CN102003511A - 机动车变速器 - Google Patents

Abstract

一种用于机动车的变速器，该变速器包括：至少第一和第二可旋转轴；至少第一和第二对啮合齿轮，其每对都包括可旋转地安装在所述第二轴上的惰齿轮；至少一个同步器，其可沿所述第二轴(在将所述惰齿轮(10，10’，...，13，13’)中的一个锁定至所述第二轴的第一和第二接合位置之间移位，并经过中性位置；和液压促动器，用于移位该同步器。该促动器包括缸体(61)和活塞(65)，该活塞在缸体(61)内可移位且缸体限定第一和第二室(23，24)。该第一室(23)的体积在促动器处于第一接合位置中时最小且第二室(24)的体积在促动器处于第二接合位置中时最小。该活塞(65)还在缸体(61)中限定至少第三室(72)，该第三室的体积在促动器(20；20’；21；21’)处于中性位置中时最小。

Description

机动车变速器

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的变速器(transmission)，该变速器包括：至少第一和第二旋转轴；至少第一和第二对的啮合齿轮，其每个都包括可旋转地安装在所述第二轴上的惰齿轮；至少一个同步器，其可沿所述第二轴在第一和第二接合位置之间移位，在该位置中，其将所述惰齿轮的一个或另一个经由中性位置锁定至所述第二轴；和液压促动器，用于移位该同步器。

该类型的变速器例如从WO2007/104276中已知。在该传统的变速器中，具有分别与挡位1和3、2和4、5和7、6和倒挡相关联的四个促动器和同步器。压力调节器和由步进电机驱动的旋转通路阀被连接在液压流体的源和排出部之间，另一方面，在另一个上有四个促动器。根据压力调节器的状态，所有四个促动器的第一侧经由压力调节器被连接到源，且促动器中的一个的第二侧经由通路阀被连接到排出部，而另一些促动器的第二侧被堵塞，或第一侧经由压力调节器被连接到源，促动器中的被选择的一个使得其第二侧被连接到排出部，而另一些被堵塞。在每种状态下，促动器中的一个可移动，而另一些不能。如果该传统变速器处于第二档，第一或第三档可被预选，以使得当必要是能不中断地转换到预选挡位。由于第一和第三档与相同的同步器相关联，通过把同步器从其两个接合位置转换到另一个，预选可被从第一至第三档改变，或反之亦然。但是，如果例如第四档被激活，第五或第三档应被预选。由于这些档与不同的促动器相关联，预选的改变需要两个促动器被移位。这可仅通过以下而被完成，即通过首先将第一促动器从接合位置转移到中性位置，然后第二从中性至接合位置。因为，不同于接合位置，中性位置不是通过邻接来限定，施加到第一促动器的液压流体的量必须小心地计量，以确保中性位置被准确地达到。为了避免过调(overshooting)，当接近中性位置时，液压流体必须以低速供应。因此，与预选的第一和第三档之间的切换，预选的第三和第四档之间的切换较耗时且控制较复杂。

发明内容

本发明的目的是要提供一种用于机动车的变速器，其包括同步器，该同步器能在第一和第二接合位置之间移位，其中同步器的接合位置和中性之间的切换就如同接合位置之间的切换一样简单地控制和至少快速地完成。

该目的是通过一种用于机动车的变速器实现，该变速器包括：至少第一和第二可旋转轴；至少第一和第二对啮合齿轮，其每对都包括可旋转地安装在所述第二轴上的惰齿轮；至少一个同步器，其可沿所述第二轴在将所述惰齿轮中的一个锁定至所述第二轴的第一和第二接合位置之间移位，并经过中性位置；和液压促动器，用于移位该同步器，该促动器包括缸体和活塞，该活塞在缸体内可移位且缸体限定第一和第二室，该第一室的体积在促动器处于第一接合位置中时最小且第二室的体积在促动器处于第二接合位置中时最小，其中该活塞还在缸体中限定至少第三室，该第三室的体积在促动器处于中性位置中时最小。

