可添加挡位的自动变速箱.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010352582.5 (22)申请日 2020.04.29 (71)申请人 黄建 地址 274001 山东省菏泽市牡丹区东城街 道港湾新城19-15001室 (72)发明人 黄建 (51)Int.Cl. F16H 3/44(2006.01) F16H 3/62(2006.01) F16H 3/70(2006.01) (54)发明名称 一种可添加挡位的自动变速箱 (57)摘要 本申请公开了一种电控滚柱锁止离合器及 可添加挡位的自动变速箱。 所述离合器有固定 座、 旋动座两种。

2、, 皆由电磁力驱动使所述离合器 结合或分离。 离合器结合时, 固定座或旋动座离 合器的工况为制动或内、 外圈传动。 利用上述离 合器的本申请, 其传动机构由至少1组超速星排、 及2组降速星排组成, 此结构增加组成超速或降 速星排组的星排数量, 即可增加变速箱的挡位。 所述传动机构, 通过单向轴承将各星排的太阳轮 与太阳轮轴连接, 由所述电控离合器操控各星排 内齿圈的旋、 停, 可获得降速、 等速、 超速等变速 传动。 依本申请的实施例, 可输出18个前进挡、 3 个倒挡; 其电磁操控直接、 零部件少、 挡位多、 体 量小、 升档或降挡平顺、 无动力间断。 权利要求书2页 说明书13页 附图10。

3、页 CN 112112938 A 2020.12.22 CN 112112938 A 1.一种可添加挡位的自动变速箱, 其特征是: (1)所述变速箱的传动机构由超速星排组 和降速星排组组合而成, (2)超速、 降速星排组的行星架分别为传动机构的传动输入、 输出 端, (3)定子固定于变速箱副壳体、 转子为环形拨档器的步进电机, 操控滚柱锁止离合器进 行挡位切换。 2.根据权利要求1所述的可添加挡位的自动变速箱, 其特征是: 所述变速箱的超速星排 组至少包含1组以行星架为传动输入端太阳轮轴为输出端的单排行星轮机构, 及其降速星 排组至少包含2组以太阳轮轴为传动输入端行星架为输出端的单排行星轮机构。

4、, 无需改变 所述变速箱的传动结构, 仅增、 减组成超速或降速星排组的星排数量, 即可增、 减所述变速 箱的速别。 3.根据权利要求1或2所述的可添加挡位的自动变速箱, 其特征是: 所述变速箱的超速、 降速星排组中的太阳轮共用同一根传动轴(即太阳轮轴), 除超速星排的最小、 降速星排的 最大太阳轮刚性连接太阳轮轴外, 其他星排的太阳轮皆经单向轴承由太阳轮轴串联, 且太 阳轮轴还经单向轴承连接超速星排组的行星架。 4.根据权利要求1或3所述的可添加挡位的自动变速箱, 其特征是: 连接太阳轮轴与超 速星排行星架的单向轴承的传动方向, 为单向轴承的外圈主动且与发动机曲轴转向一致 (即允许太阳轮轴超越。

5、超速星排组行星架的转速), 连接太阳轮与太阳轮轴的单向轴承的传 动方向, 为其内圈主动且与发动机曲轴转向一致(即允许太阳轮超越太阳轮轴旋转)。 5.根据权利要求1或2所述的可添加挡位的自动变速箱, 其特征是: 所述变速箱的倒挡, 系在前进挡星排的太阳轮与行星轮之间增设一排惰性轮构成, 除倒挡外组成降速或超速星 排组的星排, 两两或同时传动的实质是降速星排中较大、 超速星排中较小的太阳轮所在星 排传动。 6.一种实施权利要求1的方法的装置, 即电控滚柱锁止离合器, 其特征是: 所述离合器 包括固定座和旋动座滚柱锁止离合器, 所述离合器各锁止点皆有一个强制滚柱(或滚珠)及 前、 后两个锁止滚柱, 。

6、沿所述滚柱锁止离合器外圈圆周均距镂空设置至少3个可内置强制滚 柱(或滚珠)的窗洞, 强制滚柱(或滚珠)、 前后锁止滚柱、 V型弹板、 外圈的锁止坡道、 内圈等 构成所述离合器的锁止部件, 驱动电控滚柱锁止离合器的外力, 包括但不限于电磁力。 7.根据权利要求1或6所述的电控滚柱锁止离合器, 其特征是: 以所述离合器外圈镂空 窗洞为中, 前后对称设置的两条锁止坡道的坡度与内圈锁止点切线的夹角, 应满足受强制 滚柱(或滚珠)压制、 V型弹板顶持、 支撑内外圈旋动的锁止滚柱, 既不能自锁又可随强制滚 柱的位移楔入或退出内、 外圈锁止点, 使所述离合器顺利结合(锁止)或分离(解锁)为前提。 8.根据权。

7、利要求1或7所述的固定座电控滚柱锁止离合器, 其特征是: 基于所述变速箱 副壳体的电磁铁, 与外缘镶嵌永磁体或电磁铁、 内腔具有齿形斜面的环形拨档器(转子)构 成的步进电机为所述离合器的电控部件, 环形拨档器内腔齿形斜面凹谷与凸峰连接形成坡 道的坡度, 应确保电控部件能顺利驱动拨档器旋动, 使强制滚柱在外圈镂空窗洞内离心或 向心位移, 促使锁止滚柱顺利锁止或解锁内外圈。 9.根据权利要求1或6所述的旋动座滚柱锁止离合器, 其特征是: 所述离合器的外圈为 星轮, 外圈星轮内壁以镂空窗洞为中对称设置的前后锁止坡道的坡度, 应确保锁止滚柱(工 型滚柱)即可支撑内外圈旋转又不能自锁, 且与内圈的锁止点。

