CN106246758B - 用于动力系系统的变速器 - Google Patents

Abstract

一种变速器包括输入构件、液压泵、液压回路和离合器组件，离合器组件用于在输入构件与输出构件之间传递扭矩。机械驱动的液压泵可旋转地联接到输入构件，并且流体连接到液压回路。离合器组件包括摩擦离合器组、离合器应用活塞、离合器释放活塞和圆锥盘簧。离合器释放活塞流体联接到第一液压腔，第一液压腔流体联接到液压回路。离合器应用活塞流体联接到第二液压腔，第二液压腔选择性地流体联接到液压回路。第二弹簧推动离合器应用活塞，而圆锥盘簧推动离合器释放活塞。当液压泵不转动时，离合器组件通过推动离合器释放活塞的圆锥盘簧启用。

Description

用于动力系系统的变速器

技术领域

本发明涉及用于动力系的变速器，并且更具体地涉及用于变速器的离合器组件。

背景技术

动力系系统包括机械联接到变速器装置的内燃发动机，以产生扭矩、使扭矩倍增并且将扭矩传递到输出构件。变速器可包括选择性启用的摩擦离合器组，摩擦离合器组被液压致动。液压泵可向变速器装置提供加压的液压流体，以启用和停用摩擦离合器组。在进行中的动力系操作期间，发动机可能够执行自动停止和自动启动事件，以中断发动机操作从而节约燃料。当发动机响应自动停止事件而关闭时，由发动机机械驱动的液压泵停止旋转，并且因此不再产生液压压力。已知当发动机响应自动停止事件而关闭时使用电驱动的辅助液压泵来提供液压压力用于离合器启用。电驱动的辅助液压泵增加重量、消耗电力、需要包装空间并且增加动力系系统的系统复杂性。

发明内容

用于动力系系统的变速器包括输入构件、液压泵、液压回路、离合器组件，离合器组件用于在输入构件与输出构件之间传递扭矩。液压泵为可旋转地联接到输入构件的机械驱动液压泵，并且流体连接到液压回路。离合器组件包括摩擦离合器组、离合器应用活塞、离合器释放活塞和圆锥盘簧。离合器释放活塞流体联接到第一液压室，第一液压室流体联接到液压回路。离合器应用活塞流体联接到第二液压室，第二液压室选择性地流体联接到液压回路。第二弹簧推动离合器应用活塞，而圆锥盘簧推动离合器释放活塞。当液压泵不转动时，离合器组件通过推动离合器释放活塞的圆锥盘簧启用。

当结合附图考虑时，从以下用于执行如在随附权利要求中限定的本教导的最佳模式和其他实施例的一些详细描述中，本教导的以上特征和优点以及其他特征和优点显而易见。

附图说明

现在将以示例的方式参考附图描述一个或多个实施例，其中：

图1示意地说明根据本发明的包括内燃发动机(发动机)和变速器的动力系系统；以及

图2-1、图2-2和图2-3示意地说明根据本发明的变速器的局部剖视图。

具体实施方式

参考附图，其中贯穿若干视图，相似的标号指示相似或对应的部件，图1示意地说明包括内燃发动机(发动机)10和变速器20的动力系系统100，并且图2-1、图2-2和图2-3示意地说明根据本发明实施例的变速器20的局部剖视图。控制器90监测并且控制动力系系统100的各种元件的操作。动力系系统100可在车辆上使用以提供推进扭矩。在一个实施例中，动力系系统100包括发动机10，发动机10通过变速器20向传动系提供推进扭矩。另选地，动力系系统100包括发动机10和一个或多个非燃烧扭矩产生机，非燃烧扭矩产生机通过变速器20向传动系提供推进扭矩。

