專(zhuān)利名稱(chēng)：慣性反轉(zhuǎn)力矩控制系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及關(guān)于控制回轉(zhuǎn)機(jī)器的慣性反轉(zhuǎn)力矩的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)有一個(gè)安裝在車(chē)輛底盤(pán)的彈性支架(resilient mounts)上的“固定”結(jié)構(gòu)。在傳統(tǒng)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中，各種發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器部件(例如，包括曲軸、飛輪、自動(dòng)變速器的變器)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在同一個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)，形成了復(fù)合效應(yīng)。通常，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮或燃燒的結(jié)果引起轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的加速，一個(gè)等值但反向的慣性反轉(zhuǎn)力矩被施加到固定結(jié)構(gòu)上。因而，固定結(jié)構(gòu)并非是真正固定的，其為了抑制轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的加速而振動(dòng)。固定結(jié)構(gòu)的振動(dòng)通過(guò)彈性支架把振動(dòng)傳遞到車(chē)輛底盤(pán)，并且導(dǎo)致車(chē)輛乘客車(chē)廂里的干擾噪聲和振動(dòng)。
解決振動(dòng)問(wèn)題的傳統(tǒng)方法包括控制發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況以將慣性扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的大小和頻率范圍減到最小，以及調(diào)整動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)支架以將振動(dòng)的傳遞減到最小。但是，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)/動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)工作的限制可能影響其它需要的工作特性的實(shí)現(xiàn)能力，例如，響應(yīng)性、燃油經(jīng)濟(jì)性和排氣。
其它已知的解決方法控制一個(gè)或更多的反轉(zhuǎn)元件以減小或消除慣性反轉(zhuǎn)力矩，例如美國(guó)專(zhuān)利Nos.5,551,928和5,570,615。盡管這些方法可以減小動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的反轉(zhuǎn)力矩，但是，增加了物體也就增加了重量并減小了系統(tǒng)響應(yīng)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括的控制慣性反轉(zhuǎn)力矩的系統(tǒng)和方法，通過(guò)旋轉(zhuǎn)使慣性動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件反向于發(fā)動(dòng)機(jī)/電動(dòng)機(jī)慣性部件的旋轉(zhuǎn)，以減小或消除固定動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件的反轉(zhuǎn)力矩。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明使用一個(gè)裝置來(lái)提供與旋轉(zhuǎn)的變速器或驅(qū)動(dòng)橋部件相對(duì)的一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)/電動(dòng)機(jī)部件的反轉(zhuǎn)，從而減小或消除慣性反轉(zhuǎn)力矩，這種慣性反轉(zhuǎn)力矩與固定結(jié)構(gòu)或裝配部件的旋轉(zhuǎn)物體的角加速/減速有關(guān)。這個(gè)裝置可由多個(gè)傳動(dòng)部件實(shí)現(xiàn)，例如齒輪、傳動(dòng)帶、傳動(dòng)鏈和傳動(dòng)鏈輪，或者用來(lái)連接內(nèi)燃機(jī)輸出部件和一個(gè)或多個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件的類(lèi)似裝置，例如自動(dòng)變速器的變矩器或混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)生器。該裝置使一個(gè)或多個(gè)慣性動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件和各種發(fā)動(dòng)機(jī)慣性部件，例如曲軸，進(jìn)行反向旋轉(zhuǎn)。例如，通過(guò)使用一個(gè)具有合適的輸入輸出比以在反轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)/電動(dòng)機(jī)部件和正轉(zhuǎn)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件之間產(chǎn)生速度差的裝置，或通過(guò)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)或動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件的質(zhì)量或幾何形狀，使反轉(zhuǎn)部件的有效慣量可以充分匹配正轉(zhuǎn)部件的有效慣量。
在橫向布置的內(nèi)燃機(jī)和驅(qū)動(dòng)橋中，例如，這通常應(yīng)用在前輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛中，但不限于前輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的應(yīng)用，曲軸和變矩器可由齒輪連接使得變矩器和曲軸反向旋轉(zhuǎn)?？梢允褂靡粋€(gè)分離的或集成的裝置以減小或消除反沖和相關(guān)噪聲，例如裝置可以是剪式齒輪。曲軸和變矩器的反轉(zhuǎn)方向減小或消除固定動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的慣性反轉(zhuǎn)力矩，進(jìn)而減小或消除了有害振動(dòng)和噪聲。
