具有动态扭矩传递装置的自动化手动变速器

摘要

本发明公开了具有动态扭矩传递装置的自动化手动变速器。变速器系统包括输入部和多速齿轮系，输入部可操作以接收扭矩，多速齿轮系包括最终输出部，用于将扭矩传递到最终传动装置。离合器互连所述输入部和所述多速齿轮系。当设置在接合位置时，离合器以在其之间扭矩连通的方式连接输入部和最终输出部。当设置于脱开位置时，离合器断开输入部和最终输出部之间的扭矩连通。双行星扭矩传递装置包括一对联接到一起的行星齿轮系，并且互连输入部和最终输出部。双行星扭矩传递装置与离合器成并行关系设置在输入部和最终输出部之间。在离合器被设置于脱开位置时，双行星扭矩传递装置在输入部和最终输出部之间传递扭矩。

说明书

技术领域

本公开总地涉及用于车辆的动力总成，且更具体地说，涉及自动化手 动变速器系统。

背景技术

自动化手动变速器利用控制器来电子地且自动地接合和脱开手动变速 器的离合器。控制器也通过离合器的接合和脱开来协调不同传动比之间的 转换。于是，自动化手动变速器以与传统手动变速器相同的方式操作，但 是不需要使用者致动离合器或改变传动比的输入，这由控制器来控制。

类似于传统手动变速器，自动化手动变速器在离合器脱开以改变变速 器的传动比时遭遇扭矩中断。由于使用者通常期望自动化手动变速器的换 挡品质接近自动变速器的换挡品质，因此这些扭矩中断通常是不期望的。

发明内容

提供了一种用于车辆的变速器系统。变速器系统包括可操作以从动力 源接收扭矩的输入部以及可操作以将扭矩传递到最终传动装置的最终输出 部。离合器将输入部和最终输出部相互连。离合器在接合位置和脱开位置 之间可移动。当设置在接合位置时，离合器以在其间扭矩连通的方式连接 输入部和最终输出部。当设置在脱开位置时，离合器断开输入部和最终输 出部之间的扭矩连通。双行星扭矩传递装置互连所述输入部和最终输出 部。所述双行星扭矩传递装置以与离合器并行的关系设置在输入部和最终 输出部之间。在所述离合器设置于脱开位置时，所述双行星扭矩传递装置 将扭矩在输入部和最终输出部之间传递。

提供了一种用于车辆的动力总成。所述动力总成包括动力源，所述动 力源可操作以产生扭矩。输入部联接到所述动力源，并且可操作以从所述 动力源接收扭矩。自动化手动齿轮系联接到所述输入部，并且包括最终输 出部，所述最终输出部可操作以将扭矩传递到最终传动装置。离合器互连 所述输入部和所述自动化手动齿轮系。所述离合器在接合位置和脱开位置 之间可移动。当设置在接合位置时，所述离合器以在其间扭矩连通的方式 联接输入部和自动化手动齿轮系。当设置在脱开位置时，所述离合器断开 所述输入部和所述自动化手动齿轮系之间的扭矩连通。双行星扭矩传递装 置互连所述输入部和所述自动化手动齿轮系的最终输出部。所述双行星扭 矩传递装置与离合器成并行关系设置在所述输入部和所述最终输出部之 间。当所述离合器设置在脱开位置时，所述双行星扭矩传递装置在所述输 入部和所述最终输出部之间传递扭矩，由此将所述自动化手动齿轮系从所 述输出部脱开。

于是，当所述离合器脱开时，由此防止通过多速齿轮系、例如自动化 手动齿轮系连通扭矩时，双行星扭矩传递装置将扭矩从所述输入部传递到 所述最终输出部，以防止或限制动力总成中的扭矩中断。通过在离合器脱 开时将扭矩传递到最终输出部，在离合器脱开以改变多速齿轮系的传动比 时动力仍可以传递到最终传动装置。通过在多速齿轮系中改变传动比的同 时使得动力总成中的扭矩中断最小，可以改善动力总成的换挡质量。