发动机10经由输入构件12联接到变速器20，并且可以为用于产生扭矩的任何合适的内燃发动机配置，该内燃发动机配置包括在动力系操作期间执行自动停止事件和自动启动事件的能力。当处于开启状态中时，发动机10转动并且优选地产生传递到输入构件12的扭矩，而当处于关闭状态中时，发动机10未被供给燃料并且不旋转。自动停止事件包括，在动力系操作期间，响应达到关闭状态的命令而停止发动机10。自动启动事件包括，启动或重新启动发动机10。可启动发动机10以向一个或多个车辆驱动轮提供推进扭矩。在一个实施例中，可启动发动机10以向发电机装置提供动力，从而产生能量，能量可由其他扭矩产生机使用以产生扭矩。用于执行自动停止和自动启动事件的发动机操作是已知的。

变速器20可以为用于在扭矩产生装置例如发动机10与联接到传动系的输出构件22之间传递扭矩的任何合适的变速器。可命令变速器20到多个档位级别中的一个，包括例如停车档、倒车档、空档和驱动档。在一个实施例中，变速器20为多级齿轮变速器，其包括被配置成以多种固定齿轮比中的一种将内燃发动机10产生的扭矩传递到输出构件22的多个可啮合齿轮和选择性启动的离合器。固定齿轮比可自动选择或者由操作者选择。在一个实施例中，变速器20还可传递由一个或多个另外的扭矩产生器例如联接到输出构件22的一个或多个电机产生的扭矩。变速器20包括机械驱动的液压泵30、液压回路32和离合器组件40以及其他扭矩传递元件35，以非限制性示例的方式包括行星齿轮组、离合器、制动器等。

液压泵30经由例如啮合齿轮可机械地旋转联接到输入构件12，并且当发动机10处于开启状态中时向变速器20的液压回路32供应加压的液压流体。在一个实施例中并且如图所示，液压泵30为用于向变速器20的液压回路32供应加压液压流体的唯一来源，即，不存在用于向液压回路32供应加压液压流体的辅助液压泵或补充液压泵。在此类配置中，当发动机10处于关闭状态中时，液压回路32中无加压的液压流体。

液压回路32包括多个导管、阀门、致动器和其他可控元件，用于向变速器20中的所选位置供应加压的液压流体，以实现在多个所选齿轮中的一个中的操作并且提供润滑。液压回路32经由限流器36流体连接到离合器组件40的第一离合器释放液压室49，并且通过启用螺线管操作的流量控制阀34选择性地流体联接到第二离合器应用液压室47。限流器36提供同轴压力延迟，以抑制液压回路32中的压力变化对离合器释放液压室47中的压力的影响，包括由于发动机自动启动或自动停止事件而引起的那些影响。控制器90命令流量控制阀34启用和停用，以在发动机10处于开启状态中时启用和停用离合器组件40的元件，并且因此使液压泵30旋转以在液压回路32中产生液压压力。

离合器组件40在启用时将发动机10可选择性地旋转联接到变速器20，并且在停用时使发动机10从变速器20分离。离合器组件40优选地包括离合器背板41、摩擦离合器组42、面板45、离合器应用活塞46、离合器应用液压室47、离合器释放活塞48、离合器释放液压室49、第一弹簧50和第二弹簧56。

摩擦离合器组42包括与可旋转压力板44邻近并且共轴的一个或多个可旋转摩擦板43。一个或多个摩擦板43机械联接到第一变速器元件13，第一变速器元件13机械联接到变速器输入构件12。一个或多个压力板44机械联接到第二变速器元件23，第二变速器元件23经由其他变速器元件机械联接到变速器输出构件22。第二变速器元件23与第一变速器元件13共轴，并且包括内部环形部分24、中间环形部分25和外部环形部分26。

当法向力推动一个或多个摩擦板43以接合一个或多个压力板44时，摩擦板43和压力板44在第一变速器元件13与第二变速器元件23之间传递扭矩。应当理解的是，推动一个或多个摩擦板43物理接合压力板44从而实现第一变速器元件13与第二变速器元件23之间的扭矩传递所需的法向力的大小取决于离合器扭矩容量，离合器扭矩容量取决于具体系统的设计细节。

