专利名称：用于扭矩载荷分担的具有基本相同的齿轮组的变速器的制作方法
技术领域：
因为在每个中间轴上使用基本上相同的齿轮组，所以变
速器可跳档换挡，即，在两个不连续的速比之间换档，因为通过使用任一个或两个中间轴及任一个或两个基本相同的齿轮组来承受扭矩栽
荷，可得到所有速比。这可允许变速器以比传统DCT更宽的挡位间隔来设计更少的速比，所以，无需中断扭矩就可进行例如从第五速比直接至第三或第四速比的减档，第二速比无需足够接近第五速比以便仅用作第四速比的替代。
0010所述扭矩传递装置可每个都为盘式离合器。替代地，可使用盘式离合器和单向机械离合器(即，沿一个方向承担扭矩、并沿相反方向自由旋转的飞轮)。该替代结构允许所述变速器构造为无需动力中断就可从任一速比换档至任一其它速比，同时包括只一个盘式离合器的体积、重量和成本。
OO"I 在一些实施例中，所述变速器可具有连接到一个中间轴以向其输送扭矩或从其接收扭矩的电动机/发电机，或可具有连接到两
个中间轴的电动机/发电机。在任一这种实施例中，所述变速器可操作为混合电动机械变速器，并可提供仅使用机械能的运行模式(其中电动机/发电机关闭)，仅使用电能的运行模式(其中连接到输入元件的动力源(例如内燃机)关闭，电动机/发电机提供扭矩)、和混合运行模式(其中发动机和电动机/发电机都向各自的中间轴提供扭矩)。由于电动机/发电机可用于在接合扭矩传递机构之前调节中间轴的速度，所以无论是与扭矩传递机构分离还是与其结合，通过电动机/发电机，都无需在中间轴上设置同步器。另外，电动机/发电机可用于重起发动机，以从仅使用电能的模式转换为混合运行模式。
0012结合附图，从实施本发明的最佳模式的详细描述可容易地清楚本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点。
[OO13图1为动力系第一实施例的示意图，包括变速器的第一
实施例，该变速器具有盘式输入扭矩传递装置和基本上相同的中间轴
齿轮组；
0014图2为动力系第二实施例的示意图，包括变速器的第二
实施例，该变速器具有盘式输入扭矩传递装置、 一个电动机/发电机和
基本上相同的中间轴齿轮组；
0015图3为动力系第三实施例的示意图，包括变速器的第三 实施例，该变速器具有盘式输入扭矩传递装置、两个电动机/发电机和 基本上相同的中间轴齿轮组；
0016图4为动力系第四实施例的示意图，包括变速器的第四 实施例，该变速器具有一个盘式输入扭矩传递装置、单向飞轮机构输 入离合器和基本上相同的中间轴齿轮组；
0017图5为动力系第五实施例的示意图，包括变速器的第五 实施例，该变速器具有一个盘式输入扭矩传递装置、单向飞轮机构输 入离合器、 一个电动机/发电机和基本上相同的中间轴齿轮组；
0018图6为动力系第六实施例的示意图，包括变速器的第六 实施例，该变速器具有一个盘式输入扭矩传递装置、单向飞轮机构输 入离合器、 一个电动机/发电机和基本上相同的中间轴齿轮组；以及
0019图7为动力系第七实施例的示意图，包括变速器的第七
实施例，该变速器具有一个盘式输入扭矩传递装置、单向飞轮机构输 入离合器、两个电动机/发电机和基本上相同的中间轴齿轮组。
具体实施例方式