根据一方面，提供一种用于车辆的变速器系统，所述变速器系统包 括：

可操作以从动力源接收扭矩的输入部；

可操作以将扭矩传递到最终传动装置的最终输出部；

互连输入部和最终输出部的离合器，其中，离合器可在接合位置和脱 开位置之间移动，接合位置以在输入部和最终输出部之间扭矩连通的方式 连接输入部和最终输出部，而脱开位置断开输入部和最终输出部之间的扭 矩连通；以及

双行星扭矩传递装置，互连输入部和最终输出部，并且以与离合器并 行的关系设置在输入部和最终输出部之间，其中，当离合器被设置于脱开 位置时，双行星扭矩传递装置在输入部和最终输出部之间传递扭矩。

优选地，其中，双行星扭矩传递装置包括联接到一起以在输入部和最 终输出部之间传递扭矩的第一行星齿轮系和第二行星齿轮系。

优选地，其中，第一行星齿轮系包括简单行星齿轮系或复合行星齿轮 系中的一种，第二行星齿轮系包括简单行星齿轮系或复合行星齿轮系中的 一种。

优选地，其中，第一行星齿轮系包括第一太阳齿轮、第一齿圈和由第 一托架支撑的至少一个第一行星齿轮，且其中第二行星齿轮系包括第二太 阳齿轮、第二齿圈和由第二托架支撑的至少一个第二行星齿轮。

优选地，其中，第一行星齿轮系的第一齿圈或等效节点中的一个和第 二行星齿轮系的第二齿圈或等效节点中的一个被连接以用于一起旋转。

优选地，其中，第一行星齿轮系的第一太阳齿轮或等效节点中的一个 和第二行星齿轮系的第二太阳齿轮或等效节点中的一个被连接以用于一起 旋转。

优选地，其中，第一行星齿轮系的第一托架或等效节点中的一个连接 到输入部。

优选地，其中，第二行星齿轮系的第二托架或等效节点中的一个连接 到最终输出部。

优选地，其中，第一行星齿轮系的第一齿圈或等效节点中的一个和第 一行星齿轮系的第一太阳齿轮或等效节点中的一个协作，以限定第一行星 齿轮系的第一传动比，且其中第二行星齿轮系的第二齿圈或等效节点中的 一个和第二行星齿轮系的第二太阳齿轮或等效节点中的一个协作，以限定 第二行星齿轮系的第二传动比，其中，第一传动比不同于第二传动比。

优选地，所述变速器系统还包括互连离合器和最终输出部的多速齿轮 系。

优选地，其中，多速齿轮系是自动化手动齿轮系。

优选地，其中，最终输出部是多速齿轮系的输出部，使得双行星扭矩 传递装置联接到多速齿轮系的输出部。

优选地，所述变速器系统还包括速度控制机构，所述速度控制机构互 连双行星扭矩传递装置和最终输出部。

优选地，其中，速度控制机构包括齿轮系、行星齿轮系或者无级变速 器中的一种。

优选地，其中，速度控制机构包括具有第一齿轮组合和第二齿轮组合 的齿轮系。

优选地，其中，速度控制机构可在第一齿轮组合和第二齿轮组合之间 移动，以控制双行星扭矩传递装置的旋转速度。

根据本发明另一方面，提供一种用于车辆的动力总成，所述动力总成 包括：

可操作以产生扭矩的动力源；

联接到动力源并且可操作以从动力源接收扭矩的输入部；

联接到输入部并且包括可操作以将扭矩传递到最终传动装置的最终输 出部的自动化手动齿轮系；

互连输入部和自动化手动齿轮系的离合器，其中，离合器可在接合位 置和脱开位置之间移动，接合位置以在输入部和自动化手动齿轮系之间扭 矩连通的方式连接输入部和自动化手动齿轮系，脱开位置断开输入部和自 动化手动齿轮系之间的扭矩连通；

双行星扭矩传递装置，所述双行星扭矩传递装置互连输入部和自动化 手动齿轮系的最终输出部，并且与离合器成并行关系设置在输入部和最终 输出部之间，其中，当离合器设置在将自动化手动齿轮系从输入部脱开的 脱开位置时，双行星扭矩传递装置在所述输入部和所述最终输出部之间传 递扭矩。