如果施加到第一和第二室的压力比第三室中的压力高，第三室将被压缩，导致活塞停留在中性位置中。不需要传感器来校验活塞准确地处于中性位置，因为，由于第三室，施加到第一和第二室的高压将把活塞锁定在中性位置中，如同仅施加到第一和第二室的高压将分别把其锁定在第二和第一接合位置中那样可靠。

第三室优选地被设计为当促动器处于第一接合位置中时达到其最大体积。

根据实用实施例，活塞可包括主构件和第一延伸构件，如果活塞被从中性位置朝向第一接合位置移位时，第一延伸构件形成第一和第三室之间的隔离件且被所述主构件支撑。

为了使得促动器稳定在中性位置中，缸体优选地包括至少第一和第二部分，第二部分具有比第一部分更大的横截面，主构件填充所述第一部分的横截面，且主构件和第一延伸构件共同填充第二部分的横截面。

为了便于控制，活塞应被如同在第二接合位置和中性位置之间那样快地在第一接合位置和中性位置之间运动，且用于将活塞沿不同方向从中性位置移位所需的压力应相同。为此，促动器应优选地具有对称设计，特别有利的是如果气缸内具有由所述活塞限定的第四室，其体积在促动器处于中性位置中时最小且当促动器处于第二接合位置中时最大。

为了使得主构件比第一延伸构件更进一步朝向第二接合位置运动，第一延伸构件优选地具有开口，其将主构件直接暴露于第一室中起作用的压力，使得第一室的液压流体将活塞主构件向前推压，即使其不与第一延伸构件接触。

为了使得中性位置被容易和快速地达到，变速器的阀组件优选地能在第一状态、第二状态之外还采取第三状态，在第一状态，阀组件把第一室连接到液压流体的源且第二室连接到液压流体的排出部，在第二状态，阀组件把第二室连接到源且第一室连接到排出部，在第三状态，阀组件把第一和第二室连接到所述源。

压力调节器，用于施加第一高压的液压流体至所述第一和第二室的一个和第二高压的液压流体至其它室，可用作各种目的。一方面，活塞的移位的方向被第一和第二压力的关系控制，即，如果第一压力最高，活塞朝向第二接合位置移动，且如果第二压力最高，其朝向第一接合位置移动。而且，通过在活塞移动时降低两个压力中的较高的一个，活塞可被在其接近希望的位置时被突然减速，以使得当活塞远离该期望的位置时且可被高速操作。以这样的高速，移位操作可被在短时间内完成。

同步器的第一和第二接合位置优选地对应于不相邻挡位，以使得在给定的挡位被激活的同时，使用仅一个同步器，预选可被从比激活挡位更高的挡位交换到更低的挡位，且反之亦然。

在具有用作输入轴的第一轴和第三轴的双离合变速器中，上述第一和第二齿轮对优选地包括驱动齿轮，其安装在所述第一轴上，即所述同步器相关联的两个挡位通过相同输入轴驱动。

上述类型的第二同步器和第二促动器，特别是具有上述第三室的促动器，可被与第三和第四齿轮对相关联，该齿轮对包括安装在所述第三轴上的驱动齿轮。

此外，为了便于在给定挡位被激活时预选的改变，优选的是，所述第一和第二同步器中的一个被关联至奇数号挡位，而另一同步器被关联至偶数号挡位。

上述促动器的优点在一变速器中最明显，在该变速器中，由所述第一轴驱动的齿轮对的数量是至少三，即至少存在与所述第一轴的第一和第二齿轮对相关联的上述具有第三室的同步器，和与第三齿轮对相关联的另一同步器。在第一或第二齿轮对相关联的挡位和第三齿轮对相关联的挡位之间切换的情况下，具有第三室的同步器被快速地和容易地布置在其中性位置中，且随后第三齿轮的同步器被接合。

如果存在至少四个由第一轴驱动的齿轮对，第三和第四齿轮对也被优选地关联至具有所述第三室的第三促动器。

为了控制移动操作，阀组件优选地包括通路阀，其在第一位置连接所述第一促动器的第一和第二室至所述压力调节器，同时连接所述第三促动器的第一和第二室至所述源，且在第二位置连接所述第三促动器的第一和第二室至所述压力调节器，同时连接所述第一促动器的第一和第二室至所述源。由此，当具有连接至压力调节器的室的促动器可移位时，另一促动器被锁定在其位置中。

