专利名称：电控有级自动变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变速器机械，特别是一种电控有级自动变速器，可应用于所有机动车辆及机械装备的动力传动过程中，是一种机电一体化产品。
变速器是车辆及机械装备操作系统中的重要组成部分，它直接关系到整机运行的可靠性、平稳性、动力性及经济性。目前目前采用的平行轴式齿轮变速器，虽结构简单、传动效率高、成本低，但在变速过程中必须先使离合器分离切断动力，进行档位切换，再使离合器接合接通动力，实现变速，此种变速器无法实现自动换档变速。而实现自动变速的高档汽车采用液压机构变速，其变速系统结构复杂、传动效率低、制造成本高、投资规模大。
本发明的目的在于公开一种有级自动变速器，利用机械式齿轮变速箱，实现自动变速，将手动排档变速改进为电控自动变速。
该变速器采用全新的传动原理，即单动力源通过两套(或两套以上)离合器将动力分两路(或两路以上)传递至变速器，构成由动力源通过多个传输路线将动力传递至变速器，多动力传输与变速器档位组合，形成多动力传动系。在动力传递过程中，每一动力传动系都由超越离合器传递动力，而相邻的档位是由不同的动力传动系驱动，此种结构的自动变速器，在动力传递过程中由控制单元控制离合器的离、合及控制档位切换，通过多路传递的交替工作，利用超越离合器的单向工作原理，实现动力连续传递的自动变速。
一种电控有级自动变速器，由复式离合器、组合输入轴和变速箱组成，其特征在于该复式离合器是由两套(或两套以上)的离合器组成，每一离合器连接于原动机的输出轴端；该组合输入轴是由一根芯轴和一根(或一根以上)的套轴组成，芯轴和套轴与复式离合器的离合器数量相同，并分别与离合器对应连接，该组合输入轴通过复式离合器连接到原动机的输出轴端，该组合输入轴的另一端与变速箱的主动轴连接；所述的变速箱，其主动轴也是芯轴-套轴结构，与组合输入轴的芯轴套轴一一对应连接，形成所有档位的动力交替输入，其中任一档位的驱动轮与其相邻档位的驱动轮由芯轴与套轴分别驱动。
在输入轴与变速箱的动力轴连接处装有至少一组或一组以上的超越离合器组，该超越离合器组是由与芯轴和套轴的根数相同的多个超越离合器组成，每个超越离合器将输入轴的芯轴和套轴分别与变速箱的芯轴和套轴连接。
该超越离合器组是设置在复合离合器与输入轴的连接处，即在各离合器与芯轴和套轴之间分别设置一个超越离合器。
该超越离合器组是设置在变速箱的动力轴与装配在动力轴上的齿轮的连接处，或设置在变速箱的从动轴与装配在从动轴上的齿轮的连接处。
所述的电控有级自动变速器，其特征在于在该输入轴与变速箱的动力轴之间设有齿轮、带轮或链轮等动力传输件，该输入轴的芯轴和套轴上的齿轮、带轮或链轮等将动力传递到变速箱中对应的芯轴-套轴上。
所述的电控有级自动变速器，其特征在于1)所述的离合器是一个在惯性轮的两侧各设有一个与输入轴相连的3号离合器和4号离合器组成的干摩擦式复式离合器；2)所述的输入轴是一个由芯轴和套装在芯轴外的套轴组成的双轴结构，芯轴与套轴分别与复式离合器的一个离合器连接；3)所述的变速箱，其动力轴是与双轴结构的输入轴连接的双轴结构，形成所有档位的动力交替输入，其中任一档位的驱动轮与其相邻档位的驱动轮分别由双轴的两个轴驱动。
所述的电控有级自动变速器，其特征在于在双轴结构的输入轴与变速箱对应的双轴之间装有一组或一组以上的超越离合器组，超越离合器组是由两单超越离合器的组合，使双输入轴的芯轴驱动变速箱中心动力轴，双输入轴的套轴驱动变速箱的外套动力轴。
