CN109073057A - 液力变矩器 - Google Patents

Abstract

液力变矩器(100)具备液力变矩器主体(2)以及旋转电机(3)。液力变矩器主体(2)具有前盖(21)、叶轮(22)以及涡轮(23)。旋转电机(3)具有固定体(31)及旋转体(32)。旋转体(32)将发动机的输出轴的中心轴作为旋转轴。液力变矩器主体(2)的外壳由非磁性体形成。

Description

液力变矩器

技术领域

本发明涉及液力变矩器及动力传递装置。

背景技术

一直以来，使用交流发电机作为车辆用的发电装置。交流发电机借助传动带连接于设置在发动机的曲轴上的滑轮。在该交流发电机中，添加驱动的功能，使热态(暖机后)的发动机的启动变为可能或者在车辆行驶时进行驱动力的辅助的装置等是已知的(参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4782348号公报

专利文献2：日本专利第4787242号公报

专利文献3：日本专利公表第2009-508464号公报。

发明内容

发明要解决的课题

在上述那样的装置中，有时因下述原因而无法启动冷态的发动机。即，在冷态下，因发动机的润滑油的温度降低，润滑油的粘度上升，启动时的搅拌阻力变大，并且在传动带和滑轮之间摩擦系数降低而发生打滑。因而，交流发电机的旋转驱动力无法充分传递至发动机，无法启动发动机。

本发明的课题在于：能够可靠地进行冷态下的启动。

用于解决课题的手段

本发明的第一侧面所涉及的液力变矩器构成为将动力从发动机传递至变速器。液力变矩器具备液力变矩器主体以及旋转电机。液力变矩器主体具有前盖、叶轮以及涡轮。旋转电机具有固定体及旋转体。旋转体将发动机的输出轴的中心轴作为旋转轴。液力变矩器主体的外壳由非磁性体形成。

根据该构成，旋转电机的旋转体连结于液力变矩器主体，并将发动机的输出轴的中心轴作为旋转轴。因而，即使在冷态下也能够将旋转电机的旋转驱动力可靠地传递至发动机，能够可靠地启动发动机。另外，由于液力变矩器主体的外壳是非磁性的，因此能够防止液力变矩器的外壳因旋转电机而磁化。结果，能够防止液力变矩器的内部零件因磁力而产生工作故障。

优选地，液力变矩器主体还具有锁定装置，锁定装置配置于前盖和涡轮之间。涡轮及锁定装置中的至少任一个由非磁性形成。

优选地，液力变矩器主体的外壳的比重小于铁的比重。根据该构成，能够减轻因添加旋转电机而增加的液力变矩器的重量。

优选地，叶轮具有叶轮壳。液力变矩器的外壳由叶轮壳及前盖构成。

优选地，旋转电机还具有励磁线圈，励磁线圈向旋转体施加磁化力而对旋转体进行励磁。

优选地，液力变矩器还具备弹性部件，弹性部件弹性连结液力变矩器主体和旋转体。根据该构成，旋转体及弹性部件发挥动态吸振器的作用，能够使来自发动机的旋转速度变动衰减。

发明效果

根据本发明，能够可靠地进行冷态下的启动。

附图说明

图1是液力变矩器的截面图。

图2是锁定装置的截面图。

图3是示出旋转体和安装部件之间的关系的放大图。

图4是示出旋转体的详情的图。

图5是用于说明液力变矩器的动作的框图。

图6是示出感应电压和旋转速度之间的关系的图表。

具体实施方式

下面，将参照附图，对本发明所涉及的液力变矩器的实施方式进行说明。此外，在以下的说明中，径向是指以液力变矩器的旋转轴为中心的圆的径向。另外，轴向是指液力变矩器的旋转轴延伸的方向。另外，周向是指以液力变矩器的旋转轴为中心的圆的周向。

[液力变矩器]

如图1所示，液力变矩器100具备液力变矩器主体2、旋转电机3以及弹性部件4。液力变矩器100配置于从发动机(省略图示)到变速器的动力传递路径上。另外，液力变矩器100构成为将动力从发动机经由流体传递至变速器。

[液力变矩器主体]

液力变矩器主体2具备前盖21、叶轮22、涡轮23、定子24、活塞板25、减振装置26以及安装部件27。液力变矩器主体2以发动机的输出轴的中心轴O为中心旋转。

[前盖]

