專利名稱：雙中間軸協(xié)同傳遞動力的自動變速器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車傳動系統(tǒng)，尤其是汽車離合器傳動系統(tǒng)，具體地，涉及汽車離合器傳動系統(tǒng)中雙中間軸協(xié)同傳遞動力的的自動變速器及相應(yīng)的控制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在的汽車自動變速器主要有液力機械式自動變速器(AT)、無級變速器(CVT)以及電控機械式自動變速器(AMT)。特別是電控機械式自動變速器的發(fā)展，由于其具有目前汽車エ業(yè)發(fā)展所要求的高燃油經(jīng)濟性、低排放和保護現(xiàn)有手動 變速器生產(chǎn)投資等優(yōu)點，受到了各大汽車廠的重視。但是AMT的工作原理決定了它在換檔過程中存在動カ中斷的缺點，車輛必然產(chǎn)生減速度，換檔時間長，給車輛的加速性、舒適性等帶來不利影響。正是在這種情況下，雙離合器式自動變速器-DCT應(yīng)運而生，它既可以充分利用電控機械式自動變速器具有的優(yōu)點，又可以消除其換檔過程動力中斷的缺點。現(xiàn)有的DCT系統(tǒng)的基本構(gòu)成可歸納成如圖I所示。從原理上講，DCT系統(tǒng)是將2套離合器一齒輪變速系統(tǒng)交替使用，其中一套負責1、3、5檔等奇數(shù)檔變速；另一套負責2、4、6檔等偶數(shù)檔和倒檔的變速。事實上，雖然DCT系統(tǒng)實現(xiàn)了動カ換擋，但是與所有現(xiàn)有的機械式自動變速器一祥，其變速器的檔位數(shù)是受變速器內(nèi)傳遞齒輪對數(shù)限制的，即一般情況下，有幾對傳遞齒輪就有幾個檔位；同吋，DCT系統(tǒng)工作時只有ー根軸傳遞動力，另ー根處于閑置狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種雙中間軸協(xié)同傳遞動力的的自動變速器及其相應(yīng)的控制方法。根據(jù)本發(fā)明的ー個方面，提供一種雙中間軸協(xié)同傳遞動力的的自動變速器，包括第一離合器、第一中間軸、第二離合器、第二中間軸、變速器輸入軸、變速器輸出軸，還包括行星機構(gòu)，其中，所述行星機構(gòu)包括如下裝置行星架，其連接所述變速器輸入軸；齒圈，其連接所述第一離合器非連接所述第一中間軸的一端；太陽輪，其連接所述第二離合器非連接所述第二中間軸的一端。優(yōu)選地，還包括如下裝置第一制動器，其連接所述齒圈，用于制動所述齒圈;第ニ制動器，其連接所述太陽輪，用于制動所述太陽輪。根據(jù)本發(fā)明的另ー個方面，還提供一種雙中間軸協(xié)同傳遞動力的自動變速器的控制方法，包括如下步驟a.確定汽車所需的速比；b.根據(jù)所述速比確定檔位；c.根據(jù)所述檔位控制換檔驅(qū)動機構(gòu)，所述步驟c包括如下步驟cl.控制所述換檔驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動所述第一中間軸和第二中間軸同時向所述變速器輸出軸傳遞動力。優(yōu)選地,所述步驟Cl包括如下步驟cll.判斷所述齒圈是否被制動；cl2.若所述齒圈被制動，則將所述第一中間軸上空套的齒輪與所述變速器輸出軸上相應(yīng)的接合套接合；cl3.將所述第一離合器接合；cl4.將所述第一制動器松開。
優(yōu)選地，所述步驟Cl包括如下步驟cll’ .判斷所述太陽輪是否被制動；cl2’ .若所述太陽輪被制動，則將所述第二中間軸上空套的齒輪與所述變速器輸出軸上相應(yīng)的接合套接合；cl3’.將所述第二離合器接合；cl4’.將所述第二制動器松開。本發(fā)明是在現(xiàn)有的雙離合器式自動變速器的基礎(chǔ)上，通過增設(shè)行星機構(gòu)和兩個制動器，并配合兩個離合器使用，使它既可以達到用極少的齒輪對數(shù)實現(xiàn)更多速比檔位的目的，又可以實現(xiàn)雙離合器自動變速器的動カ換檔性能。


通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯
