CN105090137A - 自定向活塞弹簧蓄积器 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种自定向活塞弹簧蓄积器。用于车辆的蓄积器可包括：汽缸，限定具有内表面的缸孔；活塞，能够在所述缸孔内运动。所述活塞可包括密封件和由截球面限定的导向段。所述导向段使活塞在缸孔内定向，以使密封件与缸孔的内表面保持接触。

Description

自定向活塞弹簧蓄积器

技术领域

本申请涉及用于车辆动力传动系统内的变速器的蓄积器。

背景技术

蓄积器是车辆动力传动系统内的变速器的一部分。蓄积器在发动机停止运转时储存液压势能。如果蓄积器的内部压力低于液压泵的压力，则液压流体流入到蓄积器中并填充蓄积器。蓄积器在压力下储存这种容积的流体，以储存液压势能。根据发动机再启动命令，蓄积器将增压的液压流体供应到在发动机起动之后变速器传递动力所必需的换档元件。这对于使用发动机启动/停止系统的车辆是有用的。

当不需要扭矩时(例如，当车辆停在交通信号灯处时)，发动机启动/停止系统使车辆发动机停止运转。这有助于降低燃料消耗，但是增加了发动机需要被再启动的次数。因此，根据发动机再启动命令更加快速地供应换档元件所必需的能量是有利的。

发明内容

一种用于车辆的蓄积器包括：汽缸，限定具有内表面的缸孔；活塞，能够在所述缸孔内运动。所述活塞包括密封件和由截球面限定的导向段。所述导向段被构造成使活塞在缸孔内定向，以使密封件与缸孔的内表面保持接触。

一种蓄积器包括：汽缸，限定缸孔和汽缸轴线；活塞，能够在缸孔内运动。所述活塞具有活塞轴线。活塞轴线和汽缸轴线限定倾斜角。所述蓄积器还包括设置在活塞上的密封件以及形成在活塞上的导向段。所述导向段具有曲率，该曲率使得在最大倾斜角超过2°时密封件与汽缸保持接触。

一种用于车辆的动力传动系统包括：发动机；泵，由发动机机械地驱动，以在发动机运行时使液压流体增压；多个换档元件；液压控制系统，被配置成将增压流体从泵发送到多个换档元件；蓄积器，被构造成储存增压流体，并在发动机不运行时将增压流体供应到多个换档元件。蓄积器包括：汽缸；活塞，设置在限定腔室的汽缸内；弹簧，使活塞偏置，以减小所述腔室的容积。活塞包括具有截球面部分的导向段。

根据本发明的一个实施例，截球面部分的长度为使得截球面部分补偿弹簧在蓄积器内的偏移。

根据本发明的一个实施例，截球面部分使活塞在汽缸内定向。

根据本发明的一个实施例，截球面部分以单点接触汽缸。

附图说明

图1是车辆动力传动系统的示意图；

图2是车辆蓄积器的截面图；

图3是车辆活塞的一部分放大的局部截面图；

图4是车辆活塞的一部分放大的局部截面图，其中，弹簧发生偏移。

具体实施方式

在此描述本公开的实施例。然而，应该理解的是，公开的实施例仅仅是示例，其他实施例可采取各种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能会被夸大或最小化，以显示特定组件的细节。因此，在此公开的具体的结构和功能上的细节不应该被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各种特征可与在一个或更多个其他附图中示出的特征结合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的结合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种结合和变型可期望用于具体应用或实施方式。

参照图1，示意性地示出了车辆动力传动系统10的俯视图。发动机12向变速器14提供扭矩。变速器14包括变速器泵16、液压控制器18、换档元件20和蓄积器22。当发动机12运行时，变速器泵16与液压控制器18液压地配合。变速器泵16从变速器油底壳17抽取流体。液压控制器18将由变速器泵16供应的流体引导到换档元件20。当液压泵16的压力大于蓄积器22的内部压力时，蓄积器22被填充。

液压泵16的较大压力产生压力差从而允许液压流体填充蓄积器22。当变速器泵16的压力低于蓄积器22内的压力时，蓄积器22将不被填充。通过阀和止回阀，液压控制器允许蓄积器22在压力下储存液压流体，以在发动机停止运转时保持储存的液压势能，从而节约燃料。根据发动机12再启动命令，液压控制器18指示蓄积器22将必需的液压能量排放到换档元件20。储存更多的液压能量需要增加封装空间或者需要蓄积器22具有较高的能量密度。储存的液压能量越多的蓄积器22向换档元件20供给发动机12再启动时所必需的能量的速度越快。