縱向布置的發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器應(yīng)用，例如，這通常應(yīng)用在后輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛中，但不限于后輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的應(yīng)用，可以用簡(jiǎn)單的行星齒輪組把曲軸連接至變矩器。這樣的行星齒輪組典型性包括一個(gè)中心齒輪，一個(gè)環(huán)形齒輪和一個(gè)齒輪架，齒輪架上有多個(gè)與中心齒輪和環(huán)形齒輪總是嚙合的小齒輪。在這樣的裝置中，例如，通過(guò)使用多個(gè)緊固件以連接齒輪架和發(fā)動(dòng)機(jī)/電動(dòng)機(jī)組，齒輪架可呈現(xiàn)固定形態(tài)。用多種方法，包括用傳統(tǒng)的緊固件或至少帶有一個(gè)扣環(huán)的齒條，行星齒輪組的中心齒輪可以連接至曲軸。同樣地，通過(guò)多個(gè)緊固件，行星齒輪組的環(huán)形齒輪或環(huán)面可以連接至發(fā)動(dòng)機(jī)/電動(dòng)機(jī)柔性板。在齒輪架不旋轉(zhuǎn)時(shí)，這樣的裝置允許環(huán)形齒輪和中心齒輪的旋轉(zhuǎn)方向相反。這樣，至少一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)部件，例如變矩器，與曲軸反向旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量來(lái)減小或消除與固定動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)部件的角加速/減速的改變有關(guān)的慣性反轉(zhuǎn)力矩，從而減少或消除相關(guān)的噪聲和振動(dòng)。
本發(fā)明具有很多優(yōu)點(diǎn)。例如，本發(fā)明提供控制慣性反轉(zhuǎn)力矩的系統(tǒng)和方法，其通過(guò)提供傳統(tǒng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)慣量來(lái)減少或消除動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的反轉(zhuǎn)力矩，并且提高關(guān)于噪聲、振動(dòng)和粗劣度(NVH)的性能。對(duì)傳統(tǒng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件進(jìn)行反轉(zhuǎn)，這樣就不需要額外的部件或物體來(lái)產(chǎn)生平衡慣量。這減小了對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)重量、響應(yīng)性和綜合性能的任何負(fù)面影響，而傳統(tǒng)的解決方法需要單獨(dú)添加部件以平衡或抵消與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)的反轉(zhuǎn)力矩。
本發(fā)明允許可變排量的發(fā)動(dòng)機(jī)在可接受的NVH下具有非所有氣缸點(diǎn)火時(shí)以低的發(fā)動(dòng)機(jī)速度空轉(zhuǎn)和驅(qū)動(dòng)。而且，固定動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)減小了的或有限的慣性反轉(zhuǎn)力矩會(huì)減小具有不均勻點(diǎn)火間隔情形下的噪聲、振動(dòng)和粗劣度(NVH)，不均勻點(diǎn)火間隔可以是一個(gè)8缸發(fā)動(dòng)機(jī)在減小或可變排量模式工作時(shí)具有3、5、6或7點(diǎn)火氣缸的情形。
本發(fā)明的以上優(yōu)點(diǎn)和其它優(yōu)點(diǎn)和特征將通過(guò)下面的最佳實(shí)施例結(jié)合相應(yīng)附圖的詳細(xì)說(shuō)明更為容易地顯示出來(lái)。


圖1是頂視圖，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例控制橫向布置的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的慣性反轉(zhuǎn)力矩的系統(tǒng)或方法；圖2是根據(jù)本發(fā)明的頂視圖，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的控制慣性反轉(zhuǎn)力矩的系統(tǒng)或方法中的連接變矩器和發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)的另一個(gè)裝置；圖3是圖2中說(shuō)明的系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖4是頂視圖，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制縱向布置的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的慣性反轉(zhuǎn)力矩的系統(tǒng)或方法；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制慣性反轉(zhuǎn)力矩的系統(tǒng)或方法中的連接傳動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)的裝置的橫剖面圖；圖6是方塊圖，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的在混合發(fā)動(dòng)機(jī)/電動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中的控制慣性反轉(zhuǎn)力矩的系統(tǒng)或方法。
具體實(shí)施例方式
