CN101446346A - 自动变速装置的液力变矩器中的液压控制 - Google Patents

自动变速装置的液力变矩器中的液压控制 Download PDF

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Abstract

一种用于控制供应到变速装置的液力变矩器的液压机液体的系统，该系统包括：液力变矩器，该液力变矩器包括容纳有叶轮和涡轮的室；具有可变的最大转矩的支路离合器；可变控制压力源；响应在解锁状态和锁定状态之间交替的可变控制压力而变化的锁止阀，其中，在解锁状态，锁止阀产生低压输出，在锁定状态，锁止阀产生高压输出；用于响应低压输出和高压输出限定在室中交替处于两个压力值的液压的第一阀；以及响应用于调节液压值的可变控制压力的第二阀，该可变控制压力驱动支路离合器并且改变离合器的最大转矩。

Description

自动变速装置的液力变矩器中的液压控制
技术领域
本发明通常涉及一种用于自动变速装置的液力变矩器，并且，尤其涉及一种向变矩器供油、驱动液力变矩器的叶轮离合器并且向变速装置组件连续提供液压润滑剂的液压系统。
背景技术
液力变矩器是液压液力联轴器的改良形式，并且像液力联轴器一样，用于将来自原动机(例如内燃机或电动机)的旋转动力传送到旋转的从动负载。当在输入和输出转动速度之间存在实质差别时，液力变矩器能够增加转矩，从而提供减速齿轮的同等作用。
液力变矩器包括至少三个转动元件：叶轮，由原动机机械地驱动；涡轮，驱动负载；和定子，设置在叶轮和涡轮之间以便它能改变从涡轮返回到叶轮的油流以便增加转矩。定子设置在超越离合器(overrunning clutch)上，该超越离合器阻止定子逆向转动原动机，但是允许正向转动。液力变矩器被封闭在外壳中，该外壳容纳自动变速装置液(ATF)，该自动变速装置液有时是指如“油”、“润滑油”或“润滑剂”。
在液力变矩器中的液压寄生损失降低功效并且产生废热。在现代汽车应用中，这个问题通常通过使用支路离合器(bypass clutch)(也称做锁止离合器)而消除，该支路离合器物理连接叶轮和涡轮，有效地将变矩器改变为纯机械连接。从而，没有动力传递损耗(slippage)、实际上没有能量损耗并且改善燃料成本。
液力变矩器离合器的设计包括两个基本类型，封闭式活塞设计和开放式活塞设计。封闭式活塞设计要求有通往液力变矩器的专用的液压回路，该液压回路只和离合器活塞的使用侧连通。当压力高时，离合器应用。当压力低时，离合器释放。一个更罕见的形式是将液压回路设置在在释放侧，此处，高压时释放离合器而低压时应用离合器。
当液力变矩器增大转矩时，功率损耗出现，这极大地增加了液力变矩器中ATF的温度，而其必须在返回到变速装置前冷却下来。冷却器回程油通常被送入变速器润滑剂回路以便冷却内部离合器、齿轮组和轴承。润滑剂回路通常也被用来填充或加载平衡隔层，该平衡隔层用于当内部转动速度增大时防止脱开的离合器活塞移动。
控制液力变矩器的液压系统的基本原理负责几个功能，包括：1)供应足够的压力给变矩器以便防止变矩器气蚀(cavitating)，2)使足够的油流过变矩器以便去除在环面和离合器中产生的热，3)控制锁止离合器活塞中的压力，4)向冷却和润滑剂回路供给油，并且5)当不是必需的情况下，最小化用于流动和压力的系统抽吸要求。许多控制系统不是完全控制所有这些功能。
在工业中，存在的需求是通过使用简单的阀布置控制封闭式活塞液力变矩器的支路离合器，以改善离合器控制，在不给变速装置润滑剂系统带来风险的情况下降低变矩器的流动要求。
发明内容
一种用于控制供应到变速装置的液力变矩器的液压机液体(或液压液)的系统，该系统包括：液力变矩器，该液力变矩器包括容纳有叶轮和涡轮的室；具有可变最大转矩的支路离合器；可变控制压力源；响应在打开状态和锁定状态之间交替的可变控制压力而变化的锁止阀，其中在打开状态，锁止阀产生低压输出，而在在锁定状态，锁止阀产生高压输出；响应于低压输出和高压输出限制室中交替处于两个压力值的液压的第一阀；以及响应用于调节液压值的可变控制压力的第二阀，该可变控制压力驱动支路离合器并且改变离合器的最大转矩。
