液力机械变矩器及其闭锁方法与流程

本发明涉及液力变矩器技术领域，尤其涉及一种液力机械变矩器及其闭锁方法。

背景技术：

液力机械变矩器是液力变矩器与机械传动元件以不同方式组合起来后，所得到的一种液力传动元件的总称，它和液力变矩器一样具有无极变速和变矩一级自动适应性的特点，但其性能指标却与原有的液力变矩器不同。现有的液力机械变矩器的功率全部经液力变矩器的内部流出，即为功率内分流式液力机械变矩器，这种结构的不足之处是传递扭矩小，且工作效率低。

另外，现有的液力机械变矩器还缺少实现闭锁的结构，不能自动适应外载荷的变化。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种工作效率高、功率外分流式液力机械变矩器，以及自动适应外载荷变化的闭锁方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种液力机械变矩器，包括由太阳轮、行星轮、行星架以及行星齿圈构成的行星排、液力变矩器、传动机构和输出轴；所述行星排通过所述传动机构与所述液力变矩器传动连接；动力经两路传递，一路经传动机构和液力变矩器传递到所述行星架上，另一路经依次相互啮合的太阳轮、行星轮和行星架将动力传递至所述行星架上；上述两路动力在行星架上合流后再输出到所述输出轴上，所述输出轴与变速箱相连。

作为优选，所述传动机构包括外齿圈、罩轮和连接盘；该路动力经依次相互啮合的外齿圈、罩轮、液力变矩器的泵轮、液力变矩器的涡轮、连接盘、行星齿圈、行星轮和行星架将动力传递至所述行星架上。

作为优选，所述涡轮处设置有控制涡轮旋转的第一制动器，所述导轮处设置有控制导轮旋转的第二制动器。

作为优选，所述输出轴上设置有转速传感器，所述变速箱上设置有档位压力传感器。

作为优选，所述第一制动器和第二制动器分别为弹簧式制动器和碟簧式制动器中的任意一种。

一种液力机械变矩器的闭锁方法，包括以下步骤：

1)为上述液力机械变矩器的输出轴的转速和变速箱的档位压力分别设定一数值；

2)当输出轴的转速大于等于步骤1)中输出轴转速的设定值，且变速箱的档位压力大于等于步骤1)中变速箱档位压力的设定值时，则上述液力变矩器闭锁；

当输出轴的转速小于步骤1)中输出轴转速的设定值，或变速箱的档位压力小于步骤1)中变速箱档位压力的设定值时，则上述液力变矩器不闭锁。

作为优选，所述输出轴上的转速和变速箱上的档位压力分别由所述输出轴上设置的转速传感器和变速箱上设置的档位压力传感器进行实时测量。

作为优选，所述液力变矩器的闭锁与不闭锁状态由设置在涡轮处的第一制动器和设置在导轮处的第二制动器来实现。

作为优选，当液力变矩器闭锁时，第一制动器制动，第二制动器不制动；当液力变矩器不闭锁时，第一制动器不制动，第二制动器制动。

本发明的有益效果：

本发明所提供的液力机械变矩器，其行星排和液力变矩器的组合设计，使发动机功率既可通过液力变矩器的液力传动路线将动力传递至输出轴，又可通过行星排的机械传动路线将动力传递至输出轴，实现了功率外分流，传动效率得到了显著的提高。另外，本发明还提供了一种液力机械变矩器的闭锁方法，其通过对输出轴上转速和变速箱上档位压力进行实时测量，并与其设定数据进行对比，实现液力变矩器闭锁和解锁模式的切换，可自动适应外载荷变化。

附图说明

图1是本发明所述的液力机械变矩器的结构简图；

图2是本发明所述的弹簧式制动器的结构示意图；

图3是本发明所述的碟簧式制动器的结构示意图；

图4是本发明所述的液力机械变矩器闭锁方法的示意图。

图中：

图1中：1-太阳轮；2-行星轮；3-行星架；4-行星齿圈；5-外齿圈；6-罩轮；7-泵轮；8-导轮；9-涡轮；10-连接盘；11-输出轴；12-法兰盘；13-第二制动器；14-螺栓；15-第一制动器；16-轴承；

