CN102466036A - 具有单向离合器的双驱动泵*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有单向离合器的双驱动泵***。一种用于在机动车辆中的后轮或前轮驱动自动变速器的双驱动泵***，包括偏离变速器输入轴轴线设置并且由毂驱动的齿轮传动系驱动的双驱动泵。双驱动泵也由辅助马达驱动的齿轮传动系驱动。通过齿轮传动系的扭矩倍增允许双驱动泵具有更小的排量，同时仍然满足变速器的液压压力需要。每个齿轮传动系经由背靠背的单向离合器（OWC）连接到双驱动泵。双驱动泵可以根据机动车辆的操作状况由发动机或辅助马达驱动。

Description

具有单向离合器的双驱动泵***

交叉参考

本申请要求2010年11月16日提交的US临时申请No.61/414,153的权益。上述申请的整个内容通过参考并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于自动变速器的双驱动液压泵***，更具体地涉及一种双驱动变速器泵，其由两个原动机通过背靠背单向离合器选择性地驱动来允许发动机停机-启动和热发动机怠速启动。

背景技术

在这个部分的陈述仅提供涉及本发明的背景信息，并且可以或可以不构成现有技术。

液压机动车辆变速器，也就是，用于具有由离合器和制动器控制的多个齿轮组件的微型客车和轻型卡车的自动变速器，大体上包括专用液压泵，其提供加压变速器（液压）流体到控制阀和致动器。这些控制阀和致动器接合离合器和制动器并且提供各种齿数比或速度。

这些专用泵基本上是固定排量泵，例如叶片或齿轮泵，其以来自设置在发动机和变速器之间的变矩器毂或其他启动设备的发动机速度被驱动。这些泵具有多种设计目的。因为泵一直以发动机速度来驱动，所以可以期望它具有较高的效率。此外，因为泵绝大多数情况下安装为与发动机轴线偏心，所以小的尺寸，尤其是轴向长度，是可取的，以便不增加变速器的长度。

在具有其中在停车期间发动机熄火以提高燃油经济性的发动机停机-启动的车辆中，泵必须可操作来通过保持离合器液压回路充满低压力液压油，从而填装或定位离合器和/或制动器。各种解决方案已经被推荐来允许泵在发动机停机-启动期间填装液压回路，例如利用辅助泵或蓄能器。然而，一般的设计牺牲封装、能量消耗、噪声污染、成本和/或复杂性来实现它们的目标。因而，在这个领域具有使变速器泵***具有高效封装、同时具有降低的复杂性和能量成本，同时在能量使用和噪声方面仍然提供足够发动机停机-启动性能的空间。

发明内容

在根据本发明原理的一个实例中，提供了一种用于自动变速器的双驱动泵***。该双驱动泵***包括由毂驱动的齿轮传动系驱动的双驱动泵。双驱动泵也被由辅助马达驱动的齿轮传动系驱动。通过齿轮传动系的扭矩增加允许双驱动泵具有更小的排量，同时仍然满足变速器的液压压力需求。每个齿轮传动系经由背靠背单向离合器（OWC）连接到双驱动泵。双驱动泵可以根据机动车辆的操作情况由发动机或辅助马达驱动。

根据本文提供的描述，其他的方面、优点和可应用领域将变得显而易见。应该理解，描述和具体实例旨在仅为示意目的，而不是旨在限制本发明的范围。

本发明还提供了如下方案：

方案1. 一种用于在车辆中的变速器的***，该***包括：

启动设备；

与启动设备连接并且由启动设备旋转的第一驱动构件；

原动机；

与原动机连接并且由原动机旋转的第二驱动构件；

与第一驱动构件直接耦接的第一单向离合器；

与第二驱动构件直接耦接的第二单向离合器；

齿轮组件，其具有与第一单向离合器直接耦接的第一被驱动齿轮和与第二单向离合器直接耦接的第二被驱动齿轮，第一被驱动齿轮和第二被驱动齿轮具有与第一驱动构件及第二驱动构件平行并且与第一驱动构件及第二驱动构件径向间隔开的旋转轴线；

