CN103912676B - 扭矩辅助***以及利用扭矩辅助***的手自一体变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明的扭矩辅助***包括：扭矩辅助轴，其具有连接到输入轴的第一终端部、外轴和独立于外轴旋转的内轴；行星齿轮组，其安装在暴露到扭矩辅助轴的第二终端部的内轴上；离合器，其邻近行星齿轮组设置并通过外力操作；以及输入齿轮，其安装在扭矩辅助轴的暴露的内轴上，并通过离合器连接到行星齿轮组，以将动力传递到安装在车辆变速器的输出轴上的输出齿轮。

Description

扭矩辅助***以及利用扭矩辅助***的手自一体变速器
技术领域
本发明涉及一种扭矩辅助***，并且更具体地涉及一种可在换档期间连续地传递扭矩的扭矩辅助***，以及一种利用该扭矩辅助***的手自一体变速器。
背景技术
虽然从车辆发动机产生的扭矩不论旋转速度如何变化都接近恒定，但输出根据旋转速度极大地变化。当车辆行进时所需的驱动力根据路面条件和车辆行进速度相当大地变化。为了应对相当大变化的驱动力，需要用于变化发动机与车轮之间扭矩的变速器。
变速器可主要分为手动变速器、自动变速器和手自一体变速器。
手动变速器是驾驶员手动地变速的齿轮变速装置。在换档期间，变速致动器与发动机之间的连接被离合器释放，然后操作齿轮以调整齿轮位置，并且动力传递回离合器。由于复杂的换档过程，手动变速器的缺点在于对于没有经验的驾驶员来说很难操作手动变速器。但是，想要快速响应和高燃油效率的驾驶员倾向于配备有手动变速器的车辆而不是配备有自动变速器的车辆，因为他们熟练利用引擎的功能。
自动变速器是用于自动变速的装置，并且扭矩变换器控制动力的提供并通过流体的流动增加扭矩。自动变速器根据油门踏板的踩踏程度和车辆的行进速度使用预定的换档模式自动地改变换档档位，并且通过液压装置进行换档过程。
最近，为了克服自动变速器的缺点，已开发了无级变速器（CVT），用于使用皮带和皮带轮在没有换档冲击的情况下实现平稳加速。此外，为了克服手动变速器的缺点，已开发了半自动变速器（SAT）和手自一体变速器（AMT）。SAT不需要离合器踏板。也就是说，即使驾驶员手动操作SAT的换档，也不需要驾驶员在换档期间操作离合器。在AMT中，自动操作手动变速器中的离合器和换档杆。
具体地，因为由液压控制器自动地控制离合器和换档杆而仍使用手动变速器，所以手自一体变速器可在燃油效率和自动变速的方便性方面优于手动变速器。典型的示例性手自一体变速器是具有电子致动器和安装在其中的干式单板离合器的手自一体变速器。
但是，手自一体变速器的一个严重问题是换档延迟，这由于当换档时，即当离合器断开时扭矩传递的中断而发生。换档延迟导致车辆颤抖震动，给包括车辆驾驶员的乘客一种不愉快的换档感觉。
发明内容
为了克服上述缺点，本发明提供一种扭矩辅助***和使用该扭矩辅助***的手自一体变速器，所述扭矩辅助***可通过抑制换档延迟实现平稳的换档感觉。
根据本发明的一个方面，提供一种安装在车辆变速器输入轴上的扭矩辅助***，所述扭矩辅助***包括：扭矩辅助轴，其具有连接到输入轴的第一终端部、外轴和独立于外轴旋转的内轴，内轴的一部分延伸到外轴外；行星齿轮组，其安装在暴露到扭矩辅助轴的第二终端部的内轴上；离合器，其邻近行星齿轮组设置并通过外力操作；以及输入齿轮，其安装在扭矩辅助轴的暴露的内轴上，并通过离合器连接到行星齿轮组，以将动力传递到安装在车辆变速器的输出轴上的输出齿轮。
在以上结构中，甚至在外轴在换档期间不旋转的状态下，内轴也旋转，以通过行星齿轮组和输入轴将驱动力传递到输出轴。
