專(zhuān)利名稱(chēng)：傳動(dòng)系的扭矩控制和應(yīng)用在這種扭矩控制中的齒輪換檔變速器的制作方法
本專(zhuān)利申請(qǐng)與轉(zhuǎn)讓給本專(zhuān)利申請(qǐng)的受讓人EATON公司的1995年11月17日申請(qǐng)、待審批的題為“傳動(dòng)系扭矩控制”的美國(guó)專(zhuān)利08/560,458有關(guān)。
本發(fā)明涉及裝有扭矩受控的發(fā)動(dòng)機(jī)和象超速式齒輪換檔變速器之類(lèi)的齒輪換檔變速器的汽車(chē)傳動(dòng)系中控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩(即飛輪扭矩)的一種系統(tǒng)/方法和應(yīng)用在這種系統(tǒng)/方法中的齒輪換檔變速器。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種有一個(gè)扭矩受控的發(fā)動(dòng)機(jī)、一個(gè)超速式變速器或直接傳動(dòng)式變速器和一個(gè)控制器的傳動(dòng)系系統(tǒng)，所述超速式變速器有一個(gè)直接傳動(dòng)比和起碼一個(gè)超速傳動(dòng)比，其中毗鄰直接傳動(dòng)比的傳動(dòng)比有額定扭矩增強(qiáng)了的齒輪，控制器則用以檢測(cè)當(dāng)前使用的傳動(dòng)比并發(fā)出指令輸出信號(hào)供在傳動(dòng)比小于直接傳動(dòng)比和增強(qiáng)額定扭矩傳動(dòng)比時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩限制在較小值，在傳動(dòng)比為直接傳動(dòng)比和增強(qiáng)額定扭矩傳動(dòng)比時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩限制在較大值。
重型汽車(chē)直接傳動(dòng)式和超速傳動(dòng)式(即在起碼一個(gè)傳動(dòng)比下輸入軸轉(zhuǎn)速對(duì)輸出軸轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速比小于1∶1)齒輪換檔變速器是公知技術(shù)，這方面可參看美國(guó)專(zhuān)利3,105,395、3,799,002、4,754,665和4,944,197,這里也把這些專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容包括進(jìn)來(lái)以供參考。
輸出扭矩受控或可加以控制的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)也是大家所熟悉的。這類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可以用電子學(xué)的方法控制，其專(zhuān)用的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器主要由微處理機(jī)組成，且/或通過(guò)機(jī)上符合象SAEJ-1922、SAEJ-1939和/或ISO11898之類(lèi)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路進(jìn)行聯(lián)系。這類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)可參看美國(guó)專(zhuān)利5,393,276和5,401,223，這里也把這些專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容包括進(jìn)來(lái)以供參考。這類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)起碼有一種這樣的工作狀態(tài)，即其輸出扭矩控制并/或限制在小于發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出的扭矩值。舉例說(shuō)，SAEJ-1939協(xié)議規(guī)定了給發(fā)動(dòng)機(jī)加燃料的四種方式(1)跟蹤司機(jī)的油門(mén)踏板調(diào)整情況；(2)控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；(3)控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩；和(4)限制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出扭矩。
此外，大家還知道，可以利用裝有超速變速器和高峰扭矩發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)系，將其加以控制以利用小于峰值的扭矩來(lái)保護(hù)傳動(dòng)系，特別是變速器，這是出于經(jīng)濟(jì)原因而這樣做的。