8、切线夹角, 应满足锁止滚柱受 V型弹板顶持及内外圈旋动, 随滚珠的位移而使所述离合器顺利结合或分离。 权利要求书 1/2 页 2 CN 112112938 A 2 10.根据权利要求1或9所述的旋动座电控滚柱锁止离合器, 其特征是: 推力轴承的外圈 一端与变速箱主壳体丝接, 推力轴承的内圈为始终箍套着部分裸露在外圈镂空窗洞滚珠的 圆锥环, 基于变速箱主壳体的定子电磁铁与外圈镶嵌永磁体的推力轴承外圈(即转子)组成 步进电机, 圆锥环的锥度, 应满足步进电机经推力轴承、 锥形内圈、 滚珠驱动前后两个工型 滚柱沿前后锁止坡道, 顺利楔入或退出锁止部位为前提。 权利要求书 2/2 页 3 CN 112。

9、112938 A 3 一种可添加挡位的自动变速箱 技术领域 本发明涉及汽车机械领域, 尤其传动系统为行星齿轮机构的自动变速箱。 背景技术 目前, 自动变速箱主要分四种: 液力自动变速箱(AT)、 机械自动变速箱(AMT)、 无级自动 变速箱(CVT)、 双离合自动变速箱(DCT)。 自动变速箱, 始自以液力变矩器、 行星齿轮和液压操纵系统组成的AT, 其通过液力传动 和齿轮组合方式变速变矩, 仍然存在耗油、 传动效率低等。 无级变速CVT变速箱换挡平顺, 因变挡需逐级转换, 车辆提速相应迟钝, 且其带传动导 致能承受的扭矩有限。 DCT摆脱液力变矩器, 通过双离合换挡方式, 提升自动变速箱的传。

10、动效率, 换挡速度快; 但其存在换挡顿挫、 成本高、 干式离合器影响车辆频繁启停。 理论上挡位越多, 则更有益于发动机与变速箱的匹配, 使得用油经济、 有助于促销宣传 等。 现有技术自动变速箱, 需要电、 油路操控挡位变换, 环节及零部件多, 且挡位扩展受其 结构制约, 致使双离合及液力自动变速箱仅处于8DCT、 10AT的现状, 较难达到本实施例的18 速。 发明内容 本发明提供一种非面摩擦的电控滚柱锁止离合器, 及应用其操纵组合的行星齿轮机 构、 可添加挡位的自动变速箱; 并提供18速自动变速箱的实施例。 本发明要解决的技术问题是: (一)变速箱的传动结构; (二)电控滚柱锁止离合器; (。

11、三)18速自动变速箱举例。 技术方案 (一)变速箱的传动结构及功能 所述变速箱包括变速箱主、 副壳体、 换挡操纵机构和传动机构。 变速箱的主、 副壳体皆为筒轴, 作为传动机构的支座, 同时变速箱的主壳体, 兼做数组 电控滚柱锁止离合器的共用外圈。 换挡操纵机构, 由车载电脑ECU控制的电控锁止离合器, 操操纵各行星齿轮机构(简称 星排)内齿圈的旋、 停实施挡位切换。 传动机构及组成: (1)一组以行星架为传动输入端、 太阳轮轴为传动输出端多组星排组 成的超速星排组, 及一组由太阳轮轴为传动输入端、 行星架为传动输出端多组星排组成的 降速星排组; (2)超速星排组、 降速星排组的行星架, 分别为。

12、变速箱的传动输入端、 输出端, 两星排组中的太阳轮共用同一根太阳轮轴; (3) 超速星排组至少有1组、 降速星排组至少有 2组行星齿轮机构(星排); (4)除超速星排组最小及降速星排组最大的太阳轮与太阳轮轴固 结外, 其余星排的太阳轮皆经单向轴承(内圈主动, 传动方向同发动机曲轴)与太阳轮轴相 说明书 1/13 页 4 CN 112112938 A 4 连, 即单向轴承允许太阳轮超越太阳轮轴旋转(5)超速星排组的行星架经单向轴承(外圈主 动, 传动方向同发动机曲轴)与太阳轮轴相连, 即单向轴承允许太阳轮轴超越超速星排组的 行星架旋转; (6)倒档系在前进挡星排太阳轮与行星轮之间增设一排惰轮, 。

13、并置于降速星排 组。 传动机构具有的功能(1)可增加变速箱的速比、 速别; (2)使所述变速箱实施降速增扭 及超速与降速的复合传动; (3)所述变速箱具备产品的基本条件, 至少有2个降速增扭挡(含 倒档)、 2个超速与降速星排的复合挡(含倒档); (4)可使发动机怠速等拖拽车辆减速, 同时 挂入所有前进挡时传动互不干涉, 确保换挡平顺、 传动连续; (5)当超速星排传动时, 变速箱 降速增扭传动, 可自动切换为超速与降速星排的复合传动; (6)不改变发动机曲轴亦即太阳 轮轴转向, 即可使降速星排的行星架逆向旋转, 驱动车辆退行。 (二)电控滚柱锁止离合器 (1)电控滚柱锁止离合器概述电控滚柱锁。

