CN101784820A

CN101784820A - 变矩器

Info

Publication number: CN101784820A
Application number: CN200880102871A
Authority: CN
Inventors: 山下俊哉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2008-09-03
Publication date: 2010-07-21
Also published as: EP2189682A1; JP2009058105A; WO2009031556A1; US20100178172A1

Abstract

本发明公开了包括泵轮、涡轮和导轮的变矩器。泵轮，输入扭矩而围绕轴线旋转。涡轮，能旋转地配置于与泵轮同轴且与该泵轮相对的位置上。导轮，设在泵轮及涡轮之间，具有调整介于所述泵轮及涡轮之间的流体的从涡轮向泵轮的流动的导轮叶片。泵轮、涡轮以及导轮形成圆面旋转体，利用在圆面旋转体的内部存在的流体，在泵轮与涡轮之间传递扭矩。圆面旋转体的内径与外径之比即圆面旋转体内外径比，在0.55～0.68的范围内进行设定。导轮叶片中的泵轮一侧的部分相对于泵轮及涡轮的轴线的倾斜角度即出口角度，在30～40°的范围内进行设定。

Description

变矩器

技术领域

本发明涉及变矩器。

背景技术

在汽车等车辆中，在发动机的曲轴与变速器的输入轴之间设有进行扭矩的传递的变矩器。在专利文献1中公开有这样的变矩器的一例。

变矩器包括泵轮、涡轮和导轮。当输入有扭矩时，泵轮围绕轴旋转。涡轮可旋转地配置于与泵轮同轴且与该泵轮相对的位置上。导轮设在泵轮和涡轮之间，并具有导轮叶片。通过在由泵轮、涡轮以及导轮形成的圆面旋转体(流体工作室)的内部存在的流体，在泵轮与涡轮之间进行扭矩的传递。上述导轮叶片调整上述流体的从涡轮向泵轮的流动。

作为表示变矩器的性能的参数而使用变矩比。变矩比是作用于涡轮上的扭矩(输出扭矩)与向泵轮输入的扭矩(输入扭矩)之比。该变矩比越大，变矩器的性能就越高。

作为表示变矩器的性能的另一参数而使用容积系数。当将变矩器的输入扭矩(发动机的输出扭矩)设为“Te”，将泵轮的转速(输入转速)设为“NE”时，在表示所述输入扭矩Te及输入转速NE的关系的“Te＝C·NE²”式中，通过“C”表示的即是容积系数。

从上述式可知，在输入扭矩Te一定的条件的基础上，容积系数C越小，输入转速NE上升越快，容积系数C越大，输入转速NE上升变得越慢。换言之，要将输入转速NE保持预定的值时，如容积系数C越小则输入扭矩Te肯定变小，容积系数C越大则输入扭矩Te肯定变大。

因此，为了与发动机的排气量(输出扭矩的特性)无关地，使输入转速NE的上升相对于输入扭矩Te(发动机的输出扭矩)的增加的特性优化，需要适当地设定容积系数C。具体而言，越是输出扭矩大的大排气量的发动机，容积系数C设定得越大，相反越是输出扭矩小的小排气量的发动机，上述容积系数C设定得越小。

变矩比及容积系数C，相对于涡轮的转速(输出转速)与输入转速NE之比即转速比的变化，表示如图5所示的推移趋势。变矩比及容积系数C(准确来讲为它们的推移趋势)，可通过调整泵轮中的与涡轮相对的部分上形成的泵轮叶片的弯曲形状而进行变更。其中，例如将变矩比从图5(a)的用虚线表示的值较大地变化成用实线表示的值而设定泵轮叶片时，容积系数C从图5(b)的用虚线表示的值减小至用实线表示的值。即，增大变矩比时容积系数C变小，增大容积系数C时变矩比变小。

因此，通过调整泵轮叶片的弯曲形状而使变矩比及容积系数C变化的情况下，需要以使得输入转速NE的上升相对于输入扭矩Te的增加的特性优化的方式设定容积系数C，同时将变矩比设定得尽可能大。