该系统只包括两个调节阀而不是三个，以便控制变矩器的加载压力、变矩器离合器压力和冷却器/润滑剂控制，因此降低调节器之间的相互影响、调节器不稳定性、调节器粘性和压力易变性的可能性。
该系统也允许用于变矩器回路、冷却器回路和润滑剂回路的独立并可调节的液流。
常规的双行程(two-pass)和三回程(three pass)变矩器直接向变速装置油槽发送锁定的变矩器油流。而这个系统通过将油送到变速装置机油冷却器和变速装置润滑剂回路来节约油，有效地节约了在不同情况下被要求用于抽吸大量油的能量，允许低突缘(lug)限制，并且节省了燃料。在自动变速装置中，在第六档以1000rpm的速度运行的情况下，该流速大约是每分钟两升，这个速度导致在锁定期间流向变矩器、冷却器和润滑剂回路的油流减小了33％。
当变矩器离合器被锁定、强锁定或调节在变矩器的叶轮和涡轮之间传递的转矩时，该系统允许调节流向冷却器和润滑剂回路的油。
优选实施例的适用范围从以下的详细描述、权利要求和附图中将变得显而易见。应该理解，尽管示出了本发明的优选实施例，但是描述和具体例子仅是以示例的方式给出。对于所描述的实施例和例子的各种变化和修改对本领域的技术人员都将是显而易见的。
附图说明
结合附图，通过参照下面的描述，本发明将更容易理解，其中：
图1是三回程液力变矩器的侧剖面图，控制能被应用到该三回程液力变矩器；以及
图2是用于控制如图1所示的液力变矩器的运行的液压系统的示意图。
具体实施方式
现在，参照附图，图1示出了液力变矩器10，该液力变矩器被安置在中心轴12附近并且包括叶轮14、涡轮16和定子18。叶轮、定子和涡轮被设置于环形室中，该环形室限定环形液体流动回路，由此，叶轮液体动力地连接到涡轮。液力变矩器的叶轮14可操作地连接到发动机或者其他动力源。
定子18被固定到并且旋转支撑在固定的定子支撑杆20上。超速制动器(overrunning brake)22将定子固定到杆20以便防止在转矩增加期间定子旋转，但是允许当涡轮流推动定子叶片的后侧时定子高速自由旋转。涡轮16被固定到旋转的变速装置输入杆24上，该变速装置输入杆将转矩传递到变速装置齿轮箱(未示出)上。包围涡轮、叶轮和定子的液力变矩器外壳26可操作地连接到内燃机(未示出)的机轴或者其他动力源，例如电动机。
支路离合器28(有时称为锁止离合器)被设置在液力变矩器外壳26中，用于交替地打开和闭合涡轮16和叶轮14之间的驱动连接。离合器28包括一组摩擦盘30，通过内花键固定到并且支撑在离合器毂32上以便与毂一起旋转；阻挡板34，通过扣环(或止动环)36固定到外壳26上；以及离合器板38，通过花键固定到外壳26上以便与外壳一起旋转；每个板，交织插在连续的摩擦盘30之间。毂32固定于压缩弹簧和扭转减振器40，42上，它们串联设置在毂32和变速装置输入杆24之间。
连接涡轮16的每个叶片的涡轮护罩44通过一系列铆钉48连接到涡轮毂50和环52上，该环52通过花键可操纵地连接离合器毂32。减振器42的输出端可操纵地连接减振器毂54，该减振器毂通过花键56连接输入杆24。
锁止离合器28由活塞58驱动，该活塞被支撑用于沿轴12轴向位移。在活塞的外边缘，活塞由动态密封装置60密封到外壳26的内表面，并且在活塞的内边缘，活塞由动态密封装置62密封，因此限定了一个位于活塞58和外壳26之间的密封空间64。当空间64通过离合器应用通道66(CAPY)被加压时，活塞58向左移动对摩擦盘30和离合器板38施压，使它们相互摩擦接触，因此接合支路离合器28。当离合器28接合时，发动机和涡轮16机械地相互连接并且可操纵地连接到变速装置输入杆24上。当锁止离合器28脱离时，涡轮16和发动机机械地分开，并且涡轮由叶轮14液压动力地驱动。
在通过输入杆24和定子支架20之间的环形通道70的变矩器加载压力(CCL)下，ATF填充环形空间，涡轮16、叶轮14和定子18在该环形空间中旋转。在通过管道72的变矩器排放压力(COUT)下，ATF退出液力变矩器10，该管道为在定子支架20和变矩器驱动杆76之间的环形通道，驱动杆76上支撑有叶轮14。