圖I示出現(xiàn)有技術(shù)中雙離合器自動變速器的結(jié)構(gòu)示意 圖2示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的，雙中間軸協(xié)同傳遞動力的的自動變速器的結(jié)構(gòu)示意 圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的，雙中間軸協(xié)同傳遞動力的的自動變速器的結(jié)構(gòu)示意 圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的，雙中間軸協(xié)同傳遞動力的的自動變速器的控制方法的流程圖。
具體實施例方式圖2示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的，雙中間軸協(xié)同傳遞動力的的自動變速器的結(jié)構(gòu)示意圖。具體地，在本實施例中，所述雙中間軸協(xié)同傳遞動力的的自動變速器包括第一離合器21、第一中間軸41、第二離合器22、第二中間軸42、變速器輸入軸6、變速器輸出軸5，還包括行星機構(gòu)3，其中，所述行星機構(gòu)3包括行星架31、齒圈、太陽輪，其中，所述行星架31連接所述變速器輸入軸6，所述齒圈連接所述第一離合器21非連接所述第一中間軸41的一端，所述太陽輪連接所述第二離合器22非連接所述第二中間軸42的一端。優(yōu)選地，所述自動變速器還包括第一制動器11、第二制動器12，其中，所述第一制動器11連接所述齒圈，用于制動所述齒圈；所述第二制動器12連接所述太陽輪，用于制動所述太陽輪。所述第一制動器11以及第二制動器12優(yōu)選地均固定在所述自動變速器的外売上。發(fā)動機輸出的動カ經(jīng)所述行星機構(gòu)3、第一離合器11、第二離合器12、第一中間軸41、第二中間軸42、最終通過所述變速器輸出軸5輸出。更為具體地，本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中不足，提供一種雙離合器自動變速器，使之既可以達到用極少的齒輪對數(shù)實現(xiàn)更多的速比檔位的目的，又可以實現(xiàn)雙離合器自動變速器的動カ換檔的功能。在對所述自動變速器進行控制的過程中，根據(jù)車輛當前的運行狀況，通過指令換擋驅(qū)動機構(gòu)對所述第一離合器21、第二離合器22、第一制動器11、第二制動器12進行控制，來實現(xiàn)不同配合動作以達到不同需求的。由于所述行星機構(gòu)3自身的特性，使所述自動變速器的第一中間軸41以及第二中間軸42可單根工作，也可兩根同時工作，但動カ的輸出則都是通過所述變速器輸出軸5完成的。根據(jù)傳遞動カ的中間軸不同，大致可分為3種工作情況、假設(shè)所述第一中間軸上空套有n個不同傳動比的齒輪(檔位為1，3，5，…，2n+1)，所述第二中間軸上空套有m個不同傳動比的齒輪(檔位為2，4，6，…，2m)。ns為所述太陽輪轉(zhuǎn)速；nr為所述齒圈轉(zhuǎn)速；行星排特性參數(shù)k=r^ / ns ;in、i22、i33、…分別為(n+m)對齒輪的傳動比(其中n、m為正整數(shù))。
第I種所述第一離合器、第一制動器同時工作(ns=0)，即所述第一離合器結(jié)合，同時所述第二制動器將所述太陽輪制動。這種情況下所述自動變速器中只有所述第一中間軸傳遞動力，其上的齒輪91、93、…、99可與相應(yīng)的接合套接合工作。此時，
(1)相應(yīng)接合套與齒輪91接合，可得傳動比 “=kX in/l+k
(2)相應(yīng)接合套與齒輪93接合，可得傳動比 i3= kXi33/l+k
(n)相應(yīng)接合套與齒輪99接合，可得傳動比
!211-1- k/\l (2n-i) (2n-l)/l+k
第2種所述第二離合器、第一制動器同時工作(nfO)，即所述第二離合器結(jié)合，同時所述第一制動器將所述齒圈制動，這種情況下所述自動變速器中只有所述第二中間軸エ作，其上的齒輪92、94、…、98可與相應(yīng)的接合套接合工作。此時，
(1)相應(yīng)接合套與齒輪92接合可得傳動比 i2= i22/l+k
