CN103807380A - 具有双待脱离离合器的自动变速器 - Google Patents

Abstract

一种车辆包括发动机和变速器。在具有总的所需离合器能量的预定换挡操作期间，第一旋转离合器被作为待接合离合器接合。第二旋转离合器用作保持离合器。换挡操作期间第三旋转离合器被作为额外的待接合离合器接合，以与第一旋转离合器分享离合器能量。第三旋转离合器在不接合时具有相对于输入构件的零转差速度。一种方法，包括构造用于变速器设计的换挡表格，包括为每一个离合器识别相对于输入构件的转差速度比，且从换挡表格选择直接驱动或其他档位状态，其中旋转离合器中的三个同时地以相对于输入构件的零转差速度比运行。第三旋转离合器在换挡操作期间接合。

Description

具有双待脱离离合器的自动变速器

技术领域

本发明涉及具有双待脱离离合器的自动变速器。

背景技术

机动车辆变速器通常使用互连的齿轮元件和离合器，以联接变速器输入和输出构件，以由此建立期望的速度比。变速器档位之间的切换响应于发动机油门水平和车辆速度自动地获得，且通常涉及释放与当前速度比相关的离合器，即待脱离离合器，且应用与期望的新速度比相关的离合器，即待接合离合器。向更低和更高速度比换挡分别称为换高速档和换低速档。

常规的变速器设计为具有顺应装置，例如蓄积器、波浪板、弹簧和孔口。这些顺应装置共同控制换挡事件的动力性能。另外，用在变速器中的各种离合器每一个的构造主要地基于在给定的换挡事件执行过程中每一个离合器所需的离合器能量。应特别注意的是离合器是用作待接合离合器或是用作给定换挡操作中的保持离合器。

发明内容

本文公开一种变速器，其具有双待接合离合器。所需的待接合离合器能量相对于现有的变速器减小。在现有变速器中，存在的模式是三个不同离合器中任何两个的应用造成多个行星齿轮组中所有节点的共同旋转，即所有节点以同一速度旋转。例如，在示例性实施例中，变速器可以是10速变速器，其包括每一个具有三个节点的四个行星齿轮组。一个档位状态（例如7档）可以是直接驱动档位，其中所有节点以共同速度旋转。

在该具体例子中，在7档中未正常地接合的离合器可以被指定为额外的待接合离合器，且在6-7换高速档中选择性地作为两个待接合离合器中的一个接合，以便减少另一待接合离合器的能量需求，否则所述另一待接合离合器在该操作中将被用作唯一的待接合离合器。由于另一待接合离合器尺寸的减少，本设计可以减少变速器中的旋转损失，以及减小成本、质量和所需的封装空间。对于指定的额外待接合离合器所吸收的每一单位能量，另一待接合离合器的所需离合器能量可以减小一个单位。

本文公开的车辆包括发动机和变速器。变速器包括多个齿轮组、旋转离合器、制动离合器、输入构件和输出构件。旋转离合器包括在预定换挡操作执行期间作为待接合离合器接合的第一旋转离合器和第二旋转离合器。换挡操作具有总的所需离合器能量。第二旋转离合器在预定换挡操作执行期间作为保持离合器接合。

齿轮组经由旋转和制动离合器中不同一些的单独或组合的促动而彼此选择性地连接和分离，以由此建立变速器的多个向前驱动状态。输入构件连接到发动机和多个齿轮组的至少一个的节点。输出构件连接到多个齿轮组中不同的一个的节点。旋转离合器还包括第三旋转离合器，在预定换挡操作期间，在不接合时，所述第三旋转离合器具有相对于输入构件的零转差速度，且其中所述第三离合器被指定为预定换挡操作期间接合的额外的待接合离合器，以与第一离合器分享总的所需离合器能量。

一种方法，包括提供初步的变速器设计，所述离合器具有多个齿轮组、旋转离合器，所述旋转离合器包括第一旋转离合器和第二旋转离合器，所述第一旋转离合器在具有总的所需离合器能量的预定换挡操作执行期间作为待接合离合器接合，且所述第二旋转离合器在预定换挡操作执行期间作为保持离合器接合。变速器还包括输入构件和输出构件。一种方法，包括构造用于变速器设计的换挡表格，其包括针对多个离合器中的每一个识别相对于输入构件的转差速度比，其中换挡表格针对每一个旋转离合器和每一个制动离合器通过每个可用向前和倒车驱动状态建立索引。

