CN101722839A - 用于自动变速器的机电泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于机动车辆变速器的驱动系统,包括液压泵,其包括轴、发动机、连接至轴的起动机/发电机、以及用于将扭矩从发动机传递至轴并用于增加起动机/发电机产生的扭矩且将增大的扭矩传递至发动机的驱动机构。

Description

用于自动变速器的机电泵
【技术领域】
[0001] 本发明总体上涉及用于机动车辆的自动变速器,更为具体地,涉及由电动马达和
发动机驱动的用于变速器的液压泵。 【背景技术】
[0002] 当前具有液压驱动离合器和制动器的用于控制传动装置的汽车变速器使用液压
泵加压并抽取液体到控制元件。通常由发动机通过机械联轴器直接驱动泵。
[0003] 这种泵可被宽泛地分为定排量泵(fixed displacement pump,FDP)和可变排量泵
(variable displacement pump,VDP)。定排量泵每转传输恒定体积的液体且每单位时间内
的总体积与其转速成正比。定排量泵基于所需系统流量产生在最小发动机转速下设定的流
量。结果,在较高转速下,过多的流量必须返回储油槽(oil sump)或再循环至泵入口。过
多的流量降低了变速器的运转效率。
[0004] 可调节可变排量泵每转的液体排量以便以恒定转速提供可变的流量,即每单位时 间内的液体体积(例如L/min)。
[0005] 通常用在汽车应用中使用的可变排量泵为可变排量叶片泵,其可通过控制系统调 节排量以满足流量需求。泵产生的过多流量用于驱动泵的控制机构,其调节控制环相对于 叶片的偏心量。
[0006] 这种控制机构调节流量能力有限。在最大变速器速度下会产生此限制,在该速度
下偏心量无法进一步降低,而泵仍然提供超过变速器系统需求的流量。在这些状况下,过多
的流量被排至储油槽,从而对泵的机械效率和车辆燃料经济性产生不良影响。
[0007] 由于瞬态状况(例如换档或压力改变)而导致的流量改变可在几毫秒内发生,但
VDP排量调节机构的响应延迟通常不能与流量要求的改变相匹配。因此,VDP必须加大尺寸
以处理瞬态流量需求。
[0008] 使用带有可变速度控制的电动马达和泵的理想泵系统在运转于在较宽工况(包 括需要高扭矩的冷起动)范围的汽车变速器中不可行。低温运转中的高扭矩需要供应较高 的动力电流。
[0009] 理想泵(即消耗最少能量的泵)应当具有取决于系统流量要求的无限可变流量, 无限可变流量定义为满足液压系统功能(例如但不限于冷却、离合器驱动、润滑、泄漏)所 需的瞬时流量。系统流量要求可进一步分为稳定态要求和瞬态要求。流量要求总体上取决 于液体温度、粘度、回路压力及其它工况。变速器系统流量要求与泵传输流量无关。
【发明内容】
[0010] 用于机动车辆变速器的驱动系统包括液压泵,其包括轴、发动机、连接至轴的起动
机/发电机、以及用于从发动机向轴传递扭矩并且用于增加起动机/发电机产生的扭矩并 向发动机传递增大的扭矩的驱动机构。
[0011] 该系统可与由汽油或柴油发动机驱动的常规变速器一起使用并通过使用一个内部封装单元取消了分立的皮带驱动发电机和起动机,该内部封装单元封装在内部并提供了 三个功能:泵抽取、发电和发动机起动。该系统可用于产生电流,取消了外部安装的皮带驱 动发电机。当电能未用于驱动泵时,该单元可用于使能量流反向并对电池充电。 [0012] 该系统降低了重量并改进了发动机效率。电动泵通过下列方式改进了燃料经济 性:(a)使泵传输流量与变速器流量要求精确地匹配;以及(b)当发动机没有运转时保持液 压和变速器功能,其在车辆停止时允许发动机停机策略。
[0013] 该驱动系统可用作发动机起动装置,取消了外部安装的起动机。为了启用发动机
起动功能,新型液压及电子驱动器装置精确地控制变速器流量要求和泵流量。
[0014] 根据下面的详细描述、权利要求和附图,优选实施例的应用范围将变得显而易见。