14、止离合器的结构, 似现有技术的滚柱式单向 轴承(单向离合器); 所述离合器包括旋动座滚柱锁止离合器和固定座滚柱锁止离合器(分 别简称旋动座、 固定座离合器)。 电控滚柱锁止离合器, 由电控部件和执行部件组成。 电控部件为ECU操控的步进电机; 执行部件由拨挡器、 外圈、 内圈、 强制滚柱(滚珠)、 锁止滚柱(工形滚柱)、 V型弹板等组成。 以两个锁止滚柱及所夹持的强制滚柱、 拨挡器, 替代现有技术单向离合器各锁止单元 的弹簧顶销及滚柱, 按需操控所述离合器工作。 为确保滚柱锁止内、 外圈的可靠性及满足传 动扭矩的所需, 所述离合器应至少设置三个锁止单元(本实施例, 为8个锁止单元), 需沿所 。

15、述离合器外圈均距镂空至少3个矩形窗洞, 各内置1个强制滚柱; 在外圈内壁以强制滚柱为 中, 前后(曲轴旋向为前)镜像设置两条置放锁止滚柱坡道, 该锁止坡道的坡度应确保锁止 滚柱, 既可支撑内、 外圈的旋转又不能自锁, 且其与内圈的锁止点切线的夹角, 应满足锁止 滚柱经V型弹板顶持及内、 外圈旋动作用, 随强制滚柱的位移而使所述离合器顺利结合或分 离。 强制滚柱受外力压抑沿所述离合器外圈镂空窗洞向心位移, 则驱使夹持其的两锁止滚 柱, 沿各自锁止坡道楔入内、 外圈狭窄处; 在内、 外圈相对旋动力矩作用下, 处于狭窄处受 内、 外圈夹持的锁止滚柱, 经旋转、 滑动等过程, 谐振着将内外圈卡紧、 锁。

16、止。 电控滚柱锁止离合器的各锁止单元皆有两个锁止滚柱, 处于对称的锁止坡道, 此结构 使得所述离合器具有双向止动功能。 驱动强制滚柱促使两锁止滚柱楔入离合器内、 外圈狭窄处的外力, 包括但不限于电磁 力(本实施例, 以电磁力叙述)。 电控滚柱锁止离合器, 汲取现有技术滚柱式单向离合器经滚柱滚动、 打滑、 锁止等软结 合的特性, 改变了传统离合器面摩擦结合的方式, 降低了频繁使用离合器易导致结合部位 过热及磨损, 增加了离合器使用的可靠性及寿命; 以电磁旋动力控制的滚柱锁止离合器, 使 单向离合器自体外按需操控离合, 使其应用范围更广, 将之应用于本发明变速箱挡位的切 换, 操控更简捷、 可靠。。

17、 (2)固定座离合器电控滚柱锁止离合器的外圈或内圈与支座固结时, 即为固定座滚柱 锁止离合器, 其主要功能为: 止动。 单一的固定座离合器的外圈为圆环, 内圈为单排行星齿轮机构(星排)的内齿圈; 通常 说明书 2/13 页 5 CN 112112938 A 5 外圈锁止坡道内设置的锁止滚柱, 与强制滚柱及V型弹板支撑悬浮着内齿圈; 一旦内齿圈被 止动(锁止于支座), 其所在星排组的行星架与太阳轮轴之间, 则具备相互传动条件; 切换内 齿圈的锁止, 变速箱可实施变速传动。 电控部件驱动环形拨挡器绕固定座离合器外圈旋动, 处于拨挡器凹谷斜坡处的强制滚 柱, 顺斜坡变换至凸峰端, 随坡度变化而被逐渐。

18、挤入外圈镂空窗洞内, 与强制滚柱前后相切 的锁止滚柱则受压, 沿各自坡道楔入内、 外圈狭窄处, 内、 外圈的相对旋转将三者锁为一体。 环形拨挡器内腔连接凹谷至凸峰斜坡的坡度, 应确保电控部件驱动环形拨挡器, 使强制滚 柱经锁止滚柱突破V形弹板弹力作用, 将内外圈顺利锁止或解锁为前提。 上述滚柱锁止离合器锁止工作原理, 同滚柱式单向离合器; 其实施方式参见 课程教育 研究 -徐妙仁 滚珠式单向超越离合器的受力和运动分析 。 (3)旋动座离合器内、 外圈皆可独立旋转并传动的电控滚柱锁止离合器, 其受所述离合 器体外的电控部件操控, 结合时内、 外同步旋转, 传递转矩。 旋动座离合器由滚珠、 工型滚。

19、柱、 压力轴承, 替代前述电控滚柱锁止离合器的强制滚 柱、 锁止滚柱、 拨挡器而成。 压力轴承外圈一端, 丝接于变速箱壳体(端部); 压力轴承内圈为锥形, 始终箍套着部分 裸露离合器外圈镂空窗洞的滚珠; 基于变速箱壳体的电磁铁与外圈镶嵌永磁体的压力轴承 组成的步进电机, 操控旋动座离合器, 当步进电机使其转子(压力轴承外圈)旋转时, 丝扣作 用使压力轴承轴向位移, 其锥形内圈则将滚珠压缩进镂空窗洞内, 驱使相切的两工型滚柱 沿各自坡道楔入内、 外圈的锁止点, 使所述离合器内结合。 若压力轴承锥形内圈施压滚珠产 生的摩擦力带动锥形内圈旋转, 因被压力轴承滚珠阻断, 其传至外圈的转矩可忽略不计, 。

