CN100416132C - 车辆、传动装置及消除压力脉冲和扭矩的方法 - Google Patents

车辆、传动装置及消除压力脉冲和扭矩的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于电动变速传动装置的扭矩减震器。该扭矩减震器设有直接使内燃机与该传动装置的输送轴耦合的锁定离合器。设有电动变速传动装置的该电马达能够用来有效地抵消在扭矩减震器的弹簧被锁定时的内燃机压力脉冲。本发明还包括有效减弱在内燃机在按要求移动模式中运转时的不同或者不一致的扭矩波动的不同等级的减震器弹簧。

Description

车辆、传动装置及消除压力脉冲和扭矩的方法
技术领域
本发明涉及一种带有扭矩减震器组件的电动变速传动装置，该扭矩减震器组件具有锁定离合器以便选择地锁定该扭矩减震器组件的减震弹簧，从而允许当内燃机在启动和/或者停止速度范围内运转时，电马达消除内燃机产生的压力脉冲。
背景技术
本申请要求2004年3月22日提交的美国临时申请60/555141的优先权，该申请在这里完整引入作为参考。
汽车内燃机产生了不期望的通过车辆传动装置传送的扭矩或者振动。为了隔离这样的扭矩，可以在汽车传动装置中使用扭矩减震器。这些减震器位于内燃机曲轴和传动装置的输入轴或者涡轮轴之间，以便大致抵消由内燃机产生的不期望的扭矩。减震器构造有能够承载最大内燃机扭矩加上一些允许极限的弹簧。
在混合动力汽车后面，一个前提是：该可替换的动力能够驱动车辆，因此能够降低对提供动力的内燃机的依赖，从而增加了燃料的经济性。因为混合动力车辆能够从除了内燃机以外的源获得动力，混合动力内燃机一般更常以低速度运转并且能够在车辆被电马达驱动时切断。例如，电动变速传动装置交替依赖于容纳在该传动装置中的供给车辆传动系统动力的电马达。混合动力车辆中的内燃机因此必须比在非混动动力系统中的内燃机更频繁地启动和停止。在能够在诸如具有电动变速传动装置的混合动力车辆中产生不期望的振动的启动和停止期间，该内燃机产生了压力脉冲。因此在减震器组件中期望更大的功能来帮助该电动变速传动装置消除这些压力脉冲。
另外，设有随选排量功能的内燃机能够选择地使某些内燃机缸不工作以便节省燃料。这个运转模式产生了来自所有的缸上的内燃机运转的不同的(不一致的)扭矩波动。
发明内容
为了在混和动力车辆中降低传动系统振动，本发明提供一种扭矩减震器组件，该组件具有锁定离合器，该离合器防止(或者锁定)该减震器弹簧压缩和放松。与电动变速传动装置(或者EVT)兼容，本发明允许在EVT中的电马达有效地抵消在接合锁定离合器时在启动和停止期间由内燃机活塞导致的内燃机压力脉冲。
本发明还兼容有随选排量内燃机，该内燃机产生不同的(或者不一致的)扭矩波动。为了进行补偿，本发明包括多个减震器弹簧，该减震器弹簧具有充分不同的等级以便补偿多种扭矩波动。
更具体地说，本发明提供一种车辆，具有：内燃机，其特征在于在运转启动和/或者停止模式期间产生压力脉冲和在其它运转模式产生扭矩；具有用于吸收这样的扭矩的扭矩减震器的电动变速传动装置。该扭矩减震器组件包括：随同内燃机旋转的减震器法兰，该法兰具有在其它运转模式期间使扭矩减震器组件吸收这样的内燃机扭矩的减震器弹簧。此外设置锁定离合器，该离合器选择地与该减震器法兰接合。该锁定离合器的所选的接合将减震器弹簧锁定，并且在减震器弹簧被锁定时，在电动变速传动装置中的至少一个电马达可操作来选择地消除内燃机压力脉冲。
本发明还提供一种在内燃机在多个具有不同预定速度范围的运转模式中运转时选择地消除具有电动变速传动装置的内燃机的压力脉冲和扭矩的方法。该方法包括：在内燃机和电动变速传动装置之间提供扭矩减震器和锁定离合器；为锁定离合器提供动力以便锁定该扭矩离合器；操作在电动变速传动装置中的电马达从而在扭矩减震器被锁定时消除内燃机压力脉冲。
附图说明
