CN104976340B - 用于变速器的二元泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于变速器的二元泵。一种用于汽车变速器的灵活二元泵系统包括：轴、安装在该轴上且具有具备第一直径和第一宽度的第一转子的第一叶片泵、和安装在该轴上且具有具备第二直径和第二宽度的第二转子的第二叶片泵。第一叶片泵在第一压力下将液压流体提供至变速器，第二叶片泵在第二压力下将液压流体提供至变速器。选择第一直径、第一宽度、第二直径和第二宽度以优化二元泵系统的功率消耗和变速器的液压流体预算。

Description

用于变速器的二元泵

技术领域

本公开涉及一种用于汽车变速器的灵活二元泵。

背景技术

本节中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息并且可以或者不一定构成现有技术。

许多现代的汽车自动无级变速器（CVT）采用受控制的液压流体（变速器油）来致动CVT皮带和皮带轮（或者链条和皮带轮）以便在小型化的涡轮增压发动机中实现期望的速比从而优化燃料经济性。对这种液压流体的控制是通过包括多个滑阀的阀体而实现，多个滑阀将液压流体流经过一组通道而引导至CVT皮带轮活塞以及其它的离合器和制动器执行器。向阀体提供通常来自由发动机输出轴或变速器输入轴所驱动的齿轮泵或叶片泵的加压液压流体。

因为这是这样的常见变速器构造并且由于这种自动变速器的制造批量，已进行了大量的研究和开发以降低成本并优化这种泵的性能。例如，简化这种泵以降低它们的重量和成本、减小它们的尺寸以改善封装、提高低速性能、提高低温性能和减小高速能量损失都已是开发和改进的范围。

固定排量泵提供与发动机转速成比例的流量。该泵的尺寸经常被设计成满足在低速怠速发动机工况下变速器的液压和容量需求。随着泵转子的表面积的尺寸增加，泵内部的摩擦力增大。因此，在接近发动机怠速转速下满足变速器液压需求的较大直径、较高排量的泵，经常造成不希望的变速器旋转损失并且降低变速器的效率。大的泵将提供比在较高发动机转速下由变速器所消耗大得多的油流量，并且较高的泵功率消耗导致整体变速器效率的损失。

本发明针对减小泵旋转损失并且提高变速器效率同时满足变速器液压需求的改进。

发明内容

一种用于汽车变速器的灵活二元泵系统灵活包括：轴、被安装在该轴上且具有具备第一直径和第一宽度的第一转子的第一叶片泵、和被安装在该轴上且具有具备第二直径和第二宽度的第二转子的第二叶片泵。第一叶片泵在第一压力下将液压流体提供至变速器，第二叶片泵在第二压力下将液压流体提供至变速器。选择第一直径、第一宽度、第二直径和第二宽度，以优化二元泵系统的功率消耗和变速器的液压流体预算。

使在各自的第一泵和第二泵中的两个排出口中的压力达到平衡从而使轴上的边负荷最小化，这使该二元泵系统能够以较高的机械效率运行以减小泵阻力损失从而提高燃料经济性。

本发明提供以下技术方案：

1. 一种用于汽车变速器的灵活二元泵系统，包括：

轴；

安装在所述轴上的第一叶片泵，所述第一叶片泵具有具备第一直径和第一宽度的第一转子，所述第一叶片泵在第一压力下将液压流体提供至所述变速器；及

安装在所述轴上的第二叶片泵，所述第二叶片泵具有具备第二直径和第二宽度的第二转子，所述第二叶片泵在第二压力下将液压流体提供至所述变速器；

其中选择所述第一直径、第一宽度、第二直径和第二宽度以优化所述二元泵系统的功率消耗和所述变速器的液压流体预算。

2. 如方案1所述的二元泵系统，其中所述变速器是自动变速器。

3. 如方案1所述的二元泵系统，其中所述变速器是无级变速器。

4. 如方案1所述的二元泵系统，其中所述第一泵和所述第二泵是平衡式叶片泵。

5. 如方案4所述的二元泵系统，其中所述第一转子具有第一表面积并且所述第二转子具有第二表面积，使所述第一表面积和所述第二表面积最小化以减小所述第一叶片泵和所述第二叶片泵的摩擦损失，同时所述第一泵和所述第二泵各自保持平衡从而使所述轴上的边负荷最小化。

