CN102889357B - 扭矩分流变矩器组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及扭矩分流变矩器组件。液力变矩器组件包括内部行星齿轮组件，该行星齿轮组件在变矩器与到变速器输入的直接路径之间分流扭矩，还包括减振器和变矩器离合器。所述变矩器组件包括输入轴，该输入轴由发动机输出轴驱动，并联接至行星齿轮组件的行星齿轮架和变速器液压泵。行星齿轮组件的中心齿轮通过弹簧减振器联接至变矩器输出轴。行星齿轮组件的齿圈联接至变矩器离合器的一侧和变矩器的泵。变矩器离合器的另一侧联接至变矩器的涡轮和弹簧减振器。变矩器的定子接地。另一实施例采用液力耦合器来替代变矩器。

Description

扭矩分流变矩器组件

技术领域

本公开涉及用于机动车自动变速器的变矩器，更特别地，涉及具有扭矩分流能力的变矩器组件。

背景技术

这一部分的内容仅仅是提供与本公开相关的背景信息，不一定构成现有技术。

现代机动车中利用的自动变速器通常含有一般称为液力变矩器或简称为变矩器的装置。在车辆怠速情形期间，变矩器自动地将旋转的发动机输出轴从变速器输入轴分离，以使车辆能够停止而无需熄火发动机。变矩器还用作扭矩倍增器，其在较低速度范围下增加输送至变速器的发动机扭矩，直到变矩器输出速度与输入（发动机）速度大致相配为止。

因为发动机的所有动力系能量都穿过变矩器，所以其性能对动力系和车辆的整体性能都很关键。例如加速度、换档点、换档平顺性和燃料经济性这些参数都受变矩器操作参数的影响并且由其操作参数部分地确定。变矩器性能衡量之一为“K系数”。K系数为在任意变矩器操作点测量的变矩器输入速度相对于发动机扭矩输出的平方根的比。进而，变矩器的“操作点”通常由输出速度与输入速度的比（也称为速度比）来定义。

所有情况都等同的情形下，期望在整个速度比范围内获得低的K系数。提高通过变矩器的能量传输效率也是高度期望的目标。本发明针对实现这两个目标的变矩器。

发明内容

本发明提供了一种具有内部行星齿轮组件的液力变矩器组件，该行星齿轮组件在变矩器与到变速器输入的直接路径之间分配扭矩，液力变矩器组件还包括减振器和变矩器离合器。所述变矩器组件包括输入轴，该输入轴由发动机输出轴驱动，并联接至行星齿轮组件的行星齿轮架和变速器液压泵。所述行星齿轮组件的中心齿轮通过弹簧减振器联接至变矩器输出轴。所述行星齿轮组件的齿圈联接至变矩器离合器的一侧和变矩器的泵。所述变矩器离合器可为摩擦离合器组（具有多个交错的盘或板）或者面离合器。所述变矩器离合器的另一侧联接至所述变矩器的涡轮和弹簧减振器。变矩器的定子固接至例如变速器的壳体。本发明的变矩器组件提高了联接点效率、减小了整个速度比范围上的K系数，并且由于减小的K系数而具有在大于0.90的速度比时的改进变矩器离合器滑移控制的潜力。

