具有双离合器的液力变矩器 【技术领域】
本发明涉及运输车辆自动变速系统，特别是涉及一种液力变矩器与定轴式机械变速箱自动变速系统(TC+AMT)
技术背景
目前自动变速系统很多，如机械式自动变速系统(AMT)、液力自动变速系统(AT)和无级自动变速系统(CVT)等，但AT、CVT技术难度较大，投资多，见效慢；AMT成本低，效率高，但起步、换档平顺性较差。
【发明内容】
本发明的目的是为完成液力变矩器(TC)与AMT或DVT(双离合器式变速箱)机械式变速箱组成自动变速系统，尤其针对传统固定轴式机械变速箱而设计的具有双离合器的液力变矩器。
为使现有机械式变速箱改造成自动变速箱，采用液力变矩器(TC)加机械变速箱及自动选换档机构，要求变矩器具有两个离合器结构，即一是闭锁离合器，当车辆起步加速后路况较好，液力变矩器的优点不再突出时，将涡轮与变矩器壳体成刚性连接，以实现机械式传递，输出动力，提高传递效率而采用的。另一个是换档离合器，即AMT换档时，输入轴与发动机动力断开，以减小转动惯量，从而保证AMT机械式变速箱顺利换档。
本发明的上述目的是这样实现的：结合附图说明如下，具有双离合器的液力变矩器，它由发动机41、机械变速箱43、曲轴1、泵轮4、涡轮5、导轮6、单向自由轮7、导轮座8、油泵10、闭锁离合器12、减振弹簧13、换挡离合器16、输入轴38、锁止压盘42等组成，其中换挡离合器16中的花键轴套23与输入轴38相连，外环19与涡轮5相连，涡轮5上的拨环11通过减振弹簧13与闭锁离合器12连接，换挡离合器16可选择地连接和脱离涡轮5与输入轴38的动力。闭锁离合器12在油压作用下通过摩擦片15可与液力变矩器壳体3连接，使涡轮5与液力变矩器壳体3一起转动，液力变矩器50成闭锁工作状态。闭锁离合器12也可在油压作用下使液力变矩器壳体3与涡轮5脱离，使其各自独立转动，液力变矩器50成解锁工作状态。换挡离合器16是发动机41与机械变速箱43之间唯一的驱动连接，即涡轮5与输入轴38之间的唯一驱动连接。闭锁离合器12和换档离合器16可各自独立控制，以适应不同工况需要。换挡离合器16和闭锁离合器12径向重叠布置在涡轮5上。泵轮4连接泵轮法兰40，泵轮法兰40驱动油泵10，并通过油道板27与油源26相连。
换挡离合器16的组成为，外摩擦片17外端以花键与外环19内端连接，外环19固定到涡轮5上，外摩擦片17可在外环19上径向移动，内摩擦片18内端以花键与花键轴套23连接，外摩擦片17和内摩擦片18相间布置，花键轴套23与输入轴38相连。缸体20与涡轮5固定，活塞21在通过导轮座8上的油道油压作用下左移压紧外摩擦片17和内摩擦片18在盖板24上，涡轮5与输入轴38相连传递动力。活塞21油腔卸油，在碟形回位弹簧22作用下使活塞21右移，使外摩擦片17和内摩擦片18分离，涡轮5与输入轴38脱开动力。在换挡离合器16接合和分离过程中，润滑油通过润滑油道34、缸体润滑油口31和活塞油槽33进入润滑油腔37。
闭锁离合器12的组成为，锁止压盘42、减振弹簧13和减振弹簧外壳44，通过铆钉连成一体。闭锁离合器12可在涡轮5上轴向移动，并可由密封圈14和摩擦片15构成通道或两个各自封闭地密封腔。涡轮5上连接一拨环11，通过拨环11拨动闭锁离合器12上的减振弹簧13与闭锁离合器12连接。闭锁离合器右腔36在油压作用下，将闭锁离合器12左移压向摩擦片15，可使涡轮5与液力变矩器壳体3一起转动，使液力变矩器50成闭锁工作状态。闭锁离合器左腔35进油，在油压作用下，使闭锁离合器12右移，闭锁离合器左腔35与闭锁离合器右腔36贯通，可使涡轮5与液力变矩器壳体3脱开连接，使液力变矩器壳体3与涡轮5脱离，形成各自独立的转动，此时液力变矩器50成解锁工作状态。
泵轮4连接泵轮法兰40，泵轮法兰40驱动油泵10，并通过油道板27与油源26相连。油泵10为内啮合齿轮泵，油泵10与油道板27连接成一体，油道板27与油源26相连。所有与油源26相连的油道均集成到油道板27上，进入液力变矩器50的油道在油道板27与导轮座8结合的环形圆周面周向分布，且油道板27与导轮座8过盈配合，起到密封作用。
