CN102606706A - 具有节流板的启动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有节流板的启动装置，具体地，用于机动车的启动装置包括与原动机连接的泵和与涡轮机轴连接的涡轮机。泵和涡轮机液力连接。定子组件设置在泵和涡轮机之间。定子组件容纳可滑动的节流板。在第一位置中，节流板部分阻挡了来自定子组件的返回流体流，由此有效降低了启动装置的容量。在第二位置中，节流板不降低启动装置的容量。节流板位置随通过偏压构件作用在节流板上的力的平衡和接触节流板的液压流体的流变化。

Description

具有节流板的启动装置
交叉参考
本申请要求2011年1月20日提交的美国临时申请No.61/434589的权益。上面申请的全部内容通过参考并入这里。
技术领域
本发明涉及一种用于自动变速器的启动装置，且更具体地涉及一种用于具有集成节流板的变速器的液力启动装置。
背景技术
在该部分中的说明仅仅提供了与本发明相关的背景信息，并且可能构成或可能不构成现有技术。
在机动车中往往采用液力启动装置来改善车辆的性能特性。一种装置包括液力起动或启动装置。液力起动装置类似于标准的变矩器，并且通常包括三个旋转元件：泵、涡轮机和定子。泵由原动机例如内燃发动机或电动机机械驱动。涡轮机与涡轮机轴机械联接，并且由通过泵的旋转泵送的流体流驱动。定子介于泵和涡轮机之间，并且将从涡轮机返回的流体流改变至泵以便增加转矩。在起动装置中，转矩增加仅仅用在低变速比的情况下以便改善机动车的起动性能。因此，起动装置通常小于标准变矩器。
虽然这些起动装置对于其所期望的目的是有用的，但是在现有技术中对于这样的起动装置仍然存在空间，即在通过在机动车怠速期间降低在发动机上的负荷来改善机动车的燃料效率的同时具有有效的包装、成本和复杂性。
发明内容
在本发明原理的一个实施例中，提供了用于机动车的液力起动或启动装置。该启动装置可操作以通过自动降低低速期间启动装置的容量来降低在驱动原动机上的负荷。启动装置包括与原动机连接的泵和与涡轮机轴连接的涡轮机。泵和涡轮机液力连接。定子组件设置在泵和涡轮机之间。定子组件容纳可滑动的节流板。在第一位置中，节流板部分地阻挡来自定子组件的返回流体流，由此有效地降低启动装置的容量。在第二位置中，节流板没有降低启动装置的容量。节流板位置随通过偏压构件作用在节流板上的力的平衡和接触节流板的液压流体的流变化。
本发明还提供如下方案：
1. 一种连接在机动车中的发动机和变速器之间的启动装置，所述启动装置包括：
由所述发动机驱动的泵，所述泵具有多个叶轮叶片，所述多个叶轮叶片与所述泵的内表面连接并且绕所述泵的内表面周缘地间隔开；
与所述变速器连接的涡轮机，所述涡轮机具有多个涡轮机叶片，所述多个涡轮机叶片与所述涡轮机的内表面连接并且绕所述涡轮机的内表面周缘地间隔开；
设置在所述泵和所述涡轮机之间的流体，用于使所述泵与所述涡轮机液力连接；以及
设置在所述泵和所述涡轮机之间的定子组件，所述定子组件具有连接到定子毂的多个周缘地间隔开的定子叶片并且具有能够滑动地连接到所述定子毂的节流板，其中所述节流板在第一位置和第二位置之间能够运动，其中所述节流板在所述节流板处于所述第一位置中时部分地阻挡流体通过所述定子叶片的流动，并且所述节流板在所述节流板处于所述第二位置中时不阻止流体通过所述定子叶片的流动。
2. 如方案1所述的启动装置，其中所述节流板轴向地设置在所述定子毂和所述泵之间。
3. 如方案1所述的启动装置，其中所述节流板包括径向延伸的凸缘，并且处于所述第一位置中时所述径向延伸的凸缘比所述泵更靠近所述定子毂，并且其中在处于所述第二位置时所述径向延伸的凸缘比所述定子毂更靠近所述泵。
4. 如方案3所述的启动装置，其中所述径向延伸的凸缘具有与所述泵的一部分内表面的轮廓大体匹配的轮廓。