在变矩器组件的另一实施例中，所述变矩器由液力耦合器替代，所述变矩器离合器还可为摩擦离合器组或面离合器。

因此，本发明的一方面是提供一种变矩器组件，其具有减小的K系数。

本发明的另一方面是提供一种变矩器组件，其具有内部行星齿轮组件。

本发明的再一方面是提供一种变矩器组件，其在变矩器和到变速器输入的直接路径之间分流扭矩。

本发明的又一方面是提供一种变矩器组件，其具有变矩器离合器。

本发明的另一方面是提供一种变矩器组件，其具有摩擦离合器组或面离合器。

本发明的另一方面是提供一种变矩器组件，其包括输入轴，该输入轴由发动机输出轴驱动并联接至行星齿轮组件的行星齿轮架和变速器液压泵。

本发明的另一方面是提供一种变矩器组件，其中行星齿轮组件的中心齿轮通过弹簧减振器联接至变矩器输出轴。

本发明的另一方面是提供一种变矩器组件，其中行星齿轮组件的齿圈联接至变矩器离合器的一侧和变矩器的泵。

本发明的另一方面是提供一种变矩器组件，其中变矩器离合器的一侧联接至变矩器的涡轮和弹簧减振器。

本发明的另一方面是提供一种变矩器组件，其中变矩器的定子固接。

本发明的另一方面是提供一种具有液力耦合器的变矩器组件。

本发明提供以下技术方案：

1.一种变矩器组件，组合地包括：

输入构件；

输出构件；

行星齿轮组件，其具有中心齿轮、联接至所述输入构件并可旋转地支撑多个行星齿轮的行星齿轮架、和齿圈，所述行星齿轮与所述中心齿轮和所述齿圈常啮合；

弹簧减振器，其具有联接至所述中心齿轮的输入和联接至所述输出构件的输出；

液力耦合器，其具有至少一个泵和涡轮；以及

摩擦离合器，其具有联接至所述齿圈和所述液力耦合器的所述泵的第一侧以及联接至所述液力耦合器的所述涡轮和所述弹簧减振器的另一输入的第二侧。

2.如方案1的变矩器组件，还包括壳体和联接至所述壳体的定子。

3.如方案1的变矩器组件，还包括联接至所述输入构件并由其驱动的液压泵。

4.如方案1的变矩器组件，其中所述输入构件和所述输出构件为轴。

5.如方案1的变矩器组件，其中所述输入构件与所述输出构件同轴。

6.如方案1的变矩器组件，其中所述摩擦离合器的所述第一侧包括与所述第二侧上的第二多个盘交错的第一多个盘。

7.如方案1的变矩器组件，其中所述液力耦合器为包括定子的变矩器。

8.一种变矩器组件，组合地包括：

输入轴；

输出轴；

行星齿轮组件，其具有中心齿轮、联接至所述输入轴并可旋转地支撑多个行星齿轮的行星齿轮架、和齿圈，所述行星齿轮与所述中心齿轮和所述齿圈常啮合；

弹簧减振器，其具有联接至所述中心齿轮的第一构件和联接至所述输出轴的第二构件；

液力变矩器，其具有泵和涡轮；以及

摩擦离合器，其具有联接至所述齿圈和所述变矩器的所述泵的输入侧以及联接至所述变矩器的所述涡轮和所述弹簧减振器的第三构件的输出侧。

9.如方案8的变矩器组件，还包括壳体和在所述变矩器中的定子，其中所述定子联接至所述壳体。

10.如方案8的变矩器组件，还包括联接至所述输入构件并由其驱动的液压泵。

11.如方案8的变矩器组件，其中所述输入轴与所述输出轴同轴。

12.如方案8的变矩器组件，其中所述摩擦离合器的所述第一侧包括与所述第二侧上的第二多个盘交错的第一多个盘。

13.如方案8的变矩器组件，其中所述摩擦离合器的所述第一侧包括与在所述第二侧上的第二盘相邻的第一盘。

14.一种液力变矩器组件，组合地包括：

输入轴；

与所述输入轴同轴布置的输出轴；

简单行星齿轮组件，其具有中心齿轮、联接至所述输入轴并可旋转地支撑多个行星齿轮的行星齿轮架、和齿圈，所述行星齿轮与所述中心齿轮和所述齿圈常啮合；

弹簧减振器，其具有联接至所述中心齿轮的输入和联接至所述输出轴的输出；

液力变矩器，其具有泵、涡轮和定子；以及

