本发明涉及自动机械传动系统，它包括一个控制发动机的节流阀、一个机械齿轮变速传动装置和一个插入发动机和传动装置的流体偶合器，例如：液力变矩器。更详细地说，本发明涉及到一个用于上述系统的液力变矩器分离和旁路离合器装置。更准确地说，本发明涉及到用于自动机械传动系统的液力变矩器分离和旁路离合器装置，其中，所指自动机械传动系统使用了机械齿轮变速传动装置和动力同步机构。

众所周知这样的机械齿轮变速传动装置，例如：与摩擦离合器相对比，通过联接选定的刚性颚式离合器来实现变速的传动装置。美国专利3，105，395，、3，611，823、4，152，949和4，194，410就是上述传动装置的例子，作为参考文献引用了这些出版物。

众所周知这样的自动机械传动系统，该系统包括：机械传动装置以及用于自动实现该传动装置变速的控制装置和致动器，对于其自动变速，它通常根据传感的输出量和预先确定的逻辑规则进行电控制。美国专利4，361，060、4，140，031、和4，081，065给出了上述传动系统的例子，作为参考文献引用了这些出版物。在美国汽车工程师协会（SAE）标题为“自动机械传动控制装置”的第831776号论文中对上述系统也有说明，作为参考文献引用了该出版物。

由美国专利3，593，396、4，261，216、4，271，724、4，351，205和4，375，171也可以了解到这样的自动传动系统， 即该系统包括：一个插入原动机和一套机械齿轮变速传动装置的液力变矩器和/或包括液力变矩器旁路或锁住装置，作为参考文献引用了这些出版物。

为使传动装置颚式离合器部件同步而采用了动力同步装置的自动机械传动系统可从已有技术中获得，例如：不依赖于发动机转速而使输入轴制动或加速，并且不用控制发动机转速的动力同步装置。上述装置的加速部分常常是输出轴，该输出轴由增速齿轮轮系和/或辅助马达驱动。美国专利3，478，851、4，023，443和4，140，031给出了上述装置的例子，作为参考文献引用了这些出版物。

尽管已知的自动传动装置已广泛地用于各种场合，但是传动装置特别是用于载重车辆，例如载重卡车时并非是完全或基本使人满意的。那些只有微小改进的传动装置，无论是用于手动或自动，其作用并大大;在较高车速/传动比条件下，液力变矩器的启动以及发动机与传动装置间的非滑动联接所具有的优点并非有效和/或刚性颚式离合器实现同步的速度受到发动机动作时间的限制。

按照本发明，可以通过提供一种采用了与手动传动装置的结构相同或基本相同的机械变速传动装置的自动机械传动系统，从而克服或最大限度地减小以往技术的缺陷;这种自动机械传动系统具有在高车速/传动比条件下采用液力变矩器实现车辆启动的优点以及发动机和传动装置间非滑动联接的优点，并且能够使传动装置的刚性颚式离合器迅速地达到同步。

上述的是这样来实现的，即在与手动传动系统相同或基本相同的机械齿轮变速传动装置中安装一套自动机械传动装置。这样做当然使得相同的基本传动装置同时可用于手动或自动传动系统，并且可节省制造费、没备费和维修费。如果需要，可将适合于用螺旋管或类似物 进行自动控制的变速机械加入到传动装置中去。在上述参考文献美国专利4，360，060和美国专利4，445，393中可以找到上述变速机械的例子，这些美国专利是作为参考文献而被引用的。将上述美国专利3，478，851或者4，023，443所公开的一种动力同步机构也安装上，用于使传动装置颚式离合器同步。在一种标准的往复、九速装有动力同步结构的机械齿轮变速装置中，可以分别以大约2000RPM/秒的速度将输入轴加速或减速，以实现降档或升档。这一换档速度与仅通过控制发动机转速而实现传动装置输入轴分别地加速和减速时人们希望采用的大约1500RPM/秒和700RPM/秒的换档速度相对比它是非常有宜的。另外，当使用动力同步机构时，并没有将输入轴转速限制到与发动机速度控制同步时的最大发动机限速。

将液力变矩器插入到原动机和传动装置中。提供一个液力变矩器分离和旁路离合器装置，该装置包括：独立可操作的、相分离的第一和第二离合器，最好为摩擦离合器，它分别地用于将液力变矩器驱动件或涡轮联接到传动装置输入轴，以及将液力变矩器输入端或泵轮（例如：发动机输出端）联接到传动装置输入轴。