如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的，關(guān)于張附圖所說(shuō)明和描述的本發(fā)明的各種特征都能和其它附圖所說(shuō)明的特征結(jié)合在一起產(chǎn)生本發(fā)明沒(méi)有明確地說(shuō)明或描述的實(shí)施例。所說(shuō)明的特征結(jié)合提供了典型應(yīng)用的代表性實(shí)施例。但是，與本發(fā)明的教導(dǎo)相一致的各種特征的結(jié)合和改進(jìn)可以用于特定應(yīng)用或?qū)崿F(xiàn)。
現(xiàn)在參考圖1所示結(jié)構(gòu)圖，其說(shuō)明本發(fā)明在橫向布置的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用的一個(gè)代表性實(shí)施例。正如本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所認(rèn)可的，橫向布置的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)典型地應(yīng)用于前輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛(FWD)。但是正如所述，本發(fā)明不限于在傳統(tǒng)車(chē)輛中的應(yīng)用，可以應(yīng)用于具有內(nèi)燃機(jī)的各種類(lèi)型的動(dòng)力傳動(dòng)系，或者應(yīng)用于其它連接到傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的原動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)可包含固定或選擇變速箱、變速器和驅(qū)動(dòng)橋用于驅(qū)動(dòng)機(jī)器或車(chē)輛。本發(fā)明與特定變速技術(shù)無(wú)關(guān)，可與手動(dòng)或自動(dòng)換檔器或變速器、連續(xù)變速器以及任何變速器組合或混合變速器一起使用。圖1中表示的代表性橫向布置的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)多缸內(nèi)燃機(jī)10，其具有多個(gè)在工作中旋轉(zhuǎn)的部件，并產(chǎn)生作用于相關(guān)車(chē)輛固定結(jié)構(gòu)(圖中未畫(huà))、具有相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩或力矩的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。發(fā)動(dòng)機(jī)10通常表示任意一種內(nèi)燃機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)，包括火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)、壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和特別適用于車(chē)輛應(yīng)用的其它原動(dòng)機(jī)。如前所述，本發(fā)明可以使用于各種其它類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)或其它原動(dòng)機(jī)，它們產(chǎn)生和各種發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)和變速器/動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件的旋轉(zhuǎn)加速或減速有關(guān)的振動(dòng)反扭矩或力矩；本發(fā)明不限于車(chē)輛應(yīng)用或內(nèi)燃機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)10通常包括一個(gè)或多個(gè)對(duì)反轉(zhuǎn)力矩作出主要貢獻(xiàn)的旋轉(zhuǎn)部件，由于這些部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，它們將反轉(zhuǎn)力矩經(jīng)過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)支架傳遞到車(chē)輛底盤(pán)或其它固定結(jié)構(gòu)。對(duì)于通常的內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用，曲軸16是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和產(chǎn)生反轉(zhuǎn)力矩的主要部件。其它部件，包括飛輪、連桿、諧波緩沖器和凸輪軸(圖中未畫(huà))，它們的角加速可能有助于反轉(zhuǎn)力矩。
例如，裝置20將發(fā)動(dòng)機(jī)10的曲軸16連接至驅(qū)動(dòng)橋或變速器70的旋轉(zhuǎn)部件，如變矩器30或飛輪。如下所示的詳細(xì)闡述，裝置20可由一個(gè)或多個(gè)齒輪、傳動(dòng)鏈輪、齒輪組、傳動(dòng)帶或其它協(xié)同部件實(shí)現(xiàn)，將相對(duì)于曲軸16反轉(zhuǎn)變矩器30的旋轉(zhuǎn)方向。裝置20的實(shí)際的實(shí)現(xiàn)和布置可以根據(jù)各種應(yīng)用特殊考慮。例如，在橫向布置的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用中，裝置20的實(shí)現(xiàn)可能受組裝約束來(lái)進(jìn)行規(guī)定，如此以致這種特殊的實(shí)現(xiàn)不會(huì)明顯增加發(fā)動(dòng)機(jī)/傳動(dòng)系統(tǒng)的橫向長(zhǎng)度。在各種實(shí)施例中，裝置20可以增加或減少變矩器30相對(duì)于曲軸16的轉(zhuǎn)速，從而使得變速器/驅(qū)動(dòng)橋70的旋轉(zhuǎn)部件和發(fā)動(dòng)機(jī)10產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的有效值大體上匹配。根據(jù)特定應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)，速度差可以是固定的、連續(xù)可變的，或從兩個(gè)或多個(gè)預(yù)定比中選擇。例如，裝置可由換檔器、變速器或連續(xù)變速器實(shí)現(xiàn)。例如，使用選擇或可控速度差的應(yīng)用可以包括一個(gè)機(jī)械的、電動(dòng)的、或基于微處理器的控制器來(lái)決定當(dāng)前工作狀況或選定工作模式的合適的速度差。
