一种基于行星机构的分汇流式多挡自动变速系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于行星机构的分汇流式多挡自动变速系统，该系统在发动机和ＤＣＴ系统之间设有分汇流机构，分汇流机构包括行星机构、制动器和离合器；发动机通过发动机输出轴分别与行星机构的太阳轮和齿圈连接，在连接发动机输出轴与行星机构的太阳轮或齿圈的传动轴上设有离合器和制动器，行星机构的行星架与ＤＣＴ系统输入轴连接。该变速器通过行星机构、离合器和制动器配合使用可以由（ｍ＋ｎ）对齿轮副实现２＊（ｍ＋ｎ）个挡位，其中ｍ为ＤＣＴ系统一中间轴的齿轮数，ｎ为另一中间轴的齿轮数。同时该自动变速器可以通过预先挂挡实现动力换挡。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机械传动系统中的自动变速系统，特别是涉及一种基于行星机构的分汇流式多挡自动变速系统。技术背景当今车辆自动变速技术的三个重要研究方向是：液力机械式自动变速器，即AT(Automated Transmission)；无级变速器，即CVT(Continuously Variable Transmission)；电控机械式自动变速器，即AMT(Automated Mechanical Transmission)。最早在汽车上实现自动变速的是液力机械式自动变速器(AT)，它是目前应用最广泛的汽车自动变速器。AT具有不切断动力换档、起步平顺、液力变矩器对阻力自适应的优点，但存在构造复杂、制造工艺要求高、液力变矩器传动效率低等缺点。无级传动CVT优点是驾驶简便、提高车辆燃油经济性的理想装置，是最具发展前途的自动变速装置，但CVT存在的主要问题是传动带的强度和寿命问题，目前只应用于轻型轿车。电控机械式自动变速器(AMT)是一种新型的自动变速系统，其通过对手动固定轴式变速器和干式摩擦离合器的改造从而实现选档、换档以及离合器和油门的自动操纵。它是一种在传动效率和生产成本等方面优于传统自动变速器(AT)的自动变速器，由于其具有目前汽车工业发展所要求的高燃油经济性、低排放和保护现有手动变速器生产投资的优点，受到了各大汽车厂的重视。但是AMT的工作原理决定了它在换挡过程中首先要分离离合器，然后将变速器摘空挡，再选挡、换挡，最后接合离合器。这样，当离合器分离后，直到离合器再重新接合之前，发动机的动力将不能被传递到车轮去驱动车辆运行，所以换挡过程中产生了动力传递的中断，车辆必然产生减速度，换挡时间长，给车辆的加速性、舒适性等带来不利影响。为了既可以充分利用AMT所具有的优点，又可以消除其中断动力换挡的缺点，人们研究出一种双离合器自动变速器(Dual Clutch Transmission，简称DCT)。从原理上讲，DCT系统是将2套离合器——齿轮变速系统交替使用，其中一套负责1挡、3挡、5挡等奇数挡的变速；另一套负责2挡、4挡和6挡等偶数挡和倒挡的变速。DCT系统的原理如图4所示。一根中间轴上空套有前进挡齿轮1、3、5；另一根中间轴上空套有前进挡齿轮2、4和倒挡齿轮。DCT将变速器的挡位按奇、偶数分别布置在与两个离合器所连接的输入轴上，通过预先接合同步器及离合器的滑磨控制来实现动力换挡过程。例如：当车辆以1挡-->行驶时，若电控单元判断车辆即将要升入2挡，通过控制同步器执行机构，提前将2挡被动齿轮与同步器2进行啮合，此时离合器2仍处于分离状态，2挡还不传递动力；当达到2挡换挡时刻时，通过控制离合器执行机构，使离合器1的分离动作和离合器2的接合动作同时发生，保证了换挡过程中发动机的转矩被连续传递到车轮，其余升、降挡过程与此类似。虽然DCT系统实现了动力换挡，但像所有自动变速器一样：系统能获得的速比数受到齿轮对数限制，即：系统的速比数与齿轮对数相等。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有双离合器变速器的缺点，提供一种用极少的齿轮对数实现更多的速比，同时使之具有双离合器式自动变速器动力换挡的优点的基于行星机构的分汇流式多挡自动变速系统。本技术在不改变现有双离合器式自动机械变速器的基础上，只增设了行星机构及一个制动器和一个离合器。本技术的目的通过如下技术方案实现：一种基于行星机构的分汇流式多挡自动变速系统，该系统的发动机与DCT系统连接，DCT系统输出轴与驱动桥连接，驱动桥通过两根半轴与两个驱动轮连接；在发动机和DCT系统之间设有分汇流机构，分汇流机构包括单行星排行星机构、制动器和离合器；发动机通过发动机输出轴分别与行星机构的太阳轮和齿圈连接，在连接发动机输出轴与行星机构的太阳轮或齿圈的传动轴上设有离合器和制动器，行星机构的行星架与DCT系统输入轴连接；控制单元分别与发动机输出轴转速传感器、DCT系统输入轴转速传感器和DCT系统输出轴转速传感器信号连接，控制单元还分别与离合器、制动器和DCT系统连接。