星齒輪23總與圍繞外行星齒輪23放置並配置有內齒的齒圈25嚙合。在這種情況下，發動機I經過變矩器10聯接到DNR的齒輪組20的太陽輪21，行星齒輪託架24聯接到CVT單元30 (的主軸31)。DNR齒輪組20還配置有兩個離合器26，27，兩個離合器26、27中的第一或者「驅動」離合器26能夠將太陽輪21非旋轉地聯接到行星齒輪託架24，在這種情況下，在變矩器10和CVT単元30 (的主軸31)之間產生直接連接。第二或者「倒轉」離合器27被設置成鎖住齒圈25同時打開驅動離合器26，在這種情況下，由太陽輪21驅動的行星齒輪的組22，23在齒圈25上滾動，並且因而設置行星齒輪託架24並且藉此CVT単元30的主軸31在與太陽輪21的旋轉方向相反的方向上運行。如果兩個所述離合器26，27都打開(「空檔」)，太陽輪21的旋轉根本不傳遞到CVT單元30的主軸31。CVT單元30是傳動皮帶/滑輪類型的並且在主軸31上配置有主滑輪33，在副軸32上配置有副滑輪34，並且具有圍繞滑輪33，34纏繞的傳動帶35。CVT單元30的副軸32經過最終傳動(未顯示)和差動器3聯接到驅動輪4。這種類型的CVT単元30就其本身來說是已知的。在CVT単元30中，傳動帶35藉助於從主軸31到副軸31之間的摩擦利用足以傳遞傳動扭矩的カ夾緊在各自滑輪33，34的滑輪盤之間。這個驅動扭矩越大，各個滑輪33，34需要的所述夾緊力越大。圖I所示的已知自動變速器的缺點是至少它的DNR齒輪組20是相對複雜並且昂貴的部件的事實。根據本發明，因而優選使用便宜的所謂單DNR齒輪組40，它的行星齒輪42與太陽輪41和齒圈43兩者都嚙合。這種單DNR齒輪組40的第一實例在圖2中例示為根據本發明的自動變速器2的一部分。單DNR齒輪組40還配置有兩個離合器45，46，在這種情況下，其中的第一或者「驅動」離合器45在能夠將太陽輪41非旋轉地聯接到齒圈43。第二或者「倒轉」離合器46現在設置為鎖住行星齒輪託架44。既然在這種情況下，CVT単元30的主軸31聯接到齒圈43，這將設定通過行星齒輪42在與太陽輪41的旋轉方向的相反方向上運行，閉合「倒轉」離合器46。在這種情況下，齒圈43和/或CVT單元30的主軸31的旋轉速度小於太陽輪41的旋轉速度。換句話說，在本實施例中，DNR齒輪組40產生減速傳動，太陽輪41到行星齒輪的傳動比為，例如，-0. 66，這樣的結果是，所述驅動扭矩顯著増加並且增加的結果是閉合「倒轉」離合器46 (或者在倒轉中)要比閉合「驅動」離合器(或者在驅動中)的CVT単元30上的負荷大。在CVT単元30上的較大的負荷原則上是不需要的，從而實際上，根據現有技術的已知自動變速器2中，使用圖I所示的雙DNR齒輪組20，藉助於圖I所示的雙DNR齒輪組，傳動比至少基本上能夠達到-I。但是，根據本發明，如果當所述車輛停止時，變矩器10的鎖止離合器16閉合併且「倒轉」離合器46斷開以便允許內燃機I運行，所述減速的，單DNR齒輪組40的確可以使用。隨後，所述「倒轉」離合器完全或者部分閉合以便加速所述車輛。這樣，具有閉合的「倒轉」離合器46的CVT単元30的主軸31上的驅動扭矩可達到的最高水平將不會太多地偏離具有閉合「驅動」離合器45的可達到的最高等級。在這種情況下，所述-0. 66的傳動比非常良好地匹配具有約為2. 3( = 0. 66~_2)的名義扭矩比的變矩器10。圖3中例示了在加速情況下根據本發明的單DNR齒輪組50的第二實例。這個加速 的單DNR齒輪組50還配置有兩個離合器55，56，其中的第一或者「驅動」離合器55在這種情況下能夠將齒圈53非旋轉地聯接到太陽輪51。第二或者「倒轉」離合器56現在也設置為鎖住行星齒輪託架54。因為在這個第二實例中CVT單元30的主軸31聯接到太陽輪51，它將設定利用閉合的「倒轉」離合器56，通過行星齒輪52在與聯接到變矩器10的輸出軸12的齒圈53的旋轉方向的相反旋轉方向上運行。在這種情形下，太陽輪51和/或CVT単元30的主軸的旋轉速度大於齒圈53的旋轉速度。DNR齒輪組50的加速能夠是例如-I. 5，這樣的結果是，所述驅動扭矩顯著地減小並且其結果是所述車輛的加速可能不充分。然而，根據本發明，如果加速的單DNR齒輪組50與變矩器10相結合，它的確能夠被使用。在這種情況下，在倒轉中，變矩器10的名義扭矩比優選選擇為大約等於加速的DNR齒輪組50的傳動比的平方。