仅仅当第一偶合器处于联接状态，第二偶合器处于分离状态时，才将液力变矩器内联到发动机和传动装置之间。液力变矩器具有旁路例如：无论第一离合器处在何种联接状态，只要第二离合器是处于啮合状态，传动装置则直接由发动机驱动。

当第一偶合器和第二偶合器分开时，传动装置也与发动机的扭矩或液力变矩器的惯性力分离，这样由于输入轴上惯性的降低，能使颚式离合器容易地分离，动力同步机械迅速地起作用，并且在静止或驱动条件下，允许所选定的传动与车辆预啮合。

因此，本发明的目的是为了提供一种新式改进型自动机械传动系统。

本发明另一目的是为了提供一种新式改进型自动机械传动系统，该系统使用了插入发动机和机械传动装置的液力变矩器，并且更进一步地使用了液力变矩器分离和旁路离合器装置。

参照附图阅读最佳实施例可以明显地看到这些目的和其它目的以及本发明的优点。

附图1是本发明液力变矩器和液力变矩器分离和旁路离合器装置的示意图。

附图2是本发明自动机械传动系统的示意图。

附图3分为3A和3B两部份，它是本发明自动机械传动系统的局部视图。

仅仅是为了方便和参考起见，在下列叙述中使用了一定的专业术语，它并不是为了进行限定。

术语“向上”、“向下”“向右”和“向左”在附图中表示方向。术语“向内”和“向外”分别指的是靠近和离开上述装置的几何中心和/或其指定部分。上述专业术语将包括以上特别提及和从其中引出的术语以及具有类似含义的术语。

附图1和2示意地表示了本发明液力变矩器分离和旁路离合器装置10和使用上述离合器装置10的自动机械传动系统12。在此所用的术语“自动机械传动系统”将意指这样一个系统，该系统包括：至少一个控制热发动机的节流装置、一个多速颚式离合器型齿轮变速传动装置、一个非刚性偶合装置（例如：一个标准的摩擦离合器）和/或一个插入发动机和传动装置的流体偶合器，和一个用于自动控制该系统的控制装置。当然，上述系统也包括传感器和/或执行机构， 用于向控制装置传送输入信号和/或从控制装置接受指令信号。

本发明自动机械传动系统12准备使用于陆地车辆，例如：载重卡车，但它的用途也不是仅局限于此。所述的自动机械传动系统12包括一个自动多速机械齿轮变速传动装置14，并由使用了原动机节流装置控制的发动机16（例如：一种柴油发动机）通过液力偶合器或者液力变矩器20来驱动它。自动传动装置14的输出端是一根输出轴22，该输出轴22适合于联接于合适的车辆构件（例如：差动驱动轴、分动器或者如已有技术所知的类似机构）。

下面将对液力变矩器分离和旁路离合器10进行更加详细的说明。该装置10包括两个单独的、可相互无关地进行啮合的离合器（最好为摩擦离合器），即液力变矩器分离离合器24和液力变矩器旁路离合器26。传动装置14包括一个传动操纵机械28，该装置28最好是上述美国专利4，445，393所公开的增压流体式变速系统。该传动装置最好也包括一个动力同步系统30，该系统可使用上述美国专利3，478，851或4，023，443所公开的动力同步系统。

通过若干装置来影响和控制上述的传动系部件，这些装置均是已知的，并且以下将更详细地说明它们。这些装置可以包括一个节流位置控制系统32，该系统用于传感控制车辆节流踏板或者其它燃料节流装置控制器的位置;控制发动机供燃料的节流操纵机构34;一个传感发动机转速的发动机速度传感系统36;一个液力变矩器分离离合器控制器38，该控制器用于控制液力变矩器分离离合器24;一个控制液力变矩器旁路离合器26的液力变矩器旁路离合器控制器40;一个传动装置输入轴速度传感器42;一个传动装置输出轴速度传感器44;一个传动变速机械控制器46，它用于控制传动变速机械28的操作;和/或一个动力同步机械执行机构48，它用于控 制动力同步机械30的操作。