图2中：100-油缸体；101-活塞；102-螺栓；103-垫片；104-弹簧；105-外齿片；106-销轴；107-摩擦片；108-第一密封圈；109-连接盘；110-垫圈；111-铆钉；112-第二密封圈；113-轴承；114-座圈；115-挡圈；

图3中：200-油缸体；201-第一密封圈；202-活塞；203-第二密封圈；204-O形圈；205-碟簧；206-铆钉；207-第一垫圈；208-弹性挡圈；209-弹簧；210-外齿片；211-摩擦片；212-板；213-螺栓；214-第二垫圈；215-连接盘。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本发明提供一种液力机械变矩器，如图1所示，包括由太阳轮1、行星轮2、行星架3以及行星齿圈4构成的行星排、由泵轮7、导轮8和涡轮9构成的液力变矩器、传动机构和输出轴11。其中，所述行星排通过所述传动机构与所述液力变矩器传动连接，在本实施例中，为了使动力更好的传递，于是所述传动机构包括外齿圈5、罩轮6和连接盘10，所述外齿圈5一端与发动机飞轮啮合，另一端与所述罩轮6一端啮合，所述罩轮6另一端与所述泵轮7通过螺栓14连接，所述连接盘10通过轴承16支撑，所述连接盘10一端与所述涡轮9通过螺栓连接，另一端与所述行星齿圈4啮合。发动机的动力由发动机的飞轮输出，经两路传递，一路由飞轮经传动机构和液力变矩器传递到所述行星架3上，具体的，该路动力由发动机飞轮经依次相互啮合的外齿圈5、罩轮6、液力变矩器的泵轮7、液力变矩器的涡轮9、连接盘10、行星齿圈4、行星轮2和行星架3将动力传递至所述行星架3上，另一路由发动机飞轮经依次相互啮合的太阳轮1、行星轮2和行星架3将动力传递至所述行星架3上；上述两路动力在行星架3上合流后再通过花键输出到所述输出轴11上，输出轴11和法兰盘12连接输出动力，输出轴11的输出动力与变速箱(图中未画出)相连。这样的结构设置使得发动机的功率一部分经液力变矩器的液力传动路线输出至输出轴，另一部分功率经行星排的机械传动路线输出至输出轴，实现了功率的外分流，传动效率得到了显著的提高。

进一步的，如图1所示，所述涡轮9处设置有控制涡轮9旋转的第一制动器15，所述导轮8处设置有控制导轮旋转的第二制动器13；所述输出轴11上设置有转速传感器，所述变速箱上设置有档位压力传感器。

所述第一制动器15为弹簧式制动器或碟簧式制动器，所述第二制动器13为弹簧式制动器或碟簧式制动器。

以设置在液力变矩器涡轮9处控制涡轮9旋转的第一制动器15为例来说明弹簧式制动器和碟簧式制动器的结构：

弹簧式制动器为常开式制动器，如图2所示，所述弹簧式制动器包括油缸体100、活塞101、弹簧104、外齿片105、销轴106、摩擦片107、第一密封圈108、连接盘109、第二密封圈112、轴承113、座圈114、挡圈115。所述活塞101左侧位于所述油缸体100内，所述油缸体100与上述罩轮6通过螺栓102和垫片103固定连接，所述活塞101右侧上部与弹簧104和销轴106连接，所述活塞101与油缸体100之间设置有第一密封圈108和第二密封圈112，所述活塞101与罩轮6之间有间隔布置的摩擦片107和外齿片105，摩擦片107和外齿片105数量依据所需制动力的大小确定，外齿片105外侧有光孔，光孔内有上述弹簧104和销轴106，销轴106两端分别与活塞101和罩轮6固定连接，所述摩擦片107的内齿与连接盘109连接，所述连接盘109与涡轮9通过铆钉111和垫圈110固定连接，所述连接盘109通过轴承113支撑，轴承113左侧有座圈114固定轴承内皮，依靠挡圈115限制轴向移动。当活塞101位于所述油缸体100内的左侧充满液压油时，推动活塞101向右移动压缩弹簧104，使得摩擦片107和外齿片105闭合，依靠外齿片105与摩擦片107的摩擦力起制动作用，这时涡轮9与罩轮6一起转动，而罩轮6与泵轮7通过螺栓14刚性连接在一起，这时涡轮9和泵轮7结合为一体，也称为液力耦合器，变成机械传动；当活塞101左侧卸掉压力后，弹簧104恢复原状，在其弹簧力的作用下推动活塞101向左移动，外齿片105和摩擦片107分离，摩擦片107空转不起制动作用，涡轮9和罩轮6各自转动，而罩轮6与泵轮7通过螺栓14刚性连接在一起，这时涡轮9和泵轮7各自转动，涡轮9与泵轮7变成液力传动。