同樣如圖1所示，變矩器30連接至渦輪軸40，渦輪軸40通過(guò)鏈傳動(dòng)50連接至變速器或驅(qū)動(dòng)橋70的輸入軸60。左軸80和右軸90連接到相應(yīng)的左車(chē)輪和右車(chē)輪(圖中未畫(huà))，或非車(chē)輛應(yīng)用的各種輔助設(shè)備。
工作時(shí)，曲軸16將發(fā)動(dòng)機(jī)10的轉(zhuǎn)矩通過(guò)連接裝置20傳遞至變矩器30，變矩器根據(jù)不同的工作狀況向渦輪軸40提供選擇性液力偶合和轉(zhuǎn)矩放大倍數(shù)。鏈傳動(dòng)50將渦輪軸40和變矩器30的轉(zhuǎn)矩通過(guò)輸入軸60傳遞至驅(qū)動(dòng)橋70。左軸80和右軸90接收來(lái)自變速器70的動(dòng)力。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)10的各種旋轉(zhuǎn)部件(如曲軸16)的轉(zhuǎn)速的變化，導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的相應(yīng)加速和伴隨的轉(zhuǎn)矩或力矩。而根據(jù)本發(fā)明，例如，各種緊連接變速器/驅(qū)動(dòng)橋或傳動(dòng)系統(tǒng)部件如變矩器30的反轉(zhuǎn)，使得產(chǎn)生相應(yīng)的反向旋轉(zhuǎn)加速度，從而產(chǎn)生反指向或反方向的轉(zhuǎn)矩或力矩，該轉(zhuǎn)矩或力矩往往減小或抵消由發(fā)動(dòng)機(jī)部件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩或力矩。因此，傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)支架或其它固定動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件(如車(chē)輛底盤(pán))的凈振動(dòng)反轉(zhuǎn)力矩被減小或抵消。正如所述，與發(fā)動(dòng)機(jī)10有關(guān)的部件和與變速器或驅(qū)動(dòng)橋70有關(guān)的部件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的有效值可以通過(guò)部件質(zhì)量、幾何形狀以及相對(duì)轉(zhuǎn)速調(diào)整，這可由連接裝置20進(jìn)行選擇或確定。
圖2所示是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例控制慣性反轉(zhuǎn)力矩的系統(tǒng)或方法的頂視圖。在該實(shí)施例中，連接裝置20由直齒圓柱齒輪或其它齒輪220實(shí)現(xiàn)，齒輪220連接至發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸16并與一個(gè)或多個(gè)相關(guān)齒輪210嚙合，而且在本例中，齒輪220由剪式齒輪實(shí)現(xiàn)以減小或消除反沖和相關(guān)齒輪振動(dòng)或噪聲。如圖3中的最佳闡述，相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，連接裝置20反轉(zhuǎn)變矩器30的旋轉(zhuǎn)方向。根據(jù)特定應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)，另一個(gè)裝置或齒輪組可用來(lái)代替剪式齒輪210，從而提供一個(gè)或多個(gè)變速器或者傳動(dòng)系統(tǒng)部件的反轉(zhuǎn)并且減小或消除反沖和任何相關(guān)齒輪噪聲。
如圖2所示，剪式齒輪210連接至變矩器30，然后通過(guò)變矩器30的運(yùn)行液力偶合到渦輪軸或變速器70的輸入軸。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和變速器30之間的相對(duì)速度可由連接裝置20的選定輸入/輸出比或傳動(dòng)比進(jìn)行自由控制或確定。在一個(gè)實(shí)施例中選定裝置20的傳動(dòng)比，這樣變矩器30以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速的一個(gè)速度旋轉(zhuǎn)，從而使得正轉(zhuǎn)變速器部件和反轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的有效值充分匹配。由于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器部件的轉(zhuǎn)速的振動(dòng)變化(加速/減速)，與變速器有關(guān)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的有效值和與發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)的反轉(zhuǎn)慣量的充分匹配減小或消除了傳遞到固定動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)支架或周?chē)Y(jié)構(gòu)連接件(如車(chē)輛底盤(pán))的任何凈反轉(zhuǎn)力矩。根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用，每一個(gè)氣缸點(diǎn)火導(dǎo)致曲軸的一個(gè)小的加速和相關(guān)的反轉(zhuǎn)力矩，如果不是根據(jù)本發(fā)明通過(guò)反向轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的相應(yīng)的加速度及其相關(guān)反轉(zhuǎn)力矩進(jìn)行補(bǔ)償，該反轉(zhuǎn)力矩將傳遞到動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的支架。