第一弹簧50优选地为具有截头圆锥形状的圆锥盘簧装置，例如，贝氏弹簧。第一弹簧50布置在离合器组件40中，以在具体操作条件下在第一方向上施加一定大小的法向力，从而推动一个或多个摩擦板43物理接合一个或多个压力板44。如所理解的，当所施加的法向力的大小足够时，一个或多个摩擦板43物理接合一个或多个压力板44，以使第一变速器元件13和第二变速器元件23一致旋转，从而启用摩擦离合器组42。第一弹簧50由合适的弹簧钢制成，并且具有包括内部周边51和外部周边52的环形的、截去顶端的圆锥形状。弹簧钢为具有高屈服强度的低合金、中碳钢或碳钢，其响应所施加力而变形，并且当所施加的力去除时恢复到它们的初始形状。第一弹簧50被布置成使得内部周边51机械接触附接到内部环形部分24的环形弹簧挡块53。环形弹簧挡块53提供第一弹簧50的内部周边51抵靠着其进行作用的支点，并且外部周边52与背板41的外部面相互作用，以在背板41上施加法向力。以这种方式，第一弹簧50可抵靠一个或多个摩擦板43推动背板41。第一离合器释放液压室49在内部环形部分24与中间环形部分25之间形成，并且离合器释放活塞48插入在其中。离合器释放液压室49与液压回路32直接流体连通而无居间阀。

第二弹簧56可以为任何合适的弹簧装置，例如，具有包括内部周边57和外部周边58的截头圆锥形状的圆锥盘装置。外部周边58抵靠在附接到外部环形部分26的弹簧挡块59上。环形弹簧挡块59提供第二弹簧56的外部周边58抵靠着其进行作用的支点，并且内部周边57与离合器应用活塞46的外部面相互作用，以朝向第二变速器元件23的背部推动离合器应用活塞46。第二离合器应用液压室47在中间环形部分25与外部环形部分26之间形成，并且离合器应用活塞46插入在其中。离合器应用液压室47通过启用流量控制阀34而与液压回路32流体连通。

当发动机10处于关闭状态中时，液压回路32中无液压压力，并且第一弹簧50在背板41上施加法向力，以抵靠一个或多个压力板44推动一个或多个摩擦板43，从而启用离合器组件40。因此，当发动机10处于关闭状态中时，离合器组件40的离合器扭矩容量的大小基于第一弹簧50的弹簧常数。由此，通过增加第一弹簧50的弹簧常数可增加离合器组件40在发动机10处于关闭状态中时的离合器扭矩容量。这参考图2-1示出。由此，当发动机10处于关闭状态中时，离合器组件40正常接合。此布置有利于车辆在与液压泵30的操作相关联的液压压力增加之前，在发动机自动启动事件之后立即启动。

当发动机10处于开启状态而被命令的变速器档位状态处于空档时，停用流量控制阀34。液压泵30在液压回路32中产生液压压力，液压压力传递到离合器释放液压腔49，但因为流量控制阀34停用，所以无液压压力传递到离合器应用液压腔47。离合器释放液压腔49在液压回路32的操作压力下加压。离合器释放液压腔49中的液压压力作用于离合器释放活塞48上，离合器释放活塞48抵靠背板41的内部面施加压力。当离合器释放液压腔49中的液压压力大于通过第一弹簧50施加到离合器释放活塞48上的力时，离合器释放活塞48抵靠背板41施加压力，向外移动并且将一个或多个摩擦板43从接合一个或多个压力板44中释放。因此，离合器组件40脱离。这参考图2-2示出。