另一通路阀可被提供用于连接所述第一或第二促动器至所述压力调节器。

附图说明

从后文参考附图对于实施例的说明，本发明的其它特征和优点将变得明显。

图1是体现本发明的自动化手动变速器的示意图；

图2是图1的变速器中使用的压力控制器的示意性截面图；

图3A和3B是图1的变速器中使用的液压促动器的示意性截面图；

图4是图1的变速器的阀组件的状态表。

附图标记列表

1输入轴

2实心轴

3中空轴

4双离合器

5变速器控制器

6驱动齿轮

7驱动齿轮

8驱动齿轮

9驱动齿轮

10、10’从动齿轮

11、11’从动齿轮

12、12’从动齿轮

13、13’从动齿轮

14、14’副轴

15同步器

16同步器

17移动套

18毂

19挡环

20促动器

21促动器

22拨叉

23第一室

24第二室

25活塞

26储液箱(低压)

27控制阀

28泵

29蓄压器

30通路阀

31通路阀

32通路阀

33传感器

34霍尔传感器

35中间齿轮

41室

42活塞

43螺线管

44端部区段

45中间区段

46半径减小区段

47腔

48腔

49高压端口

50低压端口

51压力受控端口

52回馈导管

53位置传感器

61缸体

62活塞

6361的部分

6461的狭窄部分

6561的部分

66活塞杆

67主构件

68第一延伸构件

69第二延伸构件

70肩部

71肩部

72室

73供给线

74供给线

具体实施方式

图1示出了双离合器变速器(DCT)，其为本发明的优选应用领域。应理解，本发明同样可应用于单离合器变速器，其中本发明可有助于在与不同同步器相关联的挡位之间转换，如读者将容易地从下面的说明理解的。

变速器的输入轴1包括两个同心旋转轴构件，即实心轴2和中空轴3，其两个都带有双离合器4的离合器盘。双离合器4适于被选择性地接合，以把发动机扭矩仅传递给实心轴2或仅传递给中空轴3。

实心和中空轴2、3具有多个驱动齿轮6至9，其与从动齿轮10至13和10’至13’啮合，该从动齿轮分别可旋转地安装在第一和第二副轴14、14’上。输出轴(未示出)带有两个齿轮，其与副轴14、14’的小齿轮(pinion，未示出)啮合。齿轮13’不直接与驱动齿轮9啮合，而是经由中间齿轮35，以使得这三个齿轮9、35、13’协同形成倒挡。各档位R、1、2、...、7的命名被标注在图1中，挨着与每个挡位相关联的齿轮对。

在从动齿轮对10和11、12和13、10’和11’、12’和13’之间分别设置同步器15、16、15’、16’。同步器15、16、15’、16’的设计是本领域技术人员熟悉的，包括：移动套17，其在旋转方面锁定至副轴14、14’上的毂18且可沿所述副轴14、14’轴向地移位，以接合相邻齿轮10、11；12、13；10’、11’或12’、13’中的一个且将其锁定至副轴14、14’；挡环19，位于毂18和相邻齿轮之间，其在移动套17被从其中性位置移位时被一起拽走，且其具有环形摩擦表面；以及刚性地连接到相邻齿轮的摩擦表面，当该挡环被移动套17拽到同步位置时，挡环19的该环形摩擦表面被压靠在该相邻齿轮的摩擦表面上。当两个摩擦表面还没有被同步时，挡环19阻挡移动套17朝向接合位置的进一步前进，在该接合位置中，其将齿轮锁定至副轴14、14’。

每个同步器15、16、15’、16’都具有与其相关联的液压促动器20、21、20’、21’，用于移动拨叉22，该拨叉接合移动套17。促动器20、21、20’、21’是双动液压缸，其在连接到拨叉22的可移位活塞25的两侧具有第一和第二室23、24。每个同步器20、21、20’、21’都具有与其相关联的霍尔传感器34，用于监控其拨叉22至左方、朝向齿轮10、10’或12、12’以及至右方、朝向齿轮11、11’或13、13’的位移。为了检测沿不同方向的位移，两个磁体被布置在每个拨叉22或活塞杆上，以使得它们中的一个在拨叉22被从中间移动到左方时被检测，且另一个在拨叉22被从中间移动到右方时被检测。磁体在场强和/或方位方面可不同，以使得根据霍尔传感器信号的极性和/或强度可识别被检测磁体。