当变矩器变得大型化时，提高包含变矩比及容积系数C的性能。但是，由于在变矩器的搭载空间上存在限度，因而期望不使变矩器大型化而能提高性能。

专利文献1：日本特开2005-249146号公报

发明内容

本发明的目的在于提供不使之大型化而能提高性能的变矩器。

为了达成上述目的，在本申请发明的一方式中，提供包括泵轮、涡轮和导轮的变矩器。上述泵轮，输入扭矩而围绕轴线旋转。上述涡轮，能旋转地配置于与上述泵轮同轴且与该泵轮相对的位置上。上述导轮，设在泵轮及涡轮之间，具有调整介于所述泵轮及涡轮之间的流体的从上述涡轮向上述泵轮的流动的导轮叶片。上述泵轮、上述涡轮以及上述导轮形成圆面旋转体，利用在圆面旋转体的内部存在的上述流体，在上述泵轮与上述涡轮之间传递扭矩。上述圆面旋转体的内径与外径之比即圆面旋转体内外径比，在0.55～0.68的范围内进行设定。上述导轮叶片中的上述泵轮一侧的部分相对于上述泵轮及上述涡轮的轴线的倾斜角度即出口角度，在30～40°的范围内进行设定。

附图说明

图1是表示本实施方式的变矩器的内部构造的剖视图。

图2是表示图1的导轮叶片的形状的简图。

图3是表示变矩器的变矩比相对于圆面旋转体内外径比的变化的推移的图表。

图4是表示变矩器的容积系数相对于导轮叶片的出口角度的变化的推移的图表。

图5(a)及图5(b)分别是表示变矩比及容积系数相对于变矩器的转速比的变化的推移的图表。

具体实施方式

下面，根据图1至图4对将本发明具体化为搭载于汽车上的变矩器的一实施方式进行说明。

图1所示的变矩器包括前罩3和泵轮4，所述前罩3，可一体旋转地与作为发动机的输出轴的曲轴连结，所述泵轮4可一体旋转地与该前罩3连结。泵轮4具有圆筒状的泵轮轮毂5。泵轮4的旋转轴线(中心轴线)与泵轮轮毂5的旋转轴线一致。当曲轴旋转时，以泵轮4的旋转轴线为中心，前罩3及泵轮4一体地旋转。

前罩3及泵轮4划分形成流体室6，流体室6被工作油充满。在流体室6内，在与泵轮4相对的位置上配置有涡轮9，在该涡轮9与泵轮4之间配置有导轮1`在与泵轮4同一轴线上配置有贯通泵轮轮毂5的圆筒状的内环7。导轮10经由单向离合器11与内环7连结。导轮10因上述单向离合器11，以上述旋转轴线为中心能够仅向与涡轮9的旋转方向相同的方向旋转。涡轮9具有圆筒状的涡轮轮毂8。涡轮轮毂8贯通上述内环7且配置于与泵轮4同一轴线上。涡轮轮毂8可一体旋转地与变速器的输入轴连结。在变矩器中，通过存在于泵轮4与涡轮9之间的工作油，在泵轮4(发动机一侧)与涡轮9(变速器一侧)之间传递扭矩。

流体室6内，在前罩3与涡轮9之间，设有用于机械性地连结泵轮与涡轮9的锁止机构12。锁止机构12具有减振器13、圆板状的离合器片14和摩擦材料15。离合器片14在前罩3的附近与该前罩3平行地配置。离合器片14经由减振器13可一体旋转地与涡轮轮毂8连结。摩擦材料15固定于离合器片14中的前罩3一侧的面上。

离合器片14，因基于在该离合器片14和涡轮9之间的部分发挥作用的油压与在该离合器片14和前罩3之间的部分发挥作用的油压的差压的力，以使摩擦材料15相对于前罩3按压或脱离的方式进行位移。可通过利用油压回路选择性地进行工作油向该离合器片14与涡轮9之间的部分的供给和工作油向该离合器片14与前罩3之间的部分的供给来调整上述差压。在以将摩擦材料15相对于前罩3按压的方式使离合器片14进行位移的状态下，泵轮4和涡轮9被机械性地连结，在以将摩擦材料15相对于前罩3脱离的方式使离合器片14进行位移的状态下，上述连结被解除。

接着，对泵轮、涡轮9以及导轮10进行详细说明。

泵轮4包括具有在其旋转方向上等间隔地设置的多个泵轮叶片17的泵轮外环16。与泵轮4相对而设置的涡轮9，包括具有在其旋转方向上等间隔地设置的多个涡轮叶片19的涡轮外环18。泵轮叶片17和涡轮叶片19在泵轮轮毂5及涡轮轮毂8的旋转轴线的延长方向(图中的左右方向)上相互相对。