如图2所示，适合车辆动力传动系统10构造的蓄积器22包括：汽缸24，限定缸孔26；活塞28，能够在缸孔26内运动；弹簧30，被构造成使活塞28在缸孔26内偏置。弹簧30偏移可导致对活塞28的磨损增加，并可由于活塞28和汽缸24之间的摩擦阻力而导致对活塞28的损坏增加。补偿这种额外的磨损以及应对摩擦阻力通常包括使用具有大的长径比(例如，大于1.2)的活塞28，并在汽缸24的内侧使用导套。这减小了缸孔26内的封装空间，并且对于蓄积器22的给定的可用封装空间降低了能量储存能力。

图2示出了根据本公开的用于车辆的蓄积器22的截面。蓄积器22包括汽缸24、弹簧30和活塞28。汽缸24限定具有内径32的缸孔26。通过去除活塞裙部并消除对导套的需要，使活塞28的长径比减小，这允许弹簧30的外径44增加。去除活塞裙部消除了对弹簧30的外径44的限制，从而使蓄积器22的液压势能密度增加。

如上所述，蓄积器22内的封装空间会是重要的。增加封装空间从而允许具有较大外径44的弹簧30安装在活塞28内，这使得液压能量增加。储存更多的液压能量可导致更高的储存能量密度。消除对导套的需要使缸孔26内的封装空间增加并使蓄积器22的液压能量密度增加。

为了增加弹簧30的外径44，活塞28形成有导向段34。通过热处理或涂覆以及低微精加工(例如，抛光)，导向段34可被形成为具有截球面曲率36。导向段可利用洛氏硬度为至少50RC的表面硬化钢形成。这允许导向段34防止通常由导套承受的磨损。此外，导向段34的截球面曲率36使活塞28与缸孔26之间的接触减少。导向段34的截球面曲率36使抵着缸孔26运动的活塞表面面积38减少。这降低了由摩擦施加的阻力，并改善了蓄积器22的排放响应时间。

与汽缸24接触的活塞表面面积38的减少(导致活塞28在汽缸24上的阻力降低)与液压能量密度的增加相结合还允许蓄积器22更加快速地向换档元件20供应发动机再启动所需的能量。蓄积器22的响应时间可减少至大约250毫秒。这允许车辆动力传动系统10在液压泵16能够向车辆变速器14供应能量之前使发动机12再启动。供应发动机12再启动所必需的液压能量以及蓄积器22的改善的响应时间提高了车辆的总体燃料经济性。

参照图3，示出了蓄积器22的集中于导向段34的一部分的局部放大截面图。图3示出了活塞28的导向段34水平地安放在弹簧30上。

导向段34的直径42可与弹簧30的外径44大致相等。这提供了活塞28在弹簧30上的更大的平衡，从而进一步降低了活塞28与缸孔26的内表面40之间的阻力。此外，导向段34的直径42也可与缸孔26的内径32大致相等。因此，弹簧30的外径44可与缸孔26的内径32大致相等。增加的缸孔封装空间允许弹簧30具有较大的外径44。在外径44较大的情况下，弹簧30能够进一步在更高的压力下支撑活塞28。这允许汽缸24中的压力增加，因而允许蓄积器22的液压能量密度增加。

具有较大外径44的弹簧30能够支撑更大容积的液压流体，这可使汽缸24内的压力增加。容积的增加以及由此引起的压力的增加使得蓄积器22的液压能量密度增加。蓄积器22的液压能量密度的增加改善了蓄积器22的响应时间。通过使用阀和止回阀，在更高的压力下储存更大容积的液压流体，这允许蓄积器22更加快速地向换档元件供给能量。

此外，弹簧外径44的增加允许蓄积器22具有更大的活塞冲程容积。具有较大外径44的弹簧30能够进一步压缩，从而允许活塞28具有较长的冲程。活塞28的冲程容积的增加允许蓄积器22具有较高的液压能量密度。如上所述，高的液压能量密度允许蓄积器22在向变速器14供应液压能量时更快地作出响应。因此，弹簧30的外径44的增加以及导向段34的直径42形成为与弹簧30的外径44大致相等允许蓄积器22的响应时间显著减少。

参照图4，示出了蓄积器22的活塞28的导向段34的一部分的局部放大截面图。导向段34可形成有弯曲表面36以及两个直边46。这两个直边46截断了弯曲表面36的球面特性。这允许活塞28自定向。活塞28在汽缸24的缸孔26内浮在弹簧30上，并且弹簧30使活塞28朝着缸孔26的端部27偏置。弹簧30的小的偏移α使活塞28倾斜，导致导向段34与缸孔26的内表面40之间接触。

例如，弹簧30可偏移大约2°。这种小角度的偏移α可使活塞28倾斜而抵着缸孔26的内表面40。当活塞28在弹簧30上倾斜时，导向段34的弯曲表面36可与缸孔26的内表面40接触。导向段34用作补偿弹簧30的偏移α的调节机构。