应理解,尽管指示了本发明的优选实施例,仅作为示例给出了详细描述和具体示例。对描述
的实施例和示例的多种改变和修改对本领域技术人员将变得显而易见。 【附图说明】
[0015] 结合附图参考下列描述,可更为容易地理解本发明。其中: [0016] 图1为变速器液压系统的示意图,显示了泵、电动马达和控制器。 [0017] 图2为显示了图1中的叶片和带轮之间的连接的示意图。 [0018] 图3为显示了泵、马达和用于驱动泵的交流电路的示意图。 [0019] 图4为显示了可变排量泵和调节泵传输流量的阀门的示意图。
【具体实施方式】
[0020] 现在参考附图,图1至4中显示了包括变速器泵和相关控制机构的系统10。该 系统IO包括可变排量液压叶片泵12,其排量由液压阀和可变力电磁阀(variable force solenoid) 14控制。以变速器管道压力向泵12供应液体,该压力大小由包括主调节阀16和 管道压力控制电磁阀(未显示)的独立控制系统控制,主调节阀16由来自泵12的液体流 供给。
[0021] 泵12的转子20通过联轴器机械连接至电动马达/发电机24的转子22。泵的转 子20还通过单向离合器(0WC) 28连接至带轮26。驱动机构30包括与带轮26、32啮合的链 条或皮带31。
[0022] 带轮32固定至输入轴34,其连接至液力变矩器38的泵轮36。液力变矩器38包 含可持续驱动地连接至发动机70的带有叶片的泵轮36、由离开泵轮叶片的液体驱动并可 驱动地连接至输入轴34的带有叶片的涡轮、和设置在泵轮和涡轮之间的流径中的带有叶 片的定子轮。当发动机70运行时泵12运行。
[0023] 图2显示定子轴18固定在壳体42上防止旋转,液力变矩器38的定子轮固定在定 子轴18上。变速器输入轴43将液力变矩器38的涡轮可驱动地连接至前向离合器45。 [0024] 泵12的定子40固定至变速器壳体42防止旋转。电动马达/发电机24的线圈44 集成在定子40中。
[0025] 图3中所示的可选电触发起动模块46包括由电磁线圈52驱动的滑动齿轮联轴器 50,其允许在滑动齿轮联轴器50接合时将扭矩通过减速增矩驱动机构54或齿轮机构54以 可变大小从电动马达24传递至输入轴34。[0026] 电控流量伺服阀60 (或电磁调节阀16)安装在包括冷却器64的润滑回路62中, 在冷却器64中热量从变速器液传递至周围大气。流量伺服阀60(或电磁调节阀16)支撑 在固定至壳体42的支撑榖65上并与之固定。 [0027] 变速器系统10配置为以四种运转模式运转。
[0028] 变速器系统10可以泵模式运转,而扭矩通过包括发动机70、液力变矩器36、轴34、 皮带驱动机构30、0WC 28和泵转子20的动力路径传递。当以泵模式运转时,电停止电动马 达/发电机24并由发动机70驱动泵12。
[0029] 在发动机起动或低发动机转速期间变速器系统10可运转为仅以电动马达24驱动 泵12来运转。在此模式中,电动马达/发电机24以比输入轴34转速高的转速驱动泵12 ; 这样,OWC 28超速运转而减速齿轮54没有传递扭矩。起动马达66通过起动齿轮67和飞 轮68起动转动发动机70。调节泵排量以与预期的泵扭矩和所需的变速器液流量相匹配。 [0030] 变速器系统10还可以泵模式运转,而马达/发电机24运转为发电机。发动机70 通过包括液力变矩器36、轴34、皮带驱动机构30、 OWC 28和泵转子轴78的动力路径驱动 泵。发电机24产生的电流被传送至车辆充电系统,从而提供用于车辆电池充电的替代方 法。该运转模式消除了对独立发电机的需要。