權利要求
1.一種設有變矩器(10)的自動變速器(2)，具有可換檔的DNR齒輪組(20)和無級變速單元(30)，其中，所述可換檔的DNR齒輪組(20)包括太陽輪(41 ;51)、行星齒輪(42 ；52)和齒圈(43 ；53);其特徵在於， 所述DNR齒輪組(20)的每個行星齒輪(42 ；52)同所述DNR齒輪組的所述太陽輪(41 ；51)和齒圈(43 ；53)均嚙合。
2.根據權利要求I所述的自動變速器(2)，其特徵在幹， 所述DNR齒輪組(20)能夠達到絕對值大於I的負傳動比，並且所述變矩器(10)的名義扭矩比等於或大於所述DNR齒輪組(20)的傳動比的所述絕對值。
3.根據權利要求2所述的自動變速器(2)，其特徵在幹， 所述變矩器(10)的名義扭矩比的平方根大於所述DNR齒輪組(20)的傳動比的所述絕對值。
4.根據權利要求2所述的自動變速器(2)，其特徵在幹， 所述變矩器(20)的名義扭矩比的平方根至少在正或負15%，優選10%，的容許極限內等於所述DNR齒輪組(20)的傳動比的所述絕對值。
5.根據權利要求I所述的自動變速器(2)，其特徵在幹， 所述DNR齒輪組(20)能夠達到絕對值在0和I之間的負傳動比，並且所述變矩器(10)的名義扭矩比等於或大於所述DNR齒輪組(20)的傳動比的所述絕對值的相反值。
6.根據權利要求5所述的自動變速器(2)，其特徵在幹， 所述變矩器(10)的名義扭矩比的平方根大於所述DNR齒輪組(20)的傳動比的所述絕對值的相反值。
7.根據權利要求5所述的變速器(2)，其特徵在幹， 所述變矩器(10)的名義扭矩比的平方根至少在正或負15%，優選10%的容許極限內等於所述DNR齒輪組(20)的所述傳動比的絕對值的相反值。
8.一種運行自動變速器(2)的方法，所述自動變速器(2)設有變矩器(10)，所述變矩器(10)包括鎖止離合器(16)，所述鎖止離合器能夠被閉合以便彼此機械地聯接所述變矩器(10)的輸入軸(11)和輸出軸(12)，所述自動變速器(2)具有可換檔的DNR齒輪組(20)，所述DNR齒輪組(20)包括太陽輪(41 ;51)、行星齒輪(42 ；52)和齒圈(43 ;53)，所述DNR齒輪組(20)的行星齒輪(42 ；52)與其太陽輪(41 ；51)和齒圈(43 ；53)均嚙合，所述DNR齒輪組(20)能夠達到具有絕對值在0和I之間的負傳動比，在所述方法中，如果在所述變矩器(10)的鎖止離合器(16)已經閉合時和/或之後，所述DNR齒輪組(20)達到所述負傳動比的運行狀態才被啟動和/或才能夠被啟動。
全文摘要
本發明涉及一種用於在驅動發動機和被驅動的負載之間傳遞機械能的自動變速器(2)，尤其用於具有內燃機的機動車。所述自動變速器(2)設有變矩器(10)，具有可換檔的DNR齒輪組(20)，並且具有無級變速單元(30)，其中，所述DNR齒輪組(20)包括太陽輪(41)，行星齒輪(42)和齒圈(43)，其中，所述DNR齒輪組(20)的每個行星齒輪(42)與其太陽輪(41)和齒圈(43)均嚙合。
文檔編號F16H37/02GK102667249SQ201080058517
公開日2012年9月12日 申請日期2010年12月24日 優先權日2009年12月24日
發明者A·范德維爾, P·達斯, S·朔爾滕 申請人:羅伯特·博世有限公司