上述的特征和优势可以容易地从下面的关于实施本发明的优选实施例的详细描述而变得清楚，附图包括：
图1是电动变速传动装置的简示侧视图，具有断开的部分，以便示出安装到该传动装置上的所选的传动元件和辅助泵；和
图2是沿电动变速传动装置的前部的中心线的一侧而剖去的该扭矩减震器组件的分解剖视图。
具体实施方式
参照附图，图1和图2，在所有附图中相同的标记表示相同的或者相应的部件，图1中示出电动变速传动装置10的侧视图。基本上，当内燃机24在不同旋转速度下运转时，它产生了扭矩(即振动)。当内燃机24被供燃料或者供给动力并且处于动力下时，该内燃机产生不期望的传动到传动装置10的扭矩。当内燃机24没有被供应燃料或者不处于动力下(如同在启动和/或者停止模式)时，该内燃机的活塞(未示出)仍然产生压力脉冲。每个脉冲能够产生被车辆操作者感觉到的振动。为了在驱动模式期间抵消扭矩和压力脉冲，如图1所示电动变速传动装置10设有选择地感应扭矩减震器组件26，如图2所示。该扭矩减震器组件26包括减震器法兰38，随着内燃机24而旋转并且具有减震器弹簧32，该弹簧32能够使得扭矩减震器组件吸收在其它运转模式期间的这样的内燃机扭矩。例如，该扭矩减震器组件26可以部分地构造成如美国专利5009301所示那样，该专利与本发明一同转让，在这里全部用作参考。当该扭矩减震器组件26没有影响电动变速传动装置10，即当减震器弹簧32被锁定离合器33锁定时，该电动变速传动装置的至少一个电马达(A或者B)有效地抵消内燃机24产生的压力脉冲。
更具体地说，图1示出了含有输入壳体12和具有双电马达(A和B)的主壳体14的电动变速传动装置10的选定部件，通过一系列的行星齿轮组(未示出)，所述选定部件直接由轴承支撑在传动装置10的主轴19上。所述马达(A，B)通过选择接合的离合器(未示出)而工作使输出轴20旋转。该集油盘16设置在主壳体14的底座上并且构造成提供用于传动装置10和其组件的油量。该主壳体14覆盖诸如电马达(A，B)，行星齿轮结构，主轴19和两个离合器(全部示范性地给出并且未示出)的传动装置的最里面的部件。最后，该输入壳体12螺栓直接连接到该内燃机24(图2示出)的内燃机座后表面上，并且封闭传动装置部件，所述传动装置部件与内燃机24机械接触。也就是说，该输入壳体12覆盖该扭矩减震器组件26(在图2中示出)。该输入壳体12还支撑辅助泵27(图1中示出)，该辅助泵27安装到输入壳体12的底座上并且与集油盘16相邻地嵌套固定。
图2示出的扭矩减震器组件26一般用于使传动装置10与内燃机24在操作期间产生的不期望的扭矩隔离，并且在启动和停止期间还选择性地辅助传动装置电马达(A或者B)消除内燃机压力脉冲。该扭矩减震器组件26包括内燃机侧面盖28，该侧面盖28连接到内燃机曲轴29上。该内燃机侧面盖28焊接到传动装置侧面盖30和31上并且容纳该减震器弹簧32。所述两个盖(28和30)限定了容器34，该容器34封闭该锁定离合器33和活塞50。该扭矩减震器组件26还容纳具有轮毂部分40的减震器法兰38，该轮毂部分40与输入轴18在互补的花键42配合。扭矩减震器26的内燃机侧面盖28连接到内燃机波形板44上。该波形板44用于将内燃机24产生的扭矩传递到传动装置上并且还用于吸收任何由减震器组件26产生的推力载荷。该扭矩减震器组件26包括一系列的减震器弹簧32，该弹簧32在内燃机侧面盖28和传动装置侧面盖30之间环形或者周向延伸。该减震器弹簧32吸收并且缓冲由内燃机24在正常或者驱动模式(例如高于600rpm)操作期间产生的不期望的扭矩。该扭矩减震器组件26具有的最大扭矩等于该内燃机的最大扭矩加上一些允许余量。