液压泵，其具有可操作地连接到第一被驱动齿轮和第二被驱动齿轮的转子，其中所述转子通过第一和第二单向离合器选择性地与第一驱动构件及第二驱动构件的每一个接合，用于在转子与启动设备及原动机的至少一个之间传输扭矩。

方案2. 如方案1所述的***，其中第二驱动构件与第一驱动构件共轴，并且其中泵的转子与齿轮组件共轴。

方案3. 如方案1所述的***，还包括与第一单向离合器和第二单向离合器都接触的轴承。

方案4. 如方案1所述的***，其中第一被驱动齿轮和第二被驱动齿轮形成为单个、实心构件。

方案5. 如方案1所述的***，其中齿轮组件包括与液压泵处于径向对准的第一凹陷部分。

方案6. 如方案1所述的***，其中齿轮组件包括具有大约与启动设备的外形状匹配的轮廓的第二凹陷部分。

方案7. 如方案1所述的***，其中第一单向离合器连接在第一驱动构件与第一被驱动齿轮之间，以当原动机驱动转子时允许在泵的转子与启动设备之间的自由相对旋转，并且当启动设备驱动转子时用于从启动设备传输扭矩到转子。

方案8. 如方案1所述的***，其中第二单向离合器连接在第二驱动构件与第二被驱动齿轮之间，以当启动设备驱动转子时允许在泵的转子与原动机之间的自由相对旋转，并且当原动机驱动转子时用于从原动机传输扭矩到转子。

方案9. 如方案1所述的***，其中原动机是电马达。

方案10. 如方案1所述的***，还包括包围启动设备的壳体，并且其中第一驱动构件设置为轴向地通过所述壳体。

方案11. 如方案1所述的***，其中原动机、液压泵、第一和第二单向离合器、以及齿轮组件设置在变速器的侧盖或变速器的变速器壳体中的其中一个内。

方案12. 如方案1所述的***，还包括连接到启动设备的输出构件，其中输出构件连接到并且驱动变速器。

方案13. 如方案1所述的***，其中第一被驱动齿轮和第二被驱动齿轮绕着连接到转子的输出轴旋转。

方案14. 一种用于车辆的动力系，该动力系包括：

发动机；

启动设备，其具有由发动机驱动的输入装置和由输入装置驱动的输出装置；

驱动地连接到启动设备的输出装置的变速器；

电马达；

与启动设备的输入装置连接并且由启动设备的输入装置选择性旋转的第一驱动构件；

与电马达连接并且由电马达选择性旋转的第二驱动构件；

与第一驱动构件互相啮合的第一单向离合器；

与第二驱动构件互相啮合的第二单向离合器；

齿轮组件，其具有与第一单向离合器互相啮合的第一被驱动齿轮和与第二单向离合器互相啮合的第二被驱动齿轮，齿轮组件具有与第一驱动构件及第二驱动构件平行并且与第一驱动构件及第二驱动构件径向间隔开的旋转轴线；

液压泵，其具有连接到齿轮组件的转子，其中所述转子通过第一和第二单向离合器选择性地与第一驱动构件及第二驱动构件的每一个接合，用于在转子与发动机及电马达的至少一个之间传输扭矩。

方案15. 如方案14所述的动力系，其中第二驱动构件与第一驱动构件共轴，并且其中泵的转子与齿轮组件共轴。

方案16. 如方案14所述的动力系，还包括与第一单向离合器和第二单向离合器都接触的轴承。

方案17. 如方案14所述的动力系，其中第一单向离合器连接在第一驱动构件与第一被驱动齿轮之间，以当电马达驱动转子时允许在泵的转子与发动机之间的自由相对旋转，并且当发动机驱动转子时用于从发动机传输扭矩到转子。

方案18. 如方案17所述的***，其中第二单向离合器连接在第二驱动构件与第二被驱动齿轮之间，以当发动机驱动转子时允许在泵的转子与电马达之间的自由相对旋转，当发动机驱动转子时用于从电马达传输扭矩到转子。