扭矩辅助轴的外轴可具有空心圆柱形状并可连接到输入轴的外轴，以在换档期间中断来自发动机的动力传递，并且内轴可具有空心圆柱形状并可连接到输入轴的内轴，以接收甚至在换档期间从发动机传递的动力。
滚针轴承可安装在扭矩辅助轴的外轴与内轴之间，以允许内轴旋转，而不考虑外轴的旋转。扭矩辅助轴的延伸内轴和输入齿轮通过键槽接合彼此连接。
组成扭矩辅助***的行星齿轮组可包括与扭矩辅助轴的内轴的延伸部分键槽接合的太阳齿轮、绕太阳齿轮设置的行星齿轮、设置在行星齿轮外侧的齿圈、以及齿轮架，输入齿轮与行星齿轮组的齿轮架键槽接合，并且离合器安装在齿圈的外周部上。
扭矩辅助***还可包括液压***，所述液压***安装为邻近离合器，并包括活塞、轴承和压板，以为离合器提供液压。
根据本发明的另一方面，提供一种手自一体变速器，其包括：输入轴，所述输入轴具有连接到发动机驱动轴的第一终端部；变速齿轮部件，所述变速齿轮部件绕输入轴安装，并通过离合器***调整驱动力；扭矩辅助***，所述扭矩辅助***连接到输入轴的第二终端部；以及输出轴，所述输出轴设置为平行于输入轴，在行进期间从输入轴接收变速调整动力，并在换档期间从扭矩辅助***接收动力。
输入轴可包括具有空心圆柱形状的外轴和设置在外轴内的圆柱内轴，外轴和内轴的第一终端部可连接到发动机的驱动轴，来自输入轴的动力传递被离合器***控制，到内轴的动力传递可连续地保持，并且在换档期间传递到内轴的驱动力可传递到扭矩辅助***。
组成手自一体变速器的扭矩辅助***可包括：扭矩辅助轴，其具有连接到输入轴的第一终端部、连接到输入轴的外轴的外轴以及连接到输入轴的内轴并在内轴的一部分延伸到外轴外侧的状态下独立于外轴旋转的内轴；行星齿轮组，其安装在暴露到扭矩辅助轴的第二终端部的内轴上；离合器，其邻近行星齿轮组设置并通过外力操作；以及输入齿轮，其安装在扭矩辅助轴的暴露的内轴上，并通过离合器连接到行星齿轮组，以将动力传递到安装在车辆变速器的输出轴上的输出齿轮，其中，即使在外轴在换档期间不旋转的状态下，内轴也旋转，以通过行星齿轮组和输入齿轮将驱动力传递到输出轴。
扭矩辅助轴的外轴可具有空心圆柱形状并可连接到输入轴的外轴，以在换档期间中断来自发动机的动力传递，并且内轴可具有空心圆柱形状并可连接到输入轴的内轴，以接收甚至在换档期间从发动机传递的动力。
滚针轴承可安装在扭矩辅助轴的外轴与内轴之间，以允许内轴旋转，并且滚针轴承可安装在输入轴的外轴与内轴之间，以允许内轴旋转，而不考虑外轴的旋转。
扭矩辅助轴的内轴的延伸部分和输入齿轮通过键槽接合彼此连接。
行星齿轮组可包括与扭矩辅助轴的内轴的延伸部分键槽接合的太阳齿轮、绕太阳齿轮设置的行星齿轮、设置在行星齿轮外侧的齿圈、以及齿轮架，输入齿轮与行星齿轮组的齿轮架键槽接合，并且离合器安装在齿圈的外周部上。
扭矩辅助***可安装为邻近离合器，并包括活塞、轴承和压板，以为离合器提供液压。
附图说明
从以下结合附图的详细说明中将更清楚本发明的目的、特征和优点，其中：
图1是示出包括根据本发明的扭矩辅助***的手自一体变速器的总体结构的视图；
图2是示出图1所示的手自一体变速器的示意图；
图3是图1的部分“A”的细节图，示出扭矩辅助***；
图4是示出图3所示的行星齿轮组的示意图；
图5示出输入轴与扭矩辅助***的扭矩辅助轴之间的关系；
图6A示出图3所示的扭矩辅助***的位置和整体结构；
图6B示出图3所示的行星齿轮组；
图6C示出安装在图3所示的行星齿轮组上的离合器；
图6D示出图3所示的液压***；
图7示出处于汽车在一档行进状态下的根据本发明的手自一体变速器；