该电动变速传动装置10设有两个电马达(A和B，图1中示出)。在启动和停止期间电马达A建立了扭矩，有效地抵消在内燃机以低于600rpm(或者启动和/或者停止状态)运转时导致的内燃机压力脉冲。本发明的一个技术优点在于：该扭矩减震器组件26的减震器弹簧32通过在内燃机24在预定速度范围内运转时应用(该锁定离合器33的)离合器盘36和37而被锁定。在优选实施例中，当内燃机以小于或者等于600rpm的速度运转时，该扭矩减震器组件26有效地被锁定。因为在电动变速传动装置中电马达(A或者B)能够用于主动抵消在启动和停止期间产生的内燃机压力脉冲，因此这种运转模式是期望的。
在扭矩减震器组件26内部的锁定离合器33包括两个连接到该减震器法兰38上的作用盘37，两个连接到传动装置侧面盖30上的摩擦盘36，垫板46和连接到减震器法兰38的臂62上的卡环48。该锁定离合器33靠近液压活塞50，该液压活塞50靠着该作用盘37移动，迫使作用盘37与摩擦盘36接合。所述活塞50响应于从液压回路57供给到活塞腔58中的油而移动。该载荷被作用在垫板46和卡环48处并且被减震器法兰38容纳。在活塞50附近并且连接到减震器法兰38的扭矩减震器组件26的减震器轮毂40具有横向钻孔的通道56，和径向延伸的开口52，该开口52允许油从液压回路57通过。该油延伸通过在输入轴18中的横向钻出的开口55，通过在输入轴18中的开口53，进入到活塞50前面的通道56。该活塞50限制与锁定离合器33的配合并且被回复弹簧54保持在脱开位置。因为油被供应通过减震器轮毂40的通道56，在活塞腔58中的压力增加，建立了足够克服弹簧力并且使活塞进行冲程的载荷，从而接合该锁定离合器33。该容器34还装有来自源59和由安装到输入轴18的内直径中的管35限定的液压回路，通过带槽的止推垫圈41，和腔或者空间43，并且到容器34内部的油。因此在容器34中容纳的油在活塞50一个侧面上，以便抗衡供应到在活塞50另一侧面上的活塞腔58中的油。
该受传动控制单元(或者其它控制处理单元)60控制的液压回路57和源59控制锁定离合器33，控制它在某些预定条件中配合和脱开。通过引导压力油到该活塞的前面传动控制单元60进行这样的操作。通过进行冲程并且配合的锁定离合器33，在扭矩减震器组件26的内部的该活塞50响应于增加的压力，从而有效锁定该减震器弹簧32。当该锁定离合器33接合时，扭矩减震器弹簧32被释放或者被锁定以便该内燃机24直接耦合到传动装置10的输入轴18。这个状况仅仅优选用于内燃机启动和停止(即启动和/或者停止模式，其中内燃机速度在预定速度范围内：0-600rpm)。
该锁定离合器33的接合一般导致传递到机械连接的传动装置部件的轴向负载。但是本发明设计成使产生的该液压负载在扭矩减震器法兰38中被有效地限制。该卡环48限制载荷到消除液压载荷的减震器法兰38的对称臂62。因此本发明的另一个技术优点在于：该减震器法兰38和锁定离合器33构造成显著限制由锁定离合器33的接合导致的机械载荷，从而防止机械载荷被传递到内燃机侧面盖29或者传动装置侧面盖30。
本发明还兼容有随选排量(DOD)内燃机。设有随选排量系统的内燃机能够使选定数量的缸为了燃油经济性而不工作。改变工作缸的数量还改变了内燃机产生的扭矩特征(或者扭矩波动)。为了传动装置10有效降低或者抵消随选排量模式下导致的振动，该扭矩减震器组件26设有多个具有不同等级的减震器弹簧32。在优选实施例中，该扭矩减震器组件26是两级结构。该(弹簧)的第一级具有相对大量弹簧行程的低等级。所述低等级降低由内燃机在随选排量模式下运转时产生的扭矩波动。所述低等级还降低了在传动装置10中的电马达A的必须的相反扭矩量。该第二级具有相对低的弹簧行程量的高等级。该高等级是获得足够在最大内燃机转矩或者当内燃机使用所有缸时隔离传动装置10和内燃机24产生的扭矩的减震器弹簧32所必须的。该组合等级能够使在两个运转模式下进行最好表现。
