CN1823214A - 具有液力对向耦合器的驱动力传递装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有一个第一接口(1)及一个第二接口(2)的驱动力传递装置；在第一与第二接口之间的驱动连接中连接了一个液力耦合器(3)；一个第一传动机构(4)与一个第二传动机构(5)彼此并联地、与该液力耦合器串联地接入在该驱动连接中，其中第二传动机构(5)相对于第一传动机构(4)在这两个接口(1，2)之一上引起转动方向反向。根据本发明的驱动力传递装置的特征在于：该液力耦合器具有两个彼此分开的工作室(3.1，3.2)，这些工作室为了使转矩从该液力耦合器(3)的各一个带叶片的初级轮(3.3，3.4)传递到该液力耦合器的至少一个带叶片的次级轮(3.5)可彼此无关地被注入及排空工作介质，其中这些初级轮(3.3，3.4)的与所述至少一个次级轮(3.5)的叶片彼此相对地设置；第一传动机构与第一初级轮(3.1)形成持续的驱动连接，并且第二传动机构(5)与第二初级轮(3.2)形成持续的驱动连接；两个传动机构(4，5)与所述两个接口(1，2)之一形成持续的驱动连接。

Description

具有液力对向耦合器的驱动力传递装置
本发明涉及一种用于尤其在车辆动力总成系统中的两个轴之间传递驱动力的驱动力传递装置。根据一个实施形式，本发明还涉及一种在内燃机的曲轴与废气利用涡轮机之间具有这种驱动力传递装置的所谓涡轮复合系统。
具有权利要求1前叙部分中所概括的特征的驱动力传递装置例如已在具有专利号4,748,812的US专利中公开。在该文献中示出的驱动力传递装置具有两个接口，用于由该驱动力传递装置或向该驱动力传递装置传递驱动力。一个接口与发动机曲轴相连接，另一个接口与废气利用涡轮机相连接。所示出的驱动力传递装置具有一个液力耦合器，用于在所谓涡轮机工况中使功率从废气利用涡轮机传递到曲轴及在所谓制动工况中使功率从发动机曲轴传递到废气利用涡轮机。其中在制动工况中废气利用涡轮机的转动方向被反向，以便使废气利用涡轮机作为泵来工作并由此产生制动力矩。转动方向反向具有其优点，即可比在这样一些涡轮复合系统中产生更大的制动力矩，在这些涡轮复合系统中废气利用涡轮机始终在相同的方向上转动，例如在专利号为5,884,482的US专利中所公开的。
为了达到废气利用涡轮机在制动工况中转动方向反向，在发动机曲轴与液力耦合器之间设置有一个具有两个并联的传动机构的换向传动装置，其中一个传动机构构造有一个附加的中间齿轮，以便相对另一个传动机构在输出侧上引起一个相反的转动方向。这两个传动机构通过使用机械式离合器这样地转换，使得总是仅唯一一个传动机构在驱动连接中传递驱动力。
所示出的系统由于在这些传动机构与使用的机械式离合器、尤其是片式离合器之间所需的转换而具有其缺点：成本相对高且由此制造昂贵并由于数量多的机械的可转换的部件而易于发生故障及维修量大。
本发明的任务在于，提供一种驱动力传递装置，它相对现有技术作出了改进。尤其可实现很大程度上无磨损的转换功能并且减小结构成本。这里根据本发明的驱动力传递装置尤其可用在涡轮复合系统中。
根据本发明的驱动力传递装置的特征在于液力耦合器，后者具有两个彼此分开地设置工作室，这些工作室分别为了使转矩从一个带叶片的初级轮传递到一个带叶片的次级轮可彼此无关地被注入工作介质。为了构造这两个工作室，设置有两个初级轮及至少一个次级轮，其中所述次级轮有利地具有两个叶片机构，即各一个叶片机构用于这两个工作室的一个。这两个叶片机构例如以背靠背的布置构造在一个共用的次级轮中。
每个初级轮的与所述至少一个次级轮的相应的叶片机构的叶片——如通常在液力耦合器中那样——彼此相对地设置，以便构成一个环面状的工作室。