摩擦离合器，其具有联接至所述齿圈和所述变矩器的所述泵的输入侧以及联接至所述变矩器的所述涡轮和所述弹簧减振器的另一输入的输出侧。

15.如方案14的液力变矩器组件，还包括壳体，其中所述变矩器的所述定子联接至所述壳体。

16.如方案14的液力变矩器组件，还包括联接至所述输入构件并由其驱动的液压泵。

17.如方案14的液力变矩器组件，其中所述摩擦离合器的所述第一侧包括与所述第二侧上的第二多个盘交错的第一多个盘。

18.如方案14的液力变矩器组件，其中所述摩擦离合器的所述第一侧限定了第一板，该第一板与限定所述第二侧的第二板相邻。

19.如方案14的液力变矩器组件，其中所述多个行星齿轮包括三个行星齿轮。

从本文提供的说明可清楚其它方面、优点和应用领域。应当理解，其说明和具体实例仅仅是说明目的，不意欲限制本公开的范围。

附图说明

本文所示的附图仅仅是说明目的，而不意图于以任何方式限制本公开的范围。

图1为根据本发明的变矩器组件的示意图；

图2为具有几条曲线的曲线图，这几条曲线展现和对比了传统变矩器的性能与根据本发明的变矩器组件的性能；

图3为根据本发明的变矩器组件的另一实施例的一部分的示意图；以及

图4为具有两条曲线的曲线图，这两条曲线展现和对比了传统变矩器的性能与根据本发明的变矩器组件的另一实施例的性能。

具体实施方式

下面的描述实质上仅仅是示例性的，而不是意欲限制本公开、应用或使用。

参考图1，示出了根据本发明的变矩器组件，其总地由附图标记10表示。变矩器组件10包括联接至原动机（例如汽油机、可变燃料或柴油发动机，未示出）的输出轴或曲轴（也未示出）并由其驱动的输入轴或构件12、以及联接至且驱动自动变速器（也未示出）的同轴输出轴或构件14。

输入轴或构件12联接至并驱动液压泵16和行星齿轮架18两者，当原动机旋转时该液压泵16向变速器提供增压液压流体（传动液）流，行星齿轮架18为简单行星齿轮组件20的一部分。行星齿轮架18可自由旋转地支撑多个（优选三个）行星齿轮或小齿轮22，图1中示出了其中的一个。行星齿轮组件20还包括与行星齿轮或小齿轮22常啮合的中心齿轮24，该中心齿轮24联接至轴或输出构件26且驱动轴或输出构件26，该轴或输出构件26进而连接至弹簧减振器组件30。该弹簧减振器组件30为惯用的，包括能量吸收元件，例如压缩弹簧，其暂时地吸收瞬时能量和平顺变矩器组件10的操作。

行星齿轮组件20还包括与行星齿轮或小齿轮22常啮合的齿圈34。齿圈34联接至轴或构件36并驱动轴或构件36，该轴或构件36进而联接至并驱动身为摩擦离合器组件40一部分的第一离合器面或多个离合器盘38。多个离合器盘的第一离合器38面布置成与多个盘42的第二离合器面有可接合且进行扭矩传输的关系。第二离合器面或多个盘42联接至轴或构件44，该轴或构件44进而联接至弹簧减振器组件30和变矩器50的涡轮48。轴或构件36还联接至并驱动变矩器50的泵52。变矩器50的定子54通过轴或构件56连接至固定壳体或地60。固定壳体60通常为铸造金属钟形壳体，其安装、定位、支撑和保护在发动机与变速器之间的变矩器组件10的各个部件。

现在参考图1和2，描述本发明的变矩器组件10的操作。图2的曲线的水平刻度（沿着X轴）表示速度比，即，从0.0到1.0（一致）的输入速度相对于输出速度的比。曲线的左侧垂直刻度（沿着Y轴）表示K系数被100除和扭矩比（TR），这两个量共享从0.0到5.0的刻度。如上所述，K系数为在任意操作点（例如，在给定速度比）输入速度除以发动机扭矩的平方根。扭矩比为输出扭矩除以输入扭矩。曲线的右侧垂直刻度（沿着Y轴）表示变矩器的操作效率，从0%到100%。在所有情况下，实线表示标准或传统变矩器的性能，在所有情况下，虚线表示本发明的变矩器组件10的性能。

