本发明提供一种装置，其配置为选择性地增加自动变速器的齿轮传动比范围。该装置包括变扭器，其操作性地连接于发动机上，并由发动机驱动。行星齿轮组操作性地连接于变扭器及自动变速器上。来自变扭器的输出通过行星齿轮组可传递至自动变速器，以便可得到额外的传动比。离合器安置于发动机和自动变速器之间。离合器配置为选择性地配接发动机和自动变速器，以便绕开行星齿轮组和变扭器。
1.一种装置，配置为扩大自动变速器的齿轮传动比范围，包括：
变扭器，其操作性地连接于发动机上，并由所述发动机驱动，其中所述变扭器包括泵，其操作性地连接于所述发动机上；涡轮，其操作性地连接于行星齿轮组的齿圈部件上；及导轮，其安置于所述泵和所述涡轮之间；
单向离合器组件，其至少包括固定部分和可转动部分，所述可转动部分操作性地连接于所述变扭器的导轮上并连接于所述行星齿轮组的中心齿轮部件上，使得所述中心齿轮部件、所述可转动部分和所述导轮能够一起旋转；
所述行星齿轮组，其操作性地连接于所述变扭器及所述自动变速器上，其中来自所述变扭器的输出通过所述行星齿轮组可传递至所述自动变速器，以便可得到额外的传动比，其中所述行星齿轮组包括所述中心齿轮部件、所述齿圈部件及小齿轮部件，所述小齿轮部件操作性地连接于所述变速器上；及离合器，其安置于所述发动机和所述自动变速器之间，所述离合器配置为选择性地配接所述发动机和所述自动变速器，以便绕开所述行星齿轮组和所述变扭器。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括减振器组件，其安置于所述离合器与所述自动变速器之间，所述减振器组件配置为在发动机扭矩峰值被传递到所述自动变速器之前，至少部分地吸收任何发动机扭矩峰值，从而提供更平稳的运行。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括接地套管，其操作性地连接于所述单向离合器组件的固定部分上，以使所述单向离合器组件的固定部分接地。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述单向离合器是单向滚柱离合器。
5.一种装置，其配置为扩大具有第一组预先定义的传动比的自动变速器的齿轮传动比范围，所述装置包括：变扭器，其操作性地连接于发动机上，并由所述发动机驱动，其中所述变扭器包括泵，其操作性地连接于所述发动机上；涡轮，其操作性地连接于行星齿轮组的齿圈部件上；及导轮，其安置于所述泵和所述涡轮之间；
单向离合器组件，其至少包括固定部分和可转动部分，所述可转动部分操作性地连接于所述变扭器的导轮上并连接于所述行星齿轮组的中心齿轮部件上，使得所述中心齿轮部件、所述可转动部分和所述导轮能够一起旋转；
所述行星齿轮组，其操作性地连接于所述变扭器及所述自动变速器上，其中来自所述变扭器的输出通过所述行星齿轮组可传递至所述自动变速器，以便可得到第二组预先定义的传动比，其中所述行星齿轮组包括所述中心齿轮部件、所述齿圈部件及小齿轮部件，所述小齿轮部件操作性地连接于所述变速器上；
离合器，其安置于所述发动机和所述自动变速器之间，所述离合器配置为选择性地配接所述发动机和所述自动变速器，以便绕开所述行星齿轮组，并可得到所述第一组预先定义的传动比；及减振器组件，其安置于所述离合器与所述自动变速器之间，所述减振器组件配置为在发动机扭矩峰值被传递到所述自动变速器之前，至少部分地吸收任何发动机扭矩峰值，从而提供更平稳的运行。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：还包括接地套管，其操作性地连接于所述单向离合器组件的固定部分上，以使所述单向离合器组件的固定部分接地。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于：所述单向离合器是单向滚柱离合器。