设置有两个并联的传动机构，它们持续地与所述两个接口中的一个形成驱动连接。另外，第一传动机构与第一初级轮形成驱动连接，第二传动机构与第二初级轮形成持续的驱动连接。
在本发明的意义上，“可注入”或“注入”的概念既理解为完全地注满，也理解为部分的注入。对于“可排空”或“排空”的概念理解为工作室中完全排空或排空到一个预定的剩余工作介质量。
根据一个有利的构型，所述至少一个次级轮、尤其是共用的次级轮与第一接口形成持续的驱动连接，所述两个传动机构与第二接口直接地形成持续的驱动连接。在此情况下例如这些初级轮可设置在一个共用轴上，其中有利的是，这些初级轮中的一个无相对转动地而另一个初级轮可转动地被支承在该共用轴上。有利的是，该共用轴还无相对转动地承载所述两个传动机构之一的一个齿轮。
所述至少一个次级轮、尤其是所述共用的次级轮也可有利地设置在该共用轴上，也就是轴向上设置在所述两个初级轮之间。在此情况下，所述至少一个次级轮可转动地被支承在该共用轴上，这就是说，借助一个所谓的相对支承装置被支承。
并且两个传动机构的各一个齿轮可支承在该共用轴上，其中有利的是，与可转动地被设置在该共用轴上的初级轮形成直接的驱动连接的传动机构的齿轮可转动地设置在该共用轴上，并且与无相对转动地被支承在该共用轴上的初级轮形成直接的驱动连接的第二传动机构的齿轮也无相对转动地被支承在该共用轴上，由此通过该共用轴在所述初级轮与所述传动机构之间传递相应的力矩。
有利的是，这些初级轮的与所述至少一个次级轮的叶片相对液力耦合器的中心轴线倾斜地设置，这就是说，它们不是垂直于一个通过液力耦合器的工作室的径向截面的平面。
在这种倾斜地设置的叶片中，在相互间相对运动上区分一种“前插(spieBend)”的配置及一种“向后倾斜(fliehend)”的配置。在两种配置中，彼此相对的叶片彼此对准。在“前插”的配置中，驱动轮的叶片从朝着被驱动轮的轴向的端部起逆着驱动轮的转动方向倾斜；而在“向后倾斜”的配置中，驱动轮的叶片从朝着被驱动轮的轴向的端部起朝着驱动轮的转动方向倾斜。
根据一个有利的实施形式，所述两个工作室的叶片这样倾斜地设置，使得在相应的工作室排空的运行状态中出现的转动方向上，彼此相对的叶片彼此向后倾斜地转动。
共用的次级轮可与液力耦合器的壳体一起至少部分地包围所述两个初级轮，这可通过以下进一步描述的且在附图中示出的实施例来更好地理解。
根据本发明的涡轮复合系统包括一个具有一个曲轴的内燃机及一个废气利用涡轮机，该废气利用涡轮机被设置在内燃机的废气流中并可与该内燃机的曲轴转换到驱动连接中。就这点而言，根据本发明的涡轮复合系统具有公知的涡轮复合系统的通常特征。
但在根据本发明的涡轮复合系统中，在废气利用涡轮机与曲轴之间的驱动连接中连接了一个具有上述根据本发明的特征的驱动力传递装置。一个接口与曲轴形成持续的驱动连接，而另一个接口与废气利用涡轮机形成持续的驱动连接。通过一个或另一个工作室相应地有目的地被注入工作介质，通过根据本发明的驱动力传递装置的转换而使两个接口中的轴或在相同的转动方向上或在相反的转动方向上旋转，由此使相应的驱动功率流从曲轴传递到废气利用涡轮机或从废气利用涡轮机传递到曲轴。
显然也可以是，两个工作室同时被注入工作介质，以便在耦合器内部产生附加的制动力矩。这样一个系统则会像一个所谓的涡轮复合减速制动器系统那样工作。
以下将借助实施例及附图来详细地描述本发明。附图表示：
图1在标准工作状态中在具有根据本发明的驱动力传递装置的一个涡轮复合系统中的功率流的示意图；
图2在制动工作状态中的、图1的根据本发明的涡轮复合系统。