前盖21具有盖主体部21a和外周侧筒状部21b。盖主体部21a为圆板状的部件。外周侧筒状部21b从盖主体部21a的外周端部向轴向的变速器侧延伸。多个螺栓101在周向上隔开间隔固定于盖主体部21a的外周部。通过与该螺栓101螺合的螺母，柔性板102的外周部固定于盖主体部21a。前盖21构成液力变矩器主体2的外壳的一部分。前盖21由非磁性体形成。优选地，前盖21的比重小于铁的比重。例如，前盖21可以用铝、镁或者树脂等形成。

[叶轮]

叶轮22由叶轮壳22a、固定于其内侧的多个叶轮叶片22b以及固定于叶轮壳22a的内周部的叶轮轮毂22c构成。叶轮壳22a的外周端部焊接到前盖21的外周侧筒状部21b的前端部上。叶轮壳22a构成液力变矩器主体2的外壳的一部分。叶轮壳22a由非磁性体形成。优选地，叶轮壳22a的比重小于铁的比重。例如，叶轮壳22a可以用铝、镁或者树脂等形成。此外，由前盖21和叶轮壳22a构成液力变矩器主体2的外壳。此外，叶轮叶片22b及叶轮轮毂22c中的至少一个可以用与叶轮壳22a相同的材料形成。

[涡轮]

涡轮23相对于叶轮22在轴向上相对配置。涡轮23主要由涡轮壳23a、固定于涡轮壳23a的叶轮侧的面上的多个涡轮叶片23b以及固定于涡轮壳23a的内周边缘的涡轮轮毂23c构成。涡轮壳23a和涡轮轮毂23c通过多个铆钉103固定。另外，在涡轮轮毂23c的内周面上形成有与变速器的输入轴卡合的花键。涡轮壳23a、涡轮叶片23b以及涡轮轮毂23c中的至少一个可以用与上述叶轮壳22a相同的材料形成。

[定子]

定子24是用于对从涡轮23返回至叶轮22的工作油的流动进行整流的机构，配置在叶轮22的内周部和涡轮23的内周部之间。定子24主要由环状的定子壳24a和设置于定子壳24a的外周面的多个定子叶片24b构成。定子壳24a借助单向离合器104支撑于筒状的固定轴(未图示)。固定轴在变速器的输入轴的外周面和叶轮轮毂22c的内周面之间延伸。定子壳24a及定子叶片24b中的至少一个可以用与上述叶轮壳22a相同的材料形成。

在前盖21的内周端部和涡轮轮毂23c之间配置有推力垫圈105。另外，在涡轮轮毂23c和定子24的内周端部之间、以及定子24和叶轮22的轴向之间分别配置有推力轴承106、107。

[锁定装置]

锁定装置20配置于前盖21和涡轮23之间，是用于机械连结两者的机构。如图2所示，锁定装置20具有构成离合器部的活塞板25和减振装置26。

[活塞板]

活塞板25是用于对离合器进行连结和切断的部件，是形成有中心孔的圆板状部件。在活塞板25的内周端部形成有向轴向变速器侧延伸的内周侧筒状部25a。内周侧筒状部25a通过涡轮轮毂23c的外周面以能够在旋转方向和轴向上移动的方式支撑。此外，在涡轮轮毂23c的外周面上设置有抵接于内周侧筒状部25a的内周面的环状的密封环108。由此，在活塞板25的内周边缘形成轴向上的密封。

在活塞板25的外周侧形成有摩擦衬片25b。摩擦衬片25b为环状，与前盖21相对。像这样，利用活塞板25和前盖21的平坦的摩擦面，构成减振装置26的离合器部。活塞板25可以用与上述叶轮壳22a相同的材料形成。

[减振装置]

减振装置26具有挡板26a、从动盘26b、多个外周侧扭转弹簧26c以及多个内周侧扭转弹簧26d。挡板26a及从动盘26b中的至少一个可以用与上述叶轮壳22a相同的材料形成。

[安装部件]

安装部件27安装于前盖21。例如，安装部件27通过螺栓101等安装于前盖21。安装部件27具有安装于前盖21的安装部27a和从安装部27a向径向外侧延伸的卡合部27b。

如图3所示，卡合部27b具有第一抵接部27c和第二抵接部27d。第一抵接部27c和第二抵接部27d在周向上彼此隔开间隔配置。

[旋转电机]