以上提及的装置可以向一个电子中心处理系统（“CPU”）50提供信息和/或从CPU50接受指令。中心处理系统或控制器50最好以数字信息微处理机为基础，其具体的外形和结构不含在本发明中。中心处理装置50也接收变速控制或状态选择器52的信息，通过它控制器可以选择倒档（R）、空档（N）或者若干个前进档（DDL）这样的车辆操作状态。一般D状态操作用于车辆的公路行驶，而DL状态的操作则用于越野行驶。可以安装一个单独的公路用/越野用的选择开关。电源和/或加压流体源（均未示出）为各种的偏向传感器的操作和/或处理仪器提供电动和/或气动能量。从已有技术中可知传动系部件和以上所描述类型的控制器，并且通过美国专利3，776，048、3，038，889、4，226，295和4，361，060可以更加详细地了解它们，作为参考文献曾引用了这些出版物。

如所知，中心处理系统50接受来自于各种传感器和/或控制器的输入信号。除去这些直接输入信号外，中心处理系统50可以装有电路和/或逻辑线路、与输入信号相对比的装置和/或存储器和/或存储器消除装置。电路和/或逻辑线路用于识别输入信号，以便提供计算出的、表示各种控制机构和装置变化程度的信号;存储器用于存储一定的输入信号信息（例如：最后变速的档位）;存储器消除装置用于当预先确定的过程发生时清除存储器。提供上述功能的具体线路是已知的，在以上提及的参考文献美国专利3361060和/或已发表的技术论文“机械传动装置的自动化”（IEEE/SAE运输电子化国际会议论文合订本，编在IEEE84CH1988-5册，其中：IEEE为电气与电子工程师协会，SAE为美国汽车工程师协会）第Ⅸ节的11-23页中可以找到它的例子。

如所知，中心处理系统50的目的是为了按照预先确定的逻辑规则，例如：程序（软件和/或微程序语言）和现有或贮存参数来选择传动装置工作的最佳传动比，并且如果需要，它发出指令使其换档或变速，以进入选定的最佳传动比。理想情况下，为了提高车辆的特性或性能，可以用程序来控制电子控制传动装置。驾驶员在换档选择器52上选择的D状态（公路驱动）表明，对于中心处理装置不需要其波峰性能。在上述状态，假定传动装置14从大约12∶1到大约0.9∶1具有9个可选择的前进传动比，传动选择第二系统可以选择第四或者第五传动作为启动传动，并且随后为了节约燃料，按照称为公路变速齿形进行加速或者减速的换档选择。类似地，在换档选择器52选择的D1状态（越野行驶）表明，中心处理系统50希望在节约燃料的波峰性能上操作。在上述状态，传动选择第二系统可以选择低传动或第一传动作为启动传动，随后，至少在较低传动比下，按照称为节约燃料的越野变速齿形进行加速或者减速。

参照附图1可以看到液力变矩器20和插入发动机16和自动齿轮变速装置14的液力变矩器分离和旁路离合器装置10的一个更为详细的图解说明。液力变矩器20是惯用的、包括一个流体偶合器类型的液力变矩器，它具有一个由发动机输出端或曲轴56穿过壳体56驱动的泵轮54、一个由泵轮用水压法驱动的涡轮60和一个空轮或从动轮62，空轮或从动轮62通过一个由轴68联到壳体64上的单向离合器联到壳体64上。壳体58也驱动一个泵70，用于给液力变矩器加压、润滑传动装置、有选择地压迫传动变速机械28和/或动力同步机械30和/或控制分离和旁路离合器24和26。泵70可以是任何已知结构的泵，例如：一种已知的半月型齿轮泵。

传动装置14包括一个由发动机16通过液力变矩器装置20驱动的输入轴72和/或分离和旁路离和器装置10。传动装置输入轴72上装有一个联接件74，联接件74固定在输入轴72上作旋转运动。联接件74包括第一部分76和第二部分78。第一部分76与液力变矩器分离离合器24相联;第二部分78与液力变矩器旁路离合器26相联。简短地说，正如下面将要仔细描述的那样，不依赖于旁路离合器26的啮合或分离，液力变矩器分离离合器24可以啮合或分离，借助于联接件74的部分76靠摩擦力分别实现液力变矩器涡轮60与传动装置输入轴72的啮合或分离;不依赖于分离离合器24的啮合或分离，液力变矩器旁路离合器26可以啮合或分离，借助于联接件74的部份78靠摩擦力实现发动机曲轴56和由它驱动的壳体58与传动装置输入轴72的啮合。