方法还包括从换挡表格选择直接驱动或其他档位状态，其中旋转离合器中的三个同时地以相对于输入构件的零转差速度比运行。其后，方法包括指定多个旋转离合器中的第三旋转离合器作为用于在预定换挡操作期间应用的额外待接合离合器，其中指定的额外待接合离合器具有零转差速度且否则不在预定换挡操作接合。变速器构造为具有第一和第三旋转离合器，作为用于预定换挡操作的待接合离合器。第三旋转离合器在预定换挡操作期间接合，以由此与第一旋转离合器分享总的所需离合器能量。

在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。

附图说明

图1是示例性车辆的示意图，所述车辆具有自动变速器，该自动变速器涉及为使用本文所述方法减小离合器扭矩能量。

图2是图1所示变速器中各种档位中代表性离合器元件转差比的示例性表格。

图3是用于设计具有比常规的设计小的离合器能量的变速器的示例性方法流程图。

具体实施方式

参见附图，示例性车辆10示意性地显示在图1中，所示车辆10具有内燃发动机12和变速器14。变速器14被显示为示意性的杆系图，且本领域技术人员是可以理解的。变速器14包括输入构件16和输出构件18，所述输入构件16和输出构件18在期望速度比率下经由多个齿轮组选择性地彼此连接。在图1的示例性实施例中，变速器14是10速自动变速器，其具有四个行星齿轮组，即，第一齿轮组20、第二齿轮组30、第三齿轮组40和第四齿轮组50。从发动机12或另一原动机（例如，牵引电动机）而来的输入扭矩(箭头TI)经由变速器14传递，从而输出扭矩(箭头TO)最终传递到输出构件18。

如下参考图2和3所述，变速器14设计为使得三个离合器中任何两个的应用（application）产生直接驱动或其他驱动模式，其中多个齿轮组20、30、40和50中的所有节点以共同的速度旋转。在进入这样的驱动模式的同时对未正常接合的特定离合器的识别允许被识别的离合器在该具体模式中被用作额外的待接合离合器，由此从两个待接合离合器中的第二个吸收离合器能量。

由此，对于每一单位的被指定的额外待接合离合器吸收的能量，用于另一待接合离合器的所需的离合器能量可以被减少一单位的能量。在这里使用图1的示例性变速器14描述本设计，所述变速器14如上所述为10速变速器，具有四个行星齿轮组和七个离合器，包括三个旋转离合器C4*，C6789和C5710R和四个制动离合器CB1R、CB123456、CB29和CB3810，对离合器的命名在下文叙述。然而，本领域技术人员应理解，本方法可应用于具有更多或更少齿轮组/向前驱动齿轮的其他变速器设计。

图1的第一齿轮组20分别包括第一、第二、和第三节点22、24和26。第二、第三、和第四齿轮组30、40、和50类似地具有相应第一、第二和第三节点。对于第二齿轮组30，第一、第二和第三节点分别是节点32、34和36。对于第三齿轮组40，它们分别是节点42、44和46。第四齿轮组50具有相应第一、第二和第三节点52、54和56。

相对于第一齿轮组20，第一节点22选择性地经由制动离合器CB3810连接到静止构件11。第二节点24经由旋转离合器C5710R选择性地连接到发动机12。同样，第三节点36经由旋转离合器C6789选择性地连接到发动机12。如下文针对所有离合器使用的，字母“C”是指“离合器”，“B”是指“制动器”，且各种附图标记是指具体的向前驱动档位模式，例如“R”为倒车，“1”是第一档位，“2”代表第二档位等，直到第10档位。离合器中没有“B”则是指该具体离合器为旋转离合器。星号(*)代表在参考图2和3所述的示例性实施例中的被指定的额外待接合离合器。

关于第二齿轮组30，第一节点32经由第一互连构件35连续连接到第一齿轮组20的第二节点24。第一节点32还经由制动离合器CB29选择性地连接到静止构件11。第二齿轮组30还经由第二互连构件37连续连接到第一齿轮组20。互连构件37连接第二齿轮组30的第二节点34到第一齿轮组20的第三节点26。旋转离合器C4*选择性地连接第一和第二齿轮组20和30的相应第三节点26和36。

仍然参见图1，第三互连构件28连续连接输入构件16到第三齿轮组40的第一节点42。同样，第四互连构件41连接第三齿轮组40的第二节点44到第四齿轮组50的第一节点52。第五互连构件43连接第二齿轮组30的第三节点36到第四齿轮组50的第二节点54。第六互连构件39连接第二齿轮组30的第二节点34到第四齿轮组50的第三节点46。第四齿轮组50的第三节点56经由制动离合器CB123456选择性地连接到静止构件11，变速器的输出构件18被连续连接到同一齿轮组的第二节点54。由此，第四齿轮组50的第二节点54输送用于为车辆10提供动力的输出扭矩(箭头TO)。