方案19. 如方案14所述的动力系，还包括包围启动设备并且连接到变速器的壳体，所述壳体具有径向向内延伸的侧壁，并且其中第一驱动构件设置为轴向地通过壳体的侧壁。

方案20. 如方案19所述的动力系，其中变速器是前轮驱动变速器，并且原动机、液压泵、第一和第二单向离合器、以及齿轮组件设置在连接到启动设备壳体的侧盖内。

方案21. 如方案19所述的***，其中变速器是后轮驱动变速器，并且原动机、液压泵、第一和第二单向离合器、以及齿轮组件设置在变速器内。

附图说明

本文描述的附图仅为示意目的，而绝不是旨在以任何方式限制本发明的范围。

图1为机动车辆的示例性动力系的示意图。

图2为图1所示示例性动力系一部分的局部剖视图。

具体实施方式

下面的描述本质上仅为示例性的，不是旨在限制本发明、应用或使用。

参考图1，用于机动车辆的示例性动力系总体上由参考标记10表示。首先应该认识到，动力系10是示意性示出的，以便总体上表示动力系10的一些部件。应当理解，动力系10的图示并非意在限制于示出的构造。动力系10包括与变速器14互相连接的发动机12。在不脱离本发明范围的情况下，发动机12可以是常规内燃发动机或电动发动机，或者任何类型的原动机。发动机12通过启动设备16供应驱动扭矩到变速器14。启动设备16可以是液力设备，例如液力联轴器或变矩器、湿式双离合器、或电马达。应该认识到，在发动机12与变速器14之间可采用任何启动设备。

变速器14包括通常浇铸的金属壳体18、其包围和保护变速器14的各个部件。壳体18包括定位和支撑这些部件的多个孔、通道、肩部和凸缘。一般来说，变速器14包括变速器输入轴20和变速器输出轴22。设置在变速器输入轴20和变速器输出轴22之间的是齿轮和离合器装置24。应该认识到，虽然变速器14显示为前轮驱动变速器，但是在不脱离本发明范围的情况下变速器14可以是后轮驱动变速器。变速器输入轴20功能上经由连接到启动设备16的传动链25与发动机12互相连接，并且从发动机12接收输入扭矩或动力。变速器输出轴22优选地与最终驱动单元（未示出）连接，其可以包括例如传动轴、差速器组件、以及驱动桥。变速器输入轴20耦接到齿轮和离合器装置24并且提供驱动扭矩到齿轮和离合器装置24。

齿轮和离合器装置24包括多个齿轮组、多个离合器和/或制动器、以及多个轴。多个齿轮组可以包括互相啮合的单个齿轮，例如行星齿轮组，其通过多个离合器/制动器的选择致动而连接到或选择性地可连接到多个轴。多个轴可以包括副轴或中间轴、轴套和中心轴、回动或惰轴、或者它们的组合。离合器/制动器可选择性地接合以通过选择性地耦接在多个齿轮组内的单个齿轮到所述多个轴，来产生多个齿轮比或速度比中的至少一个。应该认识到，在不脱离本发明范围的情况下，可以改变在变速器14内的齿轮组、离合器/制动器、以及轴的具体布置和数量。

变速器14还包括变速器控制模块26。变速器控制模块26优选地是具有预编程数字计算机或处理器的电子控制设备、控制逻辑、使用来存储数据的存储器、以及至少一个I/O***设备。控制逻辑包括用于监控、操作、以及产生数据的多个逻辑程序。变速器控制模块26经由液压控制***28控制离合器/制动器的致动。液压控制***28可操作来选择性地接合离合器/制动器，通过选择性地传输接合离合器/制动器的液压流体到离合器/制动器。在来自连接到液压控制***28的双泵***30的压力下液压流体被传输到离合器/制动器，如下面将要更详细描述的。