在图1中可看到第一接口1，该接口由所示意出的内燃机11的曲轴12构成。在驱动力传递装置10的、轴向上位于对面的另一个端部上可看到接口2，后者由一个轴11构成，该轴承载第一传动机构4的及第二传动机构5的小齿轮12及13，并且无相对转动地与废气利用涡轮机13的转子相连接。曲轴12附加地承载一个齿轮14，该齿轮通过与壳体3.6无相对转动地相连接的或与该壳体整体地构造的齿轮15来驱动液力耦合器3的次级轮3.5，该次级轮无相对转动地连接在壳体3.6上或与该壳体整体地构造。
一个共用轴7(沿液力耦合器3的中间轴线6)在液力耦合器3的两侧或在驱动力传递装置10的轴向的端部上被可转动地支承，并且与第一初级轮3.3及第一传动机构4的齿轮16无相对转动地相连接。第二传动机构5的与小齿轮13啮合的齿轮17被相对地支承在共用轴7上，即该齿轮17由该共用轴7可转动运动地承载。
共用轴7还可转动运动地承载共用的次级轮3.5，即该次级轮3.5被相对地支承在该共用轴7上。因为液力耦合器3的壳体3.6连接在该共用的次级轮3.5上或者与该次级轮整体地构造，因此，壳体3.6可转动运动地通过次级轮3.5的轴承支承在共用轴7上。
液力耦合器3具有两个工作室3.1与3.2，这两个工作室可彼此独立地被注入或排空工作介质。第一工作室3.1由初级轮3.3及次级轮3.5的第一部分构成，第二工作室3.2由初级轮3.4及次级轮3.5的第二部分构成。如在液力耦合器中所公知的，这些初级轮与该次级轮的相应部分这样地彼此相对，使得每个工作室构造成一个环面状的环的形式。
这些初级轮的或所述共用的次级轮的叶片机构被示意性地示出，叶片机构的转动方向也由工作室中所示的箭头示出。在此，该示意性视图应这样来看，即叶片被示出在一个轴向的俯视图中，并且转动方向也相应地表示在一个轴向的俯视图中。第一初级轮3.3承载叶片机构3.3.1，第二初级轮3.4承载叶片机构3.4.1，并且共用的次级轮3.5承载叶片机构3.5.1及叶片机构3.5.2。如所看到的，次级轮3.5的这些叶片机构3.5.1及3.5.2以背靠背的布置来构造。
一个特别紧凑的布置可这样来实现，即该共用的次级轮3.5与壳体3.6一起在三个侧上包围所述两个初级轮3.3及3.4，其中第四侧由所述共用轴7覆盖。因此，这两个工作室3.1及3.2可相对周围环境简单地密封。
废气利用涡轮机——如通常在涡轮复合系统中那样——被设置在内燃机的废气流中。显然也可设置其它一些废气利用系统，例如包括另一个废气利用涡轮机及一个压缩机的废气涡轮增压器。
通过轴11——该轴无相对转动地承载第一及第二传动机构4及5的两个小齿轮12及13——而与两个传动机构4、5形成持续的驱动连接的废气利用涡轮机13可在两个相反的转动方向上运行。这是这样地达到的，即在第一传动机构4的小齿轮12与齿轮16之间装入另一个反向齿轮17。
下面详细地说明所示装置的不同工作模式：
由箭头100示出了功率流，即驱动力传递的方向。根据表示标准工况、也被称为涡轮机工况的图1，驱动力由废气利用涡轮机13传递到曲轴12上。废气利用涡轮机13驱动所述轴11，也就是在如由箭头105所示的转动方向上驱动。所有转动方向在此都与由箭头101所示的观察方向相关。轴11的转动运动通过第二传动机构5传递到第二初级轮3.4上。因为第二工作室3.2被注入工作介质，所以第二初级轮3.4在对应相同的旋转方向上驱动次级轮3.5，参见工作室3.2中的箭头。该旋转方向与轴11的转动方向相反，这是由于仅两个齿轮——齿轮5及小齿轮13——相互啮合，并且该旋转方向由箭头104示出。相应地，壳体3.6也可在相同的方向上转动，参见箭头103。因为壳体3.6通过齿轮15与齿轮14啮合，所以曲轴12在相反的方向上被驱动，参见箭头102所示。