图8示出处于从一档到二档的换档过程中的根据本发明的手自一体变速器；
图9示出处于汽车在二档行进状态下的根据本发明的手自一体变速器。
具体实施方式
在下文将结合附图详细描述根据本发明优选实施例的扭矩辅助***和包括扭矩辅助***的手自一体变速器的结构和功能。
在以下描述中，将省略现有技术中所熟知的组件，如变速齿轮部件、离合器***、行星齿轮组、滚针轴承或差速齿轮部件的详细描述。
图1示出包括根据本发明的扭矩辅助***的手自一体变速器的总体结构，并且图2是示出图1所示的手自一体变速器的示意图。
根据本发明的手自一体变速器包括连接到发动机E驱动轴的输入轴1、绕输入轴1安装的变速齿轮部件10、设置在变速齿轮部件10与发动机E之间的离合器***20、以及设置为与输入轴1平行并接收调档动力（shift-adjusted power）的输出轴。
在此，输出轴连接到轮轴3，并且调档动力通过安装在轮轴3上的差速齿轮部件30传递到车轮（未示出）。同时，在所示实施例中，变速齿轮部件10包括一至六档以及倒档范围，但本发明不将变速齿轮部件10的结构限制在此处所示的结构。
同时，变速齿轮部件10和离合器***20的结构和功能与用在自动变速器中的变速齿轮部件和离合器***的结构和功能基本相同，并将省略其详细描述。
如图1和2所示，根据本发明的扭矩辅助***100安装在输入轴1的第二终端部（与连接到发动机E驱动轴的第一终端部相对的终端部）上。
图3是图1的部分“A”的细节图，并示出扭矩辅助***100的结构。
扭矩辅助***100包括连接到输入轴1的扭矩辅助轴120、安装在扭矩辅助轴120上的行星齿轮组110、液压***130、连接到行星齿轮组110的离合器140、以及安装在扭矩辅助轴120上的输入齿轮150。
图4是示出图3所示的行星齿轮组110的示意图。
扭矩辅助***100的扭矩辅助轴120连接到输入轴1，输入轴1连接到发动机E的驱动轴（参见图1），并且行星齿轮组110安装在扭矩辅助轴120（特别是在后面描述的内轴122）上。
行星齿轮组110包括与扭矩辅助轴120键槽接合的太阳齿轮111、绕太阳齿轮111设置的行星齿轮112、以及设置在行星齿轮112外侧的齿圈113。
同时，图4示出连接到行星齿轮组110的离合器140、安装在扭矩辅助轴120上的输入齿轮150以及安装在输出轴上的输出齿轮160。
在此，离合器140可与行星齿轮组110的齿圈113的外周部键槽接合，并且输入齿轮150可与行星齿轮组110的齿轮架键槽接合。此外，输出齿轮160可与输出轴键槽接合。具体地，轴承安装在输入齿轮150与扭矩辅助轴120之间，以使输入齿轮150不受扭矩辅助轴120的旋转限制。
图5示出扭矩辅助***100的扭矩辅助轴120，以及输入轴1与扭矩辅助轴120之间的关系。
如图5所示，输入轴1包括空心圆柱外轴1-1以及设置在外周1-1中的圆柱内轴1-2。外轴1-1和内轴1-2的第一终端部都连接到发动机E的驱动轴，并且多个滚针轴承R安装在外轴1-1的内周表面与内轴1-2的外周表面之间。
因此，内轴1-2不受外轴1-1的旋转限制。也就是说，甚至当动力不被离合器***20传递到外轴1a（对应于变速齿轮部件10）时，内轴1-2也连续地旋转。
扭矩辅助轴120包括具有空心圆柱形状的外轴121和具有圆柱形状并设置在外轴121中的内轴122。多个滚针轴承R安装在外轴121的内周表面与内轴122的外周表面之间。
上述扭矩辅助轴120和输入轴1通过热压配合***过程彼此连接。