手動(dòng)切換到一個(gè)或一組較低擋次、自動(dòng)切換到兩個(gè)更高擋次的變速器也是公知技術(shù)，這方面可參看美國(guó)專(zhuān)利4,722,248、5,038,627和5,435,212，這里也把這些專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容包括進(jìn)來(lái)以供參考。
此外，大家也知道帶直接傳動(dòng)比變速器的這樣一種傳動(dòng)系，當(dāng)變速器處在直接發(fā)傳動(dòng)比下時(shí)，扭矩從輸入軸直接傳送到輸出軸而無(wú)需通過(guò)嚙合的輪齒或通過(guò)中間軸傳送扭矩，從而可以在更長(zhǎng)的時(shí)間維持發(fā)動(dòng)機(jī)較大的扭矩而不致使變速器損壞。雖然在直接傳動(dòng)比下維持較高的輸出扭矩或?qū)敵雠ぞ夭患右韵拗茖?duì)直接傳動(dòng)式變速器有利，但對(duì)下列幾種傳動(dòng)系卻并不完全具有吸引力(i)變速器為超速式的，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)扭矩在傳動(dòng)比較大(即超速)時(shí)比在傳動(dòng)比較小(直接傳動(dòng))時(shí)下降的可能性大，這會(huì)擾亂傳動(dòng)性能；或者(ii)變速器的兩個(gè)更高擋次是自動(dòng)掛上的。
本發(fā)明提供的汽車(chē)傳動(dòng)系可以最大限度地減小或克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)。本發(fā)明的汽車(chē)傳動(dòng)系包括一個(gè)扭矩受控的發(fā)動(dòng)機(jī)、一個(gè)超速式或直接傳動(dòng)式變速器和一個(gè)控制器。直接傳動(dòng)式變速器的直接傳動(dòng)比為最大的兩個(gè)或三個(gè)前進(jìn)傳動(dòng)比中的一個(gè)傳動(dòng)比，且所有最大兩個(gè)非直接傳動(dòng)傳動(dòng)比的傳動(dòng)比起較小傳動(dòng)比的傳動(dòng)來(lái)的額定扭矩上有所提高。控制器用以接收輸入信號(hào)(包括表示所采用傳動(dòng)比的信號(hào))，并發(fā)出輸出信號(hào)以控制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩，所述控制器使所述發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩在最大兩個(gè)或大得多的傳動(dòng)比下比在較小傳動(dòng)比下大。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種新型的經(jīng)改進(jìn)的具超速式或直接傳動(dòng)式變速器的汽車(chē)傳動(dòng)系，這種汽車(chē)傳動(dòng)系可以使汽車(chē)在起碼兩個(gè)較大的傳動(dòng)比下有較大的扭矩而不致使傳動(dòng)系損壞。
結(jié)合附圖閱讀下面就最佳實(shí)施例進(jìn)行的說(shuō)明可以清楚了解本發(fā)明的上述和其它目的和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明采用超速式變速器的汽車(chē)傳動(dòng)系的原理圖。
圖1A和圖1B是圖1所示變速器的副變速部分的剖視平面圖。
圖2是圖1變速器的變速桿各檔位置示意圖。
圖3是圖1超速變速器的傳動(dòng)比級(jí)及其有關(guān)的離合器位置的一覽表。
圖4是控制圖1傳動(dòng)系的方法的示意流程圖。
為方便起見(jiàn)，下面的說(shuō)明中使用了一些術(shù)語(yǔ)，這些術(shù)語(yǔ)僅供參考，并非對(duì)本發(fā)明的限制。“向上”、“向下”、“向右”和“向左”各詞是指所參看的附圖中的方向?！跋蚯啊焙汀跋蚝蟆备髟~分別指通常分別從圖1所示變速器的左側(cè)和右側(cè)裝入汽車(chē)中的變速器的前端和后端?！跋騼?nèi)”和“向外”各詞分別指朝向和偏離器件及其指定部件的幾何中心的方向。上述命名法適用于上面特加說(shuō)明的各詞、其派生詞和意義類(lèi)似的詞。
“組合式變速器”一詞是指具有串聯(lián)連接的多前進(jìn)檔主變速部分和多速副變速部分因而在主變速部分選取的齒輪減速可與另外在副變速部分選取的齒輪減速組合起來(lái)的變速或齒輪換檔變速器。這里使用的“掛高檔”一詞是指從較低速的傳動(dòng)比切換到較高速的傳動(dòng)比。這里使用的“掛低檔”一詞是指從較高速的傳動(dòng)比切換到較低速的傳動(dòng)比。這里使用的“低速檔”或“低檔”是指變速器中用以進(jìn)行較低前進(jìn)速度行駛的傳動(dòng)比(即，輸出軸轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比相對(duì)于輸入軸轉(zhuǎn)速的減小大的一組齒輪)。
