CN102788151A - 用于降低自动变速器中的变速器震动的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于降低自动变速器的变速器震动的装置，所述装置可以包括：活塞，所述活塞由控制压力进行操作；离合器，所述离合器通过所述活塞的操作而执行咬合操作；以及座垫弹簧，所述座垫弹簧设置在所述活塞和所述离合器之间，所述座垫弹簧的弹簧刚度随着所述活塞的操作位置而分阶段进行改变。所述座垫弹簧可以形成有一组或更多组的多个弯曲表面弹簧，所述多个弯曲表面弹簧在所述离合器的操作方向上弯曲并且彼此连接，所述多个弯曲表面弹簧的每一组具有不同的弯曲高度。

Description

用于降低自动变速器中的变速器震动的装置

技术领域

本发明涉及一种用于降低自动变速器中的变速器震动(transmission shock)的装置。更特别地，本发明涉及一种用于自动变速器的降低变速器震动的装置，其通过确保抵抗在换档期间的离合器相互接合的过程中产生的冲击扭矩的坚固性来降低变速器震动。

背景技术

自动变速器是用于响应于车辆速度而自动地将多级变速器的换档档位(gear shift stages)切换到适合的换档档位的装置，其通常包括至少一个或更多行星齿轮组，所述行星齿轮组具有作为操作构件的太阳轮、内齿圈和行星架以便实现自动换档，并且自动变速器进一步包括多个摩擦接合元件，例如离合器和制动器，以便控制操作构件的操作。

自动变速器中具有液压控制系统以便以液压控制这些摩擦元件，并且用于实现每一个换档档位，从而使根据每一个换档档位所选择的离合器和制动器可以受到控制而被咬合或松开。

各摩擦接合元件之中的各离合器用于将发动机的动力传递到行星齿轮组的各操作构件，或者用于将各操作构件之间的动力传递连接及断开。

这样的离合器形成有多个离合器片(clutch disks)和多种摩擦材料，并且用于通过将液压供应到活塞而使动力传递连接或断开，这些离合器片和摩擦材料交替地插入离合器毂和离合器鼓(clutch drum)之间。

例如，当油在换档过程中经过形成在离合器毂中的油孔而流动到活塞和离合器鼓之间的空间内时，活塞通过液压能使摩擦材料和离合器片彼此接触，从而操作各离合器。

然而，由于这样的常规自动变速器难以在根本上消除驱动系统中存在的后冲力(backlash)以及换档过程中产生的瞬时扭矩，所以当自动变速器操作时，高的液压会突然作用到活塞，并且在自动变速器中会相应地产生突然冲击，从而导致难以克服的变速器震动、沉闷的金属噪声(clunk noise)等。

众所周知，在这样的常规自动变速器中产生的大部分问题是由各离合器之间联接(或者离合器片与摩擦材料紧密接触)时发生的这种变速器震动所引起的。此时产生的冲击扭矩由于驱动系统的后冲力而被放大，随后经过传递系统而被传递给驾驶员。

为了降低常规自动变速器的变速器震动，已经采用了加长换档时间(或变速器时间)的方法。然而，这种方法导致了换档响应延迟。

也就是说，存在的问题在于，当自动变速器的换档时间缩短时变速器震动更加恶化，并且当换档时间延长时换档响应(或变速器响应)被延迟。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面致力于提供一种用于降低自动变速器的变速器震动的装置，其能够通过采用座垫弹簧而降低换档时产生的震动，并且其能够实现各离合器的柔性咬合属性，所述座垫弹簧具有的刚度属性随着活塞作用的位置而分阶段进行改变。

本发明的一个方面致力于提供一种用于降低自动变速器的变速器震动的装置，所述装置包括：活塞，所述活塞由控制压力进行操作；离合器，所述离合器通过所述活塞的作用而执行咬合操作；以及座垫弹簧，所述座垫弹簧设置在所述活塞和所述离合器之间，所述座垫弹簧的弹簧刚度随着所述活塞的操作位置而分阶段进行改变，从而降低由所述离合器的接合引起的变速器震动。

示例性座垫弹簧通过使在所述离合器的操作方向上弯曲的多个弯曲表面弹簧彼此连接而形成，并且所述多个弯曲表面弹簧包括至少一组具有不同弯曲高度的弯曲表面弹簧。

在根据本发明的用于降低自动变速器中的变速器震动的装置中，座垫弹簧的刚度在换档过程中响应于活塞的位移而分阶段增大，从而降低在咬合时发生的自动变速器中的变速器震动，相应地，能够快速控制用于操作活塞的变速器液压，从而确保变速器响应性能。

