Гидротрансформатор моторного транспортного средства
Изобретение относится к гидротрансформатору (10) моторного транспортного средства. Гидротрансформатор содержит выходной вал (14) двигателя, входной вал (16) трансмиссии, насосное колесо (18), турбину (22) и блокировочную муфту (26, 28, 30, 32) между выходным валом (14) двигателя и входным валом (16) трансмиссии. Блокировочная муфта (26, 28, 30, 32) установлена для соединения входного вала (16) трансмиссии либо с выходным валом (14) двигателя, либо с турбиной (22), либо ни с одним из этих двух. Достигается упрощение конструкции. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к гидротрансформатору для моторного транспортного средства, имеющему выходной вал двигателя, входной вал трансмиссии, насосное колесо, турбину и блокировочную муфту между выходным валом двигателя и входным валом трансмиссии.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В патенте DE 102007053970 A1 раскрыт гидротрансформатор, который имеет дополнительную муфту, с помощью которой входной вал трансмиссии может отсоединяться от турбины, для того чтобы предотвращать потери на сопротивление движению во время холостого хода в случае моторного транспортного средства с гибридным приводом. Этот гидротрансформатор управляется посредством трех внешних соединений для гидравлической текучей среды.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить гидротрансформатор, который имеет по возможности простую конструкцию и является как можно более легким для управления с помощью блокировочной муфты, в случае которой входной вал трансмиссии может быть отсоединен от турбины, для того чтобы обеспечить возможность холостого хода двигателя с минимальными потерями и плавным переходом между работой на передаче и работой на холостом ходу.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Эта задача решается гидротрансформатором для транспортного средства, имеющим выходной вал двигателя, входной вал трансмиссии, насосное колесо, турбину и блокировочную муфту между выходным валом двигателя и входным валом трансмиссии, при этом блокировочная муфта установлена, чтобы соединять входной вал трансмиссии либо с выходным валом двигателя, либо с турбиной, либо ни с одним из этих двух.
Согласно изобретению, блокировочная муфта, которая обычно также указывается как «блокиратор», образует тип двухсторонней муфты, которая соединяет входной вал трансмиссии либо с выходным валом двигателя, либо с турбиной, или ни с одним из этих двух. Этот гидротрансформатор поэтому имеет значительно более простую конструкцию, чем известные гидротрансформаторы, в случае которых входной вал трансмиссии может отсоединяться от турбины, так как до сих пор для этого требовались две отдельных муфты. Гидротрансформатор согласно изобретению, таким образом, имеет практически настолько же компактную конструкцию, как гидротрансформатор без возможности отсоединения входного вала трансмиссии от турбины. В результате можно встраивать гидротрансформатор согласно изобретению в существующие серии двигателей, которые были сконструированы под гидротрансформаторы без возможности отсоединения входного вала трансмиссии, а таким образом, также добиваться, в существующих сериях двигателей, холостого хода двигателя с низкими потерями, плавных переходов между работой на передаче и работой на холостом ходу, и в случае гибридного привода более низких потерь на сопротивление движению холостого хода.
В одном из вариантов осуществления предложен гидротрансформатор, в котором гидротрансформатор имеет строго два внешних соединения для гидравлической текучей среды, соединение для гидравлической текучей среды, которая находится под давлением (CC) наддува трансформатора, и соединение для гидравлической текучей среды, которая находится под давлением (CDC) разгрузки трансформатора.
В одном из вариантов осуществления предложен гидротрансформатор, в котором блокировочная муфта имеет по существу дискообразный, непроницаемый для текучей среды элемент муфты, который на одной стороне находится под действием гидравлической текучей среды, которая находится под давлением (CC) наддува трансформатора, и на противоположной стороне находится под действием гидравлической текучей среды, которая находится под давлением (CDC) разгрузки трансформатора.
В одном из вариантов осуществления предложен гидротрансформатор, в котором разность между давлением (CC) наддува трансформатора и давлением (CDC) разгрузки трансформатора указывает, соединяет ли блокировочная муфта входной вал трансмиссии с выходным валом двигателя либо с турбиной, либо ни с одним из этих двух.