圖3的側(cè)視示意圖說(shuō)明圖2的頂視圖所示的前輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的橫向布置的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。在該實(shí)施例中，齒輪220的中心在曲軸軸線215上，并且齒輪220的輪齒與中心在變矩器30的中心軸線上的剪式齒輪210嚙合。齒輪220和剪式齒輪210以這樣一種方式嚙合，即它們始終相對(duì)彼此反向旋轉(zhuǎn)。如圖3所示，在工作時(shí)，安裝在曲軸上的齒輪220繞曲軸軸線215逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向與曲軸一致。剪式齒輪210的旋轉(zhuǎn)方向與齒輪220相反。因此，剪式齒輪210以順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，如圖3所示。因?yàn)榧羰烬X輪安裝在變矩器30上，變矩器30的旋轉(zhuǎn)方向也與剪式齒輪210一致。這樣，當(dāng)曲軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪220和剪式齒輪210的嚙合允許變矩器30順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。通過(guò)旋轉(zhuǎn)方向的反向，變矩器30和相關(guān)變速器部件的慣量的旋轉(zhuǎn)加速在反方向作用于曲軸16和相關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)部件的慣量的旋轉(zhuǎn)加速。變矩器30的旋轉(zhuǎn)加速在反方向作用于曲軸16的旋轉(zhuǎn)加速，減小或消除了固定動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的凈反轉(zhuǎn)力矩，因此提高了關(guān)于噪聲、振動(dòng)和粗劣度(NVH)的性能。
圖4的頂視示意圖說(shuō)明本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的縱向布置的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，例如，用于典型的后輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。在該實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)/電動(dòng)機(jī)250包括一個(gè)曲軸或輸出軸，它們通過(guò)裝置255連接到變速器265的變矩器260上，變速器具有輸出軸270，輸出軸270連接到車(chē)輛驅(qū)動(dòng)軸(圖中未畫(huà))或根據(jù)特殊應(yīng)用的其它機(jī)器。曲軸254將發(fā)動(dòng)機(jī)/電動(dòng)機(jī)250的轉(zhuǎn)矩通過(guò)連接裝置255傳遞至變矩器260。連接裝置255將變矩器260的旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)于曲軸或發(fā)動(dòng)機(jī)/電動(dòng)機(jī)輸出軸254進(jìn)行反向，這樣變速器265的一個(gè)或多個(gè)部件，例如變矩器260，提供反轉(zhuǎn)慣量以減小或消除任何凈反轉(zhuǎn)力矩，其與固定動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)/電動(dòng)機(jī)250的各種部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)。連接裝置255可由很多裝置實(shí)現(xiàn)，例如兩個(gè)或多個(gè)嚙合齒輪、一個(gè)行星齒輪組或用于反轉(zhuǎn)的類(lèi)似裝置。連接裝置255可以包括一個(gè)或多個(gè)部件以減小或消除反沖和任何相關(guān)的齒輪噪聲或振動(dòng)，例如剪式齒輪。變矩器260的旋轉(zhuǎn)提供選擇性液力偶合和轉(zhuǎn)矩放大倍數(shù)，這樣來(lái)自變矩器260的動(dòng)力通過(guò)變速器265傳遞到變速器輸出軸270。
除了將各種變速器部件的旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)于旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件進(jìn)行反向，連接裝置255也可以提供選定的或可選的、在電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸/曲軸254和變速器輸入軸或變矩器260之間的速度差，以充分匹配旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的有效值。例如，對(duì)于使用具有可選的速度差的裝置255的應(yīng)用，可應(yīng)用一個(gè)適應(yīng)的機(jī)械的、電動(dòng)的或基于微處理器的傳動(dòng)器/控制器來(lái)選擇基于工作模式或當(dāng)前工作狀態(tài)的一個(gè)合適的輸入/輸出比。根據(jù)部件質(zhì)量和幾何形狀，連接裝置255可以增加或減小一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)部件、其相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)部件的轉(zhuǎn)速。在一個(gè)實(shí)施例中，連接裝置255減小變矩器260相對(duì)于曲軸254的轉(zhuǎn)速，以更好地匹配有效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小。但是，連接裝置255的實(shí)際輸入/輸出速度將依賴(lài)于各種應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)特定的參數(shù)，例如，包括發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)部件幾何尺寸、部件的相對(duì)質(zhì)量，以及旋轉(zhuǎn)部件的相對(duì)位置。
圖5所示的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)裝置的實(shí)施例的橫剖面，在控制動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的慣性反轉(zhuǎn)力矩的系統(tǒng)或方法中，該裝置用來(lái)連接原動(dòng)機(jī)和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。在該實(shí)施例中連接裝置包含一個(gè)行星齒輪組，用以反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)方向，并提供變速器/驅(qū)動(dòng)橋的變矩器相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的一個(gè)速度差。正如所述，行星齒輪組的適宜結(jié)構(gòu)提供理想速度差以充分匹配發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的有效值。