碟簧式制动器为常闭式制动器，如图3所示，所述碟簧式制动器包括油缸体200、第一密封圈201、活塞202、第二密封圈203、O形圈204、碟簧205、弹性挡圈208、弹簧209、外齿片210、摩擦片211、板212、螺栓213、第二垫圈214、连接盘215。所述油缸体200右侧与所述活塞202接触，两者依靠第一密封圈201和第二密封圈203密封，所述活塞202右侧与所述碟簧205接触，所述活塞202与所述碟簧205的接触面处设置有所述弹性挡圈208，所述碟簧205右侧为罩轮6，所述罩轮6与所述油缸体200之间通过O形圈204密封，罩轮6右侧为涡轮9，所述罩轮6左侧容腔内有间隔布置的摩擦片211和外齿片210，两者左右两侧分别为板212和油缸体200，摩擦片211和外齿片210数量依据所需制动力的大小确定，外齿片210外侧有光孔且有弹簧209，所述螺栓213和第二垫圈214把板212、弹簧209、外齿片210和活塞202固定于罩轮6上，所述摩擦片211有内齿与所述连接盘215花键连接，所述连接盘215与所述涡轮9通过铆钉206和第一垫圈207固定在一起。当油缸体200左侧充满压力油时，油缸体200推动活塞202右移，活塞202推动碟簧205压缩，活塞202右移，摩擦片211与外齿片210分离，此时摩擦片211、连接盘215通过铆钉206和垫圈207固定在所述涡轮9上，此时摩擦片211空转，不起制动作用，涡轮9和罩轮6各自转动，而罩轮6与泵轮7通过螺栓14刚性连接在一起，这时涡轮9和泵轮7各自转动，涡轮9与泵轮7变成液力传动；当油缸体200左侧液压油卸载后，碟簧205在自身回弹力的作用下，推动活塞200左移，摩擦片211和外齿片210结合起制动作用，这时涡轮9与罩轮6一起转动，而罩轮6与泵轮7通过螺栓14刚性连接在一起，这时涡轮9与泵轮7刚性连接一起，也称为液力耦合器，变成机械传动。

本发明还提供了一种液力机械变矩器的闭锁方法，如图4所示，包括以下步骤：

1)为上述液力机械变矩器的输出轴的转速和变速箱的档位压力分别设定一数值；

2)当输出轴的转速大于等于步骤1)中输出轴转速的设定值，且变速箱的档位压力大于等于步骤1)中变速箱档位压力的设定值时，则上述液力变矩器闭锁，即液力变矩器涡轮处的第一制动器制动，液力变矩器导轮处的第二制动器不制动，即涡轮与泵轮结合为一体旋转，导轮空转，发动机的两路动力一路为变矩器的机械传动路线传递到行星架、另一路动力为行星排的机械传动路线传递到行星架，两路在行星架合流后在通过花键输出到所述输出轴上；

当输出轴的转速小于步骤1)中输出轴转速的设定值，或变速箱的档位压力小于步骤1)中变速箱档位压力的设定值(包含车辆空档时，变速箱档位压力为零的情况，和变速箱换挡时，档位压力小于设定值的情况)时，则上述液力变矩器不闭锁，即液力变矩器涡轮处的第一制动器不制动，液力变矩器导轮处的第二制动器制动，即涡轮与泵轮不结合为一体，各自旋转，导轮制动，发动机的两路动力一路为变矩器的液力传动路线传递到行星架、另一路动力为行星排的机械传动路线传递到行星架，两路在行星架合流后在通过花键输出到所述输出轴上。

进一步的，所述输出轴上的转速和变速箱上的档位压力分别由所述输出轴上设置的转速传感器和变速箱上设置的档位压力传感器进行实时测量。这种闭锁装置通过控制系统自动实现，它能随时响应车速、油门和换挡信号的指令。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。