旋转电机3构成为具有发电功能以及发动机启动功能。即，旋转电机3发挥以往的车辆中所使用的交流发电机以及起动电动机的作用。

如图1所示，旋转电机3配置于液力变矩器主体2的径向外侧。详细而言，旋转电机3配置于前盖21的径向外侧。在径向观察时，前盖21和旋转电机3重叠。详细而言，在径向观察时，前盖21的外周侧筒状部21b和旋转电机3重叠。旋转电机3具有固定体31及旋转体32。另外，旋转电机3还具有励磁线圈33。

[固定体]

固定体31安装于壳体109。固定体31既可以直接安装于壳体109，也可以间接安装于壳体109。在本实施方式中，固定体31安装在固定于壳体109的固定部件110上。固定体31为圆筒状，配置成不旋转。固定体31由电枢绕组构成。

[旋转体]

旋转体32构成为以发动机的输出轴的中心轴O为旋转轴旋转。旋转体32为圆筒状，配置于固定体31的径向内侧。旋转体32的外周面与固定体31的内周面隔开间隔相对。

如图4所示，旋转体32构成为所谓的爪极式。即，旋转体32具有第一爪极32a和第二爪极32b。第一爪极32a和第二爪极32b在周向上交替配置。第一爪极32a及第二爪极32b由铁等的磁性体形成。第一爪极32a和第二爪极32b之间是绝缘的。例如，在第一爪极32a和第二爪极32b之间配置有非磁性体32c。非磁性体32c例如由铝等形成。

如图1及图3所示，旋转体32借助弹性部件4连结于液力变矩器主体2。详细而言，旋转体32安装在安装部件27上，其中，安装部件27安装于液力变矩器主体2的前盖21。安装部件27与前盖21一体旋转。

旋转体32具有朝径向内侧开口的卡合槽32d。安装部件27的卡合部27b与该卡合槽32d卡合。通过该卡合部27b与卡合槽32d的卡合，旋转体32在轴向和径向上支撑于安装部件27。此外，也可以在卡合槽32d和卡合部27b之间配置迟滞扭矩产生部5。迟滞扭矩产生部5例如由摩擦材料构成。

旋转体32借助弹性部件4与安装部件27弹性连结。具体而言，在第一抵接部27c和第二抵接部27d之间配置有弹性部件4。另外，旋转体32具有在周向上延伸的窗部32e。窗部32e在周向上具有第一端面321和第二端面322。

弹性部件4配置于窗部32e内。弹性部件4的一个端面与第一抵接部27c、及窗部32e的第一端面321中的至少一个相抵接。另外，弹性部件4的另一个端面与第二抵接部27d、及窗部32e的第二端面322中的至少一个相抵接。

像这样，旋转体32借助弹性部件4与安装部件27弹性连结。因而，旋转体32在规定范围内能够相对于安装部件27相对旋转。当旋转体32相对于安装部件27相对旋转时，弹性部件4在第一抵接部27c和窗部32e的第二端面322之间压缩，或者，在第二抵接部27d和窗部32e的第一端面321之间压缩。此外，弹性部件4例如可以设为扭转弹簧。

液力变矩器100还具备限制该旋转体32与液力变矩器主体2的相对旋转角度的限制机构。在本实施方式中，限制机构由安装部件27的第一抵接部27c和第二抵接部27d以及旋转体32的限位销32f构成。若旋转体32相对于液力变矩器主体2旋转规定角度，由于限位销32f抵接于第一抵接部27c或第二抵接部27d，因此不进一步相对旋转。由此，例如能够防止弹性部件4进入完全压缩的状态。即，设计成：当旋转体32相对于液力变矩器主体2相对旋转时，在弹性部件4完全压缩之前，限位销32f抵接于第一抵接部27c或第二抵接部27d。

[励磁线圈]

如图1所示，励磁线圈33配置于旋转体32的径向内侧。励磁线圈33为圆筒状。励磁线圈33的外周面与旋转体32的内周面隔开间隔相对。励磁线圈33与固定体31同样，安装于固定部件110，因此不旋转。

励磁线圈33构成为向旋转体32施加磁化力而对旋转体32进行励磁。如图5所示，电流控制部111连接于励磁线圈33。电流控制部111控制供应给励磁线圈33的电流(例如直流电流)。通过调整由该电流控制部111供应给励磁线圈33的电流，能够调整旋转体32的磁化力，进一步地，能够调整固定体31中产生的感应电压。

通过向该励磁线圈33供应电流，对第一爪极32a及第二爪极32b进行励磁。例如，第一爪极32a被励磁为N极，第二爪极32b被励磁为S极。像这样，旋转体32的N极和S极在周向上交替配置。通过该旋转体32旋转，在固定体31中产生感应电动势。