5. 如方案1所述的启动装置，其中所述节流板包括轴向延伸的环形部分和轴向且径向延伸的环形部分，并且其中所述轴向延伸的环形部分与所述定子毂能够滑动地连接，并且其中所述轴向且径向延伸的环形部分从所述定子毂径向向外设置。
6. 如方案5所述的启动装置，其中所述定子毂包括从所述定子叶片径向向内设置的环形沟槽，并且其中所述节流板的所述轴向延伸的环形部分能够滑动地设置在所述环形沟槽内。
7. 如方案6所述的启动装置，还包括设置在所述节流板的轴向延伸的环形部分和所述定子毂之间的偏压构件，用于将所述节流板朝着所述第一位置偏压。
8. 如方案7所述的启动装置，其中在流体流作用在所述节流板的轴向且径向延伸的环形部分上的力超过所述偏压构件作用在所述节流板的所述轴向延伸的环形部分上的力时，所述节流板从所述第一位置运动到所述第二位置。
9. 如方案1所述的启动装置，其中所述定子毂具有绕多个辊子安装的凸轮表面，所述辊子用作飞轮或单向离合器以允许所述定子叶片与所述泵和所述涡轮机沿着相同的方向转动，并且其中所述多个辊子安装在固定的定子反作用构件的滚道表面上。
10. 一种连接在机动车中的发动机和变速器之间的启动装置，所述启动装置包括：
由所述发动机驱动的泵，所述泵具有多个叶轮叶片，所述多个叶轮叶片与所述泵的内表面连接并且绕所述泵的内表面周缘地间隔开；
与所述变速器连接的涡轮机，所述涡轮机具有多个涡轮机叶片，所述多个涡轮机叶片与所述涡轮机的内表面连接并且绕所述涡轮机的内表面周缘地间隔开；
设置在所述泵和所述涡轮机之间的流体，用于使所述泵与所述涡轮机液力连接；以及
设置在所述泵和所述涡轮机之间的定子组件，所述定子组件具有连接到定子毂的多个周缘地间隔开的定子叶片并且具有由所述定子毂支撑的环形板，其中所述环形板沿着轴线能够运动，并且其中所述环形板沿着所述轴线的位置随通过偏压构件施加在所述环形板上的力的平衡和接触所述环形板的流体的流变化。
11. 如方案10所述的启动装置，其中所述环形板轴向地设置在所述定子毂和所述泵之间。
12. 如方案10所述的启动装置，其中所述环形板包括径向延伸的凸缘，其具有从所述多个泵叶片径向向内设置的远端。
13. 如方案10所述的启动装置，其中所述环形板包括基部和轴向且径向延伸离开所述定子毂的凸缘部分，并且其中所述基部能够滑动地与所述定子毂连接。
14. 如方案13所述的启动装置，其中所述定子毂包括从所述定子叶片径向向内设置的环形沟槽，并且其中所述环形板的所述基部能够滑动地设置在所述环形沟槽内。
15. 如方案14所述的启动装置，其中所述定子毂与单向离合器连接，其允许所述定子叶片与所述泵叶片和所述涡轮机叶片以相同的方向转动。
16. 如方案14所述的启动装置，其中所述多个转子叶片每个都具有成角度的边缘，其与所述环形板的所述凸缘部分基本上平行。
17. 一种用于在机动车中的动力系的启动装置，所述启动装置包括：
泵，其具有多个叶轮叶片，所述多个叶轮叶片与所述泵的内表面连接并且绕所述泵的内表面周缘地间隔开；
涡轮机，所述涡轮机具有多个涡轮机叶片，所述多个涡轮机叶片与所述涡轮机的内表面连接并且绕所述涡轮机的内表面周缘地间隔开；
设置在所述泵和所述涡轮机之间的流体，用于使所述泵与所述涡轮机液力连接；以及
设置在所述泵和所述涡轮机之间的定子组件，所述定子组件具有连接到定子毂的多个周缘地间隔开的定子叶片并且具有能够滑动地连接到所述定子毂并轴向地设置在所述定子毂和所述泵之间的节流板，其中所述节流板在第一位置和第二位置之间能够运动，并且其中所述节流板包括径向延伸的凸缘，而且所述径向延伸的凸缘在处于第一位置中时比所述泵更靠近所述定子毂，并且其中所述径向延伸的凸缘在处于第二位置中时比所述定子毂更靠近所述泵。
从这里给出的说明书中将清楚了解本发明的其它方面、优点和应用领域。应当理解，说明和具体例子旨在仅示出目的而非旨在限制本发明范围。
