[发明专利]液力机械变矩器

说明书

技术领域

 本发明是涉及一种应用液力变矩器实现无级变速的车辆传动系统，特别适用于提升液力变矩器效率，改善车辆燃油经济性的液力机械变矩器。

背景技术

液力变矩器的效率提升对改善车辆的燃油经济性有着重要意义，目前主要有两种提升效率的技术。一种是导轮自由轮结构，即在导轮上增加单向自由轮，导轮在液流冲击叶片背面时反向空转，从而使变矩器进入偶合工况，效率呈45度直线上升，这种技术可以明显提升变矩器高转速比区域的效率。另一种是涡轮闭锁技术，它主要通过一个液控离合器控制液力变矩器泵轮与涡轮的闭锁与解锁。离合器闭锁时系统变成刚性机械传动，效率为100%，解锁时又恢复为液力传动，实现无级变速。这种技术兼顾液力传动与机械传动的优点，综合传动效率提升更加明显。

对于上述第一种导轮自由轮结构技术方案，它虽能提升变矩器效率，但偶合工况点仅在涡轮出口液流冲击导轮叶片背面时才开始，它不能根据车辆工况的变化而调整控制。

对于上述第二种涡轮闭锁技术方案，它的控制系统需要与变速箱的换档相结合，对控制系统要求严，且制造成本高。

发明内容

本发明的目的就是提供一种系统总传动效率会明显提升，结构简单，控制方便，应用前景广泛的液力机械变矩器。

本发明的解决方案是这样的：

本发明基于某一单级三元件液力变矩器，包括液力变矩器的泵轮、涡轮及导轮，动力从泵轮输入，泵轮连接有第一齿轮副，涡轮输出端连接有第二齿轮副，两对齿轮副的第一从动齿轮和第二从动齿轮通过一个超越离合器汇流输出动力；在重载低速工况，超越离合器解锁，泵轮与涡轮齿轮副的第一从动齿轮和第二从动齿轮解锁，功率仅由液力变矩器的涡轮经第一齿轮副输出；轻载高速工况时，超越离合器闭锁，泵轮与涡轮齿轮副的第一从动齿轮和第二从动齿轮锁止为一体，一部分功率经泵轮的第二齿轮副刚性输出到第二从动齿轮，另一部分功率经液力变矩器涡轮第一齿轮副输出。

更具体的技术方案还包括：所述的超越离合器重载低速工况为当第一从动齿轮的转速低于第二从动齿轮的转速时的工况；当轻载高速工况为当第一从动齿轮的转速高于第二从动齿轮的转速时的工况。

本发明采用上述技术方案的设计如下：

取所有机械传动效率为1。在超越离合器解锁状态，系统为纯液力变矩器工况，功率全部经液力传动输出，机械部分占比为零，系统总效率即为液力变矩器效率。

在超越离合器锁止状态，系统输入功率在机械部分与液力部分的分流规律可以根据能量守恒定律定义如下：

                             (1)

                       (2)

                              (3)

式中

-----输入功率

-----泵轮功率

-----机械功率

------液力传动功率分流比

将式(1)转换为        (4)

系统输出功率定义如下：

          (5)

总效率                (6)

其中液力变矩器效率            (7)

式中

-----输出功率

根据式(2)、(6)、(7)可以推出：

系统总效率            (8)

式(8)可以看出：

当系统全为液力传动时，即时，总效率，即液力传动效率就是总效率；

当系统全为机械传动时，即时，总效率。

因此，式(8)可以看作本液力机械传动系统的总效率方程，并可以作出液力变矩器在不同传动效率时，系统总传动效率随液力传动功率分流比的变化图，见附图2所示。液力传递功率分流比越小，系统总传动效率越高，并且在某一液力传动的转速比下，随的增加而单调下降。

对于液力传动部分来说，

变矩器转速比                   (9)

两对齿轮副的传动比           (10)

在超越离合器闭锁状态，第二从动齿轮齿轮Z3与第一从动齿轮Z4转速始终相同，即，根据式(9)、(10)可以推出：

                               (11)

上述公式中：