从发动机向泵轮4输入扭矩而使该泵轮4旋转时，在泵轮外环16的相邻的泵轮叶片17之间存在的工作油向该泵轮叶片17推压，如箭头Y1所示地向涡轮9流动。各涡轮叶片19受到向上述涡轮9的工作油流。由此，相对于涡轮9作用有向旋转方向的扭矩。从泵轮4向相邻的涡轮叶片19之间流动而来的工作油，如箭头Y2所示地向相邻的泵轮叶片17之间流动。通过如上所述的在泵轮4和涡轮9之间的工作油流，在泵轮4和涡轮9之间经由工作油进行扭矩的传递。

位于泵轮4和涡轮9之间的导轮10，具有在旋转方向上等间隔地设置的多个导轮叶片20。导轮叶片20配置于泵轮叶片17与涡轮叶片19之间。导轮叶片20调整从泵轮4向涡轮9流动的工作油流。导轮叶片20中的泵轮17一侧的部分，相对于泵轮轮毂5及涡轮轮毂8的旋转轴线延长的方向(图中的左右方向)向导轮10的旋转方向倾斜。图2是表示导轮叶片20的形状的简图，简要表示从图1的箭头A方向观察的导轮叶片20的剖面形状。下面将导轮叶片20中的泵轮17一侧部分的倾斜角度称作导轮叶片20的出口角度θ。

如图1所示，通过泵轮叶片17、涡轮叶片19以及导轮叶片20形成有圆面旋转体(流体工作室)21。在图1中，“D1”表示圆面旋转体21的内径即圆面旋转体内径，“D2”表示圆面旋转体21的外径即圆面旋转体外径，“L”表示圆面旋转体21的轴方向宽度，即泵轮轮毂5及涡轮轮毂8的轴线延长的方向中的圆面旋转体21的宽度即圆面旋转体宽度。

在该变矩器中，轴方向长度(图中左右方向的长度)被大幅度缩短，并且搭载有锁止机构12。因此，限制能形成圆面旋转体21的针对上述轴方向的空间。因而圆面旋转体21是上述轴方向的尺寸较小的扁平圆面旋转体。圆面旋转体21的扁平等级可通过圆面旋转体宽度L与圆面旋转体外径D2之比(L/D2)来求出。圆面旋转体21的扁平等级，即上述比(L/D2)为0.2以下，例如为“0.12”。

变矩器中，期望的是不使之大型化而提高包含变矩比及容积系数的性能。下面，对用于实现该要求的圆面旋转体内外径比(D1/D2)的设定以及导轮叶片20的出口角度θ的设定进行说明。

如图3所示，变矩器的变矩比以相对于圆面旋转体内外径比的变化而具有最大值的方式推移。在试图提高变矩器的性能的情况下，期望的是尽可能地增大变矩比。因此，圆面旋转体内外径比成为包含变矩比变得最大时的值且在该值的附近设定有上限及下限的范围内的值。在本实施方式中，将这种范围称作内外径比设定范围。这样的圆面旋转体内外径比的设定可通过调整圆面旋转体内径D1来实现。本实施方式的内外径比设定范围例如为“0.55～0.68”，圆面旋转体内外径比为“0.67”。更优选的内外径比设定范围为“0.57～0.65”。在采用该内外径比设定范围的情况下，在该范围内的值中设定有圆面旋转体内外径比。

在如上所述地设定圆面旋转体内外径比的基础上，如减少圆面旋转体宽度L，减小圆面旋转体21的扁平等级(L/D2)时，难以确保容积系数C。但是，例如如图4所示，可通过减小导轮叶片20的出口角度θ来增大容积系数C。基于减小出口角度θ而进行的容积系数C的增大，如图5(b)所示，可在变矩器的转速比的全部变化区域(0～1)内实现。

在本实施方式中，利用如上所述地出口角度θ与容积系数C之间的关系并设定如下所述的圆面旋转体内外径比及出口角度θ来抑制容积系数C变小。详细而言，在将圆面旋转体内外径比设为上述内外径比设定范围内的值的状况下，在容积系数C成为必要级别以上的上述出口角度θ的范围即角度设定范围内的值中设定该出口角度θ。通过这样的出口角度θ的设定，可使容积系数C成为必要级别以上。并且，因出口角度θ的设定而变小的变矩比，可通过将圆面旋转体内外径比设为上述内外径比设定范围内的值来进行补偿，由此能确保充分的变矩比。在本实施方式中，角度设定范围为“30～40°”，出口角度θ为“36°”。更优选的角度设定范围为“35～40°”。