操作促动器20、21、20’、21’的液压线路包括用于未加压液压流体的储液器26、从储液器26抽取流体的泵28、连接到泵28的输出端的蓄压器29、控制阀27、27’，其每个都具有连接到泵28的输出侧的一个端口、连接到储液器26的另一端口和经由通路阀30、31、32选择性地连接到促动器20、21、20’、21’的压力受控端口。

通路阀30被直接连接到控制阀27、27’的压力受控端口且连接至储液器26，且通路阀具有两个位置，其中通路阀31从控制阀27、27’接收受控输出压力且通路阀32被连接到储液器26，或反过来。控制阀27、27’和通路阀30、31、32被电子变速器控制器5控制。由于通路阀31控制关联至奇数号挡位的促动器15、15’，通路阀32控制关联至偶数号挡位的促动器16、16’，在其中通路阀30供应受控输出压力至通路阀31的位置在下文被称为ODD，而另一位置被称为EVEN。

通路阀31、32在图1中被示出每一个都具有两个位置，为了方便在下文中被称为ON和OFF，但是通常位置的数目对应于与经由中空轴3被驱动的齿轮相关联的同步器(例如同步器15、15’)的数目，而通路阀32的位置的数目对应于与被实心轴2驱动的齿轮相关联的同步器(例如同步器16、16’)的数目。通路阀31被示出处于ON位置，在该位置中，其将通路阀30的输出端连通至促动器20的第一和第二室，而促动器21具有施加到其的背压，该背压通过减压器36来自于泵28的输出端。在通路阀31的OFF位置中，促动器20接收该背压，而促动器20’被连接至通路阀30。通路阀32被示出处于OFF位置中，在该位置中，其连接促动器21至通路阀30且连接促动器21’至背压，且在其ON位置中，其施加背压至促动器21和施加通路阀30的输出至促动器21’。

图2示意性地示出了控制阀27、27’的结构。在圆柱形室41中，活塞42可通过螺线管43移位。活塞42具有填充室41的横截面的端部区段44和中间区段45，以及位于中间区段45和每个端部区段44之间的直径减小区段46。直径减小区段46在室41内限定腔47，该腔中的一个与控制阀27、27’的高压端口49连通，而另一个与低压端口50连通。在所示构造中，压力受控端口51被中间区段45阻塞。回馈导管52从压力受控端口51延伸到室1的与螺线管43相反的端部。

螺线管43施加力至活塞42，该力与流过螺线管43的电流的强度成比例。如果该力指向图2中的右方，则活塞被移位向右方，以使得高压端口49和压力受控端口51连通。液压流体流产生，且压力受控端口51处的压力增加，直至通过回馈导管52连通至活塞42右手端的压力补偿螺线管43的力。相反，如果螺线管施加指向左方的力，液压流体被从压力受控端口51排放至低压端口50，直至活塞42右手侧的压力降低补偿该力。由此，在压力受控端口处建立一压力，其是螺线管43中的电流的直接函数(direct function)。

图2的控制阀对于本发明有利之处在于，其允许在简单的开放控制回路中控制施加到移动套17的力。当然，其它类型的控制阀也可被使用，如果必要的话与压力传感器组合，由此施加到移动套17的力可被在闭环控制。

图3以两个横截面示出了促动器20、21、20’、21’的操作和结构。图3A示出了靠近其第一接合位置的促动器，而图3B示出了中性位置。

每个促动器20、21、20’、21’都包括中空缸体61，其被划分为具有不同横截面的三个部分62、63、64。可移位活塞65限定第一和第二室23、24。在图3A的构造中，第一室占据部分62和部分63的一部分，而室24占据部分64的一部分。连接到拨叉22的活塞杆66延伸穿过第二室24。部分64的横截面比部分62的横截面大活塞杆66的横截面。部分63具有比另两个部分62、64小的横截面。