线72A和72B表示扭矩比（TR）的操作值。注意，根据本发明的变矩器组件10的线72B基本上总是低于与传统变矩器相关的线72A。线74A和74B表示K系数的操作值。注意，根据本发明的变矩器组件10的线74B总是比与传统变矩器相关的线74A低。线76A和76B表示效率的操作值。注意，尽管由线76B表示的根据本发明的变矩器10在较低的速度比的效率稍低，但是在较高的速率比，其比由线76A表示的传统变矩器更加有效。

因此应当清楚，根据本发明的变矩器组件10提供了通过起动装置的分流扭矩路径，其中一定百分比的原动机扭矩通过变矩器50传输，其余的原动机扭矩通过行星齿轮组件20的中心齿轮24传输。尽管这样，当变矩器离合器40未完全应用具有零滑移时，变矩器50仍执行调节原动机的速度的功能。在更高的速度，变矩器离合器接合，以根据传统的当前实践绕过变矩器50。

本发明的变矩器组件10在目前利用传统变矩器构造并被标定为具有积极的变矩器打滑策略以降低燃料消耗的自动变速器中具有广泛的应用。对于具有小直径或轴向挤压的传统变矩器构造，高K系数额定值会危及变矩器离合器打滑控制，并提供令人讨厌的驾驶性能（例如，踏板踏下事件期间的大量发动机速度剧增）。本发明的变矩器组件10降低了整个速比范围内的K系数，如图2中所示，并在联接点处或联接点以上增加效率（带有降低的热损耗），并降低了失速扭矩比。较低的K系数额定值导致“更紧密”的变矩器，意味着踏板踏下事件期间较小的发动机速度剧增和改进的变矩器打滑控制。

现在参考图1和3，示出了变矩器组件另一实施例，其总地由附图标记100表示。该另一实施例的变矩器组件100非常类似于变矩器组件10，除了包括第一多个离合器盘38和交错的第二多个离合器盘42的摩擦离合器组件40被具有输入盘或板106和输出盘或板108的面离合器104所替代。另外，变矩器50被包括泵（输入构件）112和涡轮（输出构件）118的液力耦合器110替代。泵112通过轴或构件36’联接至面离合器104的输入盘或板106和行星齿轮组件20的齿圈34。涡轮118通过轴或构件44’联接至面离合器104的输出盘或板108和弹簧减振器组件30。液力耦合器110可绕着变矩器输出轴或构件14同心地支撑在适当的轴承122和圆盘或构件124上。

如同图2，图4的水平刻度（沿着X轴）表示速度比，即，从0.0到1.0（一致）的输入速度相对于输出速度的比。曲线的左侧垂直刻度（沿着Y轴）表示除以100的K系数，从0.0到5.0。如上所述，K系数为在任意操作点，例如，在给定速度比，输入速度除以发动机扭矩的平方根。较上方的实线128A表示传统变矩器的K系数，较下方的虚线128B表示变矩器组件100的K系数。

尽管如上所述在第一实施例中变矩器组件10具有摩擦离合器组40和三元件变矩器组件50，在另一实施例中变矩器组件100具有面离合器104和液力耦合器110，但是应当理解，这些部件在两个实施例中是可互换的，例如，摩擦离合器组40可被包含进另一实施例组件100中，液力耦合器110可被包含进第一实施例组件10中。

本发明的描述实质上仅仅是示例性的，不脱离本发明要旨的变形也属于本发明的范围。这种变形并不认为脱离了本发明的宗旨和范围。

Claims (19)