如圖5所示，使用多個(gè)緊固件460將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸或曲軸254固定在中心齒輪320上。例如，多個(gè)緊固件410將行星齒輪架330附在發(fā)動(dòng)機(jī)110(圖中未畫(huà))的固定、非旋轉(zhuǎn)部分，如發(fā)動(dòng)機(jī)體。使用多個(gè)緊固件450將柔性板310附在環(huán)形齒輪350上。使用多個(gè)緊固件440將變矩器260附在柔性板310上。多個(gè)行星齒輪340與環(huán)形齒輪350和中心齒輪320總是嚙合。多個(gè)滾針軸承370支撐每個(gè)行星齒輪340。行星齒輪340和支撐的滾針軸承370位于行星齒輪架330里。滾針軸承375支撐位于曲軸254內(nèi)部的環(huán)形齒輪350，如此可允許環(huán)形齒輪350和曲軸254之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。推力軸承380和推力軸套390控制后密封支架430和行星齒輪架330之間的環(huán)形齒輪350的軸向位置。油道360從發(fā)動(dòng)機(jī)110的后曲軸主軸承輸油向行星齒輪組提供潤(rùn)滑。油路400允許油從行星齒輪組部件放出并回流到發(fā)動(dòng)機(jī)油儲(chǔ)槽。油封420阻止油泄漏。
在工作中，曲軸254通常旋轉(zhuǎn)在由箭頭480標(biāo)識(shí)的第一個(gè)方向。(使用右手規(guī)則，右手拇指指向直線箭頭方向并合上手掌形成拳頭，這樣手指的動(dòng)作指出旋轉(zhuǎn)方向，因而箭頭480和490說(shuō)明旋轉(zhuǎn)方向)。因?yàn)槭褂枚鄠€(gè)緊固件460將中心齒輪320附在曲軸254上，所以中心齒輪320的旋轉(zhuǎn)方向與曲軸254一致。通過(guò)多個(gè)緊固件410將行星齒輪架330附在發(fā)動(dòng)機(jī)110的固定的、非旋轉(zhuǎn)部分，行星齒輪架330呈現(xiàn)固定形態(tài)。行星齒輪340與中心齒輪320嚙合，并且圍繞軸線旋轉(zhuǎn)；行星齒輪340的軸線與中心齒輪320的軸線方向相反。因此通常如箭頭490所示，行星齒輪340和曲軸254的旋轉(zhuǎn)方向相反。行星齒輪340也嚙合環(huán)形齒輪350。行星齒輪340的旋轉(zhuǎn)推動(dòng)環(huán)形齒輪350進(jìn)行同向旋轉(zhuǎn)，與曲軸旋轉(zhuǎn)方向相反。使用多個(gè)緊固件450將環(huán)形齒輪350連接到柔性板310。因此，柔性板310也與環(huán)形齒輪350同向旋轉(zhuǎn)。使用多個(gè)緊固件440將柔性板310連接至變矩器260，從而推動(dòng)變矩器260也進(jìn)行同向旋轉(zhuǎn)。這樣，變矩器260的旋轉(zhuǎn)方向與曲軸254相反。與曲軸254的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的運(yùn)動(dòng)方向相反的變矩器260的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量將減小或消除由固定動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的曲軸254轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的加速引起的反轉(zhuǎn)力矩，因此提高關(guān)于噪聲、振動(dòng)和粗劣度(NVH)的性能。
圖6所示的方塊圖，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中的控制慣性反轉(zhuǎn)力矩的系統(tǒng)和方法。混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)500包括一個(gè)多缸內(nèi)燃機(jī)502，其具有連接到傳動(dòng)系統(tǒng)506的輸出軸或曲軸504。一個(gè)單向離合器560阻止曲軸/輸出軸504反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)方向。在混合系統(tǒng)選定了工作模式期間，發(fā)動(dòng)機(jī)502正驅(qū)動(dòng)發(fā)生器510時(shí)，裝置508反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)方向并提供輸出軸504和發(fā)生器510之間的速度差，發(fā)生器是傳動(dòng)系統(tǒng)506的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的主要貢獻(xiàn)者之一。因此，正如所述，發(fā)生器510相對(duì)于曲軸504的反向轉(zhuǎn)動(dòng)減小或消除了固定動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的任何相關(guān)凈反轉(zhuǎn)力矩。在圖6說(shuō)明的代表性實(shí)施例中，裝置508由行星齒輪組和發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸504驅(qū)動(dòng)環(huán)形齒輪520來(lái)實(shí)現(xiàn)。中心齒輪522總是嚙合齒輪架526支撐的多個(gè)行星齒輪524。行星齒輪524也嚙合環(huán)形齒輪520。
通過(guò)齒輪530、532和534的嚙合，裝置508的齒輪架526連接到電動(dòng)機(jī)538的電機(jī)軸536。齒輪532連接到中間軸540，然后連接到齒輪542，從而與連接到輸出軸546的輸出齒輪544嚙合。通過(guò)電氣連接552，電池550或其它儲(chǔ)能裝置連接到電動(dòng)機(jī)538和發(fā)生器510。