本发明还包括一种选择性消除具有电动变速传动装置的内燃机在内燃机在多个具有不同预定速度范围的运转模式中运转时的压力脉冲和扭矩的方法。该方法包括：提供图2示出的扭矩减震器26，和在内燃机24和电动变速传动装置10之间的锁定离合器33；为该锁定离合器33提供动力以便锁定该扭矩减震器26；和操作在电动变速传动装置10中的电马达(图1所示A或者B)，以便消除内燃机在扭矩减震器被锁定时的压力脉冲。该锁定离合器33在内燃机24在0rpm-600rpm之间运转时被供给动力。在本发明的另一个方面中，该内燃机24是随选排量内燃机，构造成使选择的缸不工作。该扭矩减震器组件26因此设有多个减震器弹簧32，该弹簧32具有不同的弹簧等级以便隔离利用所有的在最大扭矩下的缸的该内燃机产生的扭矩，但是还有效降低因随选排量模式中运转的内燃机导致的扭矩波动。
尽管已经详细描述了实施本发明的优选实施例，但是本领域技术人员将理解在所附权利要求书的范围内可以进行不同的设计。

Claims (9)

1. 一种车辆，具有：内燃机，该内燃机的特征在于在运转的启动和/或者停止模式期间产生压力脉冲而在其它运转模式期间产生扭矩；电动变速传动装置，该传动装置具有用于吸收这样的扭矩的扭矩减震器组件，该扭矩减震器组件包括：
随所述内燃机旋转的减震器法兰，具有能够使该扭矩减震器组件吸收在其它运转模式期间的这样的内燃机扭矩的减震器弹簧；
可选择地与所述减震器法兰接合以便锁定该减震器弹簧的锁定离合器；和
至少一个在电动变速传动装置中的电马达，该电马达能够操作来选择地消除在减震器弹簧被锁定时的内燃机压力脉冲。
2. 根据权利要求1所述的车辆，其中内燃机是随选排量内燃机，构造成使选择的缸不工作；所述缸不工作可以导致内燃机产生不一致的扭矩波动；和
所述减震器法兰具有多个减震器弹簧并且至少一个所述的减震器弹簧是比至少另一个所述减震器弹簧有充分低弹簧等级的，使得能够允许扭矩减震器组件降低内燃机在其它运转模式中运转时的这样的不一致的内燃机扭矩波动。
3. 根据权利要求1所述的车辆，其中所述减震器法兰和扭矩减震器组件构造成显著限制由所述锁定离合器的接合而导致的机械载荷，从而防止这样的机械载荷被传递。
4. 一种电动变速传动装置，具有扭矩减震器组件，用于吸收扭矩，该扭矩减震器组件包括：
旋转减震器法兰，具有使该扭矩减震器组件吸收这样的扭矩的减震器弹簧；
选择地与所述减震器法兰接合的用于锁定所述减震器弹簧的锁定离合器；
至少一个在电动变速传动装置中的电马达，该电马达操作来选择地抵消该减震器弹簧被锁定时的压力脉冲。
5. 根据权利要求4所述的传动装置，其中所述减震器法兰具有多个减震器弹簧，至少一个减震器弹簧是比另一个减震器弹簧具有充分低弹簧等级的，以便使得扭矩减震器组件降低不一致的扭矩波动。
6. 根据权利要求4所述的传动装置，所述的减震器法兰和扭矩减震器组件构造成显著限制由所述锁定离合器的接合导致的机械载荷，从而防止这样的机械载荷被传送。
7. 一种选择消除具有电动变速传动装置的内燃机在内燃机处于具有不同预定速度范围内的多个运转模式中运转时的压力脉冲和扭矩的方法，包括：
在该内燃机和电动变速传动装置之间提供扭矩减震器和锁定离合器；
为锁定离合器提供动力以便锁定该扭矩减震器；和
操作在电动变速传动装置中的电马达，以便消除扭矩减震器被锁定时的内燃机压力脉冲。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中该内燃机是随选排量内燃机，构造成使选择的缸不工作；所述缸不工作可以导致内燃机产生不一致的扭矩波动；和
所述减震器组件具有多个减震器弹簧，至少一个减震器弹簧比另一个减震器弹簧具有足够低的弹簧等级，以便使得扭矩减震器组件能够降低所述扭矩波动。
9. 根据权利要求7所述的方法，还包括：
在内燃机在0rpm-600rpm运转时为所述锁定离合器提供动力；和
使所述锁定离合器在内燃机在大于600rpm下工作时不工作，从而使所述减震器弹簧能够吸收内燃机扭矩。
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