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共车辆、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插电式混合动力电动车辆(plug-in hybrid electric vehicles)、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非汽油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如包括汽油动力和电力动力两者的车辆。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1为显示根据本发明的用于降低自动变速器中的变速器震动的示例性装置的示意图；

图2a为显示根据本发明的示例性座垫弹簧的立体图；

图2b为图2a中的示例性座垫弹簧的局部放大图和平面图；

图3a为显示根据本发明的另一个示例性座垫弹簧的立体图；

图3b为图3a中的另一个示例性座垫弹簧的局部放大图和平面图；

图4为显示了在采用或不采用本发明的示例性座垫弹簧的的情况下车辆的活塞速度变化的曲线；

图5和图6的图表比较了采用或不采用本发明的示例性座垫弹簧的车辆在换档过程中的刚度属性；

图7比较了在采用或不采用本发明的示例性装置的实际车辆中的8速变速器的测量结果。

应当了解，所附附图并非一定是按比例的，其显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体预期应用和使用的环境来确定。

在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。

具体实施方式

下面将对本发明的各个实施方案详细地作出引用，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

本发明涉及一种用于自动变速器的降低变速器震动的装置，其通过确保抵抗在换档期间的离合器相互接合的过程中产生的冲击扭矩的坚固性而降低变速器震动，其通过采用座垫弹簧而增强变速器舒适性和变速器响应属性，该座垫弹簧在换档过程中响应于活塞操作而呈现多段刚度属性。

下面将参考所附附图对本发明的各个示例性实施方案进行具体描述。

本发明的各个方面包括座垫弹簧30，该座垫弹簧30以多段弯曲形状形成，并且设置在自动变速器的离合器10和活塞20之间，如图1所示。

座垫弹簧30可以例如通过摩擦力而与摩擦构件11的一侧形成面接触(face-contact)，从而安装在离合器10的一侧处，并且设置为与活塞20相距预定距离。

当活塞根据换档而被操作时，这样的座垫弹簧30与活塞20直接接触而被挤压，从而将活塞的负载传递到离合器10。

离合器10在离合器榖和离合器鼓之间被交替地插有多个摩擦构件11和离合器片12，并且通过使由控制压力(油压或气压)操作的活塞20而被操作，从而通过座垫弹簧30来压缩离合器片12和摩擦构件11而使彼此紧密接触。

活塞20安装为受到复位弹簧21的弹性力。

图2a为显示根据本发明的示例性座垫弹簧的立体图，并且图2b为显示图2a中所示的座垫弹簧的局部放大图和平面图。

如图所示，根据本发明的示例性座垫弹簧30-1形成有多个弯曲表面弹簧31、32等等，每一个弯曲表面弹簧的弯曲形状使得弹簧的刚度根据活塞20的操作位置而分阶段增大，这些弯曲表面弹簧彼此连接。

换句话说，安装在离合器10和活塞20之间的座垫弹簧30-1形成为基本环形形状，其中弯曲表面弹簧31、32在离合器10的操作方向上(在摩擦构件和离合器片运动从而彼此接触的方向上)彼此连接。

座垫弹簧30可以形成有多组弯曲表面弹簧。例如，其可以形成有一组弯曲表面弹簧，也即多个弯曲表面弹簧，每一个弯曲表面弹簧的形状在离合器10的操作方向上弯曲。或者其可以形成有两组弯曲表面弹簧，也即，在离合器10的操作方向上弯曲的多个第一弯曲表面弹簧31以及在离合器10的操作方向上弯曲的多个第二弯曲表面弹簧32，这些弯曲表面弹簧彼此连接，如图2a所示。

如图2b所示，第一弯曲表面弹簧31和第二弯曲表面弹簧32彼此连接，从而形成波纹形式，并且具有弯曲比(bending ratio)彼此不同的弯曲高度H1和弯曲高度H2。

弯曲高度H1和H2表示沿着弯曲表面弹簧31、32的每一个的波纹的低点P1和波纹的高点P2之间的直线的最短距离。在此，波纹的低点P1是弯曲表面弹簧31、32的每一个的最低位置，并且波纹的高点P2是弯曲表面弹簧31、32的每一个的最高位置。