“同步離合裝置”及其意義類(lèi)似的詞是指用以借助剛性離合器將所選取的某一齒輪不轉(zhuǎn)動(dòng)地接合到一個(gè)軸上的離合裝置，其中所述離合器非到其組成部分基本上同步轉(zhuǎn)動(dòng)是不能進(jìn)行上述接合的，這里較多地應(yīng)用摩擦件與離合器的組成部分配用，離合器在開(kāi)始接合時(shí)足以使離合器的各組成部分和與其一起轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件以基本上同步的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。
參看圖1、圖1A和1B，圖中示出的重型汽車(chē)傳動(dòng)系100有一個(gè)上述美國(guó)專(zhuān)利4,754,665所述的那一種超速型18個(gè)前進(jìn)檔組合式變速器10。超速型變速器10的主變速部分12與3齒輪層4組合式分動(dòng)和換檔型副變速部分14串聯(lián)連接。
變速器10一般裝在一個(gè)外殼中，其輸入軸16由諸如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)E之類(lèi)的原動(dòng)機(jī)通過(guò)可有選擇地分離、正常情況下接合的主摩擦離合器C驅(qū)動(dòng)，離合器C的輸入或驅(qū)動(dòng)部分18驅(qū)動(dòng)時(shí)與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸20及從動(dòng)部分22連接，從動(dòng)部分22轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)固定在變速器輸入軸16上。
發(fā)動(dòng)機(jī)E是扭矩受控制的發(fā)動(dòng)機(jī)，最好是受電子控制的發(fā)動(dòng)機(jī)，其發(fā)動(dòng)機(jī)控制器EC與采用諸如SAEJ-1992、SAEJ-1939、ISO11898之類(lèi)的工業(yè)既定協(xié)議或類(lèi)似的協(xié)議的那一種電子數(shù)據(jù)鏈路DL聯(lián)系。發(fā)動(dòng)機(jī)在起碼一個(gè)工作狀態(tài)下控制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)過(guò)程，將發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩限制在小于最大發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的輸入信號(hào)設(shè)定值。
在主變速部分12中，輸入軸16上裝著輸入齒輪24供同時(shí)以基本上相同的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)多個(gè)基本上相同的主變速部分中間軸系26和26a。在圖中所示的變速器10中，主軸28的徑向兩端配備有兩個(gè)基本上相同的主變速部分中間軸系，主軸28通常與輸入軸16在同一個(gè)軸線上。各主變速部分中間軸系26和26a的主變速部分中間軸30在外殼H中分別由軸承32和34支撐著，圖中只示出了其一部分。各主變速部分中間軸30都配備有組合方式完全相同的主變速部分中間軸齒輪38、40、42、44、46和48，固定在軸30上，與軸30一起轉(zhuǎn)動(dòng)。多個(gè)主變速部分驅(qū)動(dòng)或主軸齒輪50、52、54、56和58圍繞著主軸28，可以有選擇地每次一個(gè)地與主軸28接合，以便通過(guò)滑動(dòng)離合器套環(huán)60、62和64與主軸28一起轉(zhuǎn)動(dòng)，這是本技術(shù)領(lǐng)域所周知的。離合器套環(huán)60還可用來(lái)將輸入齒輪24接合到主軸28上，使輸入軸16與主軸28建立直接驅(qū)動(dòng)的關(guān)系。各主變速部分主軸齒輪最好圍繞著主軸28，與有關(guān)的中間軸齒輪群連續(xù)嚙合接合，由該齒輪群浮動(dòng)地支撐著。這種裝配方式及由其而產(chǎn)生的特殊好處在美國(guó)專(zhuān)利3,105,395和3,335,616中有更詳細(xì)的介紹，這里也把該兩專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容包括進(jìn)來(lái)以供參考。離合器套環(huán)60、62和64一般借助于與變速滑桿外殼組件(圖中未示出)有關(guān)的撥叉(圖中未示出)在軸向就位，這是現(xiàn)有技術(shù)所周知的。離合器套環(huán)60、62和64為從所周知的非同步雙動(dòng)牙嵌式離合器的那一種。
不言而喻，雖然本發(fā)明是就周知和市場(chǎng)上暢銷(xiāo)的多個(gè)相同中間軸、浮動(dòng)主軸和浮動(dòng)主軸齒輪式變速器的應(yīng)用進(jìn)行說(shuō)明，而且本發(fā)明的副變速部分特別適用于這種變速結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)同樣適用于單中間軸或多個(gè)不同中間軸式的變速器。