0020参考附图，其中在总共几个附图中，相同的附图标记指 代相同的部件，图1示出了动力系10，包括与变速器14操作地连接以 驱动车辆的主减速器16 (标识为"FD")的发动机12(标识为"E")。 发动机12的输出元件与变速器14的输入元件17驱动地相连。阻尼机 构18吸收发动机12作用在输入元件17上的振动。变速器H具有形 式为第一中间轴20和第二中间轴22的两个中间轴，两个中间轴都与 i输入元件〗7和输出元件24平行间隔开，并且可使用用于承担扭矩载 荷，以将扭矩从输入元件17传递到输出元件24,最后传递到与输出元 件24连接的主减速器16,如下所述。0021输入齿轮组(也称为最前端齿轮组)包括共面齿轮26、 28和30。齿轮26连接成与输入元件17 —起旋转，并与齿轮28和30 都啮合。齿轮28连接成与传动轴32—起旋转。齿轮30连接成与传动 轴34—起旋转。齿轮28和30基本上相同，其中它们直径相同，并具 有相同的齿数。因此，齿轮32比齿轮26的齿数比与齿轮30相对于齿 轮26的齿数比相同。
0022] 形式为摩擦盘离合器36的第一扭矩传递装置可有选择地 接合，以将扭矩从传动轴32传递到中间轴20。形式为摩擦盘离合器 38的第二扭矩传递装置可有选择地接合，以将扭矩从传动轴34传递到 中间轴22。在电子控制器42 (标识为"C")的控制下，摩擦盘离合 器36、 38响应于通过液压系统40 (标识为"HS")输送的液压压力而 可接合。
0023滚柱轴承43 (图1中只标记了一个，但是示出了 12个) 支撑输入元件17、输出元件24、传动轴32和34、以及中间轴20、 22。 每个滚柱轴承43都具有相对于外座圏45可旋转的内座圈41,所述外 座圈45固定到固定元外47，例如变速器M的壳体。
0024第一中间轴齿轮组包括齿轮44、 46、 48和50,每个都支 撑成绕中间轴20同轴旋转，并可有选择地接合以与其共同旋转，如下 所述。第二中间轴齿轮组包括齿轮52、 54、 56和58,每个都支撑成绕 中间轴22同轴旋转，并可有选择地接合以与其共同旋转，如下所述。 第 一和第二中间轴齿轮组与输出齿轮组啮合，该输出齿轮组包括齿轮 60、 62、 64和66，每个都连接成与输出元件24共同旋转。笫一中间 轴齿轮组的齿轮与第二中间轴齿轮组的齿轮基本上相同，齿轮50与齿 轮58直径相同并具有相同的齿数，齿轮48与齿轮56直径相同并具有 相同的齿数，齿轮46与齿轮54直径相同并具有相同的齿数，齿轮44 与齿轮52直径相同并具有相同的齿数。因此，齿轮50比齿轮66的齿 数比(第一齿数比，建立了输入元件17到输出元件24的第一速比) 与齿轮58比齿轮66的齿数比相同，齿轮48比齿轮64的齿数比(第 二齿数比，建立了输入元件17到输出元件24的第二速比)与齿轮56 比齿轮64的齿数比相同，齿轮46比齿轮62的齿数比(第三齿数比， 建立了输入元件17到输出元件24的第三速比)与齿轮54比齿轮62 的齿数比相同，齿轮44比齿轮60的齿数比(第四齿数比，建立了输入元件17到输出元件24的第四速比)与齿轮52比齿轮60的齿数比 相同。从图l可知，由于齿轮50是第一中间轴齿轮组的最小齿轮，齿 轮"是第一中间轴齿轮组的最大齿轮，所以齿数比数值按从第一齿数 比到第四齿数比的顺序增大。同样，输入元件17到输出元件24的相 应速比在数值上减小。 与单个中间轴设计相比，通过将两个中间轴20、 22分配 在输入元件17和输出元件24的相对側，减小了轴承43上的载荷。离 合器压力可用于控制两个中间轴20、 22上的载荷分担。因此，如果与 中间轴20、 22操作连接的传感器指示中间轴20、 22轴承的扭矩载荷 差大于预定量，那么控制器42可调节离合器36、 38的压力，以重新 均等地分配扭矩栽荷。替代地，在该特定实施例中，两个盘离合器36、 38的压力可仅仅保持在只稍高于防止它们因给定发动机载荷而同时滑 动所需的水平，这导致两个盘离合器36、 38之间的载荷分担，从而中 间轴20、 22及其部件之间的载荷分担。