在示例性实施例中，第一、第二和第三齿轮组20、30和40每一个第一节点22、32、42、第二节点24、34、44和第三节点26、36、46可以分别是恒星齿轮、齿轮架和环齿轮。在这样的实施例中，第四齿轮组50的第一、第二和第三节点52、54、56可以是相应的环齿轮、齿轮架和恒星齿轮。可以使用其他构造，而不脱离本发明的范围。

参见图2，换挡表格60显示了针对图1的变速器14的每一种驱动状态获得的示例性转差速度比R、-R和0，所述状态即分别是倒车(R)和1档至10档1-10。在图1的示例性变速器14中，旋转离合器C5710R在6-7换高速档中通常用作唯一的待接合离合器，且旋转离合器C6789通常用作唯一的保持离合器。这些角色在替换实施例中被反过来，由此离合器C6789用作待接合离合器且离合器C5710R用作保持离合器。旋转离合器C4*通常在6-7换高速档期间停用。应注意仅在7档中三个不同离合器同时地以零转差速度运行。该状态通过图2的区域62示出。

参见图3，方法100可以用于优化变速器的设计，例如图1的变速器14，从而相对于现有的变速器设计，该作为结果的构造具有减小的离合器能量。作为图3中所示方法100执行的一部分，首先识别唯一（unique）的零转差速度状态(图2的区域62)。第三离合器，例如旋转离合器C4*，其虽然不用在6-7换高速档中，但是在区域62中的零转差速度下有效地“跟随”（tagsalong）。

由此，作为方法100的一部分，图1的旋转离合器C4*可以被指定为额外的待接合离合器，以便减少离合器C5710R上所需的离合器能量。即，在图2的示例性10速变速器14的6-7换高速档中，离合器C4*将与离合器C5710R同时地实现零转差速度。该关系允许在从6档到7档的速度比改变期间针对通过离合器C4吸收的每一单位能量在C5710R能量中有相等的减少。

在步骤102开始，方法100包括提供初步的变速器设计，例如图1的变速器14。步骤102可以包括识别给定变速器所需的全部齿轮组、离合器、输入构件和输出构件。一旦初步的变速器设计可用，则方法100前进到步骤104。

步骤104可以包括产生用于来自步骤102的初步的变速器设计的换挡表格，例如图2所示的示例性换挡表格60。步骤104包括，针对用于步骤102的初步变速器设计中的每一个离合器，识别关于输入构件到变速器的转差速度比。作为步骤104的一部分而产生的表格应该针对每一个离合器而通过每个可用的向前和倒车驱动状态做索引。一旦表格完成，则方法100前进到步骤106。

步骤106包括参考来自步骤104的换挡表格确定直接驱动或其他档位状态是否存在，在所述状态中来自步骤102的初步变速器设计的三个不同离合器同时地以相对于输入构件（例如图1的输入构件16）为零转差速度比运行。例如，在图2中该状态通过区域62显示，其中离合器C5710R、C6789和C4*同时地处于零转差速度。状态可以从换挡表格选择。具体档位可以与该例子不同，这取决于步骤102提供的设计。然而，被识别的档位将与变速器中所使用的所有节点的共同旋转速度一致。如果这样的模式不存在，则方法100完成(*)。可以无修改地使用来自步骤102的初步设计。然而，如果在步骤106识别到一档位状态，其有三个以零速度比转差的离合器，则拒绝在步骤108和110的随后执行中使用该模式。

在步骤108，在从步骤106识别的三个离合器中，一个离合器被指定为额外的待接合离合器，用于在步骤104识别的换挡期间应用。指定的额外待接合离合器是具有零转差速度的离合器且不涉及具体换挡。在图2的例子中，该离合器是离合器C4*，其在图1的示例性10速变速器14中被接合且仅在4档被应用。以这种方式，一旦参考步骤110以下文所述的方式使用，则C4*可以更准确地称为C47。由此，离合器C4*的大小必须足以处理到4档位的换挡期间的扭矩传递。然而，通过将所需能量中的一些卸载到额外待接合离合器（即离合器C4），旋转离合器C5710R（其通常是用于6-7换高速档示例的唯一待接合离合器）尺寸可减小。

如上所述，对于被指定的额外待接合离合器（在该情况下是图1的离合器C4*）吸收的每一单位能量，用于另一待接合离合器（即离合器C5710R）的所需离合器能量可以减小。离合器能量需求可以在两个待接合离合器之间均等地分开，或以不同比例分享，例如在两个可能的构造下在离合器C5710R和C4*之间分别为60-40。在执行其指定功能时，例如到4档的换挡中，实际的能量比主要地依赖于额外待接合离合器（例如离合器C4*）需要的校准扭矩容量。