通过如上所述地设定圆面旋转体21的圆面旋转体内外径比以及导轮叶片20的出口角度θ，不使变矩器(导轮外径D2)大型化而就可将变矩比设为最大值或其附近的值，且能使容积系数C在必要级别以上。其结果，能提高包含变矩比及容积系数C的变矩器的性能。

根据以上说明的本实施方式，可得到以下所示的优点：

(1)不使变矩器大型化，就能提高包含变矩比及容积系数C的变矩器的性能。

(2)变矩比在圆面旋转体内外径比处于0.55～0.68的范围内时变得最大。在圆面旋转体内外径比处于上述范围时，通过将导轮叶片20的出口角度θ设定在30～40°的范围内而容积系数C成为必要级别以上。因此，通过将内外径比设定范围设为“0.55～0.68”，将角度设定范围设为“30～40°”，不使之大型化而就能提高变矩器的性能。

(3)圆面旋转体21是泵轮4及涡轮9的旋转轴线延长的方向中的尺寸较小的扁平圆面旋转体。在具有扁平圆面旋转体的变矩器中，变矩比及容积系数C的确保成为问题。但是，本实施方式的变矩器，能够有效地确保包含变矩比及容积系数的变矩器的性能。

(4)在圆面旋转体宽度L与圆面旋转体外径D2之比(L/D2)例如为0.2以下的圆面旋转体21中，变矩器的性能降低很显著，从而担忧由此产生的影响。但是，即使在这种变矩器中也能有效地确保包含变矩比及容积系数的变矩器的性能。

(5)在流体室6内的涡轮9与前罩3之间设有锁止机构12。因此，设置泵轮4及涡轮9等的空间在变矩器的轴方向上受到限制。并且锁止机构12的减振器13向与前罩3相反的一侧伸出。因此，为了避免减振器13与涡轮9之间的接触而不得不增大圆面旋转体内径D1，这成为使圆面旋转体内径D1变小的限制。如上所述，由于因设置锁止机构12而导致圆面旋转体21变薄或导致圆面旋转体内径D1增加，因而难以确保变矩比及容积系数等变矩器的性能。但是，本实施方式的变矩器，即使在这种状况下也能有效地确保包含变矩比及容积系数的变矩器的性能。

上述实施方式也可以如下所述地进行变更。

也可以将本发明适用于没有锁止机构12的变矩器中。

圆面旋转体宽度L与圆面旋转体外径D2之比(L/D2)也可以是0.2以下且“0.12”以外的值。

上述比(L/D2)也可以是大于0.2的值。

圆面旋转体内外径比也可以是内外径比设定范围内的“0.67”以外的值。

内外径比设定范围也可以是“0.57～0.65”。

导轮叶片20的出口角度θ也可以是角度设定范围内的“36°”以外的值。

角度设定范围也可以是“35～40°”。

Claims

1.一种变矩器，包括：

泵轮，输入扭矩而围绕轴线旋转；

涡轮，能旋转地配置于与所述泵轮同轴且与该泵轮相对的位置上；和

导轮，设在泵轮及涡轮之间，具有调整介于所述泵轮及涡轮之间的流体的从所述涡轮向所述泵轮的流动的导轮叶片，

所述泵轮、所述涡轮以及所述导轮形成圆面旋转体，利用在圆面旋转体的内部存在的所述流体，在所述泵轮与所述涡轮之间传递扭矩，其特征在于，

所述圆面旋转体的内径与外径之比即圆面旋转体内外径比，在0.55～0.68的范围内进行设定，

所述导轮叶片中的所述泵轮一侧的部分相对于所述泵轮及所述涡轮的轴线的倾斜角度即出口角度，在30～40°的范围内进行设定。

2.如权利要求1所述的变矩器，其特征在于，所述泵轮及所述涡轮的轴线延长的方向上的所述圆面旋转体的宽度与所述圆面旋转体的外径之比在0.2以下。

3.如权利要求1或2所述的变矩器，其特征在于，还包括：

罩，形成配置所述泵轮、所述涡轮以及所述导轮的流体室；和

锁止机构，设在所述流体室内，机械性地连结所述泵轮与所述涡轮。