根據(jù)本發(fā)明，混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)500包括一個(gè)或多個(gè)工作模式，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)502和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)506的一個(gè)或多個(gè)慣性部件反向旋轉(zhuǎn)以提供反轉(zhuǎn)慣量，從而減小或消除與旋轉(zhuǎn)部件的加速/減速有關(guān)的反轉(zhuǎn)力矩。因此當(dāng)?shù)偷能?chē)輛速度，行星齒輪架526的轉(zhuǎn)速要明顯小于曲軸504的轉(zhuǎn)速時(shí)，促使中心齒輪522和發(fā)生器510相對(duì)于曲軸的轉(zhuǎn)向進(jìn)行反向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)部件和傳動(dòng)系統(tǒng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的有效值，正如所述，本發(fā)明也可提供預(yù)定的或可選的速度差以充分匹配慣量的有效值。
因?yàn)閷?shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選模式已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)描述，熟悉本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的人將能認(rèn)識(shí)到如權(quán)利要求所定義的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各種其它設(shè)計(jì)和實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種控制包含發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的車(chē)輛中的慣性反轉(zhuǎn)力矩的方法，該方法包括操作傳動(dòng)系統(tǒng)以使其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與發(fā)動(dòng)機(jī)工作產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的方向相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括曲軸，所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括變速器，所述變速器具有包括變矩器和飛輪其中之一的至少一個(gè)慣性部件；以及，所述操作傳動(dòng)系統(tǒng)的步驟包括反向于曲軸旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)所述至少一個(gè)慣性部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括利用一裝置連接傳動(dòng)系統(tǒng)至發(fā)動(dòng)機(jī)，以反轉(zhuǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)變矩器相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的旋轉(zhuǎn)方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，所述連接步驟包括使用行星齒輪組連接變矩器和曲軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，所述連接步驟包括使用多個(gè)齒輪連接變矩器至曲軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，所述多個(gè)齒輪中的至少一個(gè)包括剪式齒輪。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括操作傳動(dòng)系統(tǒng)以產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，所述轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小基本等于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括以一個(gè)相對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)速度的速度差操作至少一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)部件，所述速度差基于與傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值有關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述操作傳動(dòng)系統(tǒng)的步驟包括減小變速器變矩器相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的速度。
10.一種控制包含原動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的慣性反轉(zhuǎn)力矩的方法，該方法包括使用一裝置連接原動(dòng)機(jī)至傳動(dòng)系統(tǒng)，相對(duì)于原動(dòng)機(jī)輸出部件的旋轉(zhuǎn)方向，所述裝置反轉(zhuǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)慣性部件的旋轉(zhuǎn)方向。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括以一個(gè)相對(duì)原動(dòng)機(jī)輸出部件的速度差操作傳動(dòng)系統(tǒng)慣性部件，所述速度差基于原動(dòng)機(jī)選定部件相關(guān)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，所述轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是與傳動(dòng)系統(tǒng)選定部件相關(guān)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)的。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，所述連接步驟包括使用行星齒輪組將傳動(dòng)系統(tǒng)的變矩器連接至原動(dòng)機(jī)的曲軸。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，所述連接步驟包括使用固定在曲軸的一檔齒輪和固定在變矩器的二檔齒輪的嚙合，將傳動(dòng)系統(tǒng)的變矩器連接至原動(dòng)機(jī)的曲軸。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，所述連接步驟包括使用行星齒輪組將傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)生器連接至原動(dòng)機(jī)的曲軸。