当发动机10处于开启状态而被命令的变速器档位级别为推进级别中的一个例如驱动档时，启用流量控制阀34。液压泵30在液压回路32中产生液压压力，液压压力传递到离合器释放液压腔49和离合器应用液压腔47，离合器应用液压腔47接收推动离合器应用活塞46运动的加压液压流体。当离合器应用液压腔47中的液压压力大于通过第二弹簧56施加于离合器应用活塞46上的力时，离合器应用活塞46向外移动，从而抵靠面板45施加压力，以推动一个或多个压力板44与一个或多个摩擦板43接合，从而启用离合器组件40以在其上传递扭矩。因此，离合器组件40的离合器扭矩容量的大小基于离合器应用液压腔47中的液压压力。这参考图2-3示出。

当无液压压力或最小限度的液压压力施加到液压腔47时，离合器应用活塞46被认为处于停用状态。当施加到液压腔47的液压压力足以克服由第二弹簧56所施加的法向力时，离合器应用活塞46被认为处于启用状态。

当在液压腔34中不施加液压压力时，例如，当发动机10不进行操作并且因此未使液压泵30旋转以产生液压压力时，一个或多个摩擦板43接合一个或多个压力板44，以启用摩擦离合器组42，从而在第一变速器元件13与第二变速器元件23之间传递扭矩。同样地，当在液压腔49中的液压压力不足以克服由第一弹簧50在一个或多个摩擦板43上施加的法向力时，摩擦离合器组42启用。

当液压腔34中有足够的液压压力来克服由第一弹簧50在一个或多个摩擦板43上施加的法向力时，一个或多个摩擦板43脱离一个或多个压力板44，并且摩擦离合器组42停用。在一个实施例中，在系统包括具有机械驱动的液压泵而无补充液压泵(例如，通过电动马达驱动的泵)的液压回路时，这种停用摩擦离合器组42的操作状态仅在发动机正在操作并且因此使液压泵30旋转以产生液压压力时才发生。

术语控制器、控制模块、模块、控制装置、控制单元、处理器和类似术语是指以下各项中的任何一种或各种组合：专用集成电路(ASIC)、一个或多个电子电路、一个或多个中央处理单元例如一个或多个微处理器，以及处于存储器和存储装置形式的相关联的非暂时性存储器组件(只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器等)。非暂时性存储器组件能够以一个或多个软件或固件程序或例程、一个或多个组合逻辑电路、一个或多个输入/输出电路和装置、信号调节和缓冲电路，以及可由一个或多个处理器存取的其他组件的形式存储指令，以提供所描述的功能。一个或多个输入/输出电路和装置包括模拟/数字转换器和检测来自传感器的输入的相关装置，其中此类输入以预设的采样频率进行监测或者响应触发事件进行监测。软件、估计、程序、指令、控制例程、代码、算法和类似的术语意为任何控制器可执行的指令集，包括校准和查找表。每个控制器执行一个或多个控制例程，以提供期望的功能，包括监测来自感测装置和其他联网控制器的输入，以及执行控制和诊断例程以控制致动器的操作。在进行中的操作期间，例程可以有规律的间隔执行，例如，每100微秒或3.125毫秒、6.25毫秒、12.5毫秒、25毫秒和100毫秒。另选地，例程可响应触发事件的发生而执行。控制器之间以及控制器、致动器和/或传感器之间的通信可使用直接有线链路、联网的通信总线链路、无线链路或另外合适的通信链路来完成。通信包括交换处于任何合适形式的数据信号，包括，例如，经由传导介质交换电信号，经由空气交换电磁信号，经由光波导交换光信号等。数据信号可包括表示来自传感器的输入的信号、表示致动器命令的信号和控制器之间的通信信号。

详细的说明和附图或图示支持并描述本教导，但本教导的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了用于执行本教导的最佳模式和其他实施例，但仍存在各种另选设计和实施例用于实践随附权利要求中限定的本教导。

Claims (10)

