平行轴式自动变速箱系列制造技术

本发明专利技术涉及一种新型的应用在汽车传动系统的五、六、七、八和九档平行轴式自动变速器齿轮箱系列。根据本发明专利技术设计思路产生的三种类型自动变速器齿轮箱，即不带液力变矩器的自动变速器齿轮箱，带液力变矩器的自动变速器齿轮箱和自动手动式变速器齿轮箱。通过齿轮、离合器和同步器的优化布置，在使用多个离合器换档时，可以克服双离合器自动变速器离合器高打滑率及由此导致的高材料要求、高瞬时发热和复杂的控制的缺陷，使离合器打滑率被降低到传统自动变速器离合器材料允许范围之内，从而简化了整个系统。克服双离合器自动变速器和传统自动变速器中使用过多前进档齿轮的缺点，本发明专利技术则允许使用更少数目的前进档齿轮，从而可降低齿轮箱成本并减少重量和体积。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型的应用在汽车传动系统的五、六、七、八和九档平行轴式自动变速 齿轮箱系列。
技术介绍
汽车的动力系统由发动机、多级变速器和差速器组成。变速器的主要功能是扩展发动机 的工作范围，使车辆能在行驶阻力比发动机扭矩大几倍或车辆行驶速度比发动机转速还高的 工况下正常工作。随着五速及六速自动变速器的出现(美国专利号5， 106， 352、 6,656,078)，变速器速比 间的差别越来越小，换挡舒适性较三速及四速变速器得到了显著提高。同时，档数多的变速 器比档数较少的变速器在耗油经济性方面也显示出更高的优越性。目前，这种多级自动变速器仍采用传统的液力变矩器来实现舒适的换挡，然而液力变矩 器的机械效率是比较低的。液力变矩器通常由与发动机相连接的泵轮、与驱动变速器的涡轮 和单向约束的导轮所组成。旋转的涡轮和泵轮叶片在液力变矩器内形成数个动态流体通道， 各轮组上的叶片之间通过流体产生的动能可以转换成涡轮输出的机械能。当液力变矩器的泵轮被发动机驱动时，泵轮通过流体经导轮带动涡轮从而驱动包括变速 器在内的传动系统。当液力变矩器的涡轮反过来驱动泵轮时，例如车辆利用惯性滑行时的工 况，导轮是可以自由旋转的，相反时则被超越离合器锁住。当导轮被锁住时，液力变矩器的 输出扭矩大于输入扭矩。随涡轮的速度的上升，输出对输入的扭矩比则趋近于1。当输入和 输出扭矩的比值近似于1时，液力变矩器就相当于液力偶合器。当输出对输入的速度比小于 1时，泵轮和涡轮之间则存在打滑。液力变矩器的这种固有的打滑特性降低了液力变矩器的 效率。为减少能量的损失，在最新开发的自动变速器中通常装有锁定装置以消除打滑。但由 于仅仅几个高速挡位可以被锁定，而且为了防止噪声与振动，锁定通常是不完全的。所以， 只要在自动变速器中应用了液力变矩器，变速器的整体效率就不可能很高。液力变矩器被视 为提高变速器整体效率的一大技术障碍。自动手动变速器(AMT)是汽车上应用的另一种自动换挡变速器。由于不用液力变矩 器，这种变速器的效率得到了改善。AMT通常采用由变速器控制系统的一系列电液装置来自 动实现类似手动变速器的换挡。虽然这种换挡方式产生与手动变速器相同，但由于换档时需 要将传递的扭矩中断和由此引起的对汽车乘员的冲击，以及对发动机和变速器齿轮的突然的 加载和卸载，使其应用范围受到了限制。双离合器变速器(DCT)同样不用液力变矩器以提高变速器的机械效率(美国专利 号5,950,781、 6, 463,821和中国专利号:CN1415876A) 。 DCT采用两个同心的相互配合的 离合器来传递发动机的动力。发动机的动力可通过这两个离合器分别驱动两根同心轴，这两 根同心轴则连接两个独立的变速系统。这两根同心轴一根是空心轴，另一根是实心轴并套在 空心轴里面。