一种电控有级自动变速器，是由一对与发动机输出轴相连接的离合器、输入轴、变速箱及一个电控单元组成，其特征在于1)所述的离合器是一个在惯性轮的两侧各设有一个与输入轴相连的3号离合器和4号离合器组成的干摩擦式复式离合器；2)所述的输入轴是一个由芯轴和套装在芯轴外的套轴组成的双轴结构，芯轴与套轴分别与复式离合器的一个离合器连接而转动；3)所述的变速箱，其动力轴是与双轴结构的输入轴连接的双轴结构，形成在N-K档中，其中任一档位的驱动轮与其相邻档位的驱动轮分别由双轴的两个轴驱动。
所述的电控有级自动变速器，其特征在于在双轴结构的输入轴与变速箱对应的双轴之间装有至少一组或一组以上的超越离合器组，超越离合器组是由两单超越离合器的组合，使双输入轴的芯轴驱动变速箱中心动力轴，双输入轴的套轴驱动变速箱的外套动力轴。
所述的电控有级自动变速器，其特征在于所述的电控单元至少完成以下控制当发动机启动工作时，变速杆移至自动杆位置，由电控单元根据发动机转速、负载——即节气门开度及车速、指令离合器及输入轴，以及超越离合器工作，实现变速器自动升档或降档，如变速器由N-I档升至N档时，N档对应的离合器电控分离、变速器由电控进入N档，离合器再电控接合，动力由离合器经对应的输入轴、超越离合器传致变速箱实现N档工作，此时N-I档离合器虽处于结合状态，但对应的超越离合器处于超越状态，所以此时N-I档不工作，逐步实现自动升档，自动降档两种方式，第一种方式为由电控单元指令逐级自动降档，第二种方式为由电控单元指令降为空挡再降为工作档。
上述的电控有级自动变速器中，可以由复式离合器和组合输入轴构成独立的自动变速机构，即该复式离合器是由两套(或两套以上)的离合器组成，每一离合器连接于原动机的输出轴端；该组合输入轴是由一根芯轴和一根(或一根以上)的套轴组成，芯轴和套轴与复式离合器的离合器数量相同，并分别与离合器对应连接，该组合输入轴通过复式离合器连接到原动机的输出轴端。
所述的自动变速机构，在输入轴与变速箱的动力轴连接处装有至少一组或一组以上的超越离合器组，该超越离合器组是由与芯轴和套轴的根数相同的多个超越离合器组成，每个超越离合器将输入轴的芯轴和套轴分别与变速箱的芯轴和套轴连接。
由此该变速机构构成的多路动力传递的动力传动型式可与平行轴齿轮变速器相连接；也可以与行星齿轮变速器相连接；还可以与链传动变速器相和带传动变速器相连接；变速器的档位可是多个，而变速器内相邻档位是由不同动力传动系驱动。
如图2、5、6所示，芯轴7与套轴8延伸致变速箱C内，在输入轴在变速箱C内的部分，构成变速箱的动力轴，芯轴7延伸的长度比与套轴8延伸的长度长。芯轴7是I、III、V档动力输入轴，套轴8是II、IV、VI档动力输入轴。动力源A将动力通过动力连接件1传递至离合器3.4，由离合器3.4将动力分别再传递至输入轴7、8再由输入轴7、8传递至变速器齿环10、12.18、20，如有档位结合即齿环与齿轮啮合，将动力传递至主动齿轮，再由主动齿轮传递至从动齿轮，从动轴25，将动力输出。
如
图1和图4所示，在输入轴7、8与变速箱C的动力轴7-1、8-1连接处装有一组的超越离合器组，该超越离合器组由两单超越离合器5、6组成。超越离合器或称单向离合器，超越离合器主动件向某方向转动时，使单向离合中卡块卡住(即处下于接合状态)，从而带动输出端的从动件，也向同方向转动，传递扭矩，如输入端的主动件向反方向转动或输出端的从动件的转速超过输入端主动件的转速时卡块脱开，超越离合器，自行分离(又称超越状态)而不传递扭矩，超越离合器组合安装，构成超越离合器组；超越离合器的安装应是由原动机至变速器动力输出端单向动力传递。超越离合器5、6的一端与输入轴7、8连接，另一端与变速箱C的动力轴7-1、8-1连接，该动力轴7-1、8-1也是采用芯轴7-1和套装在芯轴7-1外的套轴8-1的结构形式，通过超越离合器5连接芯轴7和动力轴芯轴7-1，超越离合器6连接套轴8和动力轴套轴8-1连接。