活塞倾斜使得导向段34与缸孔26之间的间隙γ减小。通过使导向段34与缸孔26之间的间隙γ减小，活塞28的基边48与缸孔26的内表面40之间的距离增加。这归因于弹簧30的角偏移α。间隙γ的增加会需要活塞28以更大的距离与缸孔26的内表面40保持密封(密封件50)。直径42与缸孔26的内径32大致相等的导向段34负责间隙γ的这种增加，并允许活塞28与缸孔26的内表面40保持密封(密封件50)。

导向段34通过弯曲表面36的长度52与直径42之比来实现这一点。长度52与导向段34的直径42之比大于弹簧30的偏移α的正切。这允许导向段34补偿弹簧30的偏移α。长度52与直径42之比可使得导向段34补偿活塞轴线56与汽缸轴线58之间的倾斜角β大于5°。

由于导向段34补偿倾斜角β大于5°并且弹簧30的偏移α可以是大约2°至大约3°，因此导向段34进一步被构造成负责并使活塞28在缸孔26内定向。导向段34的截球面曲率36使活塞28在缸孔26内定向。自定向导向段34允许活塞28浮在弹簧30上而无需使用导套。因此，尽管活塞28浮在偏移的弹簧30上，但是作为活塞28的一部分的导向段34允许活塞28在缸孔26内自定向。尽管弹簧30可能有小角度偏移α，但这仍允许汽缸24使用具有较大外径44的弹簧30。自定向导向段34可使蓄积器22的液压能量密度增加大约20％。

导向段34的截球面曲率36还防止在活塞28和缸孔26之间过紧。如上面所解释的，导向段34的弯曲表面36使活塞28与缸孔26的内表面40之间的接触最少化。归因于弯曲表面36的球面特性，活塞28可仅以单点接触缸孔26的内表面40。因此，即使弹簧30偏移α，活塞28的导向段34仍进一步帮助减少对活塞28的磨损。使活塞28与缸孔26的内表面40之间的接触最少化允许蓄积器22更持久。这可节约时间、成本和制造费用。

降低缸孔26的内表面40与导向段34之间的过紧进一步使活塞28与汽缸24之间的摩擦阻力降低。摩擦阻力的降低不仅减少了由于摩擦而对活塞28的导向段34造成的损坏，还改善了蓄积器22的响应时间。此外，摩擦阻力的降低允许蓄积器22使用液压能量来向换档元件20供给能量，而非使用液压能量来克服摩擦阻力。因此，导向段34允许蓄积器22储存更多的液压势能，并具有更高的能量密度和改善的响应时间。

尽管在上面描述了示例性实施例，但是这些实施例并不意在描述了权利要求所包含的所有可能的形式。在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，应该理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可进行各种改变。如前所述，各个实施例的特征可被结合，以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。尽管各个实施例可能已被描述为提供优点或者在一个或更多个期望的特性方面优于其他实施例或现有技术的实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，一个或更多个特征或特性可被折衷，以实现期望的整体系统属性，期望的整体系统属性取决于具体的应用和实施方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、封装、尺寸、维护保养方便性、重量、可制造性、装配容易性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其他实施例或现有技术的实施方式合意的实施例并不在本公开的范围之外，并且可被期望用于特定的应用。

Claims (10)

1.一种用于车辆的蓄积器，包括：

汽缸，限定具有内表面的缸孔；以及

活塞，能够在所述缸孔内运动，所述活塞包括密封件和由截球面限定的导向段，所述导向段被构造成使活塞在缸孔内定向，以使密封件与缸孔的内表面保持接触。

2.如权利要求1所述的蓄积器，还包括弹簧，所述弹簧设置在缸孔内，并被构造成使活塞朝着缸孔的端部偏置。

3.如权利要求1所述的蓄积器，其中，所述导向段利用洛氏硬度为至少50RC的表面硬化钢形成。

4.如权利要求2所述的蓄积器，其中，所述导向段具有直径和长度，所述弹簧具有偏移角，所述导向段的长度与所述导向段的直径之比大于所述偏移角的正切。

5.如权利要求4所述的蓄积器，其中，所述偏移角小于2°。

6.如权利要求4所述的蓄积器，其中，所述导向段的长度与截球面的直径之比大于5°的正切。

7.一种蓄积器，包括：

汽缸，限定缸孔和汽缸轴线；

活塞，能够在缸孔内运动，所述活塞具有活塞轴线，活塞轴线和汽缸轴线限定倾斜角；

密封件，设置在活塞上；以及

导向段，形成在活塞上，所述导向段具有使得最大的倾斜角超过2°时保持密封件与汽缸接触的曲率。

8.如权利要求7所述的蓄积器，其中，所述导向段限定截球面。

9.如权利要求7所述的蓄积器，还包括弹簧，所述弹簧被构造成使活塞朝着汽缸的端部偏置，所述弹簧具有弹簧轴线，弹簧轴线和汽缸轴线限定的偏移角小于最大的倾斜角。

10.如权利要求7所述的蓄积器，其中，所述导向段的长度与直径之比为使得在最大的倾斜角下密封件与汽缸保持接触。