CN103597250B - 变矩器的定子结构 - Google Patents

Abstract

变矩器的分别被对应的单向离合器支承于固定部的第1、第2定子（40、41）中，油的流动方向下游侧的第2定子（41）的第2定子叶片（46）的数量比上游侧的第1定子（40）的第1定子叶片（42）的数量多，并且第2定子叶片（46）的厚度的最大值（t2）比第1定子叶片（42）的厚度的最小值（t1）小，因此，能够充分确保第1定子叶片（42）的后缘（42b）和第2定子叶片（46）的前缘（46a）之间的间隙（β），防止油的流动在所述间隙（β）滞留，并且，利用数量较多的第2定子叶片（46）对油的流动有效地进行整流，由此能够同时实现变矩器的扭矩比的提高和容量系数的提高。

Description

变矩器的定子结构

技术领域

本发明涉及变矩器的定子结构，其中，所述变矩器具备与驱动源连接且绕轴线旋转的泵轮、与变速器的输入轴连接且绕所述轴线旋转的涡轮、以及配置在所述泵轮和所述涡轮之间的定子，所述定子由位于油的循环方向的上游侧的第1定子和位于所述循环方向的下游侧的第2定子构成，所述第1、第2定子经各自对应的单向离合器支承于固定部。

背景技术

机动车用的变矩器具备与发动机的曲轴连接的泵轮、与变速器的主轴连接的涡轮、以及经单向离合器支承于壳体的定子，利用由泵轮产生的油的流动驱动涡轮，利用定子对通过涡轮后偏向的油的流动进行整流，由此使油沿着泵轮、涡轮和定子循环。

图14的（A）是示出以往的高扭矩比型的变矩器的定子01的叶栅的图，其定子叶片02为了实现高扭矩比而具有大的弯度。对于该变矩器，在速度比（输出转速/输入转速）小的区域，通过涡轮后的油从腹面侧流入定子叶片02而顺畅地流动（参照箭头a），但是在速度比大的区域，通过涡轮后的油从背面侧流入定子叶片02（参照箭头b），因此，油的液流在弯度大的定子叶片02的腹面侧剥离，从而存在扭矩比（输出扭矩/输入扭矩）变得比1小、或容量系数（输入扭矩/输入转速²）大幅降低这样的问题。

在这样的情况下，以往，用于将定子01支承于壳体的单向离合器解除卡合，使定子01向箭头c方向空转来抑制定子叶片02的失速，由此实现了性能的改善。

图15是示出高扭矩比型的变矩器（参照实线）和高容量型的变矩器（参照虚线）的扭矩比及容量系数对应于速度比如何变化的图。与高容量型的变矩器相比，高扭矩比型的变矩器在低速度比区域的扭矩比优异，但是存在在高速度比区域的容量系数依然较低这样的问题。

为了进一步改善上述的在高速度比区域的容量系数，根据下述的专利文献1公知这样的技术：如图14的（B）所示，将定子01的定子叶片02分割成油的流动方向上游侧的第1定子叶片02a和油的流动方向下游侧的第2定子叶片02b，通过一个个的单向离合器将第1定子叶片02a和第2定子叶片02b支承于壳体，以使它们能够分别独立地空转。

这样，通过将定子叶片02分割为第1定子叶片02a和第2定子叶片02b，由此，随着速度比的增加，先使第1定子叶片02a空转，并使第2定子叶片02b发挥油的整流功能，并且，随着速度比的进一步增加，使第1定子叶片02a和第2定子叶片02b两者都空转，从而能够防止油的液流的剥离。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开昭62-100365号公报

发明内容

发明要解决的课题

可是，如图14的（B）所示，上述专利文献1记载的发明在第1定子叶片02a空转而第2定子叶片02b固定时，在第1定子叶片02a和第2定子叶片02b的相对位置以叶栅的间距的一半的量偏移的状态下，在第1定子叶片02a的后缘和第2定子叶片02b的前缘之间形成的间隙α变得极端狭窄，从而存在这样的可能性：在该间隙α的部分，油的流动受到阻碍而使得性能下降。