动力轴芯轴7-1是1、3、V档动力输入轴，动力轴套轴8-1是2、4、VI档动力输入轴。所述的变速箱C，其中任一档位的齿轮与其相邻档位的齿轮分别由双轴的两个轴驱动。动力源A将动力通过动力连接件1传递至离合器3.4，由离合器3.4将动力分别传递至超越离合器5.6，动力再由超越离合器5.6传动件传递至输入轴7、8，由输入轴7、8再传递至传动件变速箱动力轴7-1、8-1，再由动力轴7-1、8-1传递至变速器齿环10.12.18.20，如有档位结合即齿环与齿轮啮合，将动力传递至主动齿轮，再由主动齿轮传递至从动齿轮，变速箱从动轴25，将动力输出。
VI档齿轮9，将VI档齿环10的动力通过VI档齿轮9与对应的VI档从动齿轮24啮合传递动力。VI档齿环10，是将轴8的动力与VI档齿轮接通或切断IV档齿轮11，将IV档齿环的动力通过IV档齿轮11与对应的IV档从动齿轮23啮合传递动力。IV档、II档齿12环，是将套轴8的动力与IV档齿轮或II齿轮档接通与切断。
II档齿轮13，将II档齿环的动力通过II档齿轮13与对应的II档从动齿轮22啮合传递动力。
V档齿轮14，将芯轴7的动力通过V档齿轮14与对应的V档从动齿轮21啮合传递动力。V档齿环20，是将V档从动齿轮21的动力与输出轴接通与切断。
III档齿轮15，将芯轴7的动力通过III档齿轮15与对应的III档从动齿轮19啮合传递动力。
I档齿轮16，将芯轴7的动力通过I档齿轮16与对应的I档从动齿轮17啮合传递动力。
III档、I档齿环18，是将I档、III档从动齿轮17、19的动力与输出轴接通与切断。25-从动轴。各档位齿轮齿数比 下面通过图1、4、所示的实施例，来详细说明各档位与各齿轮和从动齿轮的运动结构关系，以及档位的变换过程。
电控单元的工作示意图参照(附图7)，ECU通过各传感器信号判断执行1-5号电机工作，实现自动升档及自动降档及阶跃自动升档与自动降档。
电控自动开档a由空档进入I档工作状态动力源A输出动力转动，变速器B处于空档状态，ECU判断升入I档I档条件成立，ECU指令1号电机将离合器3分离，ECU再指令3号电机使齿环18由不啮合状态进至I档轮16啮合状态，ECU再指令1号电机将离合器3结合，此时动力由动力源A经传动件1、离合器3、芯轴7、超越离合器5、芯轴7-1、传动件齿环10、I档齿轮16、I档从动齿轮17、传至从动轴25，将动力输出，完成空档至I档的升档过程，进入I档状态。
b由I档升入II档工作状态在保持I档状态下，ECU判断升入II档条件成立ECU指令2号电机将离合器4分离，ECU再指令4号电机使齿环12由不啮合状态进入至II档轮13啮合状态，ECU再指令2号电机将离合器4结合，此时I档传动系中的超越离合器5处于超越状态，动力由动力源经传动件1、离合器4、套轴8、超越离合器6、套轴8-1、齿环12、II档齿轮13、II档从动齿轮22、输出轴25，将动力输出，完成由I档至II档的升档过程，进入II档状态。
c由II档升入III档工作状态在保持II档状态下，ECU判断升入III档条件成立，ECU指令1号电机将离合器3分离，ECU再指令3号电机使齿环18由与1档齿16啮合状态退出，进入至与III档轮15啮合状态。ECU再指令1号电机将离合器3结合，此时II档传动系中的超越离合器6处于超越状态，动力由动力源A经传动件1、离合器3、芯轴7、超越离合器5以传件齿环18、III档齿轮15、III档从动齿轮19、输出轴25，将动力输出，完成由II档至III档的升档过程，进入III档状态。