0034因此，对于变速器14,除了中间轴20、 22和中间轴齿轮 组(齿轮44、 46、 48、 50和齿轮52、 54、 56、 58)彼此基本相同之外，摩擦盘离合器36、 38、传动轴32、 34及轴承43也可以相同，以实现 购买中的比例经济性，且允许组装时的互换性。
跳档换挡
0035变速器l4的另一优点在于，所有速比都可在任一其它速 比后选择(即，在任一档后可选择任一其它档)。因为使用中间轴20、 22之中任意一个(或两者)来承担扭矩，所有速比都可得到，所以可 以例如从第 一速比到第三速比进行换档。由于所有的速比都可使用任 一个中间轴20、 22上的齿轮来建立，所以换档并不限制在通过一个中 间轴上的齿轮建立的速比与通过另一中间轴上的齿轮建立的速比之间 的变换。与传统的双输入离合器中间轴变速器不同，其速比无需以奇 偶的布置(即，其中所有奇数速比(第一档、第三档等)通过一个中 间轴上的齿轮建立，所有偶数速比(第二档、第四档等)通过另一中 间轴上的齿轮建立)分配到中间轴上。 电动机/发电机180具有固定至固定元件47的定子182 和固定至中间轴20以随其旋转的转子184。电动机/发电机185具有固
;速器以与变il器14和114相同的方式提供相同的速比、跳档换 挡和扭矩栽荷分担能力。0041电动机/发电机180、 185可通过控制器42控制成以相同 的速度一起运行，以向输出元件24提供扭矩，从而以仅使用电能的模 式推进车辆，其中输入离合器36、 38打开，并且发动机12并不增加 有助于推进车辆的扭矩。另一种情况，当在混合运行模式中输入离合 器接合并且发动机12向变速器14提供扭矩时，电动机/发电机180、 185可控制成增加中间轴20、 22的扭矩但不改变其速度。通常，为了 最佳的效率，电动机运行在其最大扭矩的一半附近。因此， 一个电动 机/发电机180或185应当有足够的尺寸，使得其可被控制成暂时保持 输出扭矩，而另一中间轴20或22 (即，未承担扭矩且其上未安装有提 供扭矩的电动机/发电机的中间轴)上的扭矩传递机构和齿轮被控制成 改变速比或进入空档，以允许另一电动冲几/发电才几180或185起动发动 机12,而不影响输出元件24。因此，例如，电动机/发电机180、 185 可控制成从仅使用电能的运行模式执行发动机12的单独起动。在仅使 用电能的运行模式中，输入离合器36、 38都分离，并且电动机/发电 机180、 185都给输出元件24供应扭矩。为起动发动机12,中间轴22 上接合的爪形离合器(74或76)分离，并且输入离合器38接合，使 得电动机/发电机185不再在输出元件24供应扭矩，而是在输出元件 17供应扭矩以起动发动机12。当电动机/发电才几185被控制成起动发 动机12时，电动机/发电机180继续在输出元件24提供扭矩。 一旦发 动机12起动并达到预定速度，输入离合器36就接合，使得两个中间 轴都分担输入元件17与输出元件24之间的扭矩栽荷。 尽管已经详细描述了实施本发明的最佳模式，但是本发 明所属领域的技术人员会认识到在所附权利要求范围内实施本发明的 各种替代设计和实施方式。
权利要求