由于两个传动机构4及5与废气利用涡轮机13的输出轴之间持续的驱动连接，第一传动机构4也被驱动。因此通过第一传动机构4使共用轴7转动，也就是由于附加的中间齿轮17使该共用轴在与轴11相同的方向上转动。因此通过该共用轴7也驱动第一初级轮3.3，即在与第二初级轮3.4相反的方向上驱动，如通过第一初级轮3.1的叶片机构3.3.1上的箭头所示。因此，第一初级轮3.3在与次级轮3.5相反的方向上转动，并且形成200％的转差率(Schlupf)。但因为第一初级轮3.3与次级轮3.5之间的工作室3.1没有被注入工作介质或被注入工作介质直到预定的剩余工作介质量，所以无或几乎无转矩从第一初级轮3.3传递到次级轮3.5，并且由此在由废气利用涡轮机13驱动曲轴12方面不产生损耗功率。损耗功率的这种最小化尤其可这样来达到，即第一初级轮的及次级轮的彼此相对地设置的叶片3.3.1及3.5.1相对于液力耦合器3的纵向轴线6以这样的角度设置，使得它们在所示的工作模式中彼此向后倾斜地被驱动。与此相反，第二初级轮的及次级轮的彼此相对地设置的叶片3.4.1及3.5.2相对于纵向轴线6被与第一工作室3.1中的叶片角度相反地设置，使得它们在所示的工作模式中彼此“前插”地被驱动，这导致第二初级轮3.4与共用的次级轮3.5之间特别有效的功率传递并导致驱动功率由废气利用涡轮机13向曲轴12的相应几乎无损耗的传递。
在图2中示出了第二工作模式，即制动工作模式。在该工作模式中驱动功率从曲轴12传递到废气利用涡轮机13，参见箭头100的方向，这一方面导致曲轴12的制动，另一方面废气利用涡轮机13可作为具有相对高的效率的泵通过其转动方向相对涡轮机工况反向来工作。相应于废气利用涡轮机13的转动方向的反向，废气利用涡轮机13将废气流逆着标准工况中的废气流动方向泵向节流点18，参见表示废气流的箭头14的反向。
曲轴12通过齿轮14在不变的转动方向(参见箭头102)上驱动壳体3.6并由此驱动次级轮3.5，也就是以转动方向103驱动，该转动方向相对标准工况也未改变，因为曲轴12总是以相同的转动方向旋转。
但在根据图2的制动工况中，工作室3.1被注入工作介质，使得转矩从次级轮3.5传递到第一初级轮3.1。相应地，现在初级轮3.3在与次级轮3.5相同的转动方向上旋转，以致这时共用轴7在与标准工况相反的方向上转动，参见箭头106。通过第一传动机构4驱动轴11，也就是在与共用轴7的转动方向相同的转动方向上被驱动，参见箭头105。轴11的该转动方向(箭头105)与在标准工况中由于废气利用涡轮机13的驱动而产生的转动方向相反，因此，废气利用涡轮机在相反的方向上被驱动。
由于废气利用涡轮机与第二变速结构5之间的持续的转动连接，第二初级轮3.4也被驱动，该第二初级轮现在相对于次级轮3.5方向相反地转动。但因为第二工作室3.2被排空或被排空到预定的剩余工作介质量上，因此没有转矩或仅有很小的转矩从第二初级轮3.4传递到次级轮3.5，相应的损耗功率很小。第二初级轮3.4相对次级轮3.5以200％的转差率旋转。如所看到的，通过所选择的倾斜的叶片机构而达到了第二初级轮3.4与次级轮3.5之间的向后倾斜的运动，这有助于损耗功率的最小化。
根据本发明的驱动力传递装置或根据本发明的涡轮复合系统提供了不同的优点：例如在液力耦合器中无磨损地组合了转换功能。附加所需的齿轮被设置在“快速”侧上且由此很小。在制动工况中，“有效”的循环回路、即被注入工作介质的循环回路被向后倾斜地驱动。这具有其优点，即通过有目的地改变注入量来改变耦合器转差率并由此改变作为泵工作的废气利用涡轮机的转速。因此例如可防止废气利用涡轮机的超转速或超转矩。
通过“无效的”耦合器循环回路的有目的的注入、即通过不注入工作介质或仅注入预定剩余工作介质量的工作室的有目的的注入，可在液力耦合器内产生附加的制动力矩。

Claims (8)

1.驱动力传递装置，
具有一个第一接口(1)，用于由该驱动力传递装置及向该驱动力传递装置传递驱动力；
具有一个第二接口(2)，用于由该驱动力传递装置及向该驱动力传递装置传递驱动力；