(2)相應(yīng)接合套與齒輪94接合可得傳動比
Ii= i44/l+k
(m)相應(yīng)接合套與齒輪98接合，可得傳動比
12m= 1 (2m) (2m) /lTK
第3種所述第一離合器、第二離合器同時工作，所述第一制動器、第二制動器都不制動，所述自動變速器中的第一中間軸和第二中間軸同時傳遞動力。此時，
(1)所述第一中間軸上的齒輪91、所述第二中間軸上的齒輪92分別與相應(yīng)接合套同時接合，可得傳動比
i12= (i22+ kXin) /1+k
(2)所述第一中間軸上的齒輪91、所述第二中間軸上的齒輪94分別與相應(yīng)接合套同時接合，可得傳動比
i14= (i44+ kXin) /1+k
(3)所述第一中間軸上的齒輪93、所述第二中間軸上的齒輪92分別與相應(yīng)接合套同時接合，可得傳動比
I23= (i22+ kXi33) /1+k
(4)所述第一中間軸上的齒輪93、所述第二中間軸上的齒輪94分別與相應(yīng)接合套同時接合，可得傳動比
i34= (i44+kXi33) /1+k
(5)所述第一中間軸上的齒輪99、所述第二中間軸上的齒輪98分別與相應(yīng)接合套同時接合，可得傳動比
i (2n-l) (2m)_ ^2111 + kXi (2n-i) (2n-l) ) /l+k
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明提供的自動變速器總共可得到(n+m+nXm)種不同的速比，SP (n+m+nXm)個檔位，具體分析見后面的具體實時方式?？梢娺@種變速器所獲得的檔位數(shù)遠遠大于現(xiàn)有的與其具有相同的齒輪對數(shù)的DCT的(n+m)個檔位。同時本發(fā)明還可根據(jù)各種汽車對動カ性和經(jīng)濟性的不同要求，選用不同數(shù)量的檔位使用。本發(fā)明是在現(xiàn)有的雙離合器式自動變速器的基礎(chǔ)上，通過增設(shè)行星機構(gòu)和兩個制動器，并配合兩個離合器使用，使它既可以達到用極少的齒輪對數(shù)實現(xiàn)更多速比檔位的目的，又可以實現(xiàn)雙離合器自動變速器的動カ換檔性能。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的，雙中間軸協(xié)同傳遞動力的的自動變速器的結(jié)構(gòu)示意圖。具體地，在本實施例中，所述自動變速器采用4對齒輪傳輸動力，所述第一中間軸上空套有齒輪91、93 ;所述第二中間軸上空套有齒輪92、94和倒檔齒輪98，所述變速器輸出5上布置有相應(yīng)的齒輪。ns為所述太陽輪轉(zhuǎn)速；n,為所述齒圈轉(zhuǎn)速；in、i22、i33、i44分別為4對齒輪的傳動比。為了便于說明，取這4對齒輪的傳動比為等比級數(shù)，即in /i22=i22/i33=iss/i44=q= I- 5 ;假設(shè)行星排特性參數(shù) k=nr/ns=l. 4 ；i44=l. 5。對所述第一制動器11、第二制動器12、第一離合器21、第二離合器22不同配合使用情況的速比進行分析，根據(jù)上面推導(dǎo)的速比，可得到3種情況下的8種速比
(1)第一離合器、第二制動器同時工作(ns=0)，只有所述第一中間軸傳遞動カ時的速比
為
①相應(yīng)接合套與齒輪91接合，可得傳動比 “=1. 4X1. 53X1. 5/2. 4= 2. 96;
②相應(yīng)接合套與齒輪93接合，可得傳動比 i3=l. 4X1. 5X1. 5/2. 4 =1. 31;
(2)所述第二離合器、第一制動器同時工作(nr=0)，只有所述第二中間軸傳遞動カ時的速比為
①相應(yīng)接合套與齒輪92接合，可得傳動比 I2=L 52X1. 5/2. 4=1. 41;
②相應(yīng)接合套與齒輪94接合，可得傳動比 i4=l. 5/2. 4==0. 83 ；
(3)所述第一離合器、第二離合器同時結(jié)合工作，所述第一制動器、第二制動器都不制動時的速比為
①將齒輪91、92同時接入，可得傳動比 i12=( I. 53+1. 4X1. 5) XI. 5/2. 4= 4. 37;