下面将描述根据本发明的各个实施方案在换档过程中的座垫弹簧30-1的操作。

活塞20通过液压控制系统进行操作，从而多个离合器片12通过插置于其间的摩擦构件11而被压缩。此时，第一弯曲表面弹簧31的波纹的高点P2(其是座垫弹簧30-1的弯曲高度中的最高位置)与通过控制油压或气压而操作的活塞20发生首次接触，从而被挤压，进而可以在第一阶段中吸收变速器震动。随后，活塞20逐渐运动，从而与具有第二弯曲高度的第二弯曲表面弹簧32的波纹的高点P2接触，相应地，第一弯曲表面弹簧31和第二弯曲表面弹簧32同时被挤压，从而增大了弹簧的刚度，进而逐渐吸收并降低了由离合器10接合所引起的变速器震动。

图3a为显示根据本发明的另一个示例性座垫弹簧的立体图，并且图3b为均显示了图3a中所示的座垫弹簧的局部放大图和平面图。

如图所示，根据本发明的示例性座垫弹簧30-2形成为具有三组弯曲表面弹簧的基本圆形形状：第一弯曲表面弹簧33、第二弯曲表面弹簧34和第三弯曲表面弹簧35中的每一个均具有在离合器10的操作方向上的弯曲形状，并且这些弯曲表面弹簧彼此连接。

如图3b所示，第一弯曲表面弹簧33、第二弯曲表面弹簧34和第三弯曲表面弹簧35彼此连接，从而形成为分别具有不同弯曲高度H1、H2和H3的波纹形式。

下面将描述根据本发明的示例性座垫弹簧30-2在换档过程中的操作。

活塞20通过液压控制系统的推动力而向着离合器10运动，以便挤压复位弹簧21，从而多个离合器片12通过插置于其间的摩擦构件11而被紧密挤压。此时，第一弯曲表面弹簧31的波纹的高点P2(其是座垫弹簧30-2的弯曲高度中的最高位置)与通过控制油压而操作的活塞20发生首次接触，从而被挤压，进而可以在第一阶段中吸收变速器震动。随后，活塞20逐渐运动，从而与具有第二弯曲高度的第二弯曲表面弹簧32的波纹的高点P2接触，相应地，第一弯曲表面弹簧33和第二弯曲表面弹簧34同时被挤压，从而增大了弹簧的刚度，进而进一步吸收并降低了由离合器10接合所引起的变速器震动。此外，第三弯曲表面弹簧35的波纹的高点P2(其是座垫弹簧30-2的弯曲高度中的最低位置)也被活塞20挤压。因此，第一弯曲表面弹簧33、第二弯曲表面弹簧34和第三弯曲表面弹簧35同时被挤压，从而座垫弹簧30-2的3段刚度在离合器10中发挥作用，进而分阶段地吸收并降低了由离合器10接合所引起的变速器震动。

也就是说，随着由液压控制系统操作的活塞20衰减降低了复位弹簧21的低刚度，并使座垫弹簧30-2的多段刚度分阶段地衰减降低，活塞20接合到离合器10，从而降低了由离合器接合引起的变速器震动。

如上所述，为了降低根据本发明的自动变速器的变速器震动，设置在离合器10和活塞20之间的各个示例性座垫弹簧30可以形成有多组弯曲表面弹簧，例如31和32，或者33、34和35，弯曲表面弹簧的每一组具有不同的弯曲高度，并且彼此连接。形成这样的座垫弹簧30的弯曲表面弹簧31和32，或者33、34和35可以通过修改设计而在连接次序和数量上进行改变且受到控制，从而有效地吸收变速器震动。

以此方式，根据本发明的自动变速器包括座垫弹簧30，该座垫弹簧30设置在活塞20和离合器10之间，并且具有通过活塞20的操作而分阶段改变的多段刚度，从而能够利用活塞20的位移而分阶段地逐渐增大座垫弹簧30的刚度，从而实现了结合弹簧的滞后效应和多段刚度而形成的非线性刚度的相似效果，进而降低了离合器10接合时产生的变速器震动。这就不同于现有的自动变速器，当在换档过程中离合器在复位弹簧的早期较低刚度状态下接合时，现有的自动变速器承受刚度的突然改变。

同时，为了检查在根据本发明的座垫弹簧应用于车辆的现有自动变速器的情况下活塞的运动，将一段座垫弹簧、二段座垫弹簧和三段座垫弹簧中的每一个均应用于自动变速器样本，以便测量在预定时间的过程中活塞速度的改变。