换档离合器16采用滑套式自动开关孔，使换档离合器16接合和分离过程中有润滑油通过，带走产生的热量。彻底分离时，润滑油入口关闭，润滑腔内润滑油在离心力作用下被甩出，减小了外摩擦片17与内摩擦片18之间的粘稠阻力。具体结构如下：换档离合器16结合和分离过程中，活塞21均不在其右极限位置，此时活塞21上的活塞油槽33与缸体润滑油口31贯通，润滑油通过润滑油道34进入润滑油腔37，并从润滑回油道32流回油箱26。换档离合器16彻底分离后，活塞21在碟形回位弹簧22作用下达到右极限位置，此时活塞21上的活塞油槽33与缸体润滑油口31不通，润滑油不能通过润滑油道34进入润滑油腔37，同时润滑油腔37中的润滑油在离心力作用下被甩到润滑回油道32流回油箱26。润滑油腔中37油的甩出，减小了外摩擦片17与内摩擦片18之间的粘稠阻力，且输入的转动惯量仅为输入轴38和花键轴套23的转动惯量。
所有油道均置于导轮座8内壁，导轮座8内壁上开有月牙型控制和润滑油道，并由密封套25密封。油源26的控制油通过油道板27与导轮座8连接，再通过导轮座8上的油道分配到各个控制油腔。
本方案是为解决两个离合器如何围绕变矩器布置而设计，其技术特征是：
a.采用双离合器结构，将闭锁离合器12和换档离合器16径向重叠布置在涡轮5上，使结构紧凑；
b.闭锁离合器12中安装减振弹簧13，起到缓冲、减振作用，可提高接合的平顺性；
c.换档离合器16采用滑套式自动开关孔，使换档离合器16接合和分离过程中有润滑油通过，带走产生的热量，防止烧片和提高摩擦片使用寿命；彻底分离时，润滑油入口关闭，润滑油腔37内润滑油在离心力作用下被甩出，减小了外摩擦片17与内摩擦片18之间的粘稠阻力，输入轴38的转动惯量减小，使AMT换档的接合平顺性和同步器与齿轮的使用寿命提高；
d.泵轮4通过泵轮法兰40直接驱动油泵10合理利用空间，油泵10与油道板27连成一体，油道板27与油源26相连。所有与油源26相连的油道均集成到油道板27，进入液力变矩器50的油道在油道板27与导轮座8结合的环形面圆周向分布，且油道板27与导轮座8过盈配合，起到密封作用，也便于制造和安装；
e.所有进入液力变矩器50的油道均置于导轮座8内壁上，使结构紧凑。
【附图说明】
图1为具有双离合器的变矩器原理图；
其中：1-曲轴，3-液力变矩器壳体，4-泵轮，5-涡轮，6-导轮7-单向自由轮，8-导轮座，10-油泵，12-闭锁离合器，13-减振弹簧，16-换挡离合器，38-输入轴，41-发动机42-锁止压盘，43-变速箱，50-液力变矩器
图2为具有双离合器的变矩器整体结构图；
其中：1-曲轴，2-过度盘，3-液力变矩器壳体，4-泵轮，5-涡轮，6-导轮7-单向自由轮，8-导轮座，9-变矩器罩壳，10-油泵。11-拨环12-闭锁离合器，13-减振弹簧，14-密封圈，15-摩擦片16-换挡离合器，17-外摩擦片，18-内摩擦片，19-外环20-缸体，21-活塞，22-碟形回位弹簧，23-花键轴套，24-盖板，25-密封套，26-油源，27-油道板，28-油口，29-缸体油口30-油道，31-缸体润滑油口，33-活塞油槽34-润滑油道，35-闭锁离合器左腔，36-闭锁离合器右腔，37-润滑油腔，38-输入轴，40-泵轮法兰，42-锁止压盘，50-液力变矩器。
图3为具有双离合器的变矩器局部放大结构图；
其中：3-液力变矩器壳体，5-涡轮，8-导轮座，11-拨环，12-闭锁离合器，13-减振弹簧，14-密封圈，15-摩擦片，16-换挡离合器，17-外摩擦片，18-内摩擦片，19-外环，20-缸体，21-活塞，22-碟形回位弹簧，23-花键轴套，24-盖板，25-密封套，29-缸体油口，30-油道，31-缸体润滑油口，32-润滑回油道，33-活塞油槽，34-润滑油道，35-闭锁离合器左腔，36-闭锁离合器右腔，37-润滑油腔，38-输入轴，39-止推轴承，42-锁止压盘，44-减振弹簧外壳
图4为具有双离合器的变矩器油道连接示意图。