也就是说，扭矩辅助轴120的外轴121的第一终端部（对应于输入轴1）延伸到内轴122的外侧，并且延伸部分在输入轴1的第二终端部（对应于扭矩辅助轴120）处***内轴1-2与外轴1-1之间。在此状态下，热压配合***过程在扭矩辅助轴120的外轴121与输入轴1的外轴1-1之间的接触部分上进行，以使扭矩辅助轴120的外轴121固定地连接到输入轴1的外轴1-1。
此外，输入轴1的内轴1-2的第二终端部延伸到外轴1-1的外侧，并且延伸部分的外周表面在扭矩辅助轴120的前端部处与内轴122的内周表面接触。在此状态下，进行热压配合***过程，以使扭矩辅助轴120的内轴121固定地连接到输入轴1的内轴1-1。
同时，如图5所示，内轴122在扭矩辅助轴120的第二终端部（与第一终端部相对）处延伸到外轴121的外侧，并且输入齿轮150与延伸部分键槽接合。虽然未示出，但行星齿轮组110安装在延伸部分的轴端部件上。
如图2所示，变速齿轮部件10的大部分调档齿轮安装在输入轴1的外轴1-1上。但是，一些调档齿轮（例如，3档齿轮）可安装在扭矩辅助轴120的外轴121上。
图6A示出图3所示的扭矩辅助***100的整体结构，包括扭矩辅助轴120的内轴122；图6B示出行星齿轮组110；图6C示出安装在行星齿轮组上的离合器***；并且图6D示出液压***。
如上所述，行星齿轮组110包括与扭矩辅助轴120的内轴122键槽接合的太阳齿轮111、绕太阳齿轮111设置的行星齿轮112、以及设置在行星齿轮112外侧的齿圈113。
输入齿轮150与行星齿轮组110的齿轮架（未示出）键槽接合，并且离合器140安装在齿圈112的外周部上。同时，液压***130安装为邻近离合器并包括活塞131、轴承132和压板133。
在下文中将描述根据本发明的包括扭矩辅助***的手自一体变速器的换档过程。
图7示出处于汽车在一档行进状态下的根据本发明的手自一体变速器；图8示出处于从一档到二档的换档过程中的根据本发明的手自一体变速器；以及图9示出处于汽车在二档行进状态下的根据本发明的手自一体变速器。
图7至9示出输入轴连续旋转的状态。在图7至9中，为了方便起见，由粗线表示动力传递（即，旋转）到其上的组件，并且由细线表示动力不传递到其上的组件。
一档行进
当车辆的发动机E操作时，输入轴1的外轴1-2和内轴1-2独立地旋转，并且连接到输入轴1的扭矩辅助轴120的外轴121和内轴122也旋转。
当车辆在一档行进时，即，当离合器***20接合时，发动机E的动力通过输入轴1、双质量飞轮（未示出）、一档齿轮、输出轴以及差速齿轮部件30传递到车辆的车轮，这是与一般的手动变速器相同的动力传递状态。
在车辆的一档行进期间，扭矩辅助***100不操作，这将在现在更详细地描述。
首先，发动机E的动力通过输入轴1传递到扭矩辅助***100的扭矩辅助轴120，并且外轴121和内轴122旋转，然后行星齿轮组100的太阳齿轮111、行星齿轮112和齿圈113分别旋转。
同时，当液压***130不操作时，离合器140不操作。因此，离合器140从行星齿轮组110的齿圈113分离。结果，行星齿轮组110的齿圈113空转，并且动力不传递到输入齿轮150。
如上所述，滚针轴承R设置在输入齿轮150与扭矩辅助轴120的外轴121之间，并且动力通过扭矩辅助***100传递到输出轴的情况不发生。
从一档换档到二档
根据车辆的行进条件，电子控制单元（未示出）使变速模式从一档换到二档。为此，电子控制单元断开离合器***20，以中断从发动机E到输入轴1，即，外轴1-1的动力供应。