本发明是鉴于前述的情况而完成的，其目的在于同时实现变矩器的扭矩比的提高和容量系数的提高。

用于解决问题的手段

为了实现上述目的，根据本发明，提出一种变矩器的定子结构，所述变矩器具备与驱动源连接且绕轴线旋转的泵轮、与变速器的输入轴连接且绕所述轴线旋转的涡轮、以及配置在所述泵轮和所述涡轮之间的定子，所述定子由位于油的循环方向的上游侧的第1定子和位于所述循环方向的下游侧的第2定子构成，所述第1定子和第2定子经各自对应的单向离合器支承于固定部，所述变矩器的定子结构的第1特征在于，所述第1定子和第2定子中的一个定子的叶片的数量比另一个定子的叶片的数量多，并且所述一个定子的叶片的厚度的最大值比所述另一个定子的叶片的厚度的最小值小。

另外，根据本发明，提出了一种变矩器的定子结构，在所述第1特征的基础上，其第2特征在于，所述一个定子的叶片的径向外端部在所述轴线方向上的长度比该叶片的径向内端部在所述轴线方向上的长度大。

另外，根据本发明，提出了一种变矩器的定子结构，在所述第1或第2特征的基础上，其第3特征在于，所述一个定子的叶片是钣金冲压制成的，所述另一个定子的叶片是压铸制成的。

并且，实施方式的主轴13对应于本发明的输入轴，实施方式的变矩器外壳38对应于本发明的固定部，实施方式的第1定子叶片42和第2定子叶片46对应于本发明的定子的叶片，实施方式的第1单向离合器44和第2单向离合器48对应于本发明的单向离合器。

发明效果

根据本发明的第1特征，在变矩器的速度比小的区域，第1、第2单向离合器都卡合，第1、第2定子都被固定部约束，油沿着第1、第2定子叶片流动从而被向所希望的方向整流。如果随着速度比增加而油流入定子的流入方向变化，则第1单向离合器解除卡合从而使第1定子空转，由此可以防止第1定子叶片失速，因此，油沿着第2定子的第2定子叶片流动从而被向所希望的方向整流。在速度比大的区域，由于油流入定子的流入方向进一步变化，因此，第1、第2单向离合器都解除卡合，从而使第1、第2定子都空转，油能够不受第1、第2定子叶片阻挡地向所希望的方向流出。

第1、第2定子中的一个定子的叶片的数量比另一个定子的叶片的数量多，并且一个定子的叶片的厚度的最大值比另一个定子的叶片的厚度的最小值小，因此，能够充分确保第1定子叶片的后缘和第2定子叶片的前缘之间的间隙，防止油的流动在所述间隙滞留，并且，利用数量较多的一个定子的叶片对油的流动有效地进行整流，由此能够同时实现变矩器的扭矩比的提高和容量系数的提高。

另外，根据本发明的第2特征，一个定子的叶片的径向外端部在轴线方向上的长度比该叶片的径向内端部在轴线方向上的长度大，因此，能够扩大该叶片的弦长从而提高油的流动的整流效果。

另外，根据本发明的第3特征，一个定子的叶片是钣金冲压制成的，因此能够以低成本来进行制造。另外，虽然另一个定子的叶片是压铸制成的，但通过将定子分割成两部分，由此，与不对其进行分割的情况相比较，所述另一个定子的叶片的翘曲变小，因此能够简化模具的结构从而削减制造成本。