变速器一、三、五挡的主动齿轮装在其中的一根驱动轴上，二、四、六挡的主 动齿轮则装在另一根驱动轴上。第三根轴是被动轴，所有挡位的被动齿轮都装在第三根轴 上。换挡由装在主动及被动轴上的拨叉和滑套来启动。DCT换挡时，在当前挡位的离合器尚 未脱开时下一挡位的离合器就已接合。由于两个挡位的离合器同时接合，在DCT向下一挡位 逐渐过渡时，其中的一个离合器或两组离合器必定产生相对打滑以避免损坏齿轮。如果控制 得当，DCT的换挡舒适性可与装有液力变矩器的自动变速器相媲美，同时由于没有液力变矩 器，其传动效率也很高，因此DCT很快在轻型乘用车上得到了日益广泛的应用。DCT的主要 问题是离合器的高发热(美国专利号6,715,597)，特别是在汽车起步和一档换二档的情 况下，离合器片必须经受很高的打滑率来实现平稳舒适的起步和换挡(美国专利号-6,463,821 )。双离合器的打滑率要比传统的自动变速器高的多。在传统的自动变速器中， 离合器的打滑是被多个离合器分担的，并不是像DCT那样每次换档都由仅有的两个离合器承 担。另一方面，传统的自动变速器离合器的布置和设计也使得离合器并不需要像DCT那么高 的打滑率。除此之外，其最高热负荷的换档通常是由一个离合器过渡到制动器或固结在箱体 上的另一个离合器上，其散热条件良好。所以传统的自动变速器由液力变矩器、离合器、齿 轮及驱动装置等所产生的热量，通常可用简单的用冷却器以非电子控制散热的方式来满足要 求。这种散热方式已被长期的实践证明是经济可靠的。然而对DCT来说，由于换挡时瞬时产 生大量的热，传统的冷却方式不足以维持所要求的变速器工作温度。因此，其冷却方式及其 计算机控制及其硬件系统也要复杂的多(美国专利号6,715,597)，并且对离合器片摩擦 材料提出超出传统的自动变速器的高要求。由于这些不利因素和其成本较高的缺点，虽然 DCT效率高和换挡质量高，其应用范围仍然受到很大限制。上述各类变速器必须能够安装在汽车动力总成的有限空间内，各种变速器必须考虑如 何使用尽量少的零件减少体积和重量，特别是在前轮驱动的机动车上。例如，在采用行星轮 系的自动变速器中，使用不超过三组行星轮系，要实现倒档和六速、七速及八速的功能，不 包括差速器，内齿轮、行星齿轮和太阳轮在内的总数不超过十五到十八个齿轮，以满足有限空间、体积和重量要求。同样，不包括差速器齿轮，六速DCT则总共需要不超过十五个或者 十六个外齿轮，即除了必需的三个倒档齿轮之外，目前用于前进档驱动的齿轮总数最少的设 计为十个齿轮，但必须要使用四个平行轴和两个输出齿轮到差速器(美国专利号 7,287,442 );若采用十二个前进档齿轮和 一个输出齿轮到差速器时(美国专利号 5,950,781 )，则使用三个轴。而典型的五速平行轴式自动变速器用于前进档的齿轮总数为 十三个，并使用四个平行轴和一个输出齿轮到差速器(美国专利号6,520,041)。最近又 有一种考虑到縮小中心距和使用十二个前进档齿轮的DCT技术在美国发表(美国专利号 7,305,900),即通过锁定两个输入轴以便重复使用多个齿轮，并由此减少齿轮中心距。但 该技术的缺点是需要在曲轴输出端装两个大直径带减振器的齿轮，并会在发动机曲轴上造成 弯矩。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有自动变速器齿轮箱的缺点，通过对齿轮、离合器和同步器的优化 布置，克服双离合器自动变速器离合器高打滑率及引起的高材料要求、高瞬时发热和复杂控 制的缺陷，在使用多个离合器作为换档工具时，使离合器打滑率被降低到传统自动变速器离 合器材料允许范围之内。