图2示出了液压系统，该液压系统用于控制：通过管道70进入变矩器10的环形室的液体的变矩器加载限制压力(CCL)、控制变矩器离合器28的变矩器应用压力(CAPY)和通过管道72退出变矩器(COUT)的液体。
离合器28的转矩传输能力可以在以下条件中变化：(1)锁定条件，其中，离合器28被应用但是可以打滑(slipping)；(2)强锁定条件，其中，离合器在无滑移的情况下被应用，完全传送发动机的转矩；(3)开启条件，其中，离合器28被释放并且转矩能力为零；以及(4)调节条件，其中，离合器正在打滑并且传送等于或者小于发动机转矩的可控转矩。
液压系统包括变矩器加载压力限制阀80，该限制阀可以是调节阀或者如图2所示的没有排放口的限制阀。
变矩器应用压力调节阀82是差动调节阀，它调节压力并且具有由变矩器释放锁孔AE供给的第二反馈压力(CRLZ)。
变矩器加载压力控制锁止阀(latch valve)84只具有两个位置，在两个位置之间，该锁止阀穿梭往返以便保持或者锁定在供给到阀82的两个压力值中的任一个中。
离合器排放(CLEX)管道86防止从离合器28排放出来的油排出，并保持回路液体得以填充用以提高浓度和响应。在管道72中的变矩器输出到冷却器(COTC)的液流从变速箱90流出到变速装置机油冷却器92，在流出机油冷却器以后返回到变速箱94，并且冷却的ATF流向传动装置润滑剂回路96，通过该润滑剂回路，变速装置的轴承、杆、齿轮和其他机械组件得到了润滑。
变矩器输出到排放口(COTX)管道98传送ATF到润滑剂回路96。
变矩器释放锁排放压力(CRLX)被传送到在阀80的端口之间的管道88中。变矩器释放锁孔压力(CRLZ)由变矩器加载压力控制锁止阀84产生并且被传送到在阀80和82之间的管道99中。
管道压力(LP)，即主调节器100的第一优先输出，在管道102中被传送到阀82。管道压力排放(LPX)，即主调节器100的第二优先输出，在管道104中被传送到阀80。R：反压(R)，即手动阀106的输出，在管道中被传送到阀82。
螺线管式输入(SF)，即在管道110中传送的调节压力，被供给到螺线管112，该螺线管控制TCC阀114。螺线管114的输出是在节流孔管道116中传送到锁止阀84和阀82的液力变矩器离合器控制压力(TCCZ)。在管道118中传送的液力变矩器离合器控制压力(TCCL)是由锁止阀84产生的锁定压力输出。
球阀(BV10)响应于由COTX和COTC穿过阀120产生的差动压力而打开和闭合。当发动机不再运行时，变矩器反回排阀122防止ATF通过管道72从变矩器10中排出。
当离合器28开启时，螺线管控制压力TCCZ小于大约7.3psi，在LPX压力下的液体被供给到阀80，并且作为在锁止阀84的VENT口处被排出的结果，在阀80的阀芯138末端处的CRLZ压力是零。这些压力和阀80的弹簧从图2所示的位置向左移动阀芯138，因此打开阀80的通道88的LPX压力和CRLX压力之间的连接。在台肩139上的反馈CRLX压力在CCL管道70中将CCL压力调节到100psi，反馈CRLX压力通过阀80连接到CRLX通道88。
因此，当离合器28开启时，来自变矩器加载压力限制阀80的大约100psi的CCL压力供给了液力变矩器10。CCL压力的作用使得液流通过变矩器10。当离合器28开启时，通过管道72从变矩器10排出的油直接流向冷却器92和润滑剂回路96。当油的温度低于180degF时，温度调节装置控制阀会绕开冷却器92，允许变速装置快速变暖，从而减小粘滞曳力，提高变速装置效率。这个绕开通过在回路COTC130和LUBE96之间设置一个低阻力通路来实现。当离合器28开启时，变矩器应用压力调节阀82未被使用，并且通过变矩器加载压力控制阀84排放CRLZ回路来锁定。另外，当车辆驾驶人员将选档器移动到后退位置时，管道108中的R压力作为附加的力被供给到变矩器应用压力调节器82以便关闭阀82。尽管这个操作不是必须的，但是并没有带来附加的成本和复杂性。止回球(或阀球)(BV10)120防止油从COTC管道130回流到COTX管道98。