通过接合地参考图1和2，启动设备16容纳在钟形外壳32内。钟形外壳32大体上由铝铸造，并且包括接纳、设置、支撑启动设备16以及双泵***30的各个部件的开口、埋头直孔、凸缘、肩部、以及其他特征。一般来说，启动设备16包括由发动机12经由柔性板（flexplate）连接38或其他类型连接直接驱动的毂、壳体、或者其他构件36。毂36的轴向部分36A延伸通过钟形外壳32并且进入变速器壳体18（在后轮驱动变速器的情况中）或者侧盖39（在示出的前轮驱动变速器的情况中）。毂部分36A由径向设置在毂部分36A径向外部的密封构件33密封到钟形外壳32。毂部分36A被支撑用于由径向设置在毂部分36A内部并且与密封构件33径向对准的轴承35旋转。轴承35可以继而由在变速器14内的定子轴40、涡轮轴、或变速器输入轴42或任何其他构件支撑。密封构件33与轴承35的径向对准减少钟形外壳32相对于启动设备16的毂36的轴向空间。

变速器14的泵***30包括偏轴泵50。泵50安装到钟形外壳32并且设置在侧盖39内。泵包括与在变速器14内的机油箱55连通的入口（未示出）和与变速器14的各个部件连通的出口端口（未示出），变速器包括液压控制***28。泵50包括驱动轴或输入轴56。

泵50由包括发动机12的两个原动机经由毂36以及由第二原动机或辅助马达62驱动。泵50包括具有可旋转地固定连接到泵输入轴56的第一和第二被驱动齿轮64、66的齿轮组件63。在提供的实例中，齿轮组件63是具有一体形成为单个部件的第一和第二被驱动齿轮64和66的单一部件。然而，应该认识到，齿轮组件63可以是分离的以便第一和第二被驱动齿轮64和66的每个可以是单独的部件或零件，每个固定并且旋转地耦接到泵输入轴56。此外，齿轮组件63包括与泵50共轴并且邻接的第一凹部或凹陷部68以便减少泵50和齿轮组件63的轴向尺寸。齿轮组件63还包括和泵50共轴并且轮廓形成为容纳钟形外壳32轴向延伸向侧盖39的部分32A的第二凹部或凹陷部69。部分32轴向尺寸被确定为容纳启动设备16的毂36。在部分32A的径向内侧，钟形外壳32包括轴向往回延伸远离侧盖39的部分32B。应该认识到，钟形外壳32的轮廓形成为容纳启动设备16，并且钟形外壳32的形状可以根据实施在变速器14中的启动设备16的类型来改变。

第一被驱动齿轮64与第一单向离合器（OWC）70啮合，并且第二被驱动齿轮66与第二单向离合器（OWC）72啮合。在提供的实例中，第一OWC 70连接在启动设备16的毂36与第一被驱动设备64之间。第一OWC 70构造成当辅助泵62驱动泵50时，允许毂36沿着相对于齿轮组件63的旋转方向靠惯性旋转。第二OWC 72连接在辅助马达输出轴74与第二被驱动齿轮66之间。马达输出轴74由辅助马达62驱动。第二OWC 72构造成当发动机12驱动泵50时，允许马达输出轴74沿着相对于齿轮组件63的旋转方向靠惯性旋转。因而单向离合器70和72允许马达输出轴74和毂36中运转得更慢的那个惯性旋转，从而阻止泵50上的阻力。

应该认识到，马达输出轴74和内圈72A可以组合成单个的单一件。并且，马达输出轴74和内圈72A可以与马达62的电枢（未示出）组合以便提供附加轴向空间，以便容纳毂36向辅助马达62的任何移动，例如在液力启动设备情况下会发生的启动设备16的膨胀期间。

例如，第一OWC 70包括内圈70A、凸轮或外圈70B、以及设置在内和外圈70A和70B之间的一个或以上的元件70C，例如辊子或楔块。同样，第二OWC 72包括内圈72A、凸轮或外圈72B、以及设置在内和外圈72A和72B之间的一个或以上的元件72C，例如辊子、楔块或二极管。内和外圈70A、72A、70B和72B如现有技术那样分别在它们的内和外表面上被形成齿轮或键。因而，内圈70A与设置毂36的轴向部分36A上的齿轮部分36B啮合并且由其驱动。外圈70B与第一被驱动齿轮64啮合并且驱动之。内圈72A与泵输出轴74的齿轮部分74A啮合并且由其驱动。外圈72B与第二被驱动齿轮66啮合并且驱动之。在一个实例中，齿轮64、66，齿轮部分36B、74A、以及内和外圈70A、72A、70B和72B是渐开线键齿轮，其容忍不对准。在后轮驱动器变速器中这在机动车辆的转弯期间变速器14的弯曲过程中是特别有帮助的。然而，应该认识到，在不脱离本发明范围的情况下，其他类型的齿轮可以被使用。在不脱离本发明范围的情况下，齿轮64、66，齿轮部分36B、74A、以及内和外圈70A、72A、70B和72B可以由任何合适的材料制成，例如粉末状金属或塑料。