②將齒輪91、94同時接人，可得傳動比 i14=( 1+1. 4X1. 53) XI. 5/2. 4=3. 59;
③將齒輪92、93同時接入，可得傳動比 i23=( I. 52+1. 4X 1. 53) XI. 5/2. 4=2. 72;
④同時接入齒輪93、94，可得傳動比 134=( 1+1. 4X1. 5) XI. 5/2. 4=1. 94;通過以上速比計算，得到了(2+2+2X2)個不同速比，其大小關(guān)系為
i12>i14>i1>i23>i34>i2>i3>i4
這ー速比排列只是在k=l. 4，各齒輪傳動比取等比級數(shù)q=l. 5時的ー個個例。速比大小根據(jù)所選擇的行星排的特性參數(shù)和各齒輪傳動比的不同，具有不同的排列順序，并可根據(jù)需要的檔位數(shù)量對檔位擇優(yōu)選擇；同時還可根據(jù)需要預(yù)先確定所需要的檔位數(shù)和速比，然后根據(jù)公式推導(dǎo)出行星排特性參數(shù)和各對齒輪的傳動比。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的，雙中間軸協(xié)同傳遞動力的的自動變速器的控制方法的流程圖。具體地，在本實施例中，首先執(zhí)行步驟S210，確定汽車所需的速比；然后執(zhí)行步驟S211，根據(jù)所述速比確定檔位；最后執(zhí)行步驟S212，根據(jù)所述檔位控制換檔驅(qū)動機構(gòu)。優(yōu)選地，所述步驟S212包括步驟“控制所述換檔驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動所述第一中間軸和第二 中間軸同時向所述變速器輸出軸傳遞動力”。進ー步優(yōu)選地，所述“控制所述換檔驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動所述第一中間軸和第二中間軸同時向所述變速器輸出軸傳遞動力”的步驟可以包括步驟“判斷所述齒圈是否被制動”、步驟“若所述齒圈被制動，則將所述第一中間軸上空套的齒輪與所述變速器輸出軸上相應(yīng)的接合套接合”、步驟“將所述第一離合器接合”、步驟“將所述第一制動器松開”，還可以包括步驟“判斷所述太陽輪是否被制動”、步驟“若所述太陽輪被制動，則將所述第二中間軸上空套的齒輪與所述變速器輸出軸上相應(yīng)的接合套接合”、步驟“將所述第二離合器接合”、步驟“將所述第二制動器松開”。車輛在行駛過程中需要換擋時，所述控制方法會根據(jù)汽車的運行狀況選擇合適的檔位，通過指令換擋驅(qū)動機構(gòu)完成換檔動作。例如當車輛以傳動比il工作時，此時所述第一離合器和第二制動器同時接合，所述行星機構(gòu)的太陽輪被制動，此時行星輪系變?yōu)槎ㄝS輪系，所述行星架將發(fā)動機輸出的功率傳遞給所述齒圈，經(jīng)所述第一離合器、第一中間軸和齒輪副，最終由所述變速器輸出軸輸出；檔位的變換則是根據(jù)車輛運行狀況來決定的，若此時判斷出車輛需要以ー傳動比工作，則可通過控制換擋驅(qū)動機構(gòu)，預(yù)先將所述齒輪92與相應(yīng)接合套接合，此所述第二時離合器處于分離狀態(tài)，所述第二中間軸還不傳遞動カ，待達到一定換擋時刻時，使所述第二離合器接合、所述第二制動器松開，同時所述第一離合器分離、所述第一制動器制動，經(jīng)過這ー過程后，變速器便完成換擋程序，此時所述齒圈便被制動，而動力則由所述行星架經(jīng)所述太陽輪、第二離合器、第二中間軸、齒輪副由所述變速器輸出軸輸出；若判斷車輛需要以另ー傳動比工作，即所述第一中間軸與第二中間軸需同時工作，將處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)下的第二中間軸上的齒輪92預(yù)先掛入，當達到換擋時刻時，控制所述第二離合器、第二制動器動作，使所述第二離合器接合，所述第二制動器分離結(jié)束制動，此時發(fā)動機輸入給所述行星架的動カ經(jīng)所述齒圈、太陽輪由兩路輸出，變速器兩根中間軸同時工作，得到ー個不同的速比輸出。其它的換擋原理與上述相同，在此不予贅述。