主變速部分的主軸齒輪52為倒檔齒輪，借助于一般的中間惰輪(圖中未示出)與中間軸齒輪48連續(xù)嚙合接合。還應(yīng)該指出的是，雖然主變速部分12確實(shí)提供了五個(gè)可供選擇的前進(jìn)檔傳動(dòng)比，但最小的前進(jìn)檔傳動(dòng)比(即主軸驅(qū)動(dòng)齒輪56驅(qū)動(dòng)時(shí)連接提供給主軸28的傳動(dòng)比)其齒輪減速作用往往大到使其被看成是汽車(chē)只有在困難條件下開(kāi)動(dòng)才使用而通常在高變速范圍內(nèi)不使用且/或在低變速范圍不再分段的低速或“爬行”齒輪。因此，所述的主變速部分12確實(shí)提供了五個(gè)前進(jìn)檔轉(zhuǎn)速，但通常卻稱(chēng)之為“4+1”主變速部分，因?yàn)橹挥兴姆N前進(jìn)檔轉(zhuǎn)速與副變速部分102組合。
牙嵌式離合器60、62和64為三位置離合器，即它們可處在如圖中所示的中間不接合的位置，或完全向右接合的位置，或完全向左接合的位置。
副變速部分14的兩個(gè)基本上相同的副中間軸系104和104A分別具有副中間軸106，在外殼H中由軸承108和110支撐著，且裝有三個(gè)副變速部分的中間軸齒輪112、114和116，固定在中間軸106上與中間軸106一起轉(zhuǎn)動(dòng)。副中間軸齒輪112始終與圍繞著主軸28A的副變速部分的分動(dòng)器齒輪118嚙合，且支撐著齒輪118。副變速部分中間軸齒輪116始終與副變速部分圍繞著輸出軸122的換檔齒輪124嚙合，且支撐著該齒輪。這樣，副變速部分中間軸齒輪112和分動(dòng)齒輪118形成第一齒輪層，副變速部分中間軸齒輪114和分動(dòng)/換檔齒輪120形成第二齒輪層，副變速部分中間齒輪116和換檔齒輪124形成第三齒輪層或組合式分動(dòng)和換檔型副變速部分102的齒輪群。
滑動(dòng)雙位牙嵌式離合器套環(huán)126用來(lái)有選擇地將分動(dòng)齒輪118或分動(dòng)/換檔齒輪120接合到主軸28A，雙位同步系128用來(lái)有選擇地將分動(dòng)/換檔齒輪120或換檔齒輪124接合到輸出軸122。雙動(dòng)滑動(dòng)牙嵌式離合器套環(huán)126的結(jié)構(gòu)和功能基本上與變速器10結(jié)合使用的滑動(dòng)離合器套環(huán)96的結(jié)構(gòu)和功能相同，雙動(dòng)同步離合器系128的結(jié)構(gòu)和功能基本上與與變速器10結(jié)合使用的同步離合器系92的結(jié)構(gòu)和功能相同。象離合器系92和128之類(lèi)的同步離合器系是現(xiàn)有技術(shù)所周知的，其實(shí)例可參看美國(guó)專(zhuān)利4,462,489、4,125,179和2,667,955，這里也把這些美國(guó)專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容包括進(jìn)來(lái)以供參考。
副變速部分14最佳實(shí)施例的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖1A和1B中所示，可以看到主軸28A伸入副變速部分102中的后端配備有外花鍵130，與設(shè)在離合器套環(huán)126上的內(nèi)花鍵130接合以便將離合器套環(huán)126轉(zhuǎn)動(dòng)地接合到主軸28A上，同時(shí)兩者之間可沿軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)。離合器套環(huán)126配備有離合齒134和136供有選擇地與分別設(shè)在齒輪118和120的離合齒138和140軸向接合。離合器套環(huán)126還開(kāi)有槽141供承接換檔撥叉142之用。
齒輪118圍繞著主軸28A，通?？上鄬?duì)于主軸28A自由轉(zhuǎn)動(dòng)，且借助于座圈144相對(duì)于主軸28A沿軸向固定。離合齒136和138的表面呈錐形，與主軸28A的軸線成大的35度角傾斜。這有這樣的好處既可相互作用阻止非同步接合，又具有促成同步轉(zhuǎn)動(dòng)的傾向，如美國(guó)專(zhuān)利3,265,173中所詳述的那樣，這里也把該美國(guó)專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容包括進(jìn)來(lái)以供參考。離合齒136和140的表面也呈類(lèi)似的互補(bǔ)性的錐形。