用于扩大自动变速器的齿轮传动比范围的装置
技术领域
[0001] 本发明大体涉及一种装置，其配置为选择性地增加自动变速器的齿轮传动比范围。
背景技术
[0002] 通常，机动车辆自动变速器包括多个齿轮元件，齿轮元件配接其输入轴和输出轴，及相关数量的扭矩产生设备，如离合器和刹车，扭矩产生设备是选择性地可接合的，以激活某些齿轮元件，以在输入轴与输出轴之间产生希望得到的传动比。通过减振器或液力偶合器(fluid coupling)如变扭器(torque converter)，变速器输入轴与车辆发动机相连接，且输出轴与车轮直接相连接。
[0003] 变速器传动比定义为变速器输入速度除以变速器输出速度。从而，低速档范围具有高传动比(speed ratio)，而高速档范围具有较低的传动比。可得到的传动比的数量大体取决于变速器的类型。例如，五档变速器提供五种前进传动比，六档变速器提供六种前进传动比。对于一些应用，为最优化车辆性能及改善燃油经济性，提供附加的传动比(即，扩大的比率范围)是有利的。
发明内容
[0004] 本发明的装置配置为扩大自动变速器的传动比范围。装置包括变扭器，其操作性地连接于发动机上，并由发动机驱动。行星齿轮组操作性地连接于变扭器及自动变速器上。来自变扭器的输出通过行星齿轮组可传递至自动变速器，以便可得到额外的传动比。离合器安置于发动机和自动变速器之间。离合器配置为选择性地配接发动机和自动变速器，以便绕开行星齿轮组和变扭器。
[0005] 装置可以包括减振器组件，其安置于离合器与自动变速器之间，其中，减振器组件配置为在发动机扭矩峰值被传递到自动变速器之前，至少部分地吸收任何发动机扭矩峰值，从而提供更平稳的运行。
[0006] 变扭器可以包括泵(pump)，其操作性地连接于发动机上；涡轮(turbine)，其操作性地连接于行星齿轮组上；及导轮(stator)，其安置于泵和涡轮之间。
[0007] 装置还包括单向离合器组件，其操作性地连接于导轮上及连接于行星齿轮组上。
[0008] 行星齿轮组可以包括中心齿轮部件，其操作性地连接于单向离合器组件上；齿圈部件，其操作性地连接于涡轮上；及小齿轮部件，其操作性地连接于变速器上。
[0009] 装置可以包括接地套管，其操作性地连接于单向离合器组件上，以使单向离合器组件的至少一部分是接地的。
[0010] 当与附图结合，本发明的上述特征及优点及其它特征及优点从下面的实现本发明的最佳模式的详细描述中是很显而易见的。
附图说明
[0011] 图1为根据本发明的车辆的示意性图示；及
[0012] 图2为根据本发明的变扭器和行星齿轮组的示意性图示。
具体实施方式
[0013] 参照附图，其中，类似的标号指类似的元件，图1示出了根据本发明的车辆10的示意性代表图。车辆10包括发动机12、行星齿轮组14、变扭器16、及变速器18。根据优选实施例，变速器18为六档变速器，配置为选择性地产生下面的传动比：3.52、1.88、1.40、1.00、0.76及0.64。然而，可以理解，本发明还可适用于其它变速器。为了本发明的目的，变速器
18的传动比定义为变速器输入速度除以变速器输出速度。相似地，行星齿轮组14的传动比定义为行星输入速度除以行星输出速度，及变扭器16的传动比定义为变扭器输入速度(或泵速度)除以变扭器输出速度(或涡轮速度)。
[0014] 变扭器16包括泵22、涡轮24、及导轮26。发动机12及变速器18分别安置在变扭器16的相对侧。如图2所示，变扭器16还包括壳体28，壳体28附接于变扭器盖体30上，以使室32充满形成于其内的工作流体(未示出)。壳体28固定于泵22上，以使壳体28与泵22一起旋转。