附图说明

图1是变矩器的纵剖视图。（第1实施方式）

图2是第1、第2定子的立体图。（第1实施方式）

图3是沿图1的3-3线的剖视图。（第1实施方式）

图4是用于比较实施方式的定子和以往的高扭矩比型定子的性能的曲线图。（第1实施方式）

图5是用于比较实施方式的定子和以往的2级定子的性能的曲线图。（第1实施方式）

图6是变矩器的纵剖视图。（第2实施方式）

图7是第1、第2定子的立体图。（第2实施方式）

图8是沿图6的8-8线的剖视图。（第2实施方式）

图9是变矩器的纵剖视图。（第3实施方式）

图10是第1、第2定子的立体图。（第3实施方式）

图11是沿图9的11-11线的剖视图。（第3实施方式）

图12是用于比较实施方式的定子和以往的高扭矩比型定子的性能的曲线图。（第3实施方式）

图13是用于比较实施方式的定子和以往的2级定子的性能的曲线图。（第3实施方式）

图14是示出以往的变矩器的定子的图。（以往例）

图15是示出以往的变矩器的扭矩比和容量系数的特性的曲线图。（以往例）

标号说明

12：泵轮；

13：主轴（输入轴）；

14：涡轮；

15：定子；

38：变矩器外壳（固定部）；

40：第1定子；

41：第2定子；

42：第1定子叶片（定子的叶片）；

44：第1单向离合器（单向离合器）；

46：第2定子叶片（定子的叶片）；

48：第2单向离合器（单向离合器）；

L：轴线。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

第1实施方式

首先，基于图1～图5对本发明的第1实施方式进行说明。

如图1所示，机动车用的变矩器T具备：与作为驱动源的发动机（未图示）的曲轴11连接的泵轮12；与变速器（未图示）的主轴13连接的涡轮14；配置在泵轮12和涡轮14之间的定子15；以及能够将泵轮12和涡轮14结合起来的锁止离合器16。曲轴11和主轴13在彼此的轴端对置的状态下同轴地配置在变矩器T的轴线L上。

板状的驱动板17通过螺栓18…固定于曲轴11的轴端，所述驱动板17的外周部通过螺栓53…固定于盘状的变矩器罩20的外周部，所述变矩器罩20经滑动轴承19旋转自如地支承于主轴13的轴端。

泵轮12由下述部分构成：泵壳21，其焊接于变矩器罩20的外周部；泵毂22，其焊接于泵壳21的内周部，且包围主轴13的外周；多个泵叶片23…，它们突出设置于泵壳21的内表面；和泵芯24，其将泵叶片23…的末端之间连接起来。另外，涡轮14由下述部分构成：涡轮毂25，其与主轴13的轴端部花键结合；涡轮壳26，其焊接于涡轮毂25；多个涡轮叶片27…，它们突出设置于涡轮壳26的内表面；和涡轮芯28，其将涡轮叶片27…的末端之间连接起来。在涡轮毂25和变矩器罩20之间配置有推力轴承29。

在由泵壳21和涡轮壳26包围的空间内填充有油，随着泵轮12的旋转，油在所述空间内沿箭头所示的方向循环。

锁止离合器16具备沿轴线L方向滑动自如地嵌合于涡轮毂25的外周部的离合器活塞30，离合器活塞30的外周部经减振弹簧31…和撑条32…与涡轮壳26连接。在离合器活塞30和变矩器罩20之间划分出第1油室33，另外，在离合器活塞30和涡轮壳26之间划分出第2油室34。

因此，如果对第1油室33供给油压，则离合器活塞30在图中向右移动，摩擦部件35离开变矩器罩20，由此，泵轮12和涡轮14以相对旋转自如的方式分离。如果相反地对第2油室34供给油压，则离合器活塞30在图中向左移动，摩擦部件35与变矩器罩20抵接而使得锁止离合器16卡合，由此，泵轮12和涡轮14结合成一体，曲轴11的旋转直接传递至主轴13。

套筒37经滚针轴承36、36相对旋转自如地嵌合于主轴13的外周，套筒37的一端部卡定于变矩器外壳38，并且，筒状的定子支承部件39与套筒37的外周花键结合。因此，定子支承部件39经套筒37被变矩器外壳38约束成不能旋转。