附图说明
在这里所述的附图只是用于例举说明，并且不是用来以任何方式限制本发明的范围。
图1为在机动车的动力系中处于第一工作模式中的启动装置的剖视图；以及
图2为在机动车的动力系中处于第二工作模式中的启动装置的剖视图。
具体实施方式
下面的说明实质上仅仅是例举说明，而不是用来限制本发明、应用或用途。
参照图1，机动车的示例性动力系大体上由附图标记10表示。动力系10包括通过启动装置16与变速器14互连的发动机12。发动机12可以为常规的内燃发动机或电发动机，或者任意其它类型的原动机，而不脱离本发明的范围。发动机12通过与启动装置16的前罩构件20连接的弯曲板18或其它连接装置给变速器14提供驱动转矩。
一般来说，变速器14接收来自启动装置16的驱动转矩，并且将该驱动转矩输出给变速器输出轴(未示出)。在启动装置16和变速器输出轴之间设置有齿轮和离合器装置或变速箱(未示出)。变速箱包括多个齿轮组、多个离合器和/或制动器和多根轴。多个齿轮组可以包括各个相互啮合的齿轮，例如行星齿轮组，它们可以通过多个离合器/制动器的选择促动与多根轴连接或选择性可连接。多根轴可以包括副轴或中间轴、套筒和中心轴、反向或空转轴或者其组合。离合器/制动器选择地可啮合以通过选择地使在多个齿轮组内的各个齿轮与多根轴联接来引进多个传动比或速比中的至少一个。应该理解的是，齿轮组、离合器/制动器和轴在变速器14内的具体布置和数量可以改变而不脱离本发明的范围。另外，应该理解的是，变速器14可以为前轮传动变速器或者后轮传动变速器而不脱离本发明的范围。变速器输出轴(未示出)优选与最终驱动装置(未示出)连接，该最终驱动装置例如包括支撑轴、差速组件和驱动桥。
启动装置16容纳在钟形壳体22内。钟形壳体22通常为铸铝，并且包括开口、沉孔、凸缘、肩部和接收、定位并且支承启动装置16的各种部件的其它特征。启动装置16包括经由弯曲板连接件18或其它类型的连接件由发动机12直接驱动的前罩构件20。输入20位于钟形壳体22内，并且与泵24和锁紧离合器26连接。锁紧离合器26使输入20与飞轮或隔离器28选择地机械连接。飞轮28与和变速器14连接的涡轮轴30互连(间接地，如所示，或者直接地)。
泵24与延伸入变速器14中的泵毂32连接。泵毂32可以与正位移泵(未示出)连接以便提供加压液压流体流的源。多个叶轮叶片33连接到并且绕泵24的内侧圆周间隔开。泵24液压地驱动启动装置16的涡轮机。多个涡轮机叶片35连接到并且绕涡轮机34的内侧圆周间隔开。叶轮叶片33和涡轮机叶片35具有弓形内边缘，它们形成岔分的环形（torus）环36，其降低了在启动装置16内的流体湍流。涡轮机34机械地连接到涡轮机毂37，涡轮机毂37继而例如通过花键连接件39机械连接到涡轮机轴30。
定子组件40设置在钟形壳体22内并且位于泵24和涡轮机34之间。定子组件40包括多个圆周间隔开的定子叶片42，它们在其内端处连接到定子毂44。定子毂44具有绕多个辊子46安装的凸轮表面，这些辊子用作自由轮或单向离合器以允许定子叶片42在液力操作和锁紧离合器操作期间沿着与泵24和涡轮机34相同的方向转动。辊子46安装在固定的定子反作用构件48的滚道表面上。应该理解的是，可以采用其它合适类型的单向离合器而不脱离本发明的范围。定子反作用构件48例如通过花键连接件50连接到固定的定子反作用轴52。
环形推进轴承54布置在定子反作用构件44和泵毂32之间、在定子反作用构件44和涡轮机毂37之间、以及在泵毂32和定子反作用轴52之间。但是，应该理解的是，其它衬套、保持器构件等可被使用并且在图1中示出但是没有具体说明。