20、确 保步进电机驱动压力轴承外圈旋动不受干涉, 可顺利操控旋动座离合器的结合或分离。 旋 动座离合器设置在发动机与变速箱的连接处, 车载电脑(ECU)可据设置参数、 传感数据指令 其结合或分离, 以切断或接通发动机的驱动, 确保发动机自动启停功能及超负荷保护得到 实施。 (三)可添加挡位式自动变速箱(举例18速自动变速箱) 18速自动变速箱传动系统构造特点: (1)除停车P挡不属于行星轮机构(星排)外, 其余各档皆为星排, 共有9组星排。 (2)将9组星排分成2组、 7组, 分置于两个行星架内, 构成超速、 降速星排组。 (3)行星架为输入端、 太阳轮为传动输出端的星排为超速星排组; 反之, 为。

21、降速星排组。 (4)超速、 降速星排组的太阳轮共用同一根传动轴即太阳轮轴; 除超速星排组最小、 降 速星排组的最大太阳轮刚性连接太阳轮轴外, 其余皆经单向轴承连接。 (5)超速星排组的行星架经单向轴承或经超速星排组连接太阳轮轴, 可使变速箱输出 降速增扭或实施超速、 降速星排组的复合传动。 超速星排组行星架经单向轴承驱动太阳轮 轴获得6进、 1倒降速传动; 其余 12个前进挡、 2个倒档为超速星排组与降速星排组的复合传 动。 (6)通过车载电脑(ECU)、 滚柱锁止离合器操控各星排内齿圈旋、 停, 使星排失去或具备 传动的条件, 即空挡或在挡传动, 攫取变速箱不同星排的传动比实施变速传动。 超。

22、速星排组、 降速星排组 行星齿轮机构(即星排)由内齿圈、 行星架、 太阳轮三传动元件组成, 约束其一元件其余 说明书 3/13 页 6 CN 112112938 A 6 两元件可相互传动。 据星排运动特性方程n+ n-(1+ )n0, 当内齿圈固定、 太阳轮主动、 行 星架被动时, 星排降速传动(太阳轮输入转速n与行星架输出转速n之比大于2); 反之, 内齿 圈固定、 行星架主动、 太阳轮被动, 星排超速传动(n与n之比小于0.5)。 由上可知, 内齿圈固定, 行星架、 太阳轮分别为传动输入、 输出端的星排为超速星排组; 反之, 为降速星排组。 超速星排组, 由2组单排超速星排组成, 其2组星。

23、排的太阳轮轴、 行星架转速相同; 该2组 超速星排, 被冠名为超速星排1挡、 2挡。 降速星排组, 由7组单排星排(含倒挡)构成; 与超速星排组相同, 7组中各星排太阳轮 轴、 行星架的转速相同; 该以共用的太阳轮轴、 共用的行星架为传动输入、 输出端的7组行星 轮传动机构, 即降速星排组。 其7组星排, 被冠名为1、 2、 3、 4、 5、 6、 R挡 将降速、 超速星排组中的太阳轮轴固结一体(同轴), 并使降速星排组中最大、 超速星排 组中的最小太阳轮固结太阳轮轴, 其余皆经单向轴承与太阳轮轴相连, 此结构确保挡位切 换时传动力连续、 平顺, 并能将车辆滑行的惯性转矩向发动机回传。 为使变。

24、速箱各挡传动比符合设计要求, 可调整各挡内齿圈或太阳轮的齿数, 其不影响 本发明的传动结构及具体实施。 本发明超速星排组的行星架, 承接输入变速箱的传动后, 由单向轴承直接或经超速星 排组1、 2挡增速后, 经太阳轮轴驱动降速星排组传动; 前者为直接挡, 后者为复合挡。 上述结构变速箱的降速增扭传动路径, 即路径一: 输入轴超速星排组行星架单向 轴承太阳轮轴降速星排组。 复合挡的传动路径, 即路径二: 输入轴超速星排组行星架超速星排组太阳轮轴 降速星排组。 两条路径的传动, 皆经降速星排组的行星架输出变速箱。 降速增扭传动当变速箱未挂入超速星排组1挡或2挡时, 超速星排组内齿圈、 行星架、 太。

25、 阳轮轴皆无约束, 由路径一驱动降速星排组1挡至6挡及倒档降速增扭传动, 变速箱可输出6 个前进挡, 1个倒挡。 复合传动当挂入超速星排组1或2挡时, 太阳轮轴除经单项轴承(路径一)直接驱动外, 又被超速星排组1或2挡(路径二)驱动; 后者驱动太阳轮轴的转速远超前者, 经行星架驱动 太阳轮轴的单项轴承自动分离。 即一旦挂入超速星排组1或2挡, 本发明传动由路径一自动转换为路径二, 将超速星排 组1或2挡的超速传动, 经太阳轮轴传递至降速星排组, 使降速星排组1至6挡及倒挡分别对 应超速星排组1、 2挡, 激发出两组不同传动比的复合传动, 共可获得12个前进挡2个倒挡。 倒挡星排结构在前进挡星排。