活塞65包括总体圆柱形的主构件67，其可移位且密封地被在狭窄部分63中引导。具有比主构件67大的直径的环形延伸构件68、69被设置在主构件67的每端处。延伸构件68、69的外周分别密封地接触缸体部分62、64的壁。第一室23的延伸构件68被示出为抵靠狭窄部分63的肩部70。主构件67与延伸构件68分开，且被移位到左方，以使得第一室23延伸进入狭窄部分63深处。在狭窄部分63的左手侧，在其左手肩部71和延伸构件67之间，环形室72被形成，其与两个供应线73、74两者都不连通，该两个供应线把室23、24连接至通路阀31或32。在室72中，可以是真空、或低压的，例如大气压，其通过缸体61的壁中的孔(未示出)提供。

为了保持活塞62处于图1中所示的构造中，室23中的压力必须高于室24中的压力，以使得作用在主构件67的右端表面上的合力补偿作用在主构件67和延伸构件69的组合表面上的第二室24的压力。如果相同的力被施加到室23、24，室72将消失，而留下图3B中所示的构造中的促动器。因此，不必需要传感器来校验促动器处于其中性位置。如果相同的或至少基本相同的压力被施加在两个供应线73、74处，图3B的中性位置是唯一的稳定位置。

如果室24被供应充分高于室23的压力，活塞65将移动到右方，使得延伸构件69处于肩部71处，且类似于室72的环形室将在肩部70和延伸构件68之间展现。

由于三个通路阀30、31、32每个具有两个位置，总共存在八个不同的通路阀位置组合，其作用将参考图4进行描述。参考图1，通路阀30被示出处于ODD位置中，且通路阀31被示出处于ON位置，且通路阀32处于OFF。通过追踪图1中的液压管线，可验证如果控制阀27示出高压且控制阀27’输出充分低于控制阀27的压力以使得促动器能移位，促动器20将移动到左方，接合挡位5。通过从控制阀27’输出较高压力和从控制阀27输出较低压力，挡位7可被接合。因此，在与图1的阀构造ODD、ON、OFF相关联的图4的该行中，挡位5和7被标注为“就绪”(用于接合)。

当挡位5、7中的一个被接合时，与同步器16、16’相关联的挡位中的一个可被预选。通过切换通路阀30到EVEN位置中，控制阀27、27’被连接到促动器21，使得挡位6或挡位4被预选。因此，这些挡位在图4的第三行中被标注为“备用”。

由于图4的3和7行仅通路阀30的状态不同，其容易理解，第三行中的标注“就绪”的挡位在第7行中被标注“备用”，反之亦然。

因此，如果挡位7或挡位5被激活，通过简单的切换通路阀30，可以实现相邻挡位4或6的预选，且类似地，当挡位6或4被激活时，挡位5和7可被预选。如果挡位4已利用处于ON位置的通路阀30、31被激活(其可被完成，如图4清楚地所示)，期望的是挡位3或挡位5可被预选。利用通路阀31、32的ON，挡位3可被预选，而利用通路阀31的ON和通路阀32的OFF，可以实现挡位5的预选。可以容易地验证，对于给定的激活挡位，两个相邻挡位可通过切换一个或两个通路阀而被预选。

Claims (15)

1.一种用于机动车的变速器，该变速器包括：至少第一和第二可旋转轴(1；2，3；14，14’)；至少第一和第二对啮合齿轮(6，10；6，10’；7，11；7，11’；...，9，13；9，13’)，每对啮合齿轮都包括可旋转地安装在所述第二轴(14；14’)上的惰齿轮(10，10’，...，13，13’)；至少一个同步器(15；15’，16；16’)，其能沿所述第二轴(14；14’)经过中性位置在将所述惰齿轮(10，10’，...，13，13’)中的一个锁定至所述第二轴(14；14’)的第一和第二接合位置之间移位；和液压促动器(20；20’；21；21’)，用于移位该同步器(15；15’，16；16’)，该促动器(20；20’；21；21’)包括缸体(61)和活塞(65)，该活塞能在缸体(61)内移位且缸体限定第一和第二室(23，24)，该第一室(23)的体积在促动器处于第一接合位置中时最小且第二室(24)的体积在促动器处于第二接合位置中时最小，该变速器的特征在于，该活塞(65)还在缸体(61)中限定至少第三室(72)，该第三室的体积在促动器(20；20’；21；21’)处于中性位置中时最小。