与液力变矩器分离离合器24的啮合或分离无关，液力变矩器旁路离合器26的啮合将使发动机曲轴56通过壳体58直接与传动装置输入轴72相联，并且这样，给液力变矩器20和由发动机16直接驱动的传动装置14提供了一个有效的旁路。如果液力变矩器旁路离合器26分离，液力变矩器分离离合器24啮合，如已有技术中已知的那样，发动机16通过液力变矩器流体偶合器驱动传动装置14。如果液力变矩器旁路离合器26分离，并且液力变矩器分离离合器24也分离，则传动装置输入轴72与发动供给的任何驱动力矩或者液力变矩器供给的任何惯性力分离。传动装置输入轴72与发动机和/或液力变矩器上的惯性作用的分离，通过传动动力同步机械30的作用，使输入轴72和联于其上的传动系能加速或减速，它使用了一个更加迅速的方法，使得在传动装置加速或减速过程中更加迅速地完成同步过程;并且它也使动力同步器能引起输入轴72可以在大于发动机任何限速的转速下转动。

应该注意到，传动装置14是使用刚性颚式离合器的机械型传动装置。与摩擦离合器相比，上述类型刚性离合器是相对紧凑和便宜的并且如果使用它与上述同步装置（例如：单独的同步器和/或动力同步器）相联也是非常可靠的。对于刚性离合器，当颚式离合器机构从预先啮合的传动比上分离并随后在选定的新传动比下再次啮合时，需要和/或希望限制作用于输入轴72上的驱动力矩和惯性力。因此，当一个流体偶合器（例如：一种流体液力变矩器）插入驱动发动机和刚性机械传动装置之间时，安装一个从流体偶合器上分离传动输入轴的装置是重要的。

附图3给出了液力变矩器及液力变矩器分离和旁路离合器装置10最佳实施例具体结构的说明。齿轮变速传动装置14包括一个传动装置外罩80，该外罩80具有一个园顶形部分82，它将液力变矩器20及分离和旁路离合器（24和26）包含在内，并且有一个与驱动发动机相联接的法兰84。该外罩园顶部分80还装有滚动轴承86和88，用于支承外罩80内的输入轴72。输入轴72又带动传动输入齿轮89转动。如前所述，液力变矩器含有泵轮54、涡轮60以及已有技术中为人熟知的空轮62。使用已知的单向转动离合器将空轮62支撑在该外罩中。泵轮54固定在壳体58上作旋转运动。该壳体58由驱动键90通过发动机16驱动，或者为了传动联接而将壳体58与安装在发动机飞轮上的辅助驱动键相配合。传动装置14的齿轮和刚性离合器结构是常规形的，此处不作具体描述和图示。

围绕在装置10和液力变矩器20周围的壳体58也是与驱动泵70相配合的，就如支齿齿轮92恒与泵驱动齿轮94相啮合。除了向液力变矩器20提供加压液体，向传动装置14提供加压润滑剂以及向传动控制机构28和30提供驱动流体外，泵70也可向液力变 矩器分离离合器24和/或向下面将要更加详细讨论的液力变矩器旁路离合器26的选择性啮合和分离提供加压流体。为此目的，外罩880、轴72和/或壳端盖96都应含有流体通道以及已有技术中的方法制作的旋转流体连接器。

液力变矩器分离和旁路离合器装置10包括一液液力变矩器分离离合器24，该离合器与液力变矩器旁路离合器26是同心的，旦通常被离合器26所环绕，从而在轴向方向上具有较紧凑的结构。液力变矩器分离和旁路离合器装置10包括一个固定在输入轴72上作旋转运动的联接件74，使用键98联接它。联接件74含有一个普通的具有轴向伸长的园筒式部件100，部件100含有一组限定部件76的内径键100a和一组限定部件78的外径键100b。一组摩擦件如摩擦盘102又是由花键件76带动作旋转运动并且盘面沿半径方向向内延伸。一组摩擦件如摩擦盘104是由花键联接件78带动并且盘面沿半径方向向外延伸。摩擦盘104和摩擦盘106是交错安置的，而摩擦盘106则由安在壳体58内侧的花键件108带动，且摩擦盘106的盘面沿半径方向向内延伸，以确定旁路离合器的一个摩擦盘组（如已有技术所述）。摩擦盘102与固定在键112上（键112固定在件114上，而件114则与涡轮60相联并作旋转运动）的作旋转运动的摩擦盘110交错安置，且盘面102沿半径方向由固定点向外延伸以确定液力变矩器分离离合器24的盘组。件114由辐板件116将其固定于涡轮60上;且件114被支承在连接件74的轮毂件117上并能转动。