定子15由位于箭头所示的油的循环方向的上游侧的第1定子40和位于下游侧的第2定子41构成，第1、第2定子40、41沿轴线L方向并列设置。第1定子40在多个第1定子叶片42…的径向外端具备与涡轮芯28连接的第1定子芯43，并且在径向内端具备经第1单向离合器44支承于定子支承部件39的第1定子毂45。第2定子41在多个第2定子叶片46…的径向外端具备与泵芯24连接的第2定子芯47，并且在径向内端具备经第2单向离合器48支承于定子支承部件39的第2定子毂49。

在涡轮毂25和第1定子毂45之间配置有推力轴承50，在第1定子毂45和第2定子毂49之间配置有推力轴承51，在泵毂22和第2定子毂49之间配置有推力轴承52。

于是，当与发动机的曲轴11连接的泵轮12旋转时，从泵轮12的泵叶片23…沿箭头方向压出的油作用于涡轮14的涡轮叶片27…，对涡轮14提供扭矩从而使变速器的主轴13旋转，然后，通过第1、第2定子40、41的第1、第2定子叶片42…、46…回流至泵轮12，由此将曲轴11的旋转传递至主轴13。

接下来，基于图2和图3对第1、第2定子40、41的具体结构进行说明。

第1定子40是压铸制成的部件，由第1定子芯43、第1定子毂45和第1定子叶片42…一体地形成。第1定子叶片42的翼型由曲率半径较大的前缘42a、曲率半径较小的后缘42b、以及连结前缘42a和后缘42b的腹面42c及背面42d构成。在描画与第1定子叶片42的翼型的腹面42c和背面42d同时接触的多个圆时，如果将该圆的直径定义为厚度，则本实施方式的翼型的厚度在前缘42a部分变为最大，在后缘42b部分变为最小。

另一方面，对于第2定子41，通过对金属板进行冲压成型来分别制造第2定子芯47、第2定子毂49和第2定子叶片46…，通过焊接将它们组装成一体。因此，由第2定子叶片46的前缘46a、后缘46b、腹面46c和背面46d构成的翼型成为具有与金属板的板厚相等的固定的厚度的平板状部件，其厚度t2设定得比第1定子叶片42的最小厚度t1（后缘42b部分处的厚度）小。

第2定子叶片46…的数量是第1定子叶片42…的数量的2倍，因此第2定子叶片46…的排列间距P2是第1定子叶片42…的排列间距P1的一半。第2定子叶片46…的数量不需要是第1定子叶片42…的数量的整数倍，第2定子叶片46…的数量只要比第1定子叶片42…的数量多即可。

在第1定子叶片42和第2定子叶片46对齐时，第1、第2定子叶片42…、46…以它们的脊线平滑地连续的方式向相同方向弯曲。

接下来，对具备上述结构的本发明的实施方式的作用进行说明。

在变矩器T的速度比小的区域，从涡轮14出来的油向图3的箭头A1方向、即沿着第1定子40的第1定子叶片42…的脊线的方向流入定子15。在该状态下，第1定子叶片42…产生箭头B方向的升力从而使第1单向离合器44卡合，并且第2定子41的第2定子叶片46…产生箭头C方向的升力从而使第2单向离合器48卡合，因此，第1定子40和第2定子41都被变矩器外壳38约束成不能旋转。其结果是，油从定子15流出的流出方向相对于油流入定子15的流入方向发生偏向，从而能够使油以适当的角度流入位于定子15的下游侧的泵轮12。

当速度比增加时，从涡轮14出来的油从图3的箭头A2方向、即第1定子叶片42…的背面42d…侧流入定子15，因此存在油的液流在第1定子叶片42…的腹面42c…侧剥离的担忧，但是，第1定子叶片42…的背面42d…被油的液流按压，由此第1单向离合器44解除卡合，第1定子40向箭头B′方向空转。其结果是，第1定子叶片42…的失速得到抑制，油向沿着第2定子叶片46…的脊线的方向顺畅地流入。

在该状态下，第2定子41的第2定子叶片46…依然产生箭头C方向的升力从而使第2单向离合器48卡合，第2定子41被变矩器外壳38约束成不能旋转，因此，能够使被第2定子41整流后的油以适当的角度流入位于下游侧的泵轮12。