同时，从发动机E到输入轴1的内轴1-2的动力传递继续进行。因此，扭矩辅助***100的扭矩辅助轴120的外轴121不旋转，而内轴122继续旋转。在此，安装在内轴122上的行星齿轮组110的各个齿轮也旋转。
同时，电子控制单元被选择的致动器以及变速***（未示出）的换档致动器致动，由此选择连接到输入轴1（特别是连接到外轴1-1）的变速齿轮部件10的二档齿轮。
因此，电子控制单元使扭矩辅助***100致动。也就是说，液压***130被致动，以连接行星齿轮组110的齿圈113，并通过离合器140连接输入齿轮150。
因此，扭矩辅助轴120的内轴122的旋转力通过输入齿轮150传递到输出轴2以及安装在输出轴2上的输出齿轮160。
也就是说，甚至当输入轴1的外轴1-1和扭矩辅助轴120的外轴121因为换档而不旋转时，发动机E的驱动力也通过输入轴1的内轴1-2、扭矩辅助轴120的内轴122、行星齿轮组110、输入齿轮150和输出齿轮160连续地传递到输出轴，以使车辆的车***作。
如上所述，因为发动机E的驱动力甚至在换档期间也传递到输出轴，所以扭矩可以在换档过程中连续地传递，并且不会发生由于扭矩中断的换档延迟和颤抖振动。
二档行进
当车辆在换档过程之后在二档行进时，即，当离合器***20接合时，发动机E的动力通过输入轴1、双质量飞轮、二档齿轮、输出轴以及差速齿轮部件30传递到车辆的车轮。
在车辆的二档行进期间，扭矩辅助***100不操作，这与以上相关的一档行进相同。
同时，扭矩辅助***110在三至六档换档过程中的操作与以上所描述的相同。因为当车辆停止时典型地进行倒档换档过程，所以上述换档过程不适于上述换档过程。
如上所述，在包括根据本发明的扭矩辅助***的手自一体变速器中，为了换档的目的，甚至当输入轴的外轴和扭矩辅助轴的外轴不旋转时，发动机的驱动力也通过输入轴的内轴、扭矩辅助轴的内轴、行星齿轮组、输入齿轮和输出齿轮连续地传递到输出轴，由此使车辆的车***作。
因为当换档时发动机的驱动力以上述方式连续地传递到输出轴，所以在换档期间不发生扭矩传递的中断，并且不会发生由于扭矩中断产生的换档延迟和车辆的颤抖振动，由此为乘客提供平稳的换档感觉。
虽然已经在上文详细地描述了本发明的示例性实施例，但应理解，本领域技术人员可进行的在此描述的基本发明概念的许多变体和修改仍落在由所附权利要求限定的本发明的示例性实施例的精神和范围内。

Claims (13)

1.一种安装在车辆变速器的输入轴上的扭矩辅助***，包括：
扭矩辅助轴，所述扭矩辅助轴通过其第一终端部连接到所述输入轴，所述扭矩辅助轴包括外轴一和独立于所述外轴一旋转的内轴一，一部分所述内轴一延伸出所述外轴一；
行星齿轮组，所述行星齿轮组安装在暴露到所述扭矩辅助轴的第二终端部的所述内轴一上；
离合器，所述离合器邻近所述行星齿轮组设置，并由外力操作；以及
输入齿轮，所述输入齿轮安装在所述扭矩辅助轴的暴露的内轴一上，并通过所述离合器连接到所述行星齿轮组，以将动力传递到安装在所述车辆变速器的输出轴上的输出齿轮，
其中，甚至在所述外轴一在换档期间不旋转的状态下，所述内轴一也旋转，以通过所述行星齿轮组和所述输入轴将驱动力传递到所述输出轴。
2.如权利要求1所述的扭矩辅助***，其中，所述扭矩辅助轴的外轴一具有空心圆柱形状并连接到所述输入轴的外轴二，以在换档期间中断来自发动机的动力传递，并且所述扭矩辅助轴的内轴一具有空心圆柱形状并连接到所述输入轴的内轴二，以接收甚至在换档期间从所述发动机传递的动力。
3.如权利要求2所述的扭矩辅助***，其中，滚针轴承安装在所述扭矩辅助轴的外轴一与内轴一之间，以允许所述内轴一旋转，而不考虑所述外轴一的旋转。