分動(dòng)/換檔齒輪120借助于一對(duì)止推軸承152可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在輸出軸122的內(nèi)端150處，換檔齒輪124則圍繞著輸出軸122，借助于止推墊圈154和156軸向固定在輸出軸122上。雙動(dòng)雙位置同步離合器系128軸向安置在齒輪120與124之間，借助于外花鍵158和內(nèi)花鍵160可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在輸出軸122上。許多周知的同步剛性離合器都適用于本發(fā)明的副變速部分。這里所述的同步離合器系128為美國(guó)專(zhuān)利4,462,489中所述的那一種，這里也把該專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容包括進(jìn)來(lái)以供參考。簡(jiǎn)而言之，同步離合器系128有一個(gè)可滑動(dòng)的牙嵌式離合構(gòu)件162由換檔撥叉164在軸向固定就位，且分別帶有離合齒170和172，供與分別在齒輪120和124上的離合齒170和172軸向接合用。齒輪120和124各自的摩擦面174和176呈錐面，供分別與分別裝在同步離合器系的摩擦環(huán)182和184的配套摩擦錐面178和180摩擦同步接合。擋銷(xiāo)186和188分別可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在摩擦環(huán)184和182上，且與開(kāi)設(shè)在滑動(dòng)件162的擋孔190相互作用，起阻擋作用，這是現(xiàn)有技術(shù)中所周知的。周步系128還可以裝有多個(gè)彈簧銷(xiāo)(圖中未示出)使摩擦錐面在離合接合動(dòng)作開(kāi)始時(shí)開(kāi)始接合。
輸出軸122在外殼H中由軸承192支撐著，從軸承192延伸開(kāi)，撥叉構(gòu)件Y等即附在延伸的輸出軸122上，一般形成萬(wàn)向節(jié)的一部分，供驅(qū)動(dòng)萬(wàn)向節(jié)軸PS使其與驅(qū)動(dòng)軸DA等形成差速。輸出軸122還可以裝車(chē)速表齒輪194和/或各種密封元件(圖中未示出)。
通過(guò)有選擇地將分動(dòng)離合器126和換檔離合器128沿軸向安置在其向前和向后的軸向位置，提供了四種不同的主軸/輸出軸轉(zhuǎn)速比。這樣，副變速部分102為組合式換檔分動(dòng)式三層副變速部分在其輸入(中間軸28A)與輸出(輸出軸122)之間提供四種可供選擇的轉(zhuǎn)速或傳動(dòng)比。在組合式變速器10中，主變速部分12提供一個(gè)倒檔速度和五種可供選擇的前進(jìn)檔速度。然而，這五個(gè)可供選擇的前進(jìn)檔傳動(dòng)比中有一個(gè)(齒輪56)往往是高速檔不想使用的爬行或低檔齒輪。因此，正確地說(shuō)，變速器100應(yīng)稱(chēng)之為(4+1)×(2)×(2)式變速器，可提供17或18個(gè)可供選擇的前進(jìn)檔車(chē)速，這視乎對(duì)低速或爬行齒輪想如何分開(kāi)使用和/或?qū)嶋H上如何分開(kāi)使用而定。
雖然離合器128這個(gè)換檔離合器應(yīng)為同步離合器，但雙動(dòng)離合器套環(huán)126這個(gè)分動(dòng)離合器卻不一定非要同步的不可。當(dāng)然，套環(huán)126所規(guī)定的離合器，其中之一或兩者可以是同步式的。變速器100換檔用的變速桿各檔位置圖如圖2所示，其中垂直方向的各分區(qū)表示副變速器換檔，水平方向的各分區(qū)表示分動(dòng)器換檔。
圖3示出了變速器10可供選擇的不同前進(jìn)檔車(chē)速下各不同齒輪的接合情況。圖3說(shuō)明的是分動(dòng)器齒輪傳動(dòng)提供直接檔和超速檔傳動(dòng)比的副變速部分。在分動(dòng)器提供減速檔和直接檔傳動(dòng)比的變速器中，如果有超速檔傳動(dòng)比可供使用的話，則由主變速部分確定。
上面舉的是“超速”式變速器的例子。在變速技術(shù)中大家都知道，“直接驅(qū)動(dòng)”變速器可以應(yīng)用本發(fā)明的副變速部分形成，方法是倒轉(zhuǎn)分動(dòng)器和分動(dòng)器/換檔齒輪系并/或倒轉(zhuǎn)分動(dòng)離合器126的操作順序。這種變速器，舉例說(shuō)，提供的分動(dòng)程序與上述的一樣，但換檔級(jí)較小一些。當(dāng)然，改變各種不同副變速部分齒輪的齒數(shù)可以使各換檔程序和分動(dòng)程序達(dá)到可容許的程度。
在直接檔傳動(dòng)比(1∶1)(即比值15)下工作時(shí)，離合器60將主軸28直接與輸入軸16/輸入齒輪24連接，離合器126將分動(dòng)/換檔齒輪120直接與主軸28連接，離合器128將分動(dòng)/換檔齒輪120直接與輸出軸122連接。直接傳動(dòng)時(shí)，所有的扭矩從輸入軸傳到主軸再傳到輸出軸而無(wú)需通過(guò)齒輪齒的嚙合來(lái)傳送扭矩。
在超速傳動(dòng)比，即傳動(dòng)比16下，和在直接傳動(dòng)比下一樣，離合器16將主軸28直接與輸入軸/輸入齒輪連接。在副變速部分中，離合器126將分動(dòng)齒輪118與主軸連接，離合器128將分動(dòng)/換檔齒輪120與輸出軸122連接。因此，在超速傳動(dòng)比下時(shí)，副變速部分的扭矩沿著齒輪118至齒輪112、齒輪112至副中間軸106、副中間軸106至齒輪114、齒輪114至齒輪120和齒輪120至輸出軸122的路徑傳遞。這樣，扭矩的傳遞經(jīng)過(guò)齒輪118和122嚙合著的輪齒，并經(jīng)過(guò)齒輪114和120嚙合著的輪齒。