d由III档升入IV档工作状态在保持III档状态下，ECU判断升入IV档条件成立，ECU指令2号电机将离合器4分离，ECU再指令4号电机使齿环12由与II档齿轮13啮合状态退出，进入至与IV档轮11啮合状态。ECU再指令2号电机将离合器4结合，此时III档传动系中的超越离合器5处于超越状态，动力由动力源经传动件1、离合器4、套轴8、超越离合器6、套轴8-1、齿环12、IV档齿轮11、IV档从动轮23、输出轴25，将动力输出，完成由III档至IV档的升档过程，进入IV档状态。
e由IV档升入V档工作状态在保持IV档状态下，ECU判断升入V档条件成立，ECU指令1号电机将离合器3分离，ECU再指令3号电机使齿环18由与III档齿轮15啮合状态退出至分离，再由ECU指令5号电机使啮环20由分离状态，进入与V档齿轮14啮合状态，ECU再指令1号电机将离合器3结合，此时IV档传动系中的超越离合器6处于超越状态，动力由动力源A经传动件1、离合器3、芯轴7、超越离合器5、芯轴7-1、齿环20V档轮14、V档从动轮21、输出轴25，将动力输出，完成由IV档至V档的升档过程，进入V档状态。
f由V档升入VI档工作状态在保持V档状态下，ECU判断升入VI档条件成立，ECU指令2号电机将离合器4分离。ECU再指令4号电机使齿环10由与IV档齿轮11啮合状态退出至分离状态，再由ECU指令5号电机使啮环10由分离状态，进入与VI档齿轮91啮合状态，ECU再指令2号电机将离合器4结合，此时V档传动系中的超越离合器5处于超越状态，动力由动力源经传动件1、离合器4、套轴8、超越离合器6、套轴8-1、齿环10、VI档齿轮9、VI档从动轮24、输出轴25，将动力输出，完成由V档至VI档的升档过程，进入VI档状态。
由a、b、c、d、e、f过程完成电控自动升档。4、电控自动降档a由VI档工作状态降至V档工作状态。
动力源输出动力转动，变速器处于VI档工作状态，V档结合，V档传动系中超越离合器5处于超越状态。ECU判断降至V档条件成立，ECU指令2号电机将离合器4分离，VI档动力切断，V档传动系中超越离合器5由超越状态进入工作状态，实现V档工作，ECU再指令5号电机将齿环10由与VI档轮啮合状态退至分离状态，ECU再指令4号电机将齿环12与齿轮11啮合。ECU再指令2号电机将离合器4结合，完成由VI档降至V档的全过程。此时动力由动力源经传动件1、离合器3、芯轴7、超越离合器5、芯轴7-1齿环17、V档齿轮14、V档从动齿轮21、输出轴 25，将动力输出。
b由V档工作状态降变IV档工作状态。
动力源输出动力转动，变速器处于V档工作状态，IV档结合，IV档传动系中超越离合器下处于超越工作状态，ECU判断降至IV档条件成立，ECU指令1号电机将离合器3分离，V档动力切断，IV档传动系中超越离合器6由超越工作状态进入工作状态，实现IV档工作，ECU再指令5号电机将齿环20由V档齿轮14啮合状态退至分离状态，再由ECU指令3号电机使齿环18由分离状态进入至与III档齿轮15啮合状态，ECU再指令1号电机使离合器3结合，完成由V档至IV档的降档过程。此时动力由动力源经传动件1、离合器4、套轴8、超越离合器6、套轴8-1、齿环10、IV档齿轮9、IV档从动齿轮24、输出轴25、将动力输出。