定子毂44包括径向向内设置在定子叶片42的环形沟槽60。沟槽60轴向地延伸进入定子毂44。节流板62可滑动地设置在环形沟槽60内。节流板62包括第一径向部分62A、与第一径向部分62A连接的轴向部分62B、与轴向部分62B连接的第二径向部分62C、和与第二垂直部分62C连接的凸缘部分62D。部分62A和62B布置在环形沟槽60内。凸缘部分62D相对于部分62C处于非直角角，并且凸缘部分62D远离定子毂44朝泵24延伸并且轴向地位于泵24和定子叶片42之间。节流板62在图1和2中所示的至少两个位置之间能够运动，如将在下面更详细描述。回复弹簧或其它偏压构件64在保持器环66和节流板62之间设在沟槽60内。回复弹簧64将节流板62偏压至在图1中所示的第一位置。例如，回复弹簧64的第一端部接触保持器环66，而回复弹簧64的第二端部接触第一部分62A并且在朝着涡轮机34的方向将轴向力施加在节流板62上。应该理解的是，可以采用其它类型的偏压构件。在第一位置中，第一和第二垂直部分62A和62C邻接定子毂44。在所提供的实施例中，定子叶片42具有成角度的边缘(即切角)68，其与节流板62的凸缘部分62D基本平行，由此允许节流板62在处于第一位置中时完全邻接定子毂44而不接触定子叶片42。在图2中所示的第二位置中，节流板64抵御回复弹簧64的力，并且朝泵24轴向地滑动或平移。在第二位置中，第二垂直部分62C可以邻接泵24的内表面，并且凸缘部分62D与泵24的内表面基本上平行设置。
现在将对启动装置16的操作进行说明。弯曲板18通过发动机12的转动使前罩构件20转动。由于前罩构件20与泵24连接，所以泵24也转动。在启动装置16内的流体在泵24和叶轮叶片33的转动作用下运动并且通过由泵毂32驱动的泵(未示出)的流体压力下保持充满。叶轮叶片33运送液压流体，并且在液压流体随着叶轮叶片33旋转时，液压流体在离心力作用下向外抛出并且以一定角度进入涡轮机叶片35。液压流体冲击涡轮机叶片35，因此向涡轮机34施加转或转动力并且使涡轮机34转动。由于涡轮机34与涡轮机毂54连接而涡轮机毂54又与涡轮机轴30连接，所以涡轮机轴30随着涡轮机34转动。在泵24和涡轮机34之间的液力联接可以通过接合或施加锁紧离合器26而绕过，从而外罩构件20通过飞轮28与涡轮机毂44直接连接，由此使涡轮机轴30转动。
在发动机12低速例如在怠速状态期间工作时，从涡轮机34和定子组件40返回的旋转液压流体在节流板62的凸缘部分62D上的力不足以克服由回复弹簧64施加在节流板62上的力。因此，在发动机怠速下，节流板64处于第一位置中，由此部分阻挡了来自定子组件40的液压流体流。这继而有效降低了启动装置16的容积并因此在发动机12上的负荷。这可导致在800rpm发动机怠速下每加仑大约0.05至0.07英里的燃料效率增益，和2.5Nm的负荷降低。
在更高的发动机速度下，例如在机动车起动期间，来自从涡轮机34和定子组件40返回的旋转液压流体返回的在节流板62的凸缘部分62D上的力足以克服由回复弹簧64施加在节流板62上的力。因此，在更高的发动机速度下，节流板64运动到第二位置。由于凸缘部分62D具有与泵24类似的角度或轮廓，所以节流板62不会阻挡来自定子组件40的液压流体流。因此，启动装置16的容量在更高发动机速度12期间不会降低。在更高发动机转速下滑行期间，锁紧离合器26应用以绕过泵24和涡轮机34从而避免节流板62运动到第一位置。最后，节流板62可以随被调整至使怠速损耗降低最大的负保持定子叶片使用。
本发明的说明书实质上仅仅是例举说明，不脱离本发明精神的所有变型意于落入在本发明的范围内。这些变型不应被认为脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种连接在机动车中的发动机和变速器之间的启动装置，所述启动装置包括：
由所述发动机驱动的泵，所述泵具有多个叶轮叶片，所述多个叶轮叶片与所述泵的内表面连接并且绕所述泵的内表面周缘地间隔开；