26、的太阳轮与行星轮之间, 增设一排惰性齿轮, 使行星齿轮 沿内齿圈的自旋方向得以改变, 从而使降速星排组的行星架获得与前进挡相反的旋转。 锁止降速星排组倒挡内齿圈, 太阳轮轴则驱动倒挡太阳轮经惰轮、 行星轮与锁止的内 齿圈作用, 使行星架反向旋转驱动车辆后退。 变速箱的挡位切换本发明变速箱, 由车载电脑(ECU)操控10个电控滚柱锁止离合器, 实 施超速星排组2个挡位, 降速星排组8个挡位的挂挡、 退挡或停车挡的转换。 前进挡1至6挡、 倒挡R、 停车挡P设置在降速星排组。 当超速星排组1、 2挡皆不传动时, 变速箱按路径一传动, 可获得6个前进挡1个倒挡。 说明书 4/13 页 7 CN 11。

27、2112938 A 7 挂入超速星排组1挡或2挡, 变速箱的传动由路径一自动转换为路径二; 超速星排组1挡 或2挡与降速星排组1至6挡的复合传动, 改变了路径一的6个前进挡、 1个倒挡的传动比; 使 变速箱又增加了6+6(超速星排组1、 2挡传动)12个前进挡, 1+12个倒挡。 空挡电控滚柱锁止离合器全部分离, 各挡星排皆失去传动条件处于空旋, 变速箱无传 动输出。 停车挡操纵杆拨入P挡位, 电脑获得停车挡信号即指令电控部件, 将P挡星轮(降速星排 组的行星架、 输出轴), 锁止固定于变速箱主壳体。 前进挡1至18挡及R、 P挡的变换, 由车载电脑ECU据设置参数及传感数据经10个电控部 件。

28、操控锁止部件自动切换实施。 发动机拖拽降速车辆惯性须经输出轴太阳轮太阳轮轴, 才能回传至发动机; 若各 挡星排太阳轮皆经单向轴承与太阳轮轴相连, 因惯性转矩与驱动转矩同向, 导致由太阳轮 向太阳轮轴回传惯性转矩时, 单向轴承(单向离合器)处于超越工况而无法回传。 为此, 使降 速、 超速星排组最大、 最小太阳轮与太阳轮轴固结, 接通惯性转矩回传的桥梁, 以利用发动 机的怠速、 灭火等, 拖拽车辆减速。 ECU据设置参数、 传感数据, 经运算认为属于车辆减速滑行时, 即指令电控部件, 在原传 动挡的基础上, 另行挂入6挡及超速星排组的2挡, 实施发动机拖拽车辆减速。 发动机灭火保护发动机转速低于。

29、某设定值, 或启用发动机启停功能而停机时, 旋动座 滚离合器在ECU的操控下自动分离, 切断传动使变速箱处于空挡; 车载电脑ECU亦可据发动 机气门开度、 变速箱输入、 输出转速等传感数据, 发出解除传动挡齿圈的锁止指令, 使变速 箱处于空挡状态。 换挡平缓、 传动连续的结构保障太阳轮皆经由单向轴承与太阳轮轴相连, 是确保本发 明变速箱的挡位切换平稳、 传动力连续的关键(与超速星排组最小、 降速星排组最大太阳轮 与太阳轮轴固结无关)。 若变速箱全部挂入降速星排组1至6挡, 则依照行星齿轮机构特性, 6挡即最大太阳轮所 在星排, 驱动行星架旋转; 而其余1至5挡星排的五个较小太阳轮, 在6挡星排。

30、较高转速的行 星架带动下, 以不同转速经单向轴承超越太阳轮轴旋转。 上述情形显示, 本发明的变速箱可同时挂入全部挡位, 各档星排传动互不干涉。 与上相同, 同时挂入行星架主动的超速星排组1、 2挡, 实质是较小太阳轮所在的2挡星 排驱动太阳轮轴旋转; 因较大太阳轮连接太阳轮轴的单向轴承传动方向, 允许太阳轮轴超 越较大太阳轮旋转, 即同时挂入超速星排组1、 2挡时传动互不干涉。 由上可知, 降速星排组1挡逐一升至6挡(太阳轮由小到大)的转换中, 存在低挡传动时 挂入高档的情形, 其结果由高挡自然顶替低档传动, 确保升挡切换平缓、 无驱动力间断。 降挡即高挡切换为低挡传动, 可在高挡传动的同时挂。

31、入抵挡, 此时依然由高挡传动, 解 锁高挡内齿圈使之退档, 传动则自然由低挡替代, 使发动机转速与车速匹配, 降挡切换平 缓、 动力连续。 对超速星排组1挡升为2挡(大太阳轮转换为较小太阳轮所在星排)或者2挡降为1挡的 传动, 原理同上。 由于, 电控滚柱锁止离合器的止动过程, 系内、 外圈逐渐锁止的软结合, 此 也是确保高、 低档传动相互转换顺畅、 平稳的因素。 添加星排数量, 改变变速箱速别 说明书 5/13 页 8 CN 112112938 A 8 现有技术变速箱的传动结构, 很难以添加挡位方式增加变速箱的速别; 本发明的传动 结构, 添加或减少星排, 即可据需制作不同速比速别的自动变速。