一个沿轴向向内延伸的环形液压缸120被限制在壳体58的前端壁96内，并接受一个滑动的并且是密封的环状活塞件122。在环状活塞件122和环状反推件124的中间安装摩擦盘104和 106，用于使旁路离合器26实现选择性的啮合和分离。液压缸120可以有选择地被增压或减压，以便分别实现液力变矩器旁路离合器26的啮合或分离，从而使直接地驱动壳体58的发动机借助于联接件74的部份78与输入轴相联接。这一过程是由来自泵70的加压流体来实现并通过阀结构40来控制，而这些加压流体则是由端盖82、轴72和/或端盖96的流道提供的。

连接件74限定了一个沿轴向向内延伸的环状液压缸128，在其内有一个滑动并且具有密封性的环形活塞130。环形活塞130和环状反推件132在其间沿轴向装有摩擦件102和110，以便实现液力变矩器分离离合器24的选择性的啮合和分离。来自泵70的加压流体可通过端盖82、轴72和/或端盖96上的流道向柱体128提供或从其中排出，并通过阀38来控制。该阀38用于控制来自泵70流向园柱体128或者一个液压贮液器（没有示出）的液体的流动。

如所示，环状液压缸120和128可以单独地、互不相干地被增压和/或排出，以实现液力变矩器分离离合器24和/或液力变矩器旁路离合器26的互不依赖地啮合或分离。由于在离合器装置10中使用了同心的和基本可套叠的离合器24和26，使得离合器装置具有轴向相对紧凑的结构。这种结构允许一个含有液力变矩器流体偶合器的驱动系统    插入驱动发动机和机械变速传动装置。这个机械变速传动装置可通过液力变矩器旁路离合器由发动机直接驱动，也可通过液力变矩器流体偶合器由发动机驱动和/或为了终止力矩的作用和减少输入轴的惯性以便更迅速地使传动装置同步或换档，传动装置可以从发动机和液力变矩离上脱开。

当车辆处于静止状态而其状态选择器是处于驱动位置或处于越野 位置时，分离离合器24可以啮合而旁路离合器26则可以分离，这样使得液力变矩器的启动过程具有众所周知的优点。当在高于给定车速和/或齿轮传动比条件下，液力变矩器的操作优点不再有何作用，而需要由发动机和传动装置之间直接驱动所带来的高效率。在这些条件下，液力变矩器旁路离合器26将被啮合，以便使传动装置输入轴72通过液力变矩器壳体58和联接件74直接由发动机驱动。

如前所述，离合器24和28可以被分离，使其从原先的齿轮啮合位置换到空档，以便使动力同步器30与要啮合的颚式离合器传动件同步，进而使已同步的颚式齿轮离合器啮合。

理想传动比的选择、液力变矩器分离和旁路离合器要求的啮合和分离条件的选择以及传向不同离合器和传动装置控制器的指令信号都是由中心处理系统50来完成。实现这一过程的手段在已有技术中可查并可参阅前面提及的美国专利4，361，060，以便得到更详细的了解。

动力同步机械30可以包括一个与传动装置中间轴138相联的轴136，轴138恒与输入齿轮89和输入轴72直接或间接地啮合。轴136可以选择性地与外罩80发生摩擦啮合以制动输入轴72及轴72驱动的传动装置和/或选择性地靠摩擦和与输出轴22分离的增速传动系140相啮合（例如：行星齿轮增速传动系），使输入轴72和由轴72驱动的传动装置增速。为了获得和/或维持要啮合的传动颚式离合器装置准确或基本上的同步性，轴136与壳体或与传动系的联接可以通过如同脉冲宽度调制或相类似的方法进行调制。

以上仅仅是通过一个例子而对最佳实施例进行了描述，应当指出，在不违背权利要求所规定的精神的情况下，还可以对它进行各种 改进、变换或者部件的重新排列。