逆变器112、蓄电池113、动力传递装置控制部114、动作指令输入部115以及旋转角度获取部116等连接于液力变矩器100。

逆变器112电连接于固定体31。逆变器112在发电模式下将固定体31中所产生的交流电转换成直流电。然后，电连接于逆变器112的蓄电池113用来自逆变器112的电流进行充电。另外，逆变器112在启动模式下将来自蓄电池113的电流从直流电转换成交流电，供应给固定体31。

动力传递装置控制部114构成为控制逆变器112和电流控制部111。详细而言，动力传递装置控制部114被输入由逆变器112检测的电压、来自动作指令输入部115的指令以及由旋转角度获取部116获取的旋转速度的各种信息。然后，动力传递装置控制部114基于这些信息控制逆变器112和电流控制部111。

动作指令输入部115例如由点火开关等构成，动力传递装置控制部114从动作指令输入部115接收发动机的启动指令。旋转角度获取部116由例如根据发动机的输出轴等检测发动机的旋转角度的解析器构成。通过解析器检测旋转角度，将所检测的旋转角度输入至逆变器112，根据旋转角度，在逆变器112中通过运算获取旋转体32的旋转速度，动力传递装置控制部114从逆变器112接收所获取的旋转体32的旋转速度。或者，也可以是，通过动力传递装置控制部114直接运算旋转角度获取部116的信息而获取旋转速度信息，或者从动作指令输入部115等向动力传递装置控制部114输入旋转速度信息而获取旋转速度信息。

动力传递装置控制部114基于来自动作指令输入部115的信息和来自旋转角度获取部116的信息，判定其是至少包括启动模式和发电模式的多个模式中的哪种模式。动力传递装置控制部114根据所判定的模式，对逆变器112进行驱动或停止驱动的控制，并且对电流控制部111输出控制指令等，控制液力变矩器100。

[液力变矩器的动作]

如上述那样构成的液力变矩器100例如进行如下的动作。

首先，若动力传递装置控制部114从动作指令输入部115获取到发动机的启动指令，则判定为发动机启动模式，使旋转电机3作为起动机发挥启动功能。详细而言，动力传递装置控制部114基于发动机的启动指令，驱动逆变器112而使三相交流电流流过固定体31，并且对电流控制部111进行驱动控制而使电流流过励磁线圈33。若电流流过励磁线圈33，则旋转体32的第一爪极32a和第二爪极32b被励磁。结果，旋转体32相对于固定体31开始旋转，并且在固定体31中产生具有感应电压的电动势。这一系列动作为一例，也可以使其以相反的顺序动作。

如图6所示，感应电压与旋转体32的旋转速度相对应地增加。若动力传递装置控制部114判定出旋转速度已达到比与发动机的怠速对应的怠速旋转速度Nidle更低的首次燃烧的旋转速度Nmin，则动力传递装置控制部114停止对逆变器112的驱动。然后，动力传递装置控制部114使旋转电机3发挥发电机的作用(发电模式)，以保持规定的感应电压(要求电压)Vi。规定的感应电压(要求电压)Vi是指例如汽车在14V前后的任意的电压值。

在该发电模式下，当动力传递装置控制部114经由电流控制部111继续对励磁线圈33进行励磁时，通过电流控制部111调整励磁电流，使得感应电压以规定的感应电压Vi保持恒定。当通过电流控制部111调整励磁电流时，首先，调整励磁电流使得励磁线圈33的磁化力保持恒定。这意味着励磁线圈33宛如发挥永磁铁的作用。像这样，在宛如配置了永磁铁那样的状态下，若旋转体32旋转，则旋转电机3发挥发电机的作用。

当励磁线圈33的磁化力为恒定时，感应电压伴随旋转体32相对于固定体31的旋转增加而增加。此外，如果通过电流控制部111进行使电流减小的控制，则能够减少感应电压，结果，能够将感应电压控制为恒定。

下面，说明将感应电压控制为恒定的具体的例子。在动力传递装置控制部114中预先存储以下的公式(1)、公式(2)以及其他信息。

感应电压E[V]＝磁通密度B[T]×长度L[m]×速度V[m/s]……(1)

磁通密度B[T]＝导磁率μ×线圈匝数N[圈]×电流I[A]/(2×线圈半径r[m])……(2)