32、箱。 如: 在本发明的超速星排组, 增加1组星排变为3挡超速星排组后, 可构成6+3624速 前进挡、 4 个倒挡。 再如: 减少本发明变速箱降速星排组的1个档位变为5挡, 增加到超速星排组, 使之变为 3挡, 即在总星排数量不变的情况下, 变成: 5+3520个前进档及4个倒挡的变速箱。 有益效果: (一)摒弃现有技术变速箱所需的油路、 油泵、 电磁阀等元件和控制环节, 以电子操控实 施变速传动, 简捷、 可靠。 (二)经单向轴承连接太阳轮及太阳轮轴, 使本发明挡位切换顺畅、 无动力间断。 具有 AMT的高传动效率、 省油、 挂挡反应敏捷, 又有AT的换挡迅速、 平稳、 传动力连续, 及双离。

33、合变 速箱DCT的优点。 (三)行星轮机构的交叉应用, 使本发明变速箱速别大、 体量小, 可获得18 个挡位, 改观我国汽车自动变速箱设计、 制作尴尬的落后态势。 (四)应用电控滚柱锁止离合器的本发明, 使传动部件及旋动部件的旋、 停即离合控制, 更加简化、 可靠、 科学。 (五)可按需添加或减少传动星排数量, 获得所需速别、 速比的变速机构。 0079 18速可添加挡位自动变速箱(举例)附图及说明: 图1是本发明竖向结构剖面示意图(图2-1的C-C剖视图) 图2-1是超速星排组1挡空档时结构剖面图(图1的A-A剖视图) 图2-2是超速星排组1挡在挡结构剖面示意图 图3-1是倒挡R挡空挡时, 。

34、R挡星排结构剖面示意图 图3-2是挂入倒挡R挡时, R挡星排结构剖面示意图 图4-1是旋动座滚柱离合器的轴向剖面图(图4-2的D-D剖视图) 图4-2是旋动座离合器分离时径向剖面图(图4-1的E-E剖视图) 图4-3是旋动座离合器结合时径向剖面示意图 图4-4是图4-3的环形剖线局部展开示意图(向内视) 图5-1、 图5-2分别是1至3挡、 4至6挡在挡星排传动线路图 图5-3、 图5-4分别是7至9挡、 10至12挡在挡星排传动线路图 图5-5、 图5-6分别是13至15挡、 16至18挡在挡星排传动线路图 图5-7分别为倒挡R1、 R2、 R3在挡传动线路图 图中: 、 、 、 、 、 、。

35、 、 、太阳轮; 拨档器; 凸峰; ” 凹谷; 强制滚 柱;前锁止滚柱;后锁止滚柱; 铁芯;电磁线圈; V型弹板;固定栓; 永磁 体;丝扣; 滚珠;前工型滚柱、后工型滚柱; 推力轴承;轴承外圈;锥形 内圈; 前锁止坡道;后锁止坡道; 旋动座滚柱离合器; 推力轴承滚珠; 环形剖线; 10变速箱主壳体; 10 变速箱副壳体; 10” 镂空窗洞; 11输入轴; 11 星轮; 11” 滚珠槽; 12太阳 轮轴; 13输出轴; 14行星架; 14 架盘; 14” 曲轴; 15降速星排组行星架; 15 架盘; 15” 曲轴; 16、 16 单向轴承; 21、 22、 23、 24、 25、 26、 27、。

36、 28、 29行星轮; R 惰轮; R” 惰轮轴; 30、 31、 31、 33、 34、 35、 36、 37、 38、 39电磁控制元件(包括电磁铁、 拨档器、 强制滚柱、 前后滚柱、 内齿圈、 V型弹 说明书 6/13 页 9 CN 112112938 A 9 板); 31 、 37 、 38 、 39 内齿圈; a、 a 磁极间隙; b、 b 承锥形内圈与滚珠切点至内圈边缘间 距; t锁止点切线; t 锁止坡道延长线; D前进挡; P停车挡; R1、 R2、 R3倒挡。 具体实施方式(18速自动变速箱为例): (一)术语及说明 星排单排及多排行星齿轮机构的统称; 由内齿圈、 行星轮、 。

37、行星架、 太阳轮(轴)等组成。 降速星排组由太阳轮轴、 行星架分别为传动输入、 输出端的多组星排组成, 实施传动比 绝对值大于2(含倒挡)的降速增扭传动。 图1中, 太阳轮轴12及太阳轮、 、 、 、 、 、 行星架15、 曲轴 15” 、 行星轮21、 22、 23、 24、 25、 26、 29及对应内齿圈等, 组成降速星排组。 超速星排组由行星架为输入端, 太阳轮轴为输出端的多组星排, 实施传动比小于0.5的 传动。 图1中, 太阳轮、 及行星架14、 曲轴14” 、 行星轮27、 28及其啮合的内齿圈等, 组成超 速星排组。 复合传动超速星排组1或2挡, 经太阳轮轴12驱动降速星排组1。

38、挡至6挡经行星架15输出 的传动, 即为复合传动。 直接挡输入轴11经旋动座滚柱锁止离合器行星架14、 单向轴承16直驱太阳轮轴12, 使降速星排组输出1至6挡及R挡的传动, 称为直接传动或直接挡, 表示为1挡、 2挡6挡、 R 挡。 复合挡(虚拟挡)超速星排组1挡或2挡驱动太阳轮轴12使降速星排组1挡至6挡输出的 传动, 称为复合传动或复合挡; 表示为7挡(1-1)、 8挡(1-2)、 9挡(1-3)13挡(2-1)18 (2-6)挡。 括号前的数字为虚拟挡编号, 括号内为虚拟挡所对应的超速、 降速星排组挡位。 行星轮曲轴固定并串联各星排行星轮的轴; 如图1中的14” 、 15” 。 行星架。