15.一種控制包含原動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)車(chē)輛的慣性反轉(zhuǎn)力矩的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于連接原動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的裝置，從而使傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量反轉(zhuǎn)力矩與原動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量反轉(zhuǎn)力矩方向相反。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，所述裝置包括一檔齒輪，其被固定以隨原動(dòng)機(jī)的輸出部件旋轉(zhuǎn)；以及與一檔齒輪嚙合的二檔齒輪，所述二檔齒輪被固定以隨傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入部件旋轉(zhuǎn)，這使得傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入部件相對(duì)于原動(dòng)機(jī)輸出部件的旋轉(zhuǎn)方向反向旋轉(zhuǎn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，所述裝置包括行星齒輪組。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，所述裝置在原動(dòng)機(jī)輸出部件和傳動(dòng)系統(tǒng)輸入部件的轉(zhuǎn)速之間產(chǎn)生速度差。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，所述原動(dòng)機(jī)包括一個(gè)曲軸，所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)具有變矩器的變速器；及，所述裝置包括一個(gè)連接曲軸至變矩器的齒輪組。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，所述原動(dòng)機(jī)包括一個(gè)曲軸，傳動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)具有變矩器的變速器；以及，相對(duì)于曲軸旋轉(zhuǎn)方向，所述裝置反轉(zhuǎn)變矩器的旋轉(zhuǎn)方向。
21.一種減小與車(chē)輛的工作相關(guān)的振動(dòng)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括具有在工作期間旋轉(zhuǎn)的輸出部件的原動(dòng)機(jī)；具有輸入部件的變速器；以及用于將原動(dòng)機(jī)的輸出部件連接至變速器的輸入部件的裝置，從而使得輸入部件與原動(dòng)機(jī)的輸出部件反向旋轉(zhuǎn)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，所述裝置包括多個(gè)齒輪。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，所述變速器包括一個(gè)在車(chē)輛中橫向布置的自動(dòng)變速器；以及，所述輸入部件包括變矩器。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，所述變速器包括一個(gè)在車(chē)輛中縱向布置的自動(dòng)變速器；以及，所述輸入部件包括變矩器。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，所述裝置在原動(dòng)機(jī)輸出部件和變速器輸入部件的轉(zhuǎn)速之間產(chǎn)生速度差。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，所述速度差基于與變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)的原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
全文摘要
一種控制固定動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的慣性反轉(zhuǎn)力矩的系統(tǒng)和方法，其在相反方向旋轉(zhuǎn)至少一個(gè)選定的發(fā)動(dòng)機(jī)部件和至少一個(gè)選定的傳動(dòng)系統(tǒng)部件，使得所述選定的傳動(dòng)系統(tǒng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相對(duì)于所述選定的發(fā)動(dòng)機(jī)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在反方向上起作用，以減小或消除由動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件的旋轉(zhuǎn)加速和減速導(dǎo)致的固定動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的慣性反轉(zhuǎn)力矩，并且提高了關(guān)于噪聲、振動(dòng)和粗劣度(NVH)的性能。
文檔編號(hào)F16H57/00GK1847692SQ20051008921
公開(kāi)日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2005年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月13日
發(fā)明者阿爾文·伯杰, 文斯·索菲里諾 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司