大家知道，在齒輪換檔變速器中，輸入的額定扭矩(即可加到輸入軸而不致?lián)p害變速器的預(yù)期使用壽命和工作周期的扭矩)通常受到個(gè)別嚙合齒輪組的額定扭矩的限制。額定扭矩的定義是，嚙合齒輪組或齒輪層在預(yù)期時(shí)間內(nèi)可以傳遞的扭矩量，該齒輪組為預(yù)期可以嚙合而不致?lián)p壞(斷裂，產(chǎn)生凹痕等)輪齒的齒輪組。
通過(guò)下列措施可以提高正齒輪和斜齒輪傳動(dòng)裝置的額定扭矩采用優(yōu)質(zhì)材料(即用SAE4817或SAE8627或SAE9310鋼代替一般用作齒輪傳動(dòng)的SAE8620或SAE4120或SAE8622鋼)；擴(kuò)大齒面寬度FW；采用特殊熱處理；采用特殊表面處理(噴丸處理，CBN研磨，菲茨爾珩磨法等)或采用特殊涂料(碳-硼涂料，參看美國(guó)專(zhuān)利4,716,083，這里也把該專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容包括進(jìn)來(lái)以供參考)。這些方法，無(wú)論個(gè)別使用和/或組合使用，都有一定的局限性且提高造價(jià)，而且采用這些方法的齒輪傳動(dòng)裝置和變速器難以制造。舉例說(shuō)，鑒于變速器現(xiàn)有的軸向長(zhǎng)度值是固定的，因而擴(kuò)大某一齒輪層的面寬會(huì)縮小其它齒輪層的面寬。
此外，即使嚙合能力增強(qiáng)了，在較低傳動(dòng)比下想使分動(dòng)器達(dá)到預(yù)期的裝載能力也還需要限制在如此較低傳動(dòng)比下的輸入扭矩。
本發(fā)明提供的傳動(dòng)系100裝有超速或直接驅(qū)動(dòng)式變速器，因而使扭矩受控的大容量發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)可以低速運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到低速運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的目的，從而可以在直接傳動(dòng)和其它更高檔的傳動(dòng)比大的輸出扭矩級(jí)下加以應(yīng)用。
在圖1的實(shí)施例中，對(duì)變速器10進(jìn)行了改進(jìn)，即用所有或大多數(shù)非超速檔傳動(dòng)通常不使用的一種或多種提高額定扭矩的方法提高超速檔傳動(dòng)比的額定扭矩(即齒輪118、112、114和120)。應(yīng)該指出的是，變速器10是直接傳動(dòng)式時(shí)(見(jiàn)圖5)，第二大的傳動(dòng)比15也使用齒輪118、112、114和120傳遞扭矩。
變速器是直接驅(qū)動(dòng)式時(shí)，會(huì)增強(qiáng)緊接直接傳動(dòng)的傳動(dòng)比下使用的齒輪傳動(dòng)。這里使用的“上傳動(dòng)比”一詞是指超速式變速器的直接驅(qū)動(dòng)和超速傳動(dòng)比和直接驅(qū)動(dòng)式變速器的緊接著直接傳動(dòng)比之后的傳動(dòng)比。
傳動(dòng)系100還包括一些傳感器，例如傳感器200，供檢測(cè)牙嵌式離合器的位置，或一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器202和204，由這些傳感器給處理單元208提供表示在使用的傳動(dòng)比的輸出信號(hào)206(GR，OS，IS，ES)，處理單元208處理這些信號(hào)從而確定在使用的傳動(dòng)比，并給發(fā)動(dòng)機(jī)控制器發(fā)出指令輸出信號(hào)210，使發(fā)動(dòng)機(jī)控制得使其在上傳動(dòng)比下容許的最大發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩“最大扭矩2”大于在下傳動(dòng)比下容許的最大發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩“最在扭矩1”?？刂破?08的一部分可以是發(fā)動(dòng)機(jī)控制器EC。圖4為傳動(dòng)系100的工作流程圖。
在簡(jiǎn)單(非組合式)的變速器和/或換檔型組合式變速器中，超速傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)和/或直接傳動(dòng)型變速器中直接傳動(dòng)以下的傳動(dòng)比，其輸入齒輪層和多層齒輪層通常會(huì)采用節(jié)圓直徑最大的中間軸齒輪。
本發(fā)明還特別適用于“頂-2”型傳動(dòng)系中，在這種傳動(dòng)系中，上兩個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)比的切換例如由來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的指令輸出信號(hào)自動(dòng)控制，較低的傳動(dòng)比則需要在各傳動(dòng)比或傳動(dòng)比群之間手動(dòng)切換。這類(lèi)變速器可參看上述美國(guó)專(zhuān)利4,722,248、5,038,627和5,435,212。舉例說(shuō)，參看圖1，為控制分動(dòng)離合器126，可以配備2或3位置執(zhí)行機(jī)構(gòu)220來(lái)操縱換檔撥叉142。執(zhí)行機(jī)構(gòu)220可只由控制器208自動(dòng)控制或由手動(dòng)開(kāi)關(guān)等在較低傳動(dòng)比下操縱。