所述的行星机构的行星架与DCT系统输入轴连接，行星机构的太阳轮直接与发动机输出轴连接，行星机构的齿圈与离合器连接，离合器通过传动轴和发动机输出轴连接，制动器与行星机构的齿圈连接。所述的发动机输出轴直接和行星机构的齿圈连接，离合器的一端与太阳轮连接，另一端与发动机输出轴连接，制动器与太阳轮连接；行星机构的行星架与DCT系统输入轴连接。如图1所示，本技术的工作原理如下：本技术采用具有两个自由度的行星机构7作为动力传动元件，行星机构的太阳轮与齿圈分别与发动机输出轴2相连作为动力输入端，行星机构7的行星架作为输出端与DCT系统的输入轴8连接；且在发动机1与行星机构7的太阳轮或齿圈连接的传动轴上设置一个离合器4和一个制动器6，从动力传递顺-->序的角度来看，制动器6置于离合器4之后，用来控制一端的输入状态。由汽车的控制单元10根据汽车当前的运行状况，通过对三个离合器(其中两个为现有DCT系统构件)和一个制动器的控制，来实现不同的配合动作以达到不同需求的。其他具体的连接关系同实施例1。根据制动器6和离合器4的不同工作状态，可分为两种情况：(1)制动器6工作，离合器4不工作此种情况下，行星机构其中一个输入端被固定，其转速为零，行星机构变为定轴轮系，其传动比为输出元件的与输入元件的齿轮齿数比。此时可根据DCT系统不同的离合器接合选择不同的挡位，得到不同的速比(有几对啮合齿轮就有几对不同的速比)。(2)制动器6松开，离合器4接合工作此种情况时，行星机构的两个输入端被绑定，具有相同的转速，而根据行星机构的特点可知：如果行星机构其中的两个元件以相同的转速运动，则第三个元件也会以相同的转速运转。因此，此时的行星机构是以发动机的输出转速转动的，其传动比为1。同理，此时可根据DCT系统不同的离合器接合，选择不同的挡位，得到不同的速比(有几对啮合齿轮就有几对不同的速比)。相对于现有技术，本技术具有如下优点和友谊效果：(1)该变速器通过增设行星机构、一个离合器及一个制动器，可以由(m+n)对齿轮副实现2*(m+n)个挡位数(其中m为DCT系统一中间轴的齿轮数，n为另一中间轴的齿轮数)，大大提高了其动力性和燃油经济性。(2)由上述的两种工作情况得到的速比的大小，在顺序换挡时，我们可以实现两种工作状态只交替一次的最优方案，使其控制更为方便、简单。(3)行星机构的结构决定了其具有固定的转矩比，因此我们可以选择具有最小转矩的元件作为制动端元件，具有最大转矩的元件作为输出元件，即使控制容易，又可得到最大的输出转矩。(4)可直接利用现有的DCT系统，又使其成本降低，加工制造方便。(5)由于使用了现有DCT的双离合器结构，可以实现动力换挡性能，从而大大提高了车辆的动力性和驾乘舒适性。(6)本技术变速器可以由(m+n)对齿轮实现2*(m+n)个挡位速比，因此使它可以广泛应用于对挡位数有各种不同要求的车型。(7)在挡位数要求一定的情况下，可以大大减少齿轮的数量，从而缩小了其体积和重量，使更容易在车辆上布置。-->附图说明图1为本技术的通用原理示意图。图2为实施例1的原理示意图。图3为实施例2的原理示意图。图4为现有DCT变速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于行星机构的分汇流式多挡自动变速系统，该系统的发动机与ＤＣＴ系统连接，ＤＣＴ系统输出轴与驱动桥连接，驱动桥通过两根半轴与两个驱动轮连接，其特征在于：在发动机和ＤＣＴ系统之间设有分汇流机构，分汇流机构包括行星机构、制动器和离合器；发动机通过发动机输出轴分别与行星机构的太阳轮和齿圈连接，在连接发动机输出轴与行星机构的太阳轮或齿圈的传动轴上设有离合器和制动器，行星机构的行星架与ＤＣＴ系统输入轴连接；控制单元分别与发动机输出轴转速传感器、ＤＣＴ系统输入轴转速传感器和ＤＣＴ系统输出轴转速传感器信号连接，控制单元还分别与离合器、制动器和ＤＣＴ系统连接。

【技术特征摘要】
1、一种基于行星机构的分汇流式多挡自动变速系统，该系统的发动机与DCT系统连接，DCT系统输出轴与驱动桥连接，驱动桥通过两根半轴与两个驱动轮连接，其特征在于：在发动机和DCT系统之间设有分汇流机构，分汇流机构包括行星机构、制动器和离合器；发动机通过发动机输出轴分别与行星机构的太阳轮和齿圈连接，在连接发动机输出轴与行星机构的太阳轮或齿圈的传动轴上设有离合器和制动器，行星机构的行星架与DCT系统输入轴连接；控制单元分别与发动机输出轴转速传感器、DCT系统输入轴转速传感器和DCT系统输出轴转速传感器信号连接，控制单元还分别与离合器、制动器和DCT系统连接。2、根据权利要求1所述的基于行星机构的分汇流式多挡自动变速系统，其特征在于：所述行星机构的太阳轮直接与发动机输出轴连接，行星机构的齿圈与离合器连接，离合器通过传动轴和发动机输出轴连接，制动器与行星机构的齿圈连接。...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗玉涛，谭迪，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]