当速度比进一步增加时，从涡轮14出来的油从图3的箭头A3方向、即第2定子叶片46…的背面46d…侧流入定子15，因此存在油的液流在第2定子叶片46…的腹面46c…侧剥离的担忧，但是，第2定子叶片46…的背面46d…被油的液流按压，由此第2单向离合器48解除卡合，第2定子41与第1定子40一起向箭头C′方向空转。其结果是，第1定子叶片42…和第2定子叶片46…的失速得到抑制，几乎没有受到阻力地通过定子15后的油以适当的角度流入位于下游侧的泵轮12。

如上述那样，根据本实施方式，被第1、第2单向离合器44、48支承成能够一起空转的第1、第2定子40、41中，第1定子40的第1定子叶片42…具备厚度较大的完结的翼型，第2定子41的第2定子叶片46…具备厚度非常小的平板状的翼型，因此，能够在第1定子叶片42…的后缘42b…和第2定子叶片46…的前缘46a…之间确保充分大的间隙β（参照图3），从而能够防止对油的顺畅的流动造成障碍。而且，由于第2定子叶片46…的厚度非常小，因此能够将其数量设定得比第1定子叶片42…的数量多，由此能够高效地利用第2定子41进行油的流动方向的整流。

图4是比较图14的（A）所示的以往的高扭矩比型的变矩器的定子01和本实施方式的定子15的性能的曲线图。由该图可知，根据本实施方式，能够在所有的速度比区域确保比以往例高的扭矩比，并且，虽然在低速度比区域容量系数比以往例稍低，但是，特别在中/高速度比区域容量系数比以往例大幅增加。

图5是比较图14的（B）所示的以往的2级定子型的变矩器的定子01和本实施方式的定子15的性能的曲线图。由该图可知，根据本实施方式，能够在所有的速度比区域确保与以往例同等的容量系数，同时，特别是在低/中速度比区域，扭矩比比以往例增加。

另外，根据本实施方式，由于将定子15分割成第1定子40和第2定子41，因此，压铸制成的第1定子叶片42…的翘曲变小，能够以在通过压铸一体地形成第1定子40时不产生下挖（undercut）部分的方式简化模具的结构从而削减制造成本。另外，关于第2定子41，也能够通过冲压成型简单地制造其第2定子叶片46…，因此能够削减其制造成本。

第2实施方式

接下来，基于图6～图8对本发明的第2实施方式进行说明。

在第2实施方式中，第2定子41的第2定子叶片46…的形状与第1实施方式不同，其他的结构与第1实施方式相同。

第2实施方式的第2定子叶片46…的径向外侧部分处的弦长L2比其径向内侧部分处的弦长L1大。由此，能够更加有效地利用第2定子叶片46…进行油的整流。如果通过压铸来制造这样形状的第2定子叶片46…，则脱模比较困难，因此模具的结构复杂化，但是，通过钣金冲压制造，能够容易地进行制造。

第3实施方式

接下来，基于图9～图13对本发明的第3实施方式进行说明。

在第1实施方式中，第1定子40的第1定子叶片42…具备厚度较大的完结的翼型，第2定子41的第2定子叶片46…具备厚度非常小的平板状的翼型，但是，第3实施方式的该关系相反。

即，对于第1定子40，通过对金属板进行冲压成型来分别制造第1定子芯43、第1定子毂45和第1定子叶片42…，通过焊接将它们组装成一体。因此，由第1定子叶片42的前缘42a、后缘42b、腹面42c和背面42d构成的翼型成为具有与金属板的板厚相等的固定的厚度的平板状部件。