雖然上面對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明具有一定程度的特殊性，但不言而喻，上述對(duì)最佳實(shí)施例的說(shuō)明僅僅是舉例而已，在不脫離本發(fā)明在稍后在權(quán)利要求書(shū)中所述的范圍的前提下是可以在形式和細(xì)節(jié)方面進(jìn)行種種修改的。
權(quán)利要求
1.一種多速齒輪換檔變速器，具有一個(gè)輸入軸和一個(gè)輸出軸，且具有兩個(gè)上傳動(dòng)比和多個(gè)下傳動(dòng)比，所述兩個(gè)上傳動(dòng)比包括一個(gè)直接傳動(dòng)比和另一個(gè)上傳動(dòng)比，所述變速器的第一組嚙合齒輪用以在所述另一上傳動(dòng)比下將扭矩從所述輸入軸傳遞到所述輸出軸，所述變速器的第二組嚙合齒輪不用不在所述另一上傳動(dòng)比下將扭矩從所述輸入軸傳遞到所述輸出軸，所述第一組嚙合齒輪中的所有齒輪其額定扭矩使所述兩個(gè)上傳動(dòng)比下的變速器輸入扭矩比在所述下傳動(dòng)比的大。
2.如權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于，所述變速器是個(gè)分動(dòng)型組合式變速器，所述第一組齒輪僅由分動(dòng)齒輪組成。
3.一種多速齒輪換檔變速器，具有一個(gè)輸入軸和一個(gè)輸出軸，還具有多個(gè)下傳動(dòng)比、一個(gè)直接傳動(dòng)比和起碼一個(gè)超速傳動(dòng)比，所述變速器的第一組嚙合齒輪用以在所述起碼一個(gè)超速傳動(dòng)比下將扭矩從所述輸入軸傳遞到所述輸出軸，所述變速器的第二組嚙合齒輪不用以在任何所述起碼一個(gè)超速傳動(dòng)比下將扭矩從所述輸入軸傳遞到所述輸入軸，所述第一組嚙合齒輪的所有齒輪其額定扭矩使直接和超速傳動(dòng)比下的變速器輸入扭矩比在下傳動(dòng)比的大。
4.如權(quán)利要求3所述的變速器，其特征在于，所述變速器是個(gè)分動(dòng)型組合式變速器，所述第一組齒輪僅由分動(dòng)齒輪組成。
5.一種汽車(chē)傳動(dòng)系，包括一個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)；發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，用以控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)，具有起碼一種工作狀態(tài)，在該工作狀態(tài)下根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制指令信號(hào)限制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩；一個(gè)多速齒輪換檔變速器，具有一個(gè)由所述發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的輸入軸和一個(gè)輸出軸，還具有多個(gè)下傳動(dòng)比和兩個(gè)包括直接傳動(dòng)比和另一上傳動(dòng)比的上傳動(dòng)比，所述變速器的第一組嚙合齒輪用以在所述另一上傳動(dòng)比下將扭矩從所述輸入軸傳遞到所述輸出軸，所述變速器的第二組嚙合齒輪不用來(lái)在所述另一上傳動(dòng)比下將扭矩從所述輸入軸傳遞到所述輸出軸，所述第一組嚙合齒輪的所有齒輪其額定扭矩使所述直接傳動(dòng)比和另一上傳動(dòng)比下的變速器輸入扭矩比在下傳動(dòng)比下的大；檢測(cè)裝置，供提供表示所使用的變速器傳動(dòng)比的信號(hào)；傳動(dòng)系控制裝置，用以接收所述輸入信號(hào)并根據(jù)預(yù)定的邏輯規(guī)則處理所述輸入信號(hào)從而發(fā)出包括所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制指令信號(hào)在內(nèi)的指令輸出信號(hào)，所述傳動(dòng)系控制裝置使所述發(fā)動(dòng)機(jī)在所述下傳動(dòng)比下所受到的最大扭矩的限制比在所述直接和超速傳動(dòng)比下的小。
6.如權(quán)利要求5所述的傳動(dòng)系，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系控制裝置由單一的以微處理機(jī)為主的控制器組成。
7.如權(quán)利要求6所述的傳動(dòng)系，其特征在于，所述控制器裝在所述發(fā)動(dòng)機(jī)上。
8.如權(quán)利要求5所述的傳動(dòng)系，其特征在于，所述變速器是個(gè)分動(dòng)型組合式變速器，所述第一組齒軸僅由分動(dòng)齒輪組成。