在提供的实例中，外圈70B具有比外圈72B更大的直径，虽然应该认识到在不脱离本发明范围的情况下，圈的直径可以变化。例如，齿轮64、66，齿轮部分36B、74A、以及内和外圈70A、72A、70B和72B的每一个的直径和齿数可以改变并且是采用的类型泵50和辅助马达62、以及与变速器14的液压需求相关的其他因素的函数。例如，在一个实施例中，泵50是7cc到10cc的正排量泵，例如叶片泵、齿轮泵或摆线泵。辅助马达62优选地是小的、高速电马达。因此，齿轮传动系通过齿轮直径和齿数构造来以大约4︰1或5︰1倍增从辅助马达62到泵50的扭矩。为了提高慢速操作或填装，外圈70B可以具有比第一被驱动齿轮64的直径大的直径，从而增加泵50的相对旋转速度。如对齿轮传动系组件熟悉的人所理解的，如果期望液压泵50比毂36更慢地旋转，可仅需切换较大和较小直径驱动构件。

第一和第二单向离合器70和72共轴地彼此邻近地以背靠背位置定位。辅助马达62定位在第二OWC 72附近并且与之共轴，并且钟形外壳32定位在第一OWC 70附近。第一和第二单向离合器70和72的定位利用了启动设备16的减少的轴向空间和钟形外壳接近启动设备16中心线的部分32B。

组合地参考图1和2，在动力系10的正常操作期间，泵50可以操作为单驱动泵，其中仅其中一个原动机在给定时间段上为泵50提供能量，或者操作为双驱动泵，其中在某个操作条件期间一个原动机用来倍增另一个原动机。例如，在具有发动机12以大约1000 RPM（高速工作循环）运转的正常运转情况期间，发动机12通过启动设备16的毂36、通过第一PWC 70到第一被驱动齿轮64、并且从第一被驱动齿轮64到驱动轴56地驱动泵50。然而，在发动机12以较低工作循环运转的情况期间，例如在热怠速车库换挡期间以500 RPM运行，辅助马达62用来通过第二PWC 72到第二被驱动齿轮66，然后到驱动轴66地为泵50供能。尺寸设置为用于来自在正常运转温度下的1000 RPM时的发动机的机械驱动的泵50可以是尺寸设置为用于来自用于500rpm时热怠速车库换挡的发动机的机械驱动的泵的一半排量。因而，泵50在尺寸方面可以减少，从而增加燃料经济性。

在动力系10的操作期间，机动车辆将偶尔进入发动机停机-启动状态。当机动车辆在运转期间临时停止时发生发动机停机-启动，例如在红绿灯、停止信号、或者由于交通或其他临时情况。在发动机停机-启动期间，发动机12关闭来增加燃料经济性。然而，重要的是在变速器14内的离合器/制动器仍然通过低压液压流体来保持填装（即液压地致动到接合位置）以便当发动机12启动时允许迅速和无噪声的齿轮接合。因而，在停机-启动期间，当发动机12关闭时，以低工作循环接合辅助马达12来驱动泵50以便保持填满离合器回路。当在车辆驶离期间发动机12启动时，辅助马达62提速到较高工作循环（例如，4000 RPM）以便完全啮合恰当的离合器/制动器。发动机12重新启动淹没了辅助马达62的噪声。一旦发动机12已经到达正常工作循环，辅助马达62脱离，并且发动机12继续驱动泵50。