6. 如方案1所述的二元泵系统，其中所述第一转子具有第一组叶片并且所述第二转子具有第二组叶片，所述第一组叶片从所述第二组叶片周向地偏离以便减轻从所述二元泵系统中发出的音频噪音。

7. 如方案1所述的二元泵系统，其中所述第一泵的排出口从所述第二泵的排出口的定向周向地偏离以减轻压力脉动干扰。

8. 如方案1所述的二元泵系统，其中所述第一压力大于所述第二压力。

9. 如方案8所述的二元泵系统，其中所述二元泵以期望的需求在所述第一压力下输送液压流体并且在所述第二压力下输送液压流体。

10. 一种汽车变速器的液压控制系统，包括：

二元泵，所述二元泵包括第一泵和第二泵；及

压力调节阀，所述压力调节阀接收来自所述第一泵的液压流体或者接收来自所述第一泵和所述第二泵的液压流体的混合物；

其中所述第一压力调节阀将液压流体从所述第一泵提供至所述变速器的一部分，或者将来自所述第一泵和所述第二泵的液压流体的混合物提供至所述变速器的第一部分和第二部分。

11. 如方案10所述的液压控制系统，还包括第二压力调节阀，所述第二压力调节阀接收来自所述第二泵的液压流体并且将来自所述第二泵的液压流体提供至所述变速器的所述第二部分。

12. 如方案11所述的液压控制系统，其中所述变速器是无级变速器（CVT）。

13. 如方案12所述的液压控制系统，其中来自所述第一泵的液压流体处于第一压力下，并且来自所述第二泵的液压流体处于第二压力下，所述第一压力大于所述第二压力。

14. 如方案12所述的液压控制系统，其中所述第一部分包括所述无级变速器的皮带轮。

15. 如方案12所述的液压控制系统，其中所述第二部分包括所述无级变速器的变矩器、离合器、齿轮和主减速器齿轮组。

16. 如方案10所述的液压控制系统，其中所述第一泵是叶片泵。

17. 如方案10所述的液压控制系统，其中所述第二泵是叶片泵，所述第一泵具有具备第一直径和第一宽度的第一转子，并且所述第二泵具有具备第二直径和第二宽度的第二转子，分别对所述第一宽度、所述第一直径、所述第二直径和所述第二直径每个进行选择性地选择以优化用于所述变速器的液压流体预算。

18. 如方案17所述的液压控制系统，其中所述二元泵以接近或大于所述汽车内燃发动机的最大运行速度的高速填充极限而运行。

19. 如方案10所述的液压控制系统，其中所述第一泵是叶片泵并且所述第二泵是盖劳特泵。

20. 如方案10所述的液压控制系统，其中所述变速器是自动变速器。

基于本文中所提供的描述，本公开的其它特征、优点和应用范围将变得显而易见。应当理解的是，该描述和具体实例意图只是为了说明的目的，而并非意图限制本公开的范围。

附图说明

本文中所描述的附图只是为了说明的目的，而并非意图以任何方式限制本公开的范围。附图中的部件不必按比例绘制，而是重点是放在说明本发明的原理上。此外，在附图中，相似的附图标记标示全部视图中的相应部件。在附图中：