9.如權(quán)利要求5所述的傳動(dòng)系，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制還發(fā)出指令輸出信號(hào)以控制所述兩上傳動(dòng)比之間的自動(dòng)換檔。
10.如權(quán)利要求6所述的傳動(dòng)系，其特征在于，所述變速器是個(gè)分動(dòng)型組合式變速器，所述第一組齒輪僅由分動(dòng)齒輪組成。
11.如權(quán)利要求8所述的傳動(dòng)系，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器還發(fā)出指令輸出信號(hào)以控制所述兩上傳動(dòng)比之間的換檔。
12.一種汽車(chē)傳動(dòng)系，包括一個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)；一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，用以控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)，具有起碼一種工作狀態(tài)，在該工作狀態(tài)下，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制指令信號(hào)限制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩；一個(gè)多速齒輪換檔變速器，具有一個(gè)由所述發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的輸入軸和一個(gè)輸出軸，且具有一個(gè)直接傳動(dòng)比和起碼一個(gè)超速傳動(dòng)比，所述變速器的第一組嚙合齒輪用以在所述起碼一個(gè)超速傳動(dòng)比下將扭矩從所述輸入軸傳遞到所述輸出軸，變速器的第二組嚙合齒輪不用來(lái)在任何超速傳動(dòng)比下將扭矩從所述輸入軸傳遞到所述輸出軸，所述第一組嚙合齒輪中的所有齒輪其額定扭矩使變速器在直接和超速傳動(dòng)比下的輸入扭矩比在其它傳動(dòng)比下的大；檢測(cè)裝置，用以提供表示變速器在使用的傳動(dòng)比的信號(hào)；傳動(dòng)系控制裝置，用以接收所述輸入信號(hào)并按預(yù)定的邏輯規(guī)則處理所述輸入信號(hào)從而發(fā)出包括所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制指令信號(hào)在內(nèi)的指令輸出信號(hào)，所述傳動(dòng)系控制裝置使所述發(fā)動(dòng)機(jī)在小于所述直接傳動(dòng)比的傳動(dòng)比下受到的最大扭矩限制的程度比在所述直接和超速傳動(dòng)比下的小。
13.如權(quán)利要求12所述的傳動(dòng)系，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系控制裝置由單個(gè)以微處理機(jī)為主的控制器組成。
14.如權(quán)利要求13所述的傳動(dòng)系，其特征在于，所述控制器裝在所述發(fā)動(dòng)機(jī)上。
15.如權(quán)利要求12所述的傳動(dòng)系，其特征在于，所述變速器是個(gè)分動(dòng)型組合式變速器，所述第一組齒輪僅由分動(dòng)齒輪組成。
16.如權(quán)利要求12所述的傳動(dòng)系，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器還發(fā)出指令輸出信號(hào)以控制所述直接和超速傳動(dòng)比之間的自動(dòng)換檔。
17.如權(quán)利要求15所述的傳動(dòng)系，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器還發(fā)出指令輸出信號(hào)以控制所述直接與超速傳動(dòng)比之間的自動(dòng)換檔。
18.如權(quán)利要求17所述的傳動(dòng)系，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系控制裝置由單一以微處理機(jī)為主的控制器組成。
全文摘要
額定扭矩只在上傳動(dòng)比(第15、第16傳動(dòng)比)下增強(qiáng)的一種經(jīng)改進(jìn)的變速器(10)和采用這種變速器的傳動(dòng)系(100)。該傳動(dòng)系且個(gè)扭矩受控的發(fā)動(dòng)機(jī)(E)和一個(gè)控制器(208)，控制器(208)最好由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器(EC)組成，供在下傳動(dòng)比下限制變速器的輸入扭矩用。
文檔編號(hào)B60W30/18GK1167223SQ9711051
公開(kāi)日1997年12月10日 申請(qǐng)日期1997年4月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月8日
發(fā)明者A·C·斯坦恩, B·P·科 申請(qǐng)人:易通公司