使用预先存储到该动力传递装置控制部114中的信息，根据旋转速度和励磁线圈33的电流的信息，通过动力传递装置控制部114计算感应电压。接着，若动力传递装置控制部114判定出该算出的感应电压超出了视为感应电压恒定的感应电压的允许范围，则基于该超出部分，计算应削减的电流量。然后，动力传递装置控制部114根据该算出的结果，向电流控制部111输出电流控制指示，通过电流控制部111进行控制以增加或减少电流。如此，动力传递装置控制部114能够将感应电压控制为恒定。

另外，在发电模式下当旋转体32旋转时，由于旋转体32借助弹性部件4弹性连结于液力变矩器主体2，因此可以发挥惯性体的作用。因而，通过旋转体32，能够抑制从发动机传递至液力变矩器主体2的旋转速度变动。

另外，在发电模式下，动力传递装置控制部114向电流控制部111发出指示，电流控制部111能够控制流向励磁线圈33的电流。由此，能够控制旋转体32的转数，进一步地，能够控制发挥惯性体作用的旋转体32的惯性量。因而，也能够应对来自发动机的较宽的旋转速度变动。

[变形例]

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于这些实施方式，只要不脱离本发明的宗旨，便可进行各种变更。

变形例1

在上述实施方式中，旋转电机3由固定体31、旋转体32以及励磁线圈33构成，但旋转电机3的构成并不限定于此。例如，旋转电机3也可以由固定体31和旋转体32构成。即，旋转电机3也可以不具有励磁线圈33。这时，旋转体32由永磁铁形成。

变形例2

在上述实施方式中，旋转体32借助弹性部件4弹性连结于液力变矩器主体2，但并不特别限定于此。例如，旋转体32也可以直接安装于液力变矩器主体2。

变形例3

在上述实施方式中，安装部件27安装于前盖21，但安装部件27也可以安装于其他部件。例如，安装部件27也可以安装于叶轮壳22a。

变形例4

在上述实施方式中，使液力变矩器100在启动模式或发电模式下工作，但也可以使其在作为启动模式和发电模式间的中间模式的车辆驱动辅助模式下工作。通过使液力变矩器100在车辆驱动辅助模式下工作，能够提高燃料消耗率。

这时，如果一边驱动逆变器112，一边通过电流控制部111根据旋转速度适当调整励磁线圈33的磁化力，则能够辅助车辆驱动。例如，如果通过电流控制部111将磁化力控制为比规定值更低，则能够使旋转速度高于与规定值的磁化力对应的规定的旋转速度。作为一例，通过电流控制部111对励磁线圈33的磁化力的调整可以是当旋转速度低时提高磁化力，相反，当旋转速度高时降低磁化力。此外，关于通过电流控制部111根据旋转速度适当调整励磁线圈33的磁化力，例如基于预先设定为使燃料消耗率提高并预先存储到动力传递装置控制部114中的程序，利用动力传递装置控制部114控制电流控制部111即可。

另外，如果如上述那样改变磁化力，则旋转体32的旋转速度也可以改变。例如，也可以边降低扭矩边以相同的输出提高旋转速度，作为使发动机启动并起步时的起步辅助也是有效的。

附图标记说明

2：液力变矩器主体

3：旋转电机

4：弹性部件

21：前盖

22：叶轮

23：涡轮

31：固定体

32：旋转体

33：励磁线圈

100：液力变矩器

O：中心轴。

Claims (6)

1.一种液力变矩器，用于将动力从发动机传递至变速器，所述液力变矩器的特征在于，具备：

液力变矩器主体，所述液力变矩器主体具有前盖、叶轮及涡轮；以及

旋转电机，所述旋转电机具有固定体及旋转体，所述旋转体将所述发动机的输出轴的中心轴作为旋转轴，

所述液力变矩器主体的外壳由非磁性体形成。

2.根据权利要求1所述的液力变矩器，其中，

所述液力变矩器主体还具有锁定装置，所述锁定装置配置于所述前盖和所述涡轮之间，

所述涡轮及锁定装置中的至少任一个由非磁性形成。

3.根据权利要求1或2所述的液力变矩器，其中，

所述液力变矩器主体的外壳的比重小于铁的比重。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的液力变矩器，其中，

所述叶轮具有叶轮壳，

所述液力变矩器的外壳由所述叶轮壳及所述前盖构成。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的液力变矩器，其中，

所述旋转电机还具有励磁线圈，所述励磁线圈向所述旋转体施加磁化力而对所述旋转体进行励磁。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的液力变矩器，还具备：

弹性部件，所述弹性部件弹性连结所述液力变矩器主体和所述旋转体。