图1A是根据本发明原理的灵活二元泵的剖视图。

图1B是图1A中所示的灵活二元泵的内部的透视图。

图2是示出了实现图1A中所示的灵活二元泵的液压控制系统的一部分的图示。

图3示出了用于图1A中所示的灵活二元泵中的每个泵的叶片泵。

图4示出了用于图1A中所示的灵活二元泵的替代布置中的进口喷嘴。

具体实施方式

下面的描述在本质上只是示例性的，而并非意图限制本公开、其应用或使用。

现在参照附图，在图1A和图1B中图示说明了使本发明原理具体化的灵活二元泵系统并且用10来标示该灵活二元泵系统。灵活二元泵10包括高压泵12和低压泵14，这两个泵均是围绕轴16安装的平衡式叶片泵。在一些布置中，灵活二元泵10是由链条驱动的离轴泵，该链条与附接到轴16的链齿轮（未图示）啮合。美国专利6,964,631号以及于2012年5月18日提交的名称为“Pump Assembly with Multiple Gear Ratios（具有多个齿轮比的泵组件）”的美国专利申请13/475,559号中描述了离轴泵的进一步细节，这两篇专利文献的全部内容通过引用并入本文中。这种布置例如利用具有单向离合器的电动机来驱动泵的转子组，无论该泵是平衡式叶片泵还是转子盖劳特齿轮泵（Gerotor gear pump）。

高压泵12和低压泵14被封闭在大体为圆柱形的壳体18中，该壳体18可以由两个部件18a和18b组成。可以通过任何合适的工艺将这两个部件18a和18b连接在一起，通常是作为螺栓连接的组件。在某些布置中，用配流盘（诸如板72）使高压泵12与低压泵14相互间隔开。灵活二元泵10还包括起动注油弹簧（priming spring）13及O形圈70, 76, 78和80。起动注油弹簧13对转子组71（图3）一起施加预负荷以除去累积的叠加公差从而防止泄漏，用于改善各泵12和14的初始起动。O形圈是由任何合适的材料例如橡胶制成。O形圈76围绕板82安装，使得O形圈76与壳体18的部件18a的内部形成密封。在板82与壳体18A之间形成从高压泵12中排出的高压液压流体的区域81。O形圈78和80分别被安装在圆形板84的大部86和小部88的周围，从而与壳体18的部件18B的内部形成密封。因此，在这两个O形圈密封件之间形成从低压泵14中排出的高压液压流体的区域83。此外，由O形圈80与部件18B的内部所形成的密封防止高压液压流体从壳体18中沿轴16泄漏出。

另外参照图3，每个泵12和14包括凸轮60和转子62。转子62具有花键开口66，该花键开口使转子62能够被安装到花键轴16上以便转子62和轴16在凸轮60的内部旋转。各凸轮60包括一对排出口64A和64B及一对进口65A和65B。各转子62包括一组叶片槽68，以便当转子62在凸轮60内部旋转时将液压流体吸入进口65A和65B从而流入被限定在转子62与凸轮60内表面之间的区域73。液压流体从区域73中流出并且经过排出口64A和64B被排出。平衡式叶片泵的进一步的细节描述于美国专利8,042,331号，其全部内容通过引用并入本文中。

在一些布置中，高压泵12的排出口64A和64B的定向可以从低压泵14的排出口的定向绕轴线90（图1A）周向地偏离以减轻压力脉动的干扰，由此提供用于在高压下流体输送的更稳定的操作。在其它布置中，高压泵12的叶片槽68可以从低压泵14的叶片槽68绕轴线90周向地偏离以减轻从二元泵10中所发出的音频噪音，这提供改善的噪声、振动与声振粗糙度（NVH）。可以通过定位销92A和92B的使用而实现高压泵12相对于低压泵14的期望的定向，所述定位销将两个泵12和14定位到配流盘72。

在特定的布置中，板72可以具有与泵12和14相同的直径并且将O形圈70省略从而为泵12和14提供共同的进口。

现在参照图2并且继续参照图1A，示出了液压控制系统的部分20，其中可以实施高压泵12和低压泵14。当液压控制系统正在运行时，从接收来自贮槽24的液压流体的过滤器22中吸出液压流体。管道26将液压流体从过滤器22供给至高压泵12，并且管道28将液压流体从过滤器22供给至低压泵14。更具体地，管道26分为两条管道30和32，这两条管道将液压流体供给至高压泵12的进口65A和65B，并且管道28分为两条管道34和36，这两条管道将液压流体供给至低压泵14的进口65A和65B。