Таким образом, можно обходиться всего лишь двумя соединениями для гидравлической текучей среды, а также использовать два давления, которые используются для управления гидротрансформатором, а именно давление наддува трансформатора и давление разгрузки трансформатора, для управления блокировочной муфтой согласно изобретению. Такой гидротрансформатор может легко устанавливаться в существующих сериях двигателей, которые были спроектированы под гидротрансформаторы только с двумя соединениями, и таким образом, также добиваться в таких сериях двигателей холостого хода двигателя с низкими потерями плавных переходов между работой на передаче и работой на холостом ходу и более низких потерь на сопротивление движению холостого хода.
В одном из вариантов осуществления предложен гидротрансформатор, в котором блокировочная муфта соединяет входной вал трансмиссии с выходным валом двигателя, если давление (CC) наддува трансформатора ниже, чем давление (CDC) разгрузки трансформатора, при этом блокировочная муфта соединяет входной вал трансмиссии с турбиной, если давление (CC) наддува трансформатора выше, чем давление (CDC) разгрузки трансформатора, и при этом блокировочная муфта не соединяет входной вал трансмиссии ни с выходным валом двигателя, ни с турбиной, если давление (CC) наддува трансформатора по существу равно давлению (CDC) разгрузки трансформатора.
Поскольку давление наддува трансформатора и давление разгрузки трансформатора отличны друг от друга, если блокировочная муфта соединяет входной вал трансмиссии с выходным валом двигателя или с турбиной, гарантируется, что достаточное количество гидравлической текучей среды может протекать через гидротрансформатор, для того чтобы охлаждать его даже в незаблокированном состоянии, когда входной вал трансмиссии соединен с турбиной.
В одном из вариантов осуществления предложен гидротрансформатор, в котором блокировочная муфта имеет по существу дискообразный элемент муфты, который продолжается кольцеобразно вокруг входного вала трансмиссии и соединен с ним без возможности поворота, при этом кольцевой радиальный внешний участок дискообразного элемента муфты имеет две противоположные в осевом направлении поверхности трения, из которых одна поверхность трения является противоположной поверхностью трения, неподвижно соединенной с выходным валом двигателя, а другая поверхность трения является противоположной поверхностью трения, неподвижно соединенной с турбиной.
В одном из вариантов осуществления предложен гидротрансформатор, в котором поверхность трения, неподвижно соединенная с выходным валом двигателя, является поверхностью трения на корпусе трансформатора, который неподвижно соединен с выходным валом двигателя и несет на себе насосное колесо.
В одном из вариантов осуществления предложен гидротрансформатор, в котором поверхность трения, неподвижно соединенная с турбиной, поддерживается кольцевым выступом на турбине.
В одном из вариантов осуществления предложен гидротрансформатор, в котором блокировочная муфта дополнительно имеет торсионный демпфер, в частности торсионный демпфер, встроенный в, по существу, дискообразный элемент муфты.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее следует описание примерных вариантов осуществления со ссылкой на чертежи, на которых:
фиг. 1 показывает вид гидротрансформатора в разрезе в состоянии, в котором входной вал трансмиссии соединен с выходным валом двигателя;
фиг. 2 показывает вид гидротрансформатора в разрезе в состоянии, в котором входной вал трансмиссии соединен с турбиной; и
фиг. 3 показывает вид гидротрансформатора в разрезе в состоянии, в котором входной вал трансмиссии не соединен.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг. 1-3 показывают в каждом случае сечение гидротрансформатора 10, который по существу ротационно симметричен относительно центральной оси 12. Гидротрансформатор 10 содержит в себе выходной вал 14 двигателя и входной вал 16 трансмиссии, которые продолжаются в каждом случае вдоль центральной оси 12, насосное колесо 18, которое установлено с возможностью вращения вокруг входного вала 16 трансмиссии и соединено без возможности поворота посредством корпуса 20 трансформатора, который также установлен с возможностью вращения вокруг входного вала 16 трансмиссии, на выходной вал 14 двигателя, турбину 22, которая установлена с возможностью вращения вокруг входного вала 16 трансмиссии, направляющее колесо 24 и блокировочную муфту.