液压泵50的结构和构造提供高效的泵送高效率。这种高效率是本发明的泵50的多方面的结果。首先，在它的优选构造和设置中，它偏轴地安装在变速器中。偏轴泵的整体较小泵直径和部件尺寸减少了旋转和滑动摩擦，减少了旋转内部泄漏，并且允许更紧的公差、提高运转效率的所有因素。此外，偏轴设计例如通过专用电动马达促进了其他驱动装置，该电动马达具有在发动机例如在发动机启动-停机（ESS）应用中不运转时驱动该泵的附加能力。

泵-***50的偏轴设计允许旋转速度相对于发动机12和辅助马达62的旋转速度的增加或减少。这是有用的，因为一般的极限（最小）泵流发生在低RPM，例如发动机怠速，并且可以期望增加这个速度以便泵流在低发动机速度时更大。

本发明的描述本质上仅为示例性的，并且不脱离本发明精神的变型旨在落入本发明的范围。这些变型不应该被认为脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于在车辆中的变速器的***，该***包括：

启动设备；

与启动设备连接并且由启动设备旋转的第一驱动构件；

原动机；

与原动机连接并且由原动机旋转的第二驱动构件；

与第一驱动构件直接耦接的第一单向离合器；

与第二驱动构件直接耦接的第二单向离合器；

齿轮组件，其具有与第一单向离合器直接耦接的第一被驱动齿轮和与第二单向离合器直接耦接的第二被驱动齿轮，第一被驱动齿轮和第二被驱动齿轮具有与第一驱动构件及第二驱动构件平行并且与第一驱动构件及第二驱动构件径向间隔开的旋转轴线；

液压泵，其具有可操作地连接到第一被驱动齿轮和第二被驱动齿轮的转子，其中所述转子通过第一和第二单向离合器选择性地与第一驱动构件及第二驱动构件的每一个接合，用于在转子与启动设备及原动机的至少一个之间传输扭矩。

2.如权利要求1所述的***，其中第二驱动构件与第一驱动构件共轴，并且其中泵的转子与齿轮组件共轴。

3.如权利要求1所述的***，还包括与第一单向离合器和第二单向离合器都接触的轴承。

4.如权利要求1所述的***，其中第一被驱动齿轮和第二被驱动齿轮形成为单个、实心构件。

5.如权利要求1所述的***，其中齿轮组件包括与液压泵处于径向对准的第一凹陷部分。

6.如权利要求1所述的***，其中齿轮组件包括具有大约与启动设备的外形状匹配的轮廓的第二凹陷部分。

7.如权利要求1所述的***，其中第一单向离合器连接在第一驱动构件与第一被驱动齿轮之间，以当原动机驱动转子时允许在泵的转子与启动设备之间的自由相对旋转，并且当启动设备驱动转子时用于从启动设备传输扭矩到转子。

8.如权利要求1所述的***，其中第二单向离合器连接在第二驱动构件与第二被驱动齿轮之间，以当启动设备驱动转子时允许在泵的转子与原动机之间的自由相对旋转，并且当原动机驱动转子时用于从原动机传输扭矩到转子。

9.如权利要求1所述的***，其中原动机是电马达。

10.一种用于车辆的动力系，该动力系包括：

发动机；

启动设备，其具有由发动机驱动的输入装置和由输入装置驱动的输出装置；

驱动地连接到启动设备的输出装置的变速器；

电马达；

与启动设备的输入装置连接并且由启动设备的输入装置选择性旋转的第一驱动构件；

与电马达连接并且由电马达选择性旋转的第二驱动构件；

与第一驱动构件互相啮合的第一单向离合器；

与第二驱动构件互相啮合的第二单向离合器；

齿轮组件，其具有与第一单向离合器互相啮合的第一被驱动齿轮和与第二单向离合器互相啮合的第二被驱动齿轮，齿轮组件具有与第一驱动构件及第二驱动构件平行并且与第一驱动构件及第二驱动构件径向间隔开的旋转轴线；

液压泵，其具有连接到齿轮组件的转子，其中所述转子通过第一和第二单向离合器选择性地与第一驱动构件及第二驱动构件的每一个接合，用于在转子与发动机及电马达的至少一个之间传输扭矩。

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