[0031] 变速器系统10可以起动模式运转以使用马达/发电机24通过电驱动发动机起动 模块46并导致电机24运转做为马达而产生的扭矩起动转动发动机70。 OWC 28被锁止。发 动机起动时,位于起动模块46中的增矩驱动机构54增大马达扭矩,且增大的扭矩通过皮带 驱动机构30和联轴器50传递至发动机70。流量伺服阀60用于暂时最小化泵16所需的流 量。泵流量控制电磁阀74用于最优化泵扭矩和流量以提供系统所需最小液压。 [0032] 齿轮机构54包括固定至转子轴78的第一小齿轮76、与小齿轮76啮合并固定至中 间轴82的第一齿轮80、固定至中间轴82的第二小齿轮84、和与第二小齿轮84啮合并通过 滑动齿轮联轴器50可释放地连接至带轮26的第二齿轮86。齿轮机构54增大从马达/发 电机24传递至带轮26的扭矩,并降低从带轮26传递至马达/发电机24的扭矩。 [0033] 如果使用额外的电池容量为发动机扭矩提供有限辅助用于加速车辆,则系统IO 可以发电模式运转用于有限的再生制动。该再生制动运转模式仅能够用于包括压力反馈控 制的电子控制器。可仅在发动机转速高于流量要求的临界转速(例如高于大约1300rpm) 时进行制动,并随后切换至电驱动或发动机驱动而瞬态冷却器液体流略为减少。在该再生 制动模式中OWC 28打开。
[0034] 现在参考图1和图4,可变排量液压叶片泵12向变速器系统90供应液体流。从储 油槽92穿过过滤器94向泵12供应液体。叶轮100的外端与环96保持接触。泵12的排 量响应于环96绕枢轴销98相对于泵转子20的枢轴旋转而改变。弹簧102趋向于增加泵 排量,而管道104中的反馈压力趋向于降低泵排量。
[0035] 电控可变力电磁阀(VFS) 106和压力调节阀108调节管道104中压力的大小。 [0036] 将来自电控VFS的管道110中的压力供应至主调节增压阀112。将管道压力供应 至主调节阀16。
[0037] 根据专利法规的规定,本说明书已经公开了优选实施例。然而应注意的是,可以与 具体说明及描述的方式不同的方式实施替代实施例。

Claims (5)

  1. 一种用于机动车辆变速器的驱动系统,包含:用于向所述变压器供应液压液的液压泵的轴;可驱动地连接至所述轴的发动机;连接至所述轴的起动机/发电机;用于从所述发动机向所述轴传递扭矩、增大所述起动机/发电机产生的扭矩、并将所述增大的扭矩传递至所述发动机的驱动机构。
  2. 2. 根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述驱动机构进一步包含: 可驱动地连接至所述发动机的第一带轮;第二带轮;啮合所述第一带轮和所述第二带轮的皮带或链条; 在所述轴和所述第二带轮之间产生单向驱动连接的离合器。
  3. 3. 根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述驱动机构进一步包含: 可驱动地连接至所述发动机的第一带轮;第二带轮;啮合所述第一带轮和所述第二带轮的皮带或链条;包括固定至所述轴的第一小齿轮、与所述第一小齿轮啮合并固定至中间轴的第一齿 轮、固定至所述中间轴的第二小齿轮、和与所述第二小齿轮啮合的第二齿轮的齿轮机构; 用于可释放地连接所述第二齿轮和所述第二带轮的联轴器。
  4. 4. 根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述驱动机构进一步包含: 用于将所述发动机产生的扭矩传递至所述轴的皮带驱动装置;以及在所述发动机和所述轴之间与所述皮带驱动装置并行设置用于增大所述起动机/发 电机产生的扭矩并将所述增大的扭矩传递至所述发动机的减速增矩驱动机构。
  5. 5. 根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述驱动机构进一步包含: 用于将所述发动机产生的扭矩传递至所述轴的皮带驱动装置;以及 在所述轴和所述发动机之间产生单向驱动连接的离合器;在所述发动机和所述轴之间与所述皮带驱动装置并行设置用于增大所述起动机/发 电机产生的扭矩并将所述增大的扭矩传递至所述发动机的减速增矩驱动机构。
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