这种布置同时允许使用比现有各种自动变速器更少数目的前进档齿 轮。其核心是，最大限度地将绝大部分或全部齿轮用于至少两个前进挡以上。即在只需要三 个平行轴和一个输出齿轮到差速器的前提下，五速自动变速器使用八个前进档齿轮，六速自 动变速器使用九、十或十一个前进档齿轮，七速自动变速器使用九或十个前进档齿轮，八速 自动变速器使用九或十个前进档齿轮，九速自动变速器使用九或十个前进档齿轮。附图说明图l无液力变矩器五速自动变速器齿轮箱图2在图1中所示五速自动变速器齿轮箱的各离合器工作状态图3带液力变矩器五速自动变速器齿轮箱图4在图3中所示五速自动变速器齿轮箱的各离合器工作状态图5五速自动手动式变速器齿轮箱图6在图5中所示五速自动手动式变速器齿轮箱的各同步器工作状态 图7采用九个前进档齿轮的无液力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多速、由三个平行轴组成的自动变速器齿轮箱系列由下列零部件组成：　一个输入轴；　一个与上述输入轴平行配置的输出轴；　一个与上述输入轴平行配置的中间轴；　在上述输入轴上配置的第一扭矩传递机构；　在上述输入轴上配 置的第二扭矩传递机构；　在上述输出轴上配置的第三扭矩传递机构；　在上述输出轴上配置的第四扭矩传递机构；　在上述输出轴上自由旋转的第二齿轮；　经上述第一扭矩传递机构与上述输入轴可选择连接的第四齿轮；　经上述第二扭 矩传递机构与上述输入轴可选择连接的第七齿轮；　在上述中间轴上自由旋转的第八齿轮；　与上述输出轴固结的输出齿轮；　在上述中间轴上配置的倒挡同步装置；　经上述倒挡同步装置与上述中间轴可选择连接的第一倒挡齿轮；　被上 述第一倒挡齿轮驱动的、作为惰轮的倒挡惰轮齿轮；　固结在上述输出轴上的、被倒挡惰轮齿轮驱动的第二倒挡齿轮；　在上述输入轴配置一个与上述输入轴连接的机械减振器和一个主离合器，或者　在上述输入轴配置一个与上述输入轴匹配的液力变矩 器；　相互平行配置的三个传动轴在采用下列不同的零部件后，组合成该自动变速器齿轮箱系列中的五、六、七、八和九速自动变速器齿轮箱，即　用于五速自动变速器齿轮箱中，前进挡使用八个齿轮和六个扭矩传递机构时，配置与上述输入轴固结第一齿轮， 上述第二齿轮经上述第四扭矩传递机构可选择地与上述输出轴相连接，配置在上述输出轴上的第五扭矩传递机构，配置固结在上述中间轴上第六齿轮，第八齿轮经第五扭矩传递机构可选择地与上述中间轴相连接，配置与上述中间轴固结的第九齿轮，或者　用于六速自 动变速器齿轮箱中，前进挡使用九个齿轮和五个扭矩传递机构时，配置与上述输入轴固结的第一齿轮，配置在上述中间轴上的同步装置，配置固结在上述中间轴上的第三齿轮，配置在上述输出轴上的并自由旋转的第五齿轮，该第五齿轮经第四扭矩传递机构可选择地与该输出轴相连接，配置装在上述中间轴上的并自由旋转的第六齿轮，配置装在上述中间轴上的并自由旋转的第九齿轮，第六和第九齿轮固结在一起组成双联齿轮，该双联齿轮经上述同步装置可选择地与上述中间轴相连接，上述第八齿轮经第三扭矩传递机构可选择地与上述输出轴相连接，或者　用于六速自动变速器齿轮箱中，前进挡使用十个齿轮和六个扭矩传递机构时，配置与上述输入轴固结的第一齿轮，配置与上述第二...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨庆民，卢建钢，汪大明，史国军，
申请(专利权)人：杨庆民，卢建钢，汪大明，史国军，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]