39、将行星轮、 行星轮曲轴及架盘组合一体的筒轴; 行星架的筒轴壁上镂空, 以使行 星轮裸露而与内齿圈啮合。 图1中14、 15分别为超速、 降速星排组的行星架。 太阳轮轴将超速、 降速星排组中太阳轮串联一起的传动轴。 图1中, 太阳轮、 与太阳 轮轴12刚性连接, 其余太阳轮皆经单向轴承16或16 (外圈或内圈主动)与太阳轮轴12相连。 (二)旋动座离合器实施方式 图1、 图4-1示, 旋动座离合器的外圈星轮11 与输入轴11一体; 内圈刚性连接于超速 星排组的行星架 14。 0090旋动座离合器的电控部件, 即线圈铁芯似电机的定子, 车载电脑ECU操控 下可使之产生旋转磁场, 驱动镶嵌永磁体的压。

40、力轴承的外圈(电机转子)旋转; 该外 圈一端经丝扣连接变速箱主壳体, 使压力轴承随外圈旋向变化, 轴向或左或右位移 (见图4-1)。 0091图4-2、 4-1、 4-4显示, 滚珠在镂空窗洞的端部与星轮11 内壁坡道槽内的 前后(主动部件旋向为前)工型滚柱相切。 V型弹板沿星轮11 内侧圆周设置, 并由 固定栓固定于星轮内壁; 基于旋动座离合器内圈14上的锁止滚柱在V型弹板 顶持与滚珠的作用下, 支撑内、 外圈的旋、 停。 0092图4-1示, 压力轴承的内圈内壁为锥形, 其套在所述离合器外圈星轮11 之外, 始终弹性(V 型弹板及离心力的反作用)约束着星轮11 镂空窗洞内的滚珠使之不能脱 。

41、出。 说明书 7/13 页 10 CN 112112938 A 10 当基于变速箱主壳体的电控部件驱动压力轴承右移时, 压力轴承的锥形内圈 则将滚珠压缩至星轮11 的镂空窗洞内; 受压内移的滚珠促使与之相切的两工型滚柱 突破V型弹板的弹性顶持力, 沿各自坡道槽分别楔入内、 外圈(行星架14、 星轮11 )的狭窄处, 在内、 外圈夹持及相对旋转力矩作用下, 逐渐被卡紧至锁止, 旋动座离 合器结合; 将输入轴11的转矩传递至行星架14。 反之, 当压力轴承经电控部件驱动左移 时(图4-1), 压力轴承的锥形内圈内腔直径渐大, 其对滚珠的压力逐渐减小, 受V型弹 板及内外圈相对旋动力的驱使, 工型滚。

42、柱沿坡道退出锁止点, 而使相切的 滚珠离心外移, 所述旋动座离合器分离, 发动机向变速箱输入的传动被切断。 由单向离 合器(单向轴承)自锁条件可知, 处于自锁角(锁止滚柱锁止点的切线t与锁止坡道t 的夹 角) 坡道的滚子, 无顶持力作用亦可随内外圈相对旋动自动锁止(但锁止后不易超越分 离); 据此, 对本发明处于略大于自锁角坡道的工型滚柱而言, 无需滚珠过大施力 即可将内外圈锁止(参照单向轴承设计的相关参数, 锁止角约6 -7 )。 旋动座离合器的各锁止部位, 皆具有前后两个工型滚柱其所处坡道 的坡度镜像对称, 此结构确保离合器结合时可传递顺时或逆时向转矩。 即无论主动件是外 圈或内圈, 所述。

43、离合器皆可传动。 旋动座离合器滚柱锁止传动的结合, 为软结合。 以星轮 11 顺时旋转为例, 图4-1、 4-2中当压力轴承向右旋移, 其锥形内圈逐渐对滚珠的施 压, 驱使两工型滚柱沿各自坡道向内外圈狭窄处位移, 离合器未锁止时内外圈相 对旋动, 使得楔入内外圈狭窄处受夹持的后工型滚柱顺时向自旋, 若以外圈11 为静止 的参照物, 顺时自旋的后工型滚柱驱使内圈14逆时向旋转, 而使处于渐窄坡道上的后工 型滚柱将内圈14及外圈11 锲紧。 实践中若坡道坡度过大, 锁止滚柱谐振打滑始终不能 锁止; 同样, 坡度也不能过小, 否则一旦锁止较难解锁, 因此应据滚柱直径等参数调整坡道 的锁止角。 随压力。

44、轴承外圈旋转, 丝扣作用使其右向位移增加, 锥形内圈施加至滚珠 的压力使之向心位移增大, 驱使两工型滚柱沿各自坡道楔入锁止点。 内外圈 未锁止时存有相对旋动, 由于两锁止坡道坡度相反, 使得两工型滚柱不能同时锁止, 在打滑 扭振的过程中, 前后工型滚柱经滚珠相互反作用于对方, 后工型滚柱锁止力 获得加强, 而先于前工型滚柱锁止内外圈; 内外圈被锁止即无相对旋动, 受锥形内圈 挤压的滚珠对两工型滚柱的作用力, 全部施加于前工型滚柱而使之锲入锁止点, 伺服 于旋动座离合器反向旋转时锁止内外圈。 电磁力的特性及其驱动压力轴承经滚珠、 锁止 滚柱锁止旋动座离合器的上述过程, 呈现为所述离合器结合逐渐完。