[0015] 再次参照图1，泵22由发动机12驱动，如下面将要详细描述。如本技术领域内所公知的，通过工作流体(未示出)的运行，从泵22到涡轮24可传送发动机扭矩。涡轮24连接于行星齿轮组14上，且行星齿轮组14连接于变速器18的输入轴36上，以使发动机扭矩完全可传递至变速器18。
[0016] 泵22的旋转造成工作流体(未示出)被向外朝向涡轮24引导。当这个以足够的力发生以克服旋转阻力时，涡轮24开始旋转或转动。可以执行这个涡轮旋转以驱动变速器输入轴36，并由此发动车辆10。通过导轮26，退出涡轮24的流体流被引导回泵22内。导轮26将流体流的方向改变为从涡轮24到泵22，与泵旋转的方向相同，从而减小泵的扭矩并造成扭矩倍增。
[0017] 导轮26装配于单向离合器组件42的外座圈(outer race)40上，以使导轮26与外座圈40一起旋转。根据优选实施例，单向离合器组件42为滚柱离合器，然而，也可以预想可选的单向离合器配置。优选的单向离合器组件42包括外座圈40、内座圈44及安置于其间的滚轴46。内座圈44紧固于接地套管48上，以使内座圈44是接地的。外座圈40相对于内座圈44的旋转由滚轴46在第一方向上推动，并通过传统的锁固机构(未示出)在相对的方向上阻止。外座圈40连接于行星齿轮组14上，如将在下面的详细描述。
[0018] 将行星齿轮组14插入变扭器16的涡轮24与变速器输入轴40之间的机械路径。行星齿轮组14包括中心齿轮50、小齿轮52及齿圈(ringgear)54。中心齿轮50操作性地连接于外座圈40上，以使中心齿轮50、外座圈40和导轮26一起旋转。齿圈54操作性地连接于涡轮24上，以使齿圈54和涡轮24一起旋转。小齿轮52操作性地连接于变速器输入轴36上，以使小齿轮52的旋转可传递至变速器18。小齿轮52和变速器输入轴36还通过减振器组件62操作性地连接于离合器60上，如将在下面的详细描述。
[0019] 离合器60是选择性地可接合的，以绕开行星齿轮组14，以使变扭器传动比变成1。换句话说，当接合离合器60时，发动机扭矩通过离合器60、通过减振器组件62传递至变速器输入轴36，没有任何来自行星齿轮组14或变扭器16的扭矩增加。
[0020] 减振器组件62安置于离合器60和变速器输入轴36之间，并包括一个或多个减振器弹簧64，减振器弹簧64分别紧固于主动部件66(示于图2)与从动部件68(示于图2)之间。当接合离合器60时，发动机扭矩从飞轮(未示出)传递至盖体30(示于图2)，通过离合器60并传递至主动部件66。主动部件66的旋转最初在主动部件66和从动部件68之间压缩减振器弹簧64，并在此后，压缩的减振器弹簧64传递主动部件66的旋转至从动部件68。因此，在被传递至变速器18之前，减振器弹簧64适用于至少部分地吸收发动机扭矩峰值，并由此提供平稳的车辆运行。
[0021] 通过两个动力流路径中的一个，从发动机12(示于图1)将扭矩可传递至变速器18(示于图1)。第一动力流路径通过接合离合器60是可选择的，且第二动力流路径通过分离离合器60是可选择的。参照图2，示出了建立两个动力流路径的连接。
[0022] 当离合器60是接合的，发动机扭矩可从从飞轮(未示出)传递，通过变扭器盖体30，通过离合器60，并传递至主动部件66。主动部件66的旋转可传递通过减振器弹簧64并至从动部件68。从动部件68包括花键部70，花键部70适用于接合托架(carrier)74的互补的花键部72，以使从动部件68的旋转可传递至托架74。托架74包括第二花键部76，第二花键部76适用于接合变速器输入轴36的互补的花键部78，以使托架74的旋转可传递至变速器输入轴36。因此，当离合器60是接合的时候，行星齿轮组14和变扭器16是绕开的，且发动机扭矩可传递至变速器，而没有扭矩增加或速度减小。