c由IV档工作状态降至III档工作状态，d由III档工作状态降档至II档工作状态，e由II档工作状态降档至I档工作状态，f由I档工作状态退至空档，其工作过程与上述的过程相同，在此不再一一赘述。5、电控阶跃升档动力源输出动力转动，变速器处于低档工作状态，低档传动系传递动力，ECU判断阶跃升入N档条件成立，ECU指令N档传动系中的离合器分离，使N档进入传动啮合状态，ECU再指令N档传动系中的离合器结合，低档传动系中的超越离合器处于超越状态，动力由原低档传动状态，进入N档传动状态，实现连续传递动力的阶跃进升档。6、电控价跃降楼动力源输出动力转动，变速器处于高档工作状态，高档传动系传递动力，ECU判断阶跃进降至S档条件成立，ECU指令S档传动系中的离合器分离，使S档进入传动啮合状态，ECU再指令S档传动系中的离合器结合，S档传动系中的超越离合器处于超越状态，ECU再指令高档传动系中的离合器分离，切断动力，S档传动系中超越离合器由超越状态进入工作状态传递动力，实现由高档连续传递动力阶跃降全S档。
如图1和图4所示，超越离合器组是设置在输入轴7、8与变速箱的动力轴7-1、8-1之间。
另外一个实施例是将该超越离合器组6设置在复合离合器3、4与输入轴7、8的连接处(如图6所示)，即在各离合器与芯轴7和套轴8与超越离合器组之间分别设置一个超越离合器6。减小超越离合器所占空间、缩短动力传递过程中的中间环节、以及缩短输入轴的长度如图5所示，该超越离合器组是设置在变速箱的动力轴7、8与装配在动力轴上的齿轮的连接处，或设置在变速箱的从动轴与装配在从动轴上的齿轮的连接处。在I档设有超越离合器5-1，在III档设有超越离合器5-2，在V档设有超越离合器5-3，在II档设有超越离合器6-3，在IV档设有超越离合器6-2，在VI档设有超越离合器6-1案。
如图3所示，在该输入轴7、8与变速箱C的动力轴7-1、8-1之间设有齿轮、带轮或链轮等动力传输件26、27、28、29、30、31，通过设置在该输入轴的芯轴7、、和套轴8、上的齿轮、带轮或链轮等将动力传递到变速箱C中对应的芯轴7-1-套轴8-1上。
本发明最大特点是车辆运动过程中，其升档及降档过程动力传递是连续的，形成动力连续传递。该连续性特征是由以下变速器的特性所决定的。
a、超越离合器的使用是系统动力连续传递的前提，因为超越离合器参与每一个动力传动系的工作，由超越离合器的单向工作特性决定了在两个传系都进入传递时，只能有一个传动系处于动力传递状态，而另一个传动系中的超越离合器处于超越工作状态。
b、由变速器各档位的齿轮齿数比 决定了变速器同输入转数的情况如下低档位时变速器输出转数低，高档位时变速器输出转数高。变速器同输出转数的情况下，低档位时变速器的输入转数应高，高档位时变速器的输入转数应低。
c、变速器输入的转数，是由同一动力源提供，在多个离合器中的每一离合器都结合的情况下，其向超越离合器传递的转速是相同。
d、变速器输出轴是一个，即同轴输出，在有低档住处于工作状态传递动力时，高档位进入后，高档位离合器结合，促使变速器输出轴由原低档位对应的输出转数增至高档位对应的输出轴转数。由于输出轴转数增加，对应原低档的转数也同时增加，导致低档的传动系中的超越离合器其主动轮转数小于从动轮转数，所以超越离合器处于超越工作状态。动力由低档位的动力及速度平台升至高档位的动力及速度平台，实现了升档过程的动力传递连续性。
在高档位处于工作状态，低档位处于啮合状态下，低档位传动系中的超越离合器处于超越工作状态。当高档位传动系中的离合器分离，低档位传动系中的超越离合器由超越状态进入工作状态，高档位传递动力降至低档位传递动力。由低档位建立动力及速度平台，实现动力连续传递的自动降档。本发明的自动变速器可根据发动机转速、负载及车速实现自动换档变速，变速反应灵活，车辆运行平稳，动力不间断传递，制造成本远远低于液压自动变速，建设投资少，效益显著。
权利要求