1.一种变速器，包括输入元件和输出元件；第一和第二中间轴；基本上相同的齿轮组，具有分别与所述第一和第二中间轴同轴且与所述第一和第二中间轴可选择性连接以随其旋转的齿轮；输出齿轮，与所述输出元件同轴并可随其旋转，且与所述基本相同的齿轮组啮合；第一和第二扭矩传递装置，能操作用于将扭矩从所述输入元件分别传递到所述第一中间轴和所述第二中间轴；扭矩传递机构，与相应的中间轴同轴安装且可随其旋转，并可操作用于与所述基本相同的齿轮组的齿轮选择性接合，以将所接合的齿轮与相应的中间轴连接从而共同旋转；以及控制器，其操作地连接到所述扭矩传递机构和至少一个所述扭矩传递装置；其中，所述扭矩传递机构和所述至少一个扭矩传递装置响应于所述控制器以不同的组合可选择地接合，以便在所述输入元件与所述输出元件之间建立不同的速比，包括使用任一中间轴来承担扭矩而在所述输入元件与所述输出元件之间建立的至少一个速比；并且其中，所述扭矩传递机构和所述至少一个扭矩传递装置接合，使得在所述至少一个速比期间，所述扭矩由所述第一和第二中间轴基本上均等地承担。
2.权利要求l所述一的变速器其中，述基本"同的，轮，和输出比；并且其中所述控制器构造成在所述至少三个前进速比中的不连续 速比之间使所述变速器换档。
3. 如权利要求l所述的变速器，其中所述第一和第二扭矩传递装置 为通过由所述控制器控制的离合器压力而有选择地接合的盘离合器。
4. 如权利要求3所述的变速器，还包括电动机/发电机，其操作地连接到所述第 一和第二中间轴中的一个 上，并为了同步所述中间轴的速度、在所述输入元件或输出元件提供 扭矩、和再生制动中的至少一项而操作，以有选择地给所述第一和第 二中间轴中的至少 一个增加扭矩或从其接收扭矩。
5. 如权利要求4所迷的变速器，其中所述电动机/发电机为操作地 连接到所述第 一 中间轴的第 一 电动机/发电机；还包括第二电动机/发电机，其操作地连接到所述第二中间轴上，并且可 操作以给所述第二中间轴增加扭矩或从其接收扭矩。
6. 如权利要求5所迷的变速器，其中所述变速器的特征在于没有同择性接合之前同步所迷中间轴与所述基本相同的齿轮组的相应齿轮的 速度；并且其中所述第一和第二电动机/发电机能被控制用于同步所述 第一和第二中间轴与所述基本相同的齿轮组的相应齿轮的速度。
7. 如权利要求5所述的变速器，其中所迷电动机/发电机能被控制， 使得所述电动机/发电机中的一个在所述输出元件提供扭矩，而另一个 电动机/发电机在所述输入元件提供扭矩。
8. 如权利要求l所述的变速器，其中所述第一扭矩传递装置为盘离 合器；其中所述第二扭矩传递装置为单向飞轮离合器，该单向飞轮离 合器具有相对输入元件可以预定比率旋转的第一部分和可随所迷笫二 中间轴旋转的第二部分；其中所述单向飞轮离合器构造成当所述第一 部分以不高于所述第二部分速度的速度沿前进方向旋转时承担扭矩， 当所述第二部分以高于所述第一部分的速度旋转时超越，并且当所述 第二部分沿与所述前进方向相反的方向旋转时构造为自由转动。
9. 如权利要求8所述的变速器，还包括电动机/发电机，其操作地连接到所述第二中间轴上，并为了同步 所述中间轴的速度、在所述输入元件或输出元件提供扭矩、和再生制 动中的至少一项而操作，以有选择地给所迷第二中间轴增加扭矩或从 其接收扭矩u
10. 如权利要求9所述的变速器，还包括另一电动机/发电机，其操作地连接到所述第一中间轴上，并为了同步所述中间轴的速度、在所述输入元件或输出元件提供扭矩、和再生制动中的至少 一 项而操作，以有选择地给所述第 一 中间轴增加扭矩 或从其接收扭矩。
11.如权利要求l所述的变速器，其中所述中间轴在耐久性方面根 据在所述至少 一个速比期间由所迷第 一和第二中间轴承受基本相等的 扭矩来构造。
12. —种控制变速器的方法，包括提供第一和第二中间轴以及基本上相同的齿轮组，每个齿轮组都具 有通过扭矩传递机构的不同组合的接合而与相应 一个中间轴选择性连 接以随其旋转的齿轮，以在输入元件与输出元件之间提供不同的速比， 其中所述扭矩传递机构与所述中间轴同轴；一组输出齿轮；提供第一和第二扭矩传递装置，该笫一和第二扭矩传递装置可操作 用于从所述输入元件分别向所述第一和第二中间轴传递扭矩；以及接合所述扭矩传递装置和选择的 一个扭矩传递机构，以便以所述速 比中的一个速比在所述两个中间轴上建立从所迷输入元件到所迷输出 元件的扭矩流，使得在所述一个速比期间，所述扭矩由各中间轴基本均等地分担。