Блокировочная муфта содержит в себе по существу дискообразный элемент 26 муфты, который продолжается кольцеобразно вокруг входного вала 16 трансмиссии и соединен с ним без возможности поворота, целесообразно, посредством многозубчатого соединения, которое одновременно дает возможность осевого смещения относительно входного вала 16 трансмиссии. Дискообразный элемент 26 муфты имеет кольцевой радиальный внешний участок 28, который лежит между первой поверхностью 30 вращения, сформированной на внутренней поверхности корпуса 20 трансформатора, и второй поверхностью 32 трения, неподвижно соединенной с турбиной 22, и, в каждом случае, может касаться одной из двух поверхностей 30, 32 трения, или ни одной из таковых, когда дискообразный элемент 26 муфты перемещается в осевом направлении. Поверхность 32 трения, неподвижно соединенная с турбиной 22, поддерживается кольцевым выступом 48, который продолжается снаружи турбины 22 в направлении радиально внешнего участка 28 элемента 26 муфты. Торсионный демпфер 34, который представлен всего лишь схематично, встроен в элемент 26 муфты. Блокировочная муфта, таким образом, сформирована частями 26, 28, 30, 32 и 34.
Входной вал 16 трансмиссии выполнен как полый вал и содержит первый центральный канал 36 текучей среды, через который гидравлическая текучая среда, которая находится под давлением СС наддува трансформатора, может подаваться из первого соединения 38 текучей среды с одной стороны на насосное колесо 18 (этот путь не показан), а с другой стороны в камеру 40 между корпусом 20 трансформатора и дискообразным элементом 26 муфты, или выводиться оттуда. Дополнительный полый вал 42 продолжается кольцеобразно вокруг осевого участка входного вала 16 трансмиссии. Входной вал 16 трансмиссии и дополнительный полый вал 42 разграничивают второй радиальный канал 44 текучей среды между собой, через который гидравлическая текучая среда, которая находится под давлением CDC разгрузки трансформатора, может подаваться из второго соединения 46 текучей среды с одной стороны на направляющее колесо 24, а с другой стороны в камеру 48 между турбиной 22 и дискообразным элементом 26 муфты, или выводиться оттуда. Такая двухканальная направляющая гидравлической текучей среды, в качестве альтернативы, может быть сформирована двумя радиальными каналами текучей среды вместо центрального канала 36 текучей среды и радиального канала 44 текучей среды.
Если давление CC наддува трансформатора ниже, чем давление CDC разгрузки трансформатора, радиально внешний участок 28 дискообразного элемента 26 муфты прижимается к поверхности 30 трения внутри на корпусе 20 трансформатора, как показано на фиг. 1, и гидротрансформатор 10 находится в заблокированном состоянии. В этом состоянии выходной крутящий момент в точности равен входному крутящему моменту, то есть равен крутящему моменту двигателя внутреннего сгорания, который приводит в движение выходной вал 14 двигателя. Гидравлическая текучая среда втекает через второе соединение 46 текучей среды и вытекает через первое соединение 38 текучей среды.
Если давление CC наддува трансформатора выше, чем давление CDC разгрузки трансформатора, радиально внешняя часть 28 дискообразного элемента 26 муфты прижимается к поверхности 32 трения, закрепленной на турбине, как показано на фиг. 2, и гидротрансформатор 10 расположен в рабочем состоянии с преобразованием крутящего момента. В этом состоянии выходной крутящий момент равен входному крутящему моменту, умноженному на коэффициент преобразования крутящего момента. Гидравлическая текучая среда втекает через первое соединение 38 текучей среды и вытекает через второе соединение 46 текучей среды.