液压流体从高压泵12的排出口64A和64B中被排出，其在图1A所示的区域81中合并。从高压泵12中的此排出液压流体也示意性地被示为图2中的出口管道38和40并且连接到压力调节器50。压力调节阀50将高压液压流体经过管道55供给至无级变速器（CVT）的皮带轮。

液压流体从低压泵14的排出口64A和64B中被排出至图1A中所示的区域83。从低压泵14中的此排出液压流体也被示意性地示为图2中的出口管道42和44，并且被供给至压力调节器52。压力调节阀52将低压液压流体经过管道57供给至无级变速器（CVT）的变矩器、离合器、齿轮和主减速器齿轮组。

在一些布置中，当变速器需要最大高压流时，例如为了完成在皮带和皮带轮上的快速速比变化，两个泵12和14有时可以同时在高压（例如高达大约65巴）下运行数段时间。在某些布置中，可以在具有适当设计的单个阀中执行压力调节阀50和52的功能。

在特定的布置中，进口管道26, 28中的一个或两者可以设置有喷嘴100。每个喷嘴100也接收来自泵旁通管道27, 29中的任一个或两者的液压流体。喷嘴100尤其可用于减小泵高转速下的气穴现象。因此，可将高速填充极限增加到内燃发动机的通常最大运行速度以上。喷嘴100的其它细节可见于美国专利8,105,049号，该专利的全部内容通过引用并入本文中。

如图1A中所示，高压泵12具有直径D1和宽度W1，低压泵14具有直径D2和宽度W2。每个泵12和14是平衡式叶片泵，因此这两个泵12, 14的使用允许各泵独立地保持平衡负荷，也就是说，最小负荷或者没有边负荷作用于轴16，甚至当泵12和14在不同压力下运行时。一个泵可以在非常高的压力（例如65巴）下运行，而另一个泵可以在接近零的压力（例如小于5巴）下运行。因而，可以减小轴直径，由此使较小转子62的使用成为可能，这使具有在转子62面上的较小表面积的较小泵的使用成为可能。应注意，这种较小直径泵的使用提供较小的摩擦从而降低阻力，这提高车辆的燃料经济性。

在各种布置中，可以改变直径D1和D2与宽度W1和W2的一个组合或者任意组合从而改变各转子的泵排量，以便优化液压控制系统中的油预算需求同时满足包装限制。应注意，在传统的二元泵中，泵以要么100%要么50%的流量（被称为50/50分配）输送高压液压流体，因为两个排出口64A和64B具有在轴16上的相同投影面积。图2中所示的布置使包括任何期望的流量输送分配（例如60%/40%、70%/30%或者甚至80%/20%的流量输送）的更优化的流量输送成为可能，从而使泵功率消耗最小化同时为变速器提供最佳的流量输送。然而，在诸如无级变速器的某些变速器中，变速器同时使用高压液压流体和低压液压流体。因此，泵12和14的布置使输送低压液压流体和高压液压流体两者成为可能，从而最佳地优化泵功率消耗。

在一些布置中，灵活二元泵10采用单个平衡式叶片泵用于低压泵或者高压泵，并采用盖劳特齿轮泵用于另一个泵，该盖劳特齿轮泵通常被用于提供低压液压流体以用于变速器的冷却和润滑要求。

对本发明的描述在本质上只是示例性的，并且不背离本发明主旨的变型意图是在本发明的范围内。这种变型不应被认为背离本发明的精神和范围。

Claims (19)

1.一种用于汽车变速器的灵活二元泵系统，包括：

轴；

安装在所述轴上的第一叶片泵，所述第一叶片泵具有具备第一直径和第一宽度的第一转子，所述第一叶片泵在第一压力下将液压流体提供至所述变速器；

安装在所述轴上的第二叶片泵，所述第二叶片泵具有具备第二直径和第二宽度的第二转子，所述第二叶片泵在第二压力下将液压流体提供至所述变速器，其中选择所述第一直径、第一宽度、第二直径和第二宽度以优化所述二元泵系统的功率消耗和所述变速器的液压流体预算；