1.一种电控有级自动变速器，由复式离合器、组合输入轴和变速箱组成，其特征在于该复式离合器是由两套(或两套以上)的离合器组成，每一离合器连接于原动机的输出轴端；该组合输入轴是由一根芯轴和一根(或一根以上)的套轴组成，芯轴和套轴与复式离合器的离合器数量相同，并分别与离合器对应连接，该组合输入轴通过复式离合器连接到原动机的输出轴端，该组合输入轴的另一端与变速箱的主动轴连接；所述的变速箱，其主动轴也是芯轴-套轴结构，与组合输入轴的芯轴套轴一一对应连接，形成所有档位的动力交替输入，其中任一档位的驱动轮与其相邻档位的驱动轮由芯轴与套轴分别驱动。
2.一种自动变速机构，由复式离合器和组合输入轴组成，其特征在于该复式离合器是由两套(或两套以上)的离合器组成，每一离合器连接于原动机的输出轴端；该组合输入轴是由一根芯轴和一根(或一根以上)的套轴组成，芯轴和套轴与复式离合器的离合器数量相同，并分别与离合器对应连接，该组合输入轴通过复式离合器连接到原动机的输出轴端。
3.根据权利要求2所述的一种自动变速机构，其特征在于在输入轴与变速箱的动力轴连接处装有至少一组或一组以上的超越离合器组，该超越离合器组是由与芯轴和套轴的根数相同的多个超越离合器组成，每个超越离合器将输入轴的芯轴和套轴分别与变速箱的芯轴和套轴连接。
4.根据权利要求1所述的电控有级自动变速器，其特征在于在输入轴与变速箱的动力轴连接处装有至少一组或一组以上的超越离合器组，该超越离合器组是由与芯轴和套轴的根数相同的多个超越离合器组成，每个超越离合器将输入轴的芯轴和套轴分别与变速箱的芯轴和套轴连接。
5.根据权利要求1或4所述的电控有级自动变速器，其特征在于该超越离合器组是设置在复合离合器与输入轴的连接处，即在各离合器与芯轴和套轴之间分别设置一个超越离合器。
6.根据权利要求1或4所述的电控有级自动变速器，其特征在于该超越离合器组是设置在变速箱的动力轴与装配在动力轴上的齿轮的连接处，或设置在变速箱的从动轴与装配在从动轴上的齿轮的连接处。
7.根据权利要求1或4所述的电控有级自动变速器，其特征在于在该输入轴与变速箱的动力轴之间设有齿轮、带轮或链轮等动力传输件，该输入轴的芯轴和套轴上的齿轮、带轮或链轮等将动力传递到变速箱中对应的芯轴-套轴上。
8.根据权利要求1所述的电控有级自动变速器，其特征在于1)所述的离合器是一个在惯性轮的两侧各设有一个与输入轴相连的3号离合器和4号离合器组成的干摩擦式复式离合器；2)所述的输入轴是一个由芯轴和套装在芯轴外的套轴组成的双轴结构，芯轴与套轴分别与复式离合器的一个离合器连接；3)所述的变速箱，其动力轴是与双轴结构的输入轴连接的双轴结构，形成所有档位的动力交替输入，其中任一档位的驱动轮与其相邻档位的驱动轮分别由双轴的两个轴驱动。
9.根据权利要求8所述的电控有级自动变速器，其特征在于在双轴结构的输入轴与变速箱对应的双轴之间装有一组或一组以上的超越离合器组，超越离合器组是由两单超越离合器的组合，使双输入轴的芯轴驱动变速箱中心动力轴，双输入轴的套轴驱动变速箱的外套动力轴。
全文摘要
本发明公开一种电控有级自动变速器。该变速器采用全新的传动原理，即单动力源通过复合离合器将动力分两路(或两路以上)传递至变速箱。在动力传递过程中，每一动力传动系都由超越离合器传递动力，而相邻的档位是由不同的动力传动系驱动。本发明即具有机械式齿轮变速箱的结构简单、传动效率高、成本低等优点，实现齿轮变速箱动力连续传递的自动变速。
文档编号F16D41/00GK1393355SQ0111599
公开日2003年1月29日 申请日期2001年6月29日 优先权日2001年6月29日
发明者郭永志 申请人:郭永志