其中：8-导轮座，10-油泵，25-密封套，26-油源，27-油道板，34-润滑油道，40-法兰泵轮，45-油泵盖
有益效果：本发明是根据目前汽车市场对自动变速系统的广泛需求所设计，具有制造成本低，改造投资少，风险小，效益大，性能提高显著等优点。
【具体实施方式】
1)车辆起步：车辆静止，变速箱43处于空档，换档离合器16处于分离状态，启动发动机41，发动机41动力通过曲轴1带动泵轮4驱动油泵10，油源26的控制阀使换档离合器16保持分离状态，输入轴38与发动机41动力断开，同时油源26的控制阀将闭锁离合器12解锁控制油通过油道板27、导轮座8、油道30进入闭锁离合器左腔35，推动闭锁离合器12右移，控制油继续进入到闭锁离合器右腔36，同时进入液力变矩器50整个容腔，并通过油口28及导轮座8油道板27回到油源26，形成液力变矩器50解锁工作状态，起液力变矩作用。车辆要运行，先将变速箱43换到低档，油源26的控制阀将换档离合器16结合油通过油道板27和导轮座8上的油道及缸体油口29，将压力油压入活塞腔使活塞21向左推移，外摩擦片17和内摩擦片18被压紧在盖板24上，换档离合器16结合，车辆运行。由于有液力变矩器50的作用，使车辆启动平稳。
2)车辆换档：车辆运行平稳后，需换到高速档时，油源26的控制阀将换档离合器16分离控制油通过缸体油口29及导轮座8、油道板27卸回到油源26，同时碟形弹簧22将活塞21推向右极限，换档离合器16分离。换档离合器16彻底分离时，缸体上的缸体润滑油口31与活塞油槽33断开，润滑油入口被关闭，润滑油不再进入润滑油腔37，润滑油腔37中的润滑油在离心力作用下被甩到润滑回油道32流回油源26，润滑油腔37中的油甩出减小了外摩擦片与17内摩擦片18之间的粘稠阻力，且输入轴的惯量仅为输入轴38和花键轴套23的转动惯量。本发明结构设计的转动惯量仅为干式离合器带从动盘时转动惯量的一半，这对AMT式变速箱提高换档品质，提高使用寿命是必要和必需的。换档离合器16彻底分离后，变速箱43换档，换档完成后，油源26的控制阀将换档离合器16接合油通过油道板27和导轮座8上的油道及缸体油口29，使压力油压入活塞腔，将活塞21向左推移，外摩擦片17和内摩擦片18被压紧在盖板24上，换档离合器16结合，车辆以新档行驶。
3)变矩器闭锁和解锁：当车辆根据控制规律需要闭锁以提高效率时，油源26中的控制油，通过油口28进入液力变矩器50中，并进入闭锁离合器右腔36，推动闭锁离合器12左移，并压在摩擦片15上，与液力变矩器壳体3成为一体，通过其上的减振弹簧13拨动拨环11使涡轮5与变矩器壳体3成为一体，变矩器闭锁。这时发动机动力直接通过涡轮5和花键轴套23输出动力，成机械传递，起到了提高效率作用。在闭锁离合器12闭锁过程中，减振弹簧13有一个缓冲作用，使接合过程冲击小，动力传递平顺，并在以后的机械传动行使时有减振作用。闭锁离合器12解锁时，油源26的控制阀将闭锁离合器12解锁控制油通过油道板27、导轮座8和油道30进入闭锁离合器左腔35，推动闭锁离合器12右移，控制油继续进入闭锁离合器右腔36，同时进入液力变矩器50整个容腔，并通过油口28、导轮座8和油道板27回到油源26，形成液力变矩器50解锁工作状态，起液力变矩作用。
4)换档离合器16的润滑：换档离合器16结合和分离过程中，活塞21均不在其右极限位置，此时活塞21上的活塞油槽33与缸体润滑油口31贯通，润滑油通过润滑油道34进入润滑油腔37并从润滑回油道32流回油箱26，将换档离合器16结合和分离过程中产生的热量带走，防止摩擦片烧片，并提高摩擦片的使用寿命。换档离合器16彻底分离后，活塞21在碟形回位弹簧22作用下，使其处于右极限位置，此时活塞21上的活塞油槽33与缸体润滑油口31不通，润滑油不能通过润滑油道34进入润滑油腔37，同时润滑油腔37中润滑油在离心力作用下被甩到润滑回油道32流回油箱26。润滑油腔中37润滑油的甩出减小了外摩擦片17与内摩擦片18之间的粘稠阻力。
根据行驶条件的不同，闭锁离合器12和换档离合器16可各自独立控制，以适应不同工况的需要。