优选地，其中，双行星扭矩传递装置包括联接到一起以在输入部和最 终输出部之间传递扭矩的第一行星齿轮系和第二行星齿轮系，其中，第一 行星齿轮系包括简单行星齿轮系或复合行星齿轮系中的一种，第二行星齿 轮系包括简单行星齿轮系或复合行星齿轮系中的一种。

优选地，其中：

第一行星齿轮系包括第一太阳齿轮、第一齿圈和由第一托架支撑的至 少一个第一行星齿轮；以及

第二行星齿轮系包括第二太阳齿轮、第二齿圈和由第二托架支撑的至 少一个第二行星齿轮。

优选地，其中：

第一齿圈和第二齿圈被连接以用于一起旋转；

第一太阳齿轮和第二太阳轮被连接以用于一起旋转；

第一托架连接到输入部；

第二托架连接到最终输出部；

第一齿圈和第一太阳齿轮协作以限定第一行星齿轮系的第一齿圈/太阳 齿轮比率，第二齿圈和第二太阳齿轮协作以限定第二行星齿轮系的第二齿 圈/太阳齿轮比率，且所述第一齿圈/太阳齿轮比率不同于所述第二齿圈/太 阳齿轮比率；以及

速度控制机构，所述速度控制机构互连双行星扭矩传递装置和最终输 出部，以控制双行星扭矩传递装置的旋转速度。

本教导的上述特征和优点以及其他特征和优点将从实施本教导的最佳 模式的随后的详细描述并在结合附图考虑时容易理解到。

附图说明

图1是车辆的动力总成的示意性平面图；

图2是动力总成的变速器系统的示意性平面图，示出变速器系统的离 合器接合，和通过离合器的动力流路径；

图3是示出当如在图2中所示的离合器接合且动力流通过该离合器时 变速器系统的双行星扭矩传递装置的扭矩和角速度的示意性杠杆图；

图4是变速器系统的示意性平面图，示出脱开的离合器和通过双行星 扭矩传递装置的动力流路径；

图5是示出当如在图4中所示的离合器脱开且动力流通过双行星扭矩 传递装置时双行星扭矩传递装置的扭矩和角速度的示意性杠杆图。

具体实施方式

本领域普通技术人员将意识到如“之上”、“之下”、“向上”、“向下”、 “顶部”、“底部”等术语描述性用于附图，并且并不对如所附权利要求书 限定的本公开的范围提出限制。此外，本教导在此可以在功能和/或逻辑块 部件和/或各种过程步骤方面加以描述。应该认识到这种块部件可以由被构 造成执行特定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件构成。

参照附图，图中，相同的附图标记遍及几幅图指代相同的零件，在图 1中动力总成大体上在20处示出。参照图1，动力总成20用于车辆，并且 包括动力源22和变速器系统24。动力源22可以包括但不局限于内燃发动 机，如汽油发动机或柴油发动机。另外，动力源22可以包括电动机，或者 内燃发动机和电动机的组合。所述动力源22产生扭矩，该扭矩被施加到变 速器系统24。所述变速器系统24将扭矩从动力源22传递到车辆的最终传 动装置26或者差速器。

所述变速器系统24包括输入部28和最终输出部30，该输入部28可 操作以从所述动力源22接收扭矩，所述最终输出部30可操作以将扭矩传 递到最终传动装置26。离合器32和双行星扭矩传递装置34各自连接到所 述输入部28，并且以相对于彼此并行的关系布置。多速齿轮系36互连所 述离合器32和所述最终输出部30。优选地是，所述最终输出部30是多速 齿轮系36的输出部。所述双行星扭矩传递装置34也联接到所述最终输出 部30，使得所述双行星扭矩传递装置34可以联接到所述多速齿轮系36的 输出部。

如图1所示，离合器32经多速齿轮系36互连所述输入部28和所述最 终输出部30。所述离合器32可在如图2所示的接合位置和如图4所示的 脱开位置之间移动。参照图2，当设置在接合位置时，所述离合器32以在 其间扭矩连通的方式连接所述输入部28和所述多速齿轮系36，以将扭矩 在输入部28和最终输出部30之间传递，如通过动力流路径38大体上示出 的。参照图4，当设置在脱开位置时，离合器32断开或脱开输入部28和 多速齿轮系36之间的扭矩连通，以禁止从输入部28经多速齿轮系36到最 终输出部30的扭矩连通。离合器32可以包括能够在输入部28和多速齿轮 系36之间并尤其是通过多速齿轮系36在输入部28和最终输出部30之间 选择性连接和断开扭矩连通的任何适当的装置。例如，离合器32可以包括 干式离合器32、湿式离合器32或一些其他类似的装置。