第一压力调节阀，所述第一压力调节阀接收来自所述第一泵的液压流体或者接收来自所述第一泵和所述第二泵的液压流体的混合物，其中所述第一压力调节阀将液压流体从所述第一泵提供至所述变速器的第一部分，或者将来自所述第一泵和所述第二泵的液压流体的混合物提供至所述变速器的第一部分和第二部分；及

第二压力调节阀，所述第二压力调节阀接收来自所述第二泵的液压流体并且将来自所述第二泵的液压流体提供至所述变速器的所述第二部分。

2.如权利要求1所述的二元泵系统，其中所述变速器是自动变速器。

3.如权利要求1所述的二元泵系统，其中所述变速器是无级变速器。

4.如权利要求1所述的二元泵系统，其中所述第一泵和所述第二泵是平衡式叶片泵。

5.如权利要求4所述的二元泵系统，其中所述第一转子具有第一表面积并且所述第二转子具有第二表面积，使所述第一表面积和所述第二表面积最小化以减小所述第一叶片泵和所述第二叶片泵的摩擦损失，同时所述第一泵和所述第二泵各自保持平衡从而使所述轴上的边负荷最小化。

6.如权利要求1所述的二元泵系统，其中所述第一转子具有第一组叶片并且所述第二转子具有第二组叶片，所述第一组叶片从所述第二组叶片周向地偏离以便减轻从所述二元泵系统中发出的音频噪音。

7.如权利要求1所述的二元泵系统，其中所述第一泵的排出口从所述第二泵的排出口的定向周向地偏离以减轻压力脉动干扰。

8.如权利要求1所述的二元泵系统，其中所述第一压力大于所述第二压力。

9.如权利要求8所述的二元泵系统，其中所述二元泵以期望的需求在所述第一压力下输送液压流体并且在所述第二压力下输送液压流体。

10.一种汽车变速器的液压控制系统，包括：

二元泵，所述二元泵包括第一泵和第二泵；

第一压力调节阀，所述第一压力调节阀接收来自所述第一泵的液压流体或者接收来自所述第一泵和所述第二泵的液压流体的混合物，其中所述第一压力调节阀将液压流体从所述第一泵提供至所述变速器的第一部分，或者将来自所述第一泵和所述第二泵的液压流体的混合物提供至所述变速器的第一部分和第二部分；及

第二压力调节阀，所述第二压力调节阀接收来自所述第二泵的液压流体并且将来自所述第二泵的液压流体提供至所述变速器的所述第二部分。

11.如权利要求10所述的液压控制系统，其中所述变速器是无级变速器（CVT）。

12.如权利要求11所述的液压控制系统，其中来自所述第一泵的液压流体处于第一压力下，并且来自所述第二泵的液压流体处于第二压力下，所述第一压力大于所述第二压力。

13.如权利要求11所述的液压控制系统，其中所述第一部分包括所述无级变速器的皮带轮。

14.如权利要求11所述的液压控制系统，其中所述第二部分包括所述无级变速器的变矩器、离合器、齿轮和主减速器齿轮组。

15.如权利要求10所述的液压控制系统，其中所述第一泵是叶片泵。

16.如权利要求10所述的液压控制系统，其中所述第二泵是叶片泵，所述第一泵具有具备第一直径和第一宽度的第一转子，并且所述第二泵具有具备第二直径和第二宽度的第二转子，分别对所述第一宽度、所述第一直径、所述第二直径和所述第二直径每个进行选择性地选择以优化用于所述变速器的液压流体预算。

17.如权利要求16所述的液压控制系统，其中所述二元泵以接近或大于所述汽车内燃发动机的最大运行速度的高速填充极限而运行。

18.如权利要求10所述的液压控制系统，其中所述第一泵是叶片泵并且所述第二泵是盖劳特泵。

19.如权利要求10所述的液压控制系统，其中所述变速器是自动变速器。