在此，一段座垫弹簧形成有都具有同样的弯曲高度的弯曲表面弹簧；二段座垫弹簧形成有两组弯曲表面弹簧，弯曲表面弹簧的每一组具有不同弯曲高度；并且三段座垫弹簧形成有三组弯曲表面弹簧，弯曲表面弹簧的每一组具有不同弯曲高度。

并且，为了将根据本发明的自动变速器与现有的自动变速器进行比较，也已经对现有的自动变速器的活塞速度的改变进行了测量。

如图4的结果所示，未采用座垫弹簧的现有车辆在离合器的接合位置处承受了活塞速度的突然改变。相比而言，与现有车辆相比，采用了一段、二段和三段座垫弹簧的每一种车辆都经受活塞速度的逐渐改变。特别而言，在采用了三段座垫弹簧的车辆的情况下，活塞的速度(即，运动)在离合器的接合位置处逐渐改变。

图5和图6显示了一段和三段座垫弹簧的多段刚度属性与不具有座垫弹簧的车辆的刚度属性的比较，其根据在换挡过程中由控制油压F操作的活塞的位移而描绘得到。

如图所示，可以证实，与现有的变速器相比，活塞的运动在离合器的接合位置处逐渐改变。特别而言，与现有的变速器相比，在采用三段座垫弹簧的车辆中，活塞的运动在离合器的接合位置处更为逐渐地改变。

如图5所示，在配备一段座垫弹簧的车辆的情况下，活塞的运动在离合器的接合位置处渐渐地改变。相比而言，在未采用用于降低变速器震动的座垫弹簧的现有车辆的情况下，活塞的运动突然改变，从而产生变速器震动，并且降低了变速器响应性能。

相应地，从本发明可以看到，在座垫弹簧中采用的多段刚度越多，在离合器接合时产生的作用在离合器上的冲击力就越小，从而确保了抵抗在换档期间的离合器相互接合的过程中产生的最终变速器震动和冲击扭矩的坚固性。此外，更小的冲击力使得不仅能够确保抵抗驱动系统的后冲力的坚固性，而且能够迅速控制用于操作活塞的油压，从而可以确保变速器响应性能。

也即，当执行自动变速器的换档时，其能够确保变速器响应属性和变速器NHV(噪声、振动、颠振)。

而且，一段座垫弹簧应用于单个8速变速器的摩擦区域(在离合器和活塞之间)，将形成的变速器安装在实际车辆上，并且对形成的实际车辆进行试验。图7显示了结果。

并且，为了对配备有根据本发明的示例性装置的车辆和现有的车辆进行比较，也已对未应用座垫弹簧的配备现有的8速变速器的车辆在换档时产生的冲击扭矩进行了测量。

如图7所示，与现有车辆中在换档时的冲击扭矩(在左图中以虚线圆表示)相比，在配备一段座垫弹簧的车辆中在换档时的冲击扭矩(在右图中以虚线圆表示)显著降低。因此，本发明能够确保抵抗最终的变速器震动的显著的硬件坚固性，所述最终的变速器震动是在换档期间的离合器相互接合的过程中产生的。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”或“下”等被用于参考附图中所显示的特征的位置来描述示例性实施方案的这些特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多修改和改变都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (5)

1.一种用于降低自动变速器的变速器震动的装置，所述装置包括：

活塞，所述活塞由控制压力进行操作；

离合器，所述离合器通过所述活塞的操作而执行咬合操作；以及

座垫弹簧，所述座垫弹簧设置在所述活塞和所述离合器之间，其中所述座垫弹簧的刚度根据所述活塞的操作位置而分阶段进行改变。

2.根据权利要求1所述的用于降低自动变速器的变速器震动的装置，其中所述座垫弹簧形成有至少一组的多个弯曲表面弹簧，所述多个弯曲表面弹簧在所述离合器的操作方向上弯曲并且彼此连接，所述多个弯曲表面弹簧的每一组具有不同的弯曲高度。

3.根据权利要求2所述的用于降低自动变速器的变速器震动的装置，其中所述至少一组的多个弯曲表面弹簧为一组、两组或三组的多个弯曲表面弹簧。

4.根据权利要求2所述的用于降低自动变速器的变速器震动的装置，其中所述座垫弹簧形成为基本环形形状。

5.根据权利要求1所述的用于降低自动变速器的变速器震动的装置，其中所述座垫弹簧的刚度根据所述活塞的操作位置分阶段进行改变，使得当所述活塞与所述离合器接合时，所述座垫弹簧的刚度增大。

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