Если давление CC наддува трансформатора равно давлению CDC разгрузки трансформатора, радиально внешняя часть 28 дискообразного элемента 26 муфты может свободно вращаться между поверхностями 30 и 32 трения, как показано на фиг. 3, и гидротрансформатор 10 расположен в состоянии, в котором он не передает никакого крутящего момента. В этом состоянии, к тому же, гидравлическая текучая среда не протекает через гидротрансформатор 10.
1. Гидротрансформатор (10) моторного транспортного средства, имеющий выходной вал (14) двигателя, входной вал (16) трансмиссии, насосное колесо (18), турбину (22) и блокировочную муфту (26, 28, 30, 32) между выходным валом (14) двигателя и входным валом (16) трансмиссии, при этом
блокировочная муфта (26, 28, 30, 32) установлена для соединения входного вала (16) трансмиссии либо с выходным валом (14) двигателя, либо с турбиной (22), либо ни с одним из этих двух,
причем блокировочная муфта (26, 28, 30, 32) соединяет входной вал (16) трансмиссии с выходным валом (14) двигателя, если давление (CC) наддува трансформатора ниже, чем давление (CDC) разгрузки трансформатора, блокировочная муфта (26, 28, 30, 32) соединяет входной вал (16) трансмиссии с турбиной (22), если давление (CC) наддува трансформатора выше, чем давление (CDC) разгрузки трансформатора, причем блокировочная муфта (26, 28, 30, 32) не соединяет входной вал (16) трансмиссии ни с выходным валом (14) двигателя, ни с турбиной (22), если давление (CC) наддува трансформатора по существу равно давлению (CDC) разгрузки трансформатора.
2. Гидротрансформатор (10) по п. 1, в котором
гидротрансформатор (10) имеет только два внешних соединения (38, 46) для гидравлической текучей среды, соединение (38) для гидравлической текучей среды, которая находится под давлением (CC) наддува трансформатора, и соединение (46) для гидравлической текучей среды, которая находится под давлением (CDC) разгрузки трансформатора.
3. Гидротрансформатор (10) по п. 2, в котором
блокировочная муфта (26, 28, 30, 32) имеет по существу дискообразный, непроницаемый для текучей среды элемент (28) муфты, который на одной стороне находится под действием гидравлической текучей среды, которая находится под давлением (CC) наддува трансформатора, и на противоположной стороне находится под действием гидравлической текучей среды, которая находится под давлением (CDC) разгрузки трансформатора.
4. Гидротрансформатор (10) по п. 2 или 3, в котором
разность между давлением (CC) наддува трансформатора и давлением (CDC) разгрузки трансформатора указывает, соединяет ли блокировочная муфта (26, 28, 30, 32) входной вал (16) трансмиссии с выходным валом (14) двигателя либо с турбиной (22), либо ни с одним из этих двух.
5. Гидротрансформатор (10) по п. 1, в котором
блокировочная муфта (26, 28, 30, 32) имеет по существу дискообразный элемент (26) муфты, который продолжается кольцеобразно вокруг входного вала (16) трансмиссии и соединен с ним без возможности поворота, при этом кольцевой радиальный внешний участок (28) дискообразного элемента (26) муфты имеет две противоположные в осевом направлении поверхности трения, из которых одна поверхность трения является противоположной поверхностью (30) трения, неподвижно соединенной с выходным валом (14) двигателя, а другая поверхность трения является противоположной поверхностью (32) трения, неподвижно соединенной с турбиной (22).
6. Гидротрансформатор (10) по п. 5, в котором
поверхность (30) трения, неподвижно соединенная с выходным валом (14) двигателя, является поверхностью (30) трения на корпусе (20) трансформатора, который неподвижно соединен с выходным валом (14) двигателя и несет насосное колесо (18).
7. Гидротрансформатор (10) по п. 5 или 6, в котором
поверхность (32) трения, неподвижно соединенная с турбиной (22), поддерживается кольцевым выступом на турбине (22).
8. Гидротрансформатор (10) по п. 1, в котором
блокировочная муфта (26, 28, 30, 32) дополнительно имеет торсионный демпфер (34), в частности торсионный демпфер (34), встроенный в по существу дискообразный элемент (26) муфты.