由以上實施例可看出，本發(fā)明提出的雙離合器式自動變速器，具有以下特點該變速器通過行星機構(gòu)、離合器和制動器的配合使用可以以(m+n)對齒輪對數(shù)實現(xiàn)(m+n+mXn)個檔位數(shù)(其中m為ー變速器輸入軸的齒輪數(shù)，n為另ー輸入軸的齒輪數(shù))，大大提高了其動力性和燃油經(jīng)濟性。使用雙離合器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了現(xiàn)有的DCT的動カ換檔性能,從而大大提高了車輛的動カ性和駕乘舒適性。由于本發(fā)明可以以(m+n)對齒輪對數(shù)實現(xiàn)(m+n+mXn)個檔位速比，因此使它可以廣泛應(yīng)用于對擋位數(shù)有不同要求的車型。在檔位數(shù)要求一定的情況下，可以大大減少齒輪的數(shù)量，從而縮小了其體積和重量，使更容易在車輛上布置。因此，本發(fā)明提出的雙離合器自動變速系統(tǒng)具備工程應(yīng)用、特別是車用的良好前景。
以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種雙中間軸協(xié)同傳遞動力的的自動變速器，包括第一離合器、第一中間軸、第二離合器、第二中間軸、變速器輸入軸、變速器輸出軸，其特征在于，還包括行星機構(gòu)，其中，所述行星機構(gòu)包括如下裝置 行星架，其連接所述變速器輸入軸； 齒圈，其連接所述第一離合器非連接所述第一中間軸的一端； 太陽輪，其連接所述第二離合器非連接所述第 二中間軸的一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自動變速器，其特征在于，還包括如下裝置 第一制動器，其連接所述齒圈，用于制動所述齒圈； 第二制動器，其連接所述太陽輪，用于制動所述太陽輪。
3.—種雙中間軸協(xié)同傳遞動力的自動變速器的控制方法，包括如下步驟 確定汽車所需的速比； 根據(jù)所述速比確定檔位； 根據(jù)所述檔位控制換檔驅(qū)動機構(gòu)， 其特征在于，所述步驟c包括如下步驟 Cl.控制所述換檔驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動所述第一中間軸和第二中間軸同時向所述變速器輸出軸傳遞動力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述步驟Cl包括如下步驟 cl I.判斷所述齒圈是否被制動； cl2.若所述齒圈被制動，則將所述第一中間軸上空套的齒輪與所述變速器輸出軸上相應(yīng)的接合套接合； cl3.將所述第一離合器接合； cl4.將所述第一制動器松開。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的控制方法，其特征在于，所述步驟Cl包括如下步驟 cir.判斷所述太陽輪是否被制動； Cl2’.若所述太陽輪被制動，則將所述第二中間軸上空套的齒輪與所述變速器輸出軸上相應(yīng)的接合套接合； cl3’.將所述第二離合器接合； cl4’.將所述第二制動器松開。
全文摘要
本發(fā)明提供一種雙中間軸協(xié)同傳遞動力的自動變速器，包括第一離合器、第一中間軸、第二離合器、第二中間軸、變速器輸入軸、變速器輸出軸，還包括行星機構(gòu)，其中，所述行星機構(gòu)包括如下裝置行星架，其連接所述變速器輸入軸；齒圈，其連接所述第一離合器非連接所述第一中間軸的一端；太陽輪，其連接所述第二離合器非連接所述第二中間軸的一端。還提供相應(yīng)的控制方法。本發(fā)明是在現(xiàn)有的雙離合器式自動變速器的基礎(chǔ)上，通過增設(shè)行星機構(gòu)和兩個制動器，并配合兩個離合器使用，使它既可以達到用極少的齒輪對數(shù)實現(xiàn)更多速比檔位的目的，又可以實現(xiàn)雙離合器自動變速器的動力換檔性能。
文檔編號F16H61/68GK102644702SQ20111003882
公開日2012年8月22日 申請日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月16日
發(fā)明者張海, 高波 申請人:上海紫成信息科技有限公司