[0023] 当离合器60是分离的时候，发动机扭矩可从飞轮(未示出)传递，通过变扭器盖体30、通过壳体28并传递至泵22。泵22的旋转造成工作流体(未示出)旋转涡轮24。涡轮24配接于齿圈54，以使涡轮24与齿圈54一起旋转。
[0024] 泵22的旋转还造成工作流体旋转导轮26及装配在那的外座圈40。外座圈40连接于中心齿轮部件50，以使外座圈40与中心齿轮部件50一起旋转。导轮26优选地由单向离合器组件42锁固，直到变扭器16的变扭器传动比达到大约0.8。如下面将要详细描述，离合器60优选地仅仅分开，以在低传动范围上提供扩大的比率范围，以大体上将导轮26及中心齿轮部件50锁固或接地。齿圈54的旋转由涡轮24驱动，其造成与其接合的小齿轮52旋转。小齿轮52的旋转通过心轴80可传递至托架74。托架74的第二花键部76，其与变速器输入轴36的互补的花键部78相接合，允许扭矩从托架74传输至变速器输入轴36。
[0025] 上面已描述了本发明的装置，优选的运转方式将在下面描述。如前所示，当离合器60是接合的，行星齿轮组14是绕开的，且变扭器传动比变为1.0，以便可得到优选的变速器
18的六个传动比(即，3.52，1.88，1.40，1.00，0.76及0.64)。当处于六个变速器传动比中的一个中时，通过松开离合器60可获得额外的传动比，以使行星齿轮组的传动比作为加倍系数应用。
[0026] 根据优选实施例，行星齿轮组14的传动比为1.42，然而，还可以实现可选的行星齿轮组配置。具有1.42的传动比的优选的行星齿轮组14减小速度并相应地增加扭矩。
[0027] 当变速器18(示于图1)在第一齿轮中且离合器是接合的时候，行星齿轮组14是绕开的，且齿轮传动比因此为3.52。当变速器18在第一齿轮中时，通过分离离合器，优选的行星齿轮组传动比1.42作为对变速器的第一齿轮传动比3.52的加倍系数而应用，从而提供传动比5.0(即，3.52×1.42)。
[0028] 当变速器18(示于图1)在第二齿轮中及离合器是接合的时候，行星齿轮组14是绕开的，且齿轮传动比因此为1.88。当变速器18在第二齿轮中时，通过分离离合器60，优选的行星齿轮组传动比1.42作为对变速器的第二齿轮传动比1.88的加倍系数而应用，从而提供传动比2.66(即，1.88×1.42)。因此，本发明为具有六档速度的变速器18提供两个额外的传动比(5.0和2.66)，总共八个不同的传动比(5.0，3.52，2.66，1.88，1.40，1.00，0.76和0.64)。
[0029] 本发明的两个额外的传动比(5.0和2.66)在低传动范围上提供扩大的比率范围。这个扩大的比率范围改善车辆性能，且额外的低传动范围是特别有利的，例如，为增加低速加速度或当向陡坡上滑行时。扩大的比率范围还可以允许使用更高的传动比(未示出)，以改善高速公路燃油经济性。从而，本发明展示了对已存在的变速器的相对便宜的附加，及不需要与改进整个新的变速器的时间和费用。
[0030] 当变速器18在其余的齿轮3-6中的一个中时，通过松开离合器60可获得额外的传动比，与通过变速器18已经可得到的传动比没有明显的不同。从而，除非变速器在第一齿轮或第二齿轮中，离合器60是优选地不分离的。然而，可以理解，当变速器在齿轮3-6中的一个中时，包含不同的行星齿轮组配置和/或变速器配置的可选实施例可以通过松开离合器而预想产生额外的传动比。
[0031] 虽然执行本发明的最佳模式已详细描述，对于那些熟悉本技术领域的与本发明有联系的人员将会理解，各种实施本发明的可选择设计和实施例在所附权利要求的范围内。