2.如权利要求1所述的变速器，其中，第三室(72)的体积在促动器(20；20’；21；21’)处于第一接合位置中时最大。

3.如权利要求1或2所述的变速器，其中，活塞(65)包括主构件(67)和第一延伸构件(68)，如果活塞(65)被从中性位置朝向第一接合位置移动，则第一延伸构件(68)形成第一和第三室(23，72)之间的隔离部且由所述主构件(67)支撑。

4.如权利要求3所述的变速器，其中，缸体(61)包括至少第一和第二部分(63，62)，第二部分(62)具有比第一部分(63)大的横截面，主构件(67)填充所述第一部分(63)的横截面，且主构件(67)和第一延伸构件(68)共同填充第二部分(62)的横截面。

5.如前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，活塞(65)还在缸体(61)中限定第四室，该第四室的体积在促动器(20；20’；21；21’)处于中性位置中时最小且在促动器处于第二接合位置中时最大。

6.如前述权利要求中任一项所述的变速器，还包括阀组件(27，27’，30，31，32)，该阀组件(27，27’，30，31，32)具有第一状态、第二状态和第二状态，在该第一状态中，该阀组件连接第一室(23)至液压流体的源(28)且连接第二室(24)至液压流体的排出部(26)，在第二状态中，该阀组件连接第二室(24)至所述源(28)且连接第一室(23)至所述排出部(26)，在第三状态中，该阀组件连接第一和第二室(23，24)至所述源(28)。

7.如权利要求6所述的变速器，其中，阀组件(27，27’，30，31，32)包括一个或多个压力调节器(27，27’)，用于施加第一高压的液压流体至所述第一和第二室(23，24)中的一个，和施加第二高压的液压流体至另一个室(24，23)。

8.如前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，所述第一和第二接合位置对应于不相邻挡位。

9.如前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，第一轴(3)和第三轴(2)是输入轴，且所述第一和第二齿轮对(6，10；6，10’；7，11；7，11’；...，9，13；9，13’)包括安装在所述第一轴(3)上的驱动齿轮(6；7)。

10.如权利要求9所述的变速器，其中，第二同步器(16)和具有所述第三室的第二促动器(21)与第三和第四齿轮对(8，12；8，12’，9，13；9，13’)相关联，第三和第四齿轮对包括安装在所述第三轴(2)上的驱动齿轮(8，9)。

11.如权利要求10所述的变速器，其中，所述第一和第二同步器中的一个(15)与奇数号挡位相关联，而另一同步器(16)与偶数号挡位相关联。

12.如权利要求9至11中任一项所述的变速器，其中，由所述第一轴(1；3)驱动的齿轮对(6，10；6，10’；7，11；7，11’)数量至少是三。

13.如权利要求12所述的变速器，其中，至少四个齿轮对(6，10；6，10’；7，11；7，11’)被所述第一轴(1；3)驱动，第三和第四齿轮对与具有所述第三室的第三促动器(15’)相关联。

14.如权利要求7和13所述的变速器，其中，所述阀组件(27，27’，30，31，32)包括通路阀(31)，在第一位置中时该通路阀连接所述第一促动器(15)的第一和第二室至所述压力调节器(27，27’)同时连接所述第三促动器(15’)的第一和第二室至所述源(28)，且在第二位置中时该通路阀连接所述第三促动器(15’)的第一和第二室至所述压力调节器(27，27’)同时连接所述第一促动器(15)的第一和第二室至所述源(28)。

15.如权利要求7和13或权利要求14所述的变速器，其中，阀组件(27，27’，30，31，32)还包括通路阀(30)，用于连接所述第一或所述第二促动器(15；16)至所述压力调节器(27，27’)。

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