与所述变速器连接的涡轮机，所述涡轮机具有多个涡轮机叶片，所述多个涡轮机叶片与所述涡轮机的内表面连接并且绕所述涡轮机的内表面周缘地间隔开；
设置在所述泵和所述涡轮机之间的流体，用于使所述泵与所述涡轮机液力连接；以及
设置在所述泵和所述涡轮机之间的定子组件，所述定子组件具有连接到定子毂的多个周缘地间隔开的定子叶片并且具有能够滑动地连接到所述定子毂的节流板，其中所述节流板在第一位置和第二位置之间能够运动，其中所述节流板在所述节流板处于所述第一位置中时部分地阻挡流体通过所述定子叶片的流动，并且所述节流板在所述节流板处于所述第二位置中时不阻止流体通过所述定子叶片的流动。
2.如权利要求1所述的启动装置，其中所述节流板轴向地设置在所述定子毂和所述泵之间。
3.如权利要求1所述的启动装置，其中所述节流板包括径向延伸的凸缘，并且处于所述第一位置中时所述径向延伸的凸缘比所述泵更靠近所述定子毂，并且其中在处于所述第二位置时所述径向延伸的凸缘比所述定子毂更靠近所述泵。
4.如权利要求3所述的启动装置，其中所述径向延伸的凸缘具有与所述泵的一部分内表面的轮廓大体匹配的轮廓。
5.如权利要求1所述的启动装置，其中所述节流板包括轴向延伸的环形部分和轴向且径向延伸的环形部分，并且其中所述轴向延伸的环形部分与所述定子毂能够滑动地连接，并且其中所述轴向且径向延伸的环形部分从所述定子毂径向向外设置。
6.如权利要求5所述的启动装置，其中所述定子毂包括从所述定子叶片径向向内设置的环形沟槽，并且其中所述节流板的所述轴向延伸的环形部分能够滑动地设置在所述环形沟槽内。
7.如权利要求6所述的启动装置，还包括设置在所述节流板的轴向延伸的环形部分和所述定子毂之间的偏压构件，用于将所述节流板朝着所述第一位置偏压。
8.如权利要求7所述的启动装置，其中在流体流作用在所述节流板的轴向且径向延伸的环形部分上的力超过所述偏压构件作用在所述节流板的所述轴向延伸的环形部分上的力时，所述节流板从所述第一位置运动到所述第二位置。
9.一种连接在机动车中的发动机和变速器之间的启动装置，所述启动装置包括：
由所述发动机驱动的泵，所述泵具有多个叶轮叶片，所述多个叶轮叶片与所述泵的内表面连接并且绕所述泵的内表面周缘地间隔开；
与所述变速器连接的涡轮机，所述涡轮机具有多个涡轮机叶片，所述多个涡轮机叶片与所述涡轮机的内表面连接并且绕所述涡轮机的内表面周缘地间隔开；
设置在所述泵和所述涡轮机之间的流体，用于使所述泵与所述涡轮机液力连接；以及
设置在所述泵和所述涡轮机之间的定子组件，所述定子组件具有连接到定子毂的多个周缘地间隔开的定子叶片并且具有由所述定子毂支撑的环形板，其中所述环形板沿着轴线能够运动，并且其中所述环形板沿着所述轴线的位置随通过偏压构件施加在所述环形板上的力的平衡和接触所述环形板的流体的流变化。
10.一种用于在机动车中的动力系的启动装置，所述启动装置包括：
泵，其具有多个叶轮叶片，所述多个叶轮叶片与所述泵的内表面连接并且绕所述泵的内表面周缘地间隔开；
涡轮机，所述涡轮机具有多个涡轮机叶片，所述多个涡轮机叶片与所述涡轮机的内表面连接并且绕所述涡轮机的内表面周缘地间隔开；
设置在所述泵和所述涡轮机之间的流体，用于使所述泵与所述涡轮机液力连接；以及
设置在所述泵和所述涡轮机之间的定子组件，所述定子组件具有连接到定子毂的多个周缘地间隔开的定子叶片并且具有能够滑动地连接到所述定子毂并轴向地设置在所述定子毂和所述泵之间的节流板，其中所述节流板在第一位置和第二位置之间能够运动，并且其中所述节流板包括径向延伸的凸缘，而且所述径向延伸的凸缘在处于第一位置中时比所述泵更靠近所述定子毂，并且其中所述径向延伸的凸缘在处于第二位置中时比所述定子毂更靠近所述泵。
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