所述多速齿轮系36通过允许动力源22(例如发动机)多次操作通过 其扭矩范围而增大动力总成20的总体操作范围。在变速器系统24中可用 的前进速比的数量决定了发动机扭矩范围重复的次数。优选地是，多速齿 轮系36是自动化手动齿轮系，其中，控制器主动控制离合器32和多速齿 轮系36的操作，以在多速齿轮系36的不同传动比之间转换。但是，应该 理解的是多速齿轮系36不局限于在优选实施方式中描述的自动化手动齿轮 系，并且可替代地可以包括标准手动齿轮系、自动齿轮系、或在此未具体 提到的一些齿轮系类型。

参照图1，双行星扭矩传递装置34互连输入部28和最终输出部30。 优选地是，并如上所述，双行星扭矩传递装置34互连输入部28和多速齿 轮系36的输出部。双行星扭矩传递装置34与离合器32成并行关系设置在 输入部28和最终输出部30之间。参照图4，双行星扭矩传递装置34可操 作，以在离合器32设置于脱开位置时，在输入部28和最终输出部30之间 传递来自动力源22的扭矩，如动力流路径40所示。于是，当离合器32设 置于脱开位置，使得从输入部28经多速齿轮系36向最终输出部30的扭矩 传递被断开时，来自动力源22的扭矩仍可以从输入部28通过双行星扭矩 传递装置34传送到最终传动装置26。这允许控制器脱开离合器32并且改 变多速齿轮系36的传动比，同时仍保持输入部28和最终输出部30之间的 扭矩传递，由此防止在改变多速齿轮系36的传动比的同时动力总成20中 的不期望的扭矩中断。

参照图2和4，双行星扭矩传递装置34包括第一行星齿轮系42和第 二行星齿轮系44。第一行星齿轮系42可以包括简单行星齿轮系或复合行 星齿轮系。类似地，第二行星齿轮系44可以包括简单行星齿轮系或复合行 星齿轮系。如在此使用的，术语“简单行星齿轮系”应被理解为包括这样 的行星齿轮系，该行星齿轮系包括行星齿轮系统的三个基本部件，即：太 阳齿轮、支撑多个行星齿轮的行星托架和齿圈(环)。如在此使用的，术语 “复合齿轮系”应被理解为包括这样的行星齿轮系，该行星齿轮系包括多 于简单行星齿轮系的三个基本部件。第一行星齿轮系42和第二行星齿轮系 44联接到一起，以将扭矩在输入部28和最终输出部30之间传递。第一行 星齿轮系42包括第一太阳齿轮46、第一齿圈48和由第一托架52支撑的 至少一个第一行星齿轮50。类似地，第二行星齿轮系44包括第二太阳齿 轮54、第二齿圈56和由第二托架60支撑的至少一个第二行星齿轮58。

优选地并且如图中示意性示出的，第一齿圈48和第二齿圈56相连 接，如节点连接线62所示，用于一起旋转，并且第一太阳齿轮46和第二 太阳齿轮54连接，如节点连接线64所示，用于一起旋转。第一托架52和 第二托架60未连接，并因此以相对于彼此不同的速度自由旋转。第一托架 52连接到输入部28，并且第二托架60连接到最终输出部30。应理解的 是，第一行星齿轮系42和第二行星齿轮系44可以与图中所示以及在此所 描述的不同地构造，并且可以进一步包括更复杂的行星齿轮系统，如但不 限于复合行星齿轮系。