13. 如权利要求12所述的方法，其中所述基本上相同的齿轮组和所个前进速比:其包括所述一个速比；;且还包括r、曰、'分离所述第一扭矩传递装置，使得从所述输入元件到所述输出元件 的扭矩由所述第二中间轴承担，而不是由所述第 一中间轴承担；分离一个扭矩传递机构中以将所述齿轮中的一个齿轮从所述第一 中间轴断开，并接合另一个扭矩传递机构以将另一齿轮与所述第一中 间轴连接以随其旋转；接合所述第一扭矩传递装置，并分离所述第二扭矩传递装置，以传 递扭矩至所述第 一 中间轴，使得在所述第 一 中间轴上于所述输入元件 与所述输出元件之间建立不同的速比，并且所迷第 一中间轴承担所述 输入元件与所述输出元件之间所有的扭矩；分离 一个扭矩传递机构以将一个齿轮从与所述第二中间轴的旋转 断开，并接合另 一个扭矩传递机构以将另 一个齿轮与所迷第二中间轴 连接而随其旋转；接合所述第二扭矩传递装置；以及滑动所述第一扭矩传递装置。
14. 如权利要求13所迷的方法，其中与所述第二中间轴连接以随其 旋转的所述另一个齿轮构造成将扭矩从所述第二中间轴传递通过所述输出齿轮组，以建立不同的速比；以及其中滑动所述第一扭矩传递装置将扭矩传递至所述第二中间轴，使 得在所述不同速比中，扭矩栽荷将由所述第 一和第二中间轴基本上均 等地承担。
15. 如权利要求13所述的方法，其中所述一个速比为所述三个速比 中的第一个；其中所迷不同速比为所迷三个速比中的第二个，并且其 特征在于比所述三个速比中的第一个低的数值；其中与所述第二中间 轴连接以随其旋转的所述另 一个齿轮构造为将扭矩从所迷第二中间轴 传递通过所述输出齿轮组，以建立所述三个速比中的第三个；其中所 述三个速比中的第三个的数值比所述三个速比中的第二个低。
16. 如权利要求13所述的方法，其中在所述至少三个不同速比中， 所述不同速比为与所述速比在数值上不连续的速比。
17. 如权利要求13所述的方法，其中电动机/发电机操作地连接到 至少一个中间轴上；并且还包括在接合另 一 个扭矩传递机构以将另 一 个齿轮与所述第二中间轴连 接而随其旋转之前，控制所述电动机/发电机的速度，以同步所迷第一 和第二中间轴的速度。
18. 如权利要求12所述的方法，其中第一电动机/发电机操作地连 接到所述笫 一 中间轴，第二电动机/发电机操作地连接到所述第二中间 轴，发动机连接到所述输入元件以给所述输入元件提供扭矩；并且还 包括分离所述扭矩传递装置，同时控制所述第一电动机/发电机以便通矩，以i立所述i动机停止的仅使用电能运行的模式，'所述基二上相同的齿轮组具有与所述第一中间轴有选择地连接以随其旋转的齿轮； 将接合的一个扭矩传递机构从所述第二中间轴上的一个齿轮分离，使得到所述输出元件的所有扭矩都由所迷第 一 电动机/发电机提供； 接合所述第二扭矩传递装置；以及控制扭矩第二电动机/发电机向所述输入元件提供扭矩，以重起发 动机，从而建立混合运行模式。