45、成, 而具备软结合的 特点。 ECU控制旋动座离合器的结合或分离, 实施连接或断开发动机与变速箱的传动, 配合 车辆自动启停系统, 具有节油及避免操作不当或特殊路况被憋灭火及保护发动机的功能; ECU还可据其他感应数据, 使变速箱全部处于空档, 将使本发明具有极佳的经济效应。 (三)挡位及传动路径 1、 直驱挡1至6挡及R1挡 图1中, 变速箱输入轴11经旋动座离合器与超速星排组的行星架14连接; 行星架14又 经单向轴承16 连接太阳轮轴12。 当驾驶员使拨档杆处于前进挡D挡时, ECU接受信号即指令图1中太阳轮所在星排电 控部件工作, 使变速箱挂入1挡。 说明书 8/13 页 11 CN 。

46、112112938 A 11 上述情形, 太阳轮或所在超速星排组齿圈未锁止, 超速星排组不具有驱动条件, 变 速箱的传动则由路径一, 即由行星架14通过单向轴承16直接驱动太阳轮轴12旋转。 降速星排组在太阳轮轴12的驱动下, 其1至6挡及R1挡星排, 以各自传动比驱动车辆前 行或后退, 其传动路径见图5-1、 5-2、 5-7。 2、 复合挡7至18挡及R2、 R3挡 图1中太阳轮或所在星排内齿圈一旦被锁止, 超速星排组即具备传动条件; 此时, 行星架14既经单向轴承16驱动太阳轮轴12(路径一), 还经太阳轮或所在的超速星排组 驱动太阳轮轴12(路径二)。 后者, 使太阳轮12的转速超越前。

47、者, 单向轴承16分离。 路径一自 动转换为路径二驱动降速星排组, 重新复合生成两组1至6挡及R挡, 驱动车辆前行或后退。 当超速星排组1挡(太阳轮所在星排)传动时, 经太阳轮轴12驱动使降速星排组1至6 挡及R挡输出的传动比为: 超速星排组1挡与降速星排组1至6挡及R挡传动比的乘积, 为7、 8、 9、 10、 11、 12挡及 R2挡; 其各档的传动路径见图5-3、 5-4、 5-7。 当超速星排组2挡(太阳轮所在星排)传动时, 变速箱即降速星排组行星架15输出新 的传动比为: 超速星排组2挡与降速星排组1至6挡及R挡传动比的乘积, 标示为13、 14、 15、 16、 17、 18及R3。

48、挡; 其各档传动路径见图5-5、 5-6、 5-7。 (四)挂挡、 退档以超速星排组1挡及发动机顺时向旋转为例, 各星排挂挡、 退档实施方 式: 图2-1为尚未挂入超速星排组1挡时的结构剖面图。 图中, a为拨档器的永磁体的端 部与电磁铁端部间隙的宽度(另一端吸合)。 0107空档当强制滚柱处于拨档器的凹谷” 时, 齿圈37 未被锁止, a大于图2-2中 超速星排组 1挡挂挡后的间隙a , 不具备传动条件该挡星排而为空挡。 挂挡需超速星排组1挡传动时, ECU即指令接通电磁线圈的电路(图2-1), 使电磁铁 与永磁体吸合端的磁极同性, 基于副壳体10 的若干组电磁铁则推、 拉永磁体的两磁 极,。

49、 带动拨档器绕主壳体 10顺时向旋动(见图2-2); 连接拨档器内腔凹谷” 、 凸峰 的 斜面随拨档器旋转, 使强制滚柱由凹谷” 沿斜面逐渐趋近凸峰 停留于促使锁止滚 柱锁止的部位, 此时, 永磁体与电磁铁存有间隙 a (为磨损部件工作留有余量)。 图2-2中, 受拨档器的齿形斜坡压挤, 强制滚柱沿变速器主壳体10的镂空窗洞10” 内缩, 促使与之相切兼做滚子的前、 后锁止滚柱突破V型弹板的顶持, 沿各自锁止 坡道槽楔入外圈10(变速箱主壳体)及内齿圈37 的狭窄处, 在内齿圈37 逆时向(行 星轮逆时自旋所致)旋动作用下, 使沿锁止坡道楔入内、 外圈狭窄处的后锁止滚柱卡紧 至锁止; 而楔入狭。

50、窄处的前锁止滚柱初始受内齿圈37 逆时向旋动作用退出楔入部位, 将 强制滚柱对其的顶持力抵回而助力后锁止滚柱锁止内、 外圈。 随内齿圈37 被后锁止 滚柱锁止, 内外圈无相对旋动, 前锁止滚柱在强制滚柱的顶持下, 嵌入内外圈狭窄 处, 伺服内齿圈37 顺时向旋动时的预锁止; 该1挡内齿圈37 被锁止后, 超速星排组行星架 14, 经1挡星排驱动太阳轮暨太阳轮轴12超速旋转, 使变速箱输出复合传动。 退档电控部件实施1挡星排挂挡的逆向操作, 即车载电脑ECU指令电磁线圈获得与 挂挡时相反电流, 使电磁铁产生与永磁体吸合端同性磁极, 使若干组固定于副壳体10 的电磁铁推、 拉永磁体的两磁极, 驱使。

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