1.一种变矩器组件，组合地包括：输入构件；输出构件；行星齿轮组件，其具有中心齿轮、联接至所述输入构件并可旋转地支撑多个行星齿轮的行星齿轮架、和齿圈，所述行星齿轮与所述中心齿轮和所述齿圈常啮合；液力耦合器，其具有至少一个泵和涡轮；弹簧减振器；以及摩擦离合器，其特征在于，

所述弹簧减振器具有联接至所述中心齿轮的输入和联接至所述输出构件的输出；以及

所述摩擦离合器具有联接至所述齿圈和所述液力耦合器的所述泵的第一侧以及联接至所述液力耦合器的所述涡轮和所述弹簧减振器的另一输入的第二侧。

2.如权利要求1的变矩器组件，还包括壳体和联接至所述壳体的定子。

3.如权利要求1的变矩器组件，还包括联接至所述输入构件并由其驱动的液压泵。

4.如权利要求1的变矩器组件，其中所述输入构件和所述输出构件为轴。

5.如权利要求1的变矩器组件，其中所述输入构件与所述输出构件同轴。

6.如权利要求1的变矩器组件，其中所述摩擦离合器的所述第一侧包括与所述第二侧上的第二多个盘交错的第一多个盘。

7.如权利要求1的变矩器组件，其中所述液力耦合器为包括定子的变矩器。

8.一种变矩器组件，组合地包括：输入轴；输出轴；行星齿轮组件，其具有中心齿轮、联接至所述输入轴并可旋转地支撑多个行星齿轮的行星齿轮架、和齿圈，所述行星齿轮与所述中心齿轮和所述齿圈常啮合；液力变矩器，其具有泵和涡轮；弹簧减振器；以及摩擦离合器，其特征在于，

所述弹簧减振器具有联接至所述中心齿轮的第一构件和联接至所述输出轴的第二构件；以及

所述摩擦离合器具有联接至所述齿圈和所述变矩器的所述泵的输入侧以及联接至所述变矩器的所述涡轮和所述弹簧减振器的第三构件的输出侧。

9.如权利要求8的变矩器组件，还包括壳体和在所述变矩器中的定子，其中所述定子联接至所述壳体。

10.如权利要求8的变矩器组件，还包括联接至所述输入轴并由其驱动的液压泵。

11.如权利要求8的变矩器组件，其中所述输入轴与所述输出轴同轴。

12.如权利要求8的变矩器组件，其中所述摩擦离合器的所述输入侧包括与所述输出侧上的第二多个盘交错的第一多个盘。

13.如权利要求8的变矩器组件，其中所述摩擦离合器的所述输入侧包括与在所述输出侧上的第二盘相邻的第一盘。

14.一种液力变矩器组件，组合地包括：输入轴；与所述输入轴同轴布置的输出轴；简单行星齿轮组件，其具有中心齿轮、联接至所述输入轴并可旋转地支撑多个行星齿轮的行星齿轮架、和齿圈，所述行星齿轮与所述中心齿轮和所述齿圈常啮合；液力变矩器，其具有泵、涡轮和定子；弹簧减振器；以及摩擦离合器，其特征在于，

所述弹簧减振器具有联接至所述中心齿轮的输入和联接至所述输出轴的输出；以及

所述摩擦离合器具有联接至所述齿圈和所述变矩器的所述泵的输入侧以及联接至所述变矩器的所述涡轮和所述弹簧减振器的另一输入的输出侧。

15.如权利要求14的液力变矩器组件，还包括壳体，其中所述变矩器的所述定子联接至所述壳体。

16.如权利要求14的液力变矩器组件，还包括联接至所述输入轴并由其驱动的液压泵。

17.如权利要求14的液力变矩器组件，其中所述摩擦离合器的所述输入侧包括与所述输出侧上的第二多个盘交错的第一多个盘。

18.如权利要求14的液力变矩器组件，其中所述摩擦离合器的所述输入侧限定了第一板，该第一板与限定所述输出侧的第二板相邻。

19.如权利要求14的液力变矩器组件，其中所述多个行星齿轮包括三个行星齿轮。