19. 如权利要求12所述的方法，其中所述第一扭矩传递装置为盘离 合器，所述第二扭矩传递装置为单向离合器；并且其中接合所述扭矩传递装置和所选择一个的扭矩传递机构包括将所述第一扭矩传递装置与所述第一中间轴接合，并且将一个扭矩传递机构与所述第 一 中间轴上的 一个齿轮接合；将一个扭矩传递机构与所迷第二中间轴上的 一个齿轮接合； 滑动所述盘离合器以将一部分扭矩栽荷从所述第一中间轴传递到所述第二中间轴，使得在所述一个速比期间，扭矩基本上由所述第一和第二中间轴均等地承担；分离所述第一扭矩传递装置，使得所述第 一中间轴不承担扭矩；将所述一个扭矩传递机构从所述第一中间轴上的所述一个齿轮分 离，并将一个扭矩传递机构与所述第 一中间轴上的另 一个齿轮接合；接合所述第一扭矩传递装置，使得扭矩完全由所述第一中间轴承 担，并在所述输入元件与所述输出元件之间建立另一速比，而所述第 二扭矩传递装置超越；将所述一个扭矩传递机构从所述第二中间轴上的所述一个齿轮分 离，并将不同的一个扭矩传递机构与所述第二中间轴上的不同 一个齿 轮接合，使得扭矩能通过所述第二中间轴和所述输出齿轮组以所述另 一速比传递到所迷输出元件；以及滑动所述盘离合器以将扭矩从所述第 一 中间轴传递到所述第二中 间轴，使得在所述另一速比中，扭矩由所述第一和第二中间轴基本上 均等地承担。
20. —种混合变速器，包括输入元件；输出元件；第一中间轴，其与所迷输入和输出元件基本上平行； 第二中间轴，其从所述第一中间轴间隔开，并与所述输入和输出元 件基本上平行；第一组齿轮；其中所述第一组齿轮中的每个齿轮都与所迷第一中间 轴同轴，并且可与所迷第 一 中间轴有选择地接合以随其旋转；第二组齿轮，其与所述第一组齿轮基本上相同；其中所述第二组齿 轮中的每个齿轮都与所述第二中间轴同轴，并且可与所述第二中间轴 有选择地接合以随其旋转；一組输出齿轮；其中每个输出齿轮都与所述输出元件同轴且可随所述输出元件旋转，并与所述第一组齿轮中的相应一个齿轮和所述第二 齿轮组中的相应一个齿轮啮合，所述第二齿轮中的所述相应一个齿轮与所迷第 一齿轮组的所述相应 一 个齿轮基本相同；电动机/发电机，其与一个中间轴操作地连接，以给所迷一个中间 轴提供扭矩或从其接收扭矩；第一扭矩传递装置，其用于从所述输入元件向所迷第一中间轴传递扭矩；第二扭矩传递装置，其用于从所迷输入元件向所述第二中间轴传递 扭矩；多个扭矩传递机构；其中每个扭矩传递机构都能被控制，以将扭矩 从所述第一和第二中间轴中的一个传递到所述第一或第二组齿轮中相 应的一个齿^";控制器，其操作地连接到所述电动机/发电机、所述扭矩传递机构、 并连接到所述第一和第二扭矩传递装置中的至少一个上，以便以不同 的组合接合所述扭矩传递机构、及所迷第 一和第二扭矩传递装置中的 所述至少一个扭矩传递装置，以建立各种运行才莫式；并且其中在所述 运行模式的至少 一些模式期间，所迷第 一和第二扭矩传递机构都接合， 使得所述第 一和第二中间轴都承受基本相等的扭矩载荷。
全文摘要
本发明涉及用于扭矩载荷分担的具有基本相同的齿轮组的变速器。一种变速器，具有输入元件和输出元件；具有基本相同的齿轮组的第一和第二中间轴，所述基本上相同的齿轮组具有分别与所述第一和第二中间轴同轴且可与所述第一和第二中间轴选择性连接以随其旋转的齿轮。输出齿轮，所述输出元件同轴并可随其旋转，且与所述基本相同的齿轮组啮合。第一和第二扭矩传递装置可操作用于将扭矩从所述输入元件分别传递到所述第一和第二中间轴。扭矩传递机构与中间轴上同轴安装，且可绕该中间轴旋转并与其上安装的齿轮选择地接合。控制器操作地连接到所述扭矩传递机构和至少一个所述扭矩传递装置。所述扭矩传递机构和所述扭矩传递装置可接合，使得在所述输入元件与所述输出元件之间建立的速比期间，扭矩由两个中间轴基本均等地承担。
文档编号F16H3/087GK101639113SQ200910165020
公开日2010年2月3日 申请日期2009年7月28日 优先权日2008年7月28日
发明者A·G·霍尔姆斯 申请人:通用汽车环球科技运作公司