1.一种用于动力系系统的变速器，其包括：

输入构件、液压泵、液压回路、离合器组件，所述离合器组件用于在所述输入构件与输出构件之间传递扭矩；

所述液压泵为机械驱动的液压泵，其可旋转地联接到所述输入构件，所述液压泵流体连接到所述液压回路；

所述离合器组件包括摩擦离合器组、离合器应用活塞、离合器释放活塞和圆锥盘簧；

其特征在于，

所述离合器释放活塞流体联接到第一液压腔，所述第一液压腔流体联接到所述液压回路；

所述离合器应用活塞流体联接到第二液压腔，所述第二液压腔选择性地流体联接到所述液压回路；

第二弹簧，其推动所述离合器应用活塞；以及

所述圆锥盘簧推动所述离合器释放活塞；

其中当所述液压泵不转动时，所述离合器组件通过推动所述离合器释放活塞的所述圆锥盘簧启用。

2.根据权利要求1所述的变速器，其中当所述液压泵不转动时，所述离合器组件进一步包括具有离合器扭矩容量的所述离合器组件，所述离合器扭矩容量基于所述圆锥盘簧的弹簧常数，所述离合器组件由推动所述离合器释放活塞的所述圆锥盘簧启用。

3.根据权利要求1所述的变速器，其中当所述液压泵正在转动而所述变速器被命令到空档状态时，停用所述离合器组件。

4.根据权利要求3所述的变速器，其中当所述液压泵正在转动而所述变速器被命令到推进状态时，启用所述离合器组件。

5.根据权利要求4所述的变速器，其进一步包括具有离合器扭矩容量的所述离合器组件，所述离合器扭矩容量基于所述第二液压腔中的液压压力。

6.根据权利要求1所述的变速器，其中所述摩擦离合器组进一步包括与压力板邻近的摩擦板、背板以及面板，其中所述摩擦板可旋转地联接到所述输入构件，并且所述压力板可旋转地联接到第二变速器元件，所述第二变速器元件可旋转地联接到所述输出构件。

7.根据权利要求1所述的变速器，其中所述离合器应用活塞包括，流体联接到所述第二液压腔的所述离合器应用活塞，所述第二液压腔经由可控螺线管阀选择性地流体联接到所述液压回路，所述离合器应用活塞流体联接到第二液压腔，所述第二液压腔选择性地流体联接到所述液压回路。

8.根据权利要求1所述的变速器，其中推动所述离合器应用活塞的所述第二弹簧包括推动所述离合器应用活塞以停用所述离合器组件的所述第二弹簧。

9.根据权利要求1所述的变速器，其中所述第二弹簧包括圆锥盘簧。

10.一种动力系系统，其包括：

内燃发动机，其可旋转地联接到变速器装置的输入构件，以向输出构件传递机械动力；

所述内燃发动机可被控制为发动机开启状态或发动机关闭状态中的一种；

所述变速器包括所述输入构件、机械驱动的液压泵、液压回路或离合器组件，所述离合器组件用于在所述输入构件与所述输出构件之间传递扭矩；

所述机械驱动的液压泵可旋转地联接到所述输入构件，并且流体连接到所述液压回路；

所述离合器组件包括摩擦离合器组、离合器应用活塞、离合器释放活塞和圆锥盘簧；

其特征在于，

所述离合器释放活塞流体联接到第一液压腔，所述第一液压腔流体联接到所述液压回路；

所述离合器应用活塞流体联接到第二液压腔，所述第二液压腔选择性地流体联接到所述液压回路；

第二弹簧，其推动所述离合器应用活塞；以及

所述圆锥盘簧推动所述离合器释放活塞；

其中当所述内燃发动机处于所述发动机关闭状态时，所述离合器组件由推动所述离合器释放活塞的所述圆锥盘簧启用；

其中当所述内燃发动机处于所述发动机开启状态而所述变速器被命令到空档状态时，停用所述离合器组件；以及

其中当所述内燃发动机处于所述发动机开启状态而所述变速器被命令到推进状态时，启用所述离合器组件。