4.如权利要求2所述的扭矩辅助***，其中，所述扭矩辅助轴的内轴一的延伸部分和所述输入齿轮通过键槽接合彼此连接。
5.如权利要求1所述的扭矩辅助***，其中，所述行星齿轮组包括与所述扭矩辅助轴的内轴一的延伸部分键槽接合的太阳齿轮、绕所述太阳齿轮设置的行星齿轮、设置在所述行星齿轮外侧的齿圈、以及齿轮架，所述输入齿轮与所述行星齿轮组的齿轮架键槽接合，并且所述离合器安装在所述齿圈的外周部上。
6.如权利要求5所述的扭矩辅助***，还包括液压***，所述液压***安装为邻近所述离合器，并包括活塞、轴承和压板，以为所述离合器提供液压。
7.一种手自一体变速器，包括：
输入轴，所述输入轴具有连接到发动机驱动轴的第一终端部；
变速齿轮部件，所述变速齿轮部件绕所述输入轴安装，并通过离合器***调整驱动力；
扭矩辅助***，所述扭矩辅助***连接到所述输入轴的第二终端部；以及
输出轴，所述输出轴设置为与所述输入轴平行，在行进期间从所述输入轴接收变速器调整的动力，并在换档期间从所述扭矩辅助***接收动力，
其中，所述扭矩辅助***包括：
扭矩辅助轴，所述扭矩辅助轴通过其第一终端部件连接到所述输入轴，所述扭矩辅助轴包括外轴一和独立于所述外轴一旋转的内轴一，一部分所述内轴一延伸出所述外轴一；
行星齿轮组，所述行星齿轮组安装在暴露到所述扭矩辅助轴的第二终端部件的所述内轴一上；
离合器，所述离合器邻近所述行星齿轮组设置，并由外力操作；以及
输入齿轮，所述输入齿轮安装在所述扭矩辅助轴的暴露的内轴一上，并通过所述离合器连接到所述行星齿轮组，以将动力传递到安装在车辆变速器的输出轴上的输出齿轮，
其中，甚至在所述外轴一在换档期间不旋转的状态下，所述内轴一也旋转，以通过所述行星齿轮组和所述输入轴将驱动力传递到所述输出轴。
8.如权利要求7所述的手自一体变速器，其中，所述输入轴包括具有空心圆柱形状的外轴二和设置在所述外轴二内的圆柱形的内轴二，所述外轴二和所述内轴二的第一终端部连接到所述发动机的驱动轴，来自所述输入轴的动力传递被离合器***控制，到所述内轴二的动力传递连续地保持，并且在换档期间传递到所述内轴二的驱动力传递到所述扭矩辅助***。
9.如权利要求7所述的手自一体变速器，其中，所述扭矩辅助轴的外轴一具有空心圆柱形状并连接到所述输入轴的外轴二，以在换档期间中断来自所述发动机的动力传递，并且所述扭矩辅助轴的内轴一具有空心圆柱形状并连接到所述输入轴的内轴二，以接收甚至在换档期间从所述发动机传递的动力。
10.如权利要求9所述的手自一体变速器，其中，滚针轴承安装在所述扭矩辅助轴的外轴一与内轴一之间，以允许所述内轴一旋转，而不考虑所述扭矩辅助轴的外轴一的旋转，并且滚针轴承安装在所述输入轴的外轴二与内轴二之间，以允许所述内轴二旋转，而不考虑所述输入轴的外轴二的旋转。
11.如权利要求9所述的手自一体变速器，其中，所述扭矩辅助轴的内轴一的延伸部分和所述输入齿轮通过键槽接合彼此连接。
12.如权利要求7所述的手自一体变速器，其中，所述行星齿轮组包括与所述扭矩辅助轴的内轴一的延伸部分键槽接合的太阳齿轮、绕所述太阳齿轮设置的行星齿轮、设置在所述行星齿轮外侧的齿圈、以及齿轮架，所述输入齿轮与所述行星齿轮组的齿轮架键槽接合，并且所述离合器安装在所述齿圈的外周部上。
13.如权利要求7所述的手自一体变速器，其中，所述扭矩辅助***安装为邻近所述离合器，并包括活塞、轴承和压板，以为所述离合器提供液压。
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