第一及第二接口(1，2)彼此形成驱动连接，其中在一个第一工作模式中，驱动力从第一接口传递到第二接口，在一个第二工作模式中，驱动力从第二接口传递到第一接口；
在第一与第二接口(1，2)之间的驱动连接中连接了一个液力耦合器(3)；
一个第一传动机构(4)与一个第二传动机构(5)彼此并联地、与液力耦合器(3)串联地接入在该驱动连接中，其中第二传动机构(5)相对于第一传动机构(4)在所述两个接口(1，2)之一上引起转动方向反向；
其特征在于：
液力耦合器(3)具有两个彼此分开的工作室(3.1，3.2)，这些工作室为了使转矩从液力耦合器(3)的各一个带叶片的初级轮(3.3，3.4)传递到该液力耦合器的至少一个带叶片的次级轮(3.5)可彼此无关地被注入及排空工作介质，其中这些初级轮(3.3，3.4)的与所述至少一个次级轮(3.5)的叶片(3.3.1，3.5.1，3.5.2，3.4.1)彼此相对地设置；
第一传动机构(4)与第一初级轮(3.1)形成持续的驱动连接，及第二传动机构(5)与第二初级轮(3.2)形成持续的驱动连接；
两个传动机构(4，5)与两个接口(1，2)之一形成持续的驱动连接。
2.根据权利要求1的驱动力传递装置，其特征在于：两个工作室(3.1，3.2)通过一个共用的次级轮(3.5)来构成边界，其中次级轮(5)以背靠背的布置承载两个工作室(3.1，3.2)的次级轮叶片机构(3.5.1，3.5.2)。
3.根据权利要求1或2的驱动力传递装置，其特征在于：所述至少一个次级轮(3.5)、尤其是所述共用的次级轮与第一接口(1)形成持续的驱动连接，所述两个传动机构(4，5)与第二接口(2)形成持续的、直接的驱动连接。
4.根据权利要求1至3中一项的驱动力传递装置，其特征在于：每个初级轮(3.3，3.4)的与所述至少一个次级轮(3.5)的彼此相对地设置的叶片(3.3.1，3.5.1，3.5.2，3.4.1)相对于液力耦合器(3)的中心轴线(6)倾斜地设置。
5.根据权利要求4的驱动力传递装置，其特征在于：在第一工作模式中，仅第一工作室(3.1)被注入工作介质，在第二工作模式中，仅第二工作室(3.2)被注入工作介质，所述彼此相对地设置的叶片(3.3.1，3.5.1，3.5.2，3.4.1)的倾斜的配置是这样地实现的，使得在转矩传递时在液力耦合器(3)中总是在排空的工作室中这些彼此相对地设置的叶片彼此向后倾斜地运动。
6.根据权利要求2至5中一项的驱动力传递装置，其特征在于：所述共用的次级轮(3.5)与液力耦合器(3)的壳体(3.6)无相对转动地构造，并且与该壳体一起至少部分地包围所述两个初级轮(3.3，3.4)。
7.根据权利要求1至6中一项的驱动力传递装置，其特征在于：两个初级轮(3.3，3.4)被设置在一个共用轴(7)上，其中一个初级轮(3.3)无相对转动地支承在该共用轴(7)上，并且另一个初级轮(3.4)可转动运动地支承在该共用轴(7)上，所述至少一个次级轮(3.5)轴向上可在两个初级轮(3.3，3.4)之间转动运动地支承在该共用轴(7)上。
8.涡轮复合系统，包括：
一个具有一个曲轴(12)的内燃机(11)，
一个废气利用涡轮机(13)，它被设置在内燃机(11)的废气流(14)中并可与所述曲轴(12)形成驱动连接；
其特征在于：
在废气利用涡轮机(13)与曲轴(12)之间的驱动连接中连接了一个根据权利要求1至7中一项的驱动力传递装置(10)，其中一个接口(1，2)、尤其是第一接口(1)与曲轴(12)形成持续的驱动连接，并且另一个接口(1，2)、尤其是第二接口(2)与废气利用涡轮机(13)形成持续的驱动连接。
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