步骤110包括构造两个待接合离合器，例如C5710R和C4*，从而离合器换挡能量按照需要在这两个离合器之间分享。在图1所示的示例性10速构造中，由于离合器C4*的独特位置，该特定离合器可以用于分开执行进入和离开7档（即6-7换高速档，或替换地7-5换低速档，以及在可行实施例中的7-4换低速档）的齿轮比改变所需的离合器能量。对于同一例子，C5710R可以用作保持离合器且C6789可以用作待接合离合器，而不脱离本发明的范围。方法100在步骤110执行时完成(*)。

由于使用图3的方法100，图1的变速器14或其他合适的变速器可以设计为对于步骤108识别的双待接合离合器来说具有减小的旋转损失、成本、质量和减小的封装尺寸，而不会对识别的额外待接合离合器（例如离合器C4*）的性能造成不利影响。例如，离合器C5710R可以设计为具有更少的离合器片，且减小的旋转损失可以提高燃料经济性。另外，尽管直接驱动档位在图1和2的示例性实施例中描述，但是可以使用任何状态，其中在所有使用的齿轮组的所有节点以共同速度旋转。因此，方法100是灵活的且适用于其他变速器设计。

尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种车辆，包括：

内燃发动机；和

变速器，具有：

多个齿轮组；

多个旋转离合器，包括第一旋转离合器和第二旋转离合器，所述第一旋转离合器在具有总的所需离合器能量的预定换挡操作的执行期间作为待接合离合器被接合，且所述第二旋转离合器在所述预定换挡操作的执行期间作为保持离合器被接合；

多个制动离合器，其中多个齿轮组经由旋转和制动离合器中不同的一些的单独或组合的促动而彼此选择性地连接和分离，以由此建立变速器的多个向前驱动状态；

输入构件，连接到发动机和多个齿轮组中至少一个的节点；和

输出构件，连接到多个齿轮组中不同的一个齿轮组的节点；

其中旋转离合器还包括第三旋转离合器，在不接合时，所述第三旋转离合器在预定换挡操作期间具有相对于输入构件的零转差速度，且其中，所述第三离合器被指定作为在预定换挡操作期间接合的额外的待接合离合器，以与第一离合器共享总的所需离合器能量。

2.如权利要求1所述的车辆，其中变速器是10速变速器，且其中：

第一旋转离合器在5、7和10档位和倒车档位的每一个中被接合；

第二旋转离合器在6-9档位的每一个中接合；和

第三旋转离合器在4和7档位中接合。

3.一种变速器，包括：

多个齿轮组；

多个旋转离合器，包括第一旋转离合器和第二旋转离合器，所述第一旋转离合器在具有总的所需离合器能量的预定换挡操作执行期间作为待接合离合器被接合，且所述第二旋转离合器在预定换挡操作执行期间作为保持离合器被接合；

多个制动离合器，其中多个齿轮组经由旋转和制动离合器中不同的一些的单独或组合的促动而彼此选择性地连接和分离，以由此建立变速器的多个向前驱动状态；

输入构件，连接到多个齿轮组中至少一个的节点；和

输出构件，连接到多个齿轮组中不同的一个齿轮组的节点；

其中旋转离合器还包括第三旋转离合器，在不接合时，所述第三旋转离合器在预定换挡操作期间具有相对于输入构件的零转差速度，且其中，所述第三离合器被指定为在预定换挡操作期间接合的额外的待接合离合器，以与第一旋转离合器分享总的所需离合器能量。

4.如权利要求3所述的变速器，其中多个齿轮组包括第一、第二、第三和第四行星齿轮组，其每一个具有第一、第二和第三节点，且其中变速器为10速变速器。

5.如权利要求3所述的变速器，其中第三离合器选择性地将第一行星齿轮组的第三节点连接到第二行星齿轮组的第三节点。

6.如权利要求5所述的变速器，其中第三离合器仅在使变速器换挡进入或离开4档位时接合。

7.如权利要求3所述的变速器，其中多个制动离合器包括四个制动离合器且多个旋转离合器包括三个旋转离合器。

8.如权利要求3所述的变速器，其中预定换挡操作的总的离合器能量在第一和第三旋转离合器之间均等地分享。

9.如权利要求3所述的变速器，其中总的所需离合器能量在第一和第三旋转离合器不均等地分享。

10.如权利要求9所述的变速器，其中总的所需离合器能量的至少百分之60被第一旋转离合器吸收。

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