第一齿圈48和第一太阳齿轮46协作以限定第一行星齿轮系42的第一 齿圈/太阳齿轮比率。类似地，第二齿圈56和第二太阳齿轮54协作，以限 定第二行星齿轮系44的第二齿圈/太阳齿轮比率。第一齿圈/太阳齿轮比率 不同于第二齿圈/太阳齿轮比率。双行星扭矩传递装置34的输出扭矩比取 决于第一齿圈/太阳齿轮比率、第二齿圈/太阳齿轮比率和双行星扭矩传递装 置34的部件的不同旋转惯性。但是，第一齿圈/太阳齿轮比率和第二齿圈/ 太阳齿轮比率必须不同，使得输入和输出速度可以不同，以在扭矩通过双 行星扭矩传递装置34传递的同时适应其他部件限定的速度。当第一齿圈/ 太阳齿轮比率和第二齿圈/太阳齿轮比率相等时，所有节点将以相同速度旋 转，并且输入扭矩对输出扭矩的比率等于一。

参照图3，当离合器32设置于接合位置时，诸如如图2所示，来自动 力源22的所有扭矩被引导通过离合器32并且经多速齿轮系36到达最终输 出部30，并且没有来自动力源22的扭矩被引导到双行星扭矩传递装置34 的第一托架52。如图3的杠杆图所示，图3图示了离合器32接合时的双 行星扭矩传递装置34，所连接的第一齿圈48和第二齿圈56、所连接的第 一太阳齿轮46和第二太阳齿轮54、第一托架52和第二托架60的旋转速 度(大致由源自于每个节点终止在线65上的矢量示出)相同，如线65所 指示的，并且通过双行星扭矩传递装置34传递的扭矩等于零。

参照图5，当离合器32设置于脱开位置时，诸如，如图4中所示，来 自动力源22的所有扭矩被引导通过双行星扭矩传递装置34到达最终输出 部30，并且没有来自动力源22的扭矩被引导到离合器32。如图5的杠杆 图所示，图5图示了离合器32脱开时的双行星扭矩传递装置34，相连接 的第一齿圈48和第二齿圈56、相连接的第一太阳齿轮46和第二太阳齿轮 54、第一托架52和第二托架60的旋转速度(大致由源自于每个节点终止 在线67上的矢量示出)满足线67所图示的两个联接的行星齿轮组所导致 的约束。

参照图1，变速器系统24可以进一步包括速度控制机构66，该速度控 制机构66互连双行星扭矩传递装置34和最终输出部30。速度控制机构66 用于控制双行星扭矩传递装置34的部件相对于最终输出部30的旋转速度 的旋转速度。通过操纵从双行星扭矩传递装置34输出的旋转速度，速度控 制机构66允许双行星扭矩传递装置34的部件以较慢的旋转速度旋转，以 更接近地匹配双行星扭矩传递装置34的输入部的旋转速度。

例如，并且如图所示，速度控制机构66可以包括齿轮系，该齿轮系具 有第一齿轮组合68和第二齿轮组合70。可替代的是，速度控制机构66可 以包括但不限于行星齿轮系、无级变速器、或者一些其他类似的装置。如 图1的示例性实施方式中所示，速度控制机构66可在第一齿轮组合68和 第二齿轮组合70之间移动，以控制双行星扭矩传递装置34的旋转速度。 第一齿轮组合68可以为高传动比，以适于在多速齿轮系36在较高传动比 下操作时使用，如例如第三、第四、第五或更高挡的传动比。第二齿轮组 合70可以是低传动比，以适于在多速齿轮系36在较低传动比下操作时使 用，如例如第一、第二或第三挡传动比。

速度控制机构66可以包括同步器72，用于通过第一齿轮组合68或第 二齿轮组合70选择性连接双行星扭矩传递装置34和最终输出部30，这取 决于最终输出部30的旋转速度。同步器72如现有技术中已知的那样操 作，以将第一齿轮组合68或第二齿轮组合70中的一个联接到轴，以用于 与其一起旋转。同步器72可以包括能够选择性地将第一齿轮组合68和/或 第二齿轮组合70联接到轴的任何适当装置，所述轴连接到变速器系统24 的最终输出部30。

详细描述和图或附图支持和描述本公开，但是本公开的范围仅由权利 要求书限定。虽然已经详细描述了用于实施要求保护的教导的一些最佳模 式和其他实施方式，但是仍存在用于实践所附权利要求书中限定的本公开 的各种替代设计和实施方式。