当离合器28被锁定、强锁定或者调节时，变矩器加载压力控制阀84必须闭锁。当TCCZ压力小于大约7.0psi时，阀84打开，当TCCZ压力大于大约10.0psi时，阀84锁定。供给到螺线管112的电流量改变由响应该电流的阀114产生的TCCZ压力量。
对于锁止阀84，供给到螺线管112的电流增大到850毫安，这增大管道116中的压力TCCZ以致大于参考压力，即10.0psi，在该参考压力下阀84锁定。当TCCZ压力增大到10psi时，阀芯132向右移动打开TCCZ管道116和TCCL管道118之间的连接，因此增加台肩134上的压力，该台肩上的力与环136上的力相反。
当阀84锁定时，CCL压力管道70通向CRLZ管道99，并且CCL压力被送到变矩器加载压力限制阀80的台肩138上的附加压力区域，导致阀80将管道70中CCL压力减小到大约45psi。这个压力减小产生的原因是，当离合器28锁定或者调节时，变矩器10不需要同样多的压力，并且通过变矩器10的环形室中的低CCL压力使得更容易通过向左移动变矩器离合器活塞58来增大离合器28的最大转矩。
当阀84锁定时，CCL压力通过CRLZ管道99连通到变矩器加载压力限制阀80的台肩138和阀82的两个反馈口中的一个，导致阀82的阀芯140调节变矩器应用压力(CAPY)，该压力在管道66中被传送到变矩器离合器28。在阀82上的两个反馈压力、在管道99中的45.0psi的CRLZ压力和在管道116中大于10.0psi的可变TCCZ压力的压力效应调节CAPY压力，该压力在管道66中被传送到变矩器离合器28。
当阀84锁定时，由于在阀84锁定并且CCL压力下降到45psi之后，回路98和96会获得来自COUT回路72的较少的油，因此，阀的阀芯132的向右移动通过COTX回路管道98将管道70中的CCL压力连接到冷却器92，该COTX回路管道被用来补充流向COTC回路98和LUBE回路96的液流。因为变矩器正在45psi压力下被供给油而不是在100psi压力下，所以在COUT回路72中的液流较低。孔U142和SS144的直径被制成为以便在支路离合器28的锁定和调节操作期间在COTC回路130和LUBE回路96中产生合适的流速。
根据专利法的规定，已经描述了优选实施例。然而，应该注意的是，除了已经具体示出和描述的实施例以外，可以实施替换的实施例。

Claims (5)

1.一种用于控制液压液的系统，所述液压液供应到机动车辆所使用的自动变速装置的液力变矩器，所述系统包括：
液力变矩器，所述液力变矩器包括容纳有叶轮和涡轮的室以及用于在所述叶轮和所述涡轮之间传送转矩的具有可变的最大转矩的支路离合器；
可变控制压力源；
锁止阀，响应在解锁状态和锁定状态之间交替的可变控制压力而变化，其中在解锁状态，所述锁止阀产生低压输出，而在锁定状态，所述锁止阀产生高压输出；以及
阀，用于响应低压输出和高压输出而限定室中的液压交替处于两个压力值。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，当所述支路离合器开启时，第一阀将进入到所述室中的液压值限定为第一压力。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，当所述支路离合器被锁定、强锁定或者在调整时，第一阀将进入到所述室中的液压值限定为低于第一压力的第二压力。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统进一步包括机油冷却器，并且当所述锁止阀处于锁定状态时，所述锁止阀引导液体流向所述机油冷却器且远离所述室。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统进一步包括变速装置润滑油回路，当所述锁止阀处于锁定状态时，所述锁止阀引导液体流向所述机油冷却器且远离所述室。
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