另一方面，第2定子41是压铸制成的部件，由第2定子芯47、第2定子毂49和第2定子叶片46…一体地形成。第2定子叶片46的翼型由曲率半径较大的前缘46a、曲率半径较小的后缘46b、以及连结前缘46a和后缘46b的腹面46c及背面46d构成。在描画与第2定子叶片46的翼型的腹面46c和背面46d同时接触的多个圆时，如果将该圆的直径定义为厚度，则本实施方式的翼型的厚度在前缘46a的后方部分变为最大，在后缘46b部分变为最小。并且，第1定子叶片42的厚度t1设定得比第2定子叶片46的最小厚度t2（后缘46b部分处的厚度）小。

第1定子叶片42…的数量是第2定子叶片46…的数量的2倍，因此第1定子叶片42…的排列间距P1是第2定子叶片46…的排列间距P2的一半。第1定子叶片42…的数量不需要是第2定子叶片46…的数量的整数倍，第1定子叶片42…的数量只要比第2定子叶片46…的数量多即可。

在第1定子叶片42和第2定子叶片46对齐时，第1、第2定子叶片42…、46…以它们的脊线平滑地连续的方式向相同方向弯曲。

图12是与第1实施方式的图4对应的图，并且是比较图14的（A）所示的以往的高扭矩比型的变矩器的定子01和第3实施方式的定子15的性能的曲线图。根据本实施方式，与第1实施方式相同，能够在所有的速度比区域确保比以往例高的扭矩比，并且，虽然在低速度比区域容量系数比以往例稍低，但是，特别在中/高速度比区域容量系数比以往例大幅增加。

但是，在第3实施方式中，速度比大的区域处的容量系数的增加变得比第1实施方式（参照图4）更加显著。其理由在于，如果第1定子40在速度比大的区域空转，则第2定子41的特性对性能产生较大的影响，但由于第3实施方式的第2定子叶片46…的排列间距P2较大，因此油的流量增加。

图13是与第1实施方式的图5对应的图，并且是比较图14的（B）所示的以往的2级定子型的变矩器的定子01和第3实施方式的定子15的性能的曲线图。根据本实施方式可知，与第1实施方式相同，也能够在所有的速度比区域确保与以往例同等的容量系数，同时，特别是在低/中速度比区域，扭矩比比以往例增加。

但是，在第1实施方式（参照图5）中，速度比大的区域处的扭矩比的增加比第3实施方式变得显著。其理由在于，如果第1定子40在速度比大的区域空转，则第2定子41的特性对性能产生较大的影响，但由于第1实施方式的第2定子叶片46…的排列间距P2较小，因此油的流动方向大幅偏向。

除此以外，根据该第3实施方式，也能够通过与第1实施方式相同的作用实现相同的效果。

而且，第3实施方式的第1定子叶片42…的径向外侧部分处的弦长L2变得比其径向内侧部分处的弦长L1大。由此，能够更加有效地利用第1定子叶片42…进行油的整流。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明能够在不脱离其要点的范围内进行各种设计变更。

例如，也可以利用光造型法来制造第1定子叶片42…或第2定子叶片46…，以代替利用钣金冲压来进行制造。

例如，也可以利用光造型法来制造第1定子叶片42…或第2定子叶片46…，以代替利用钣金冲压来进行制造。

Claims (3)

1.一种变矩器的定子结构，所述变矩器具备与驱动源连接且绕轴线（L）旋转的泵轮（12）、与变速器的输入轴（13）连接且绕所述轴线（L）旋转的涡轮（14）、以及配置在所述泵轮（12）和所述涡轮（14）之间的定子（15），所述定子（15）由位于油的循环方向的上游侧的第1定子（40）和位于所述循环方向的下游侧的第2定子（41）构成，所述第1定子和第2定子（40、41）经各自对应的单向离合器（44、48）支承于固定部（38），所述变矩器的定子结构的特征在于，

所述第1定子和第2定子（40、41）中的一个定子的叶片（42、46）的数量比另一个定子的叶片（42、46）的数量多，并且所述一个定子的叶片（42、46）的厚度的最大值比所述另一个定子的叶片（42、46）的厚度的最小值小。

2.根据权利要求1所述的变矩器的定子结构，其特征在于，

所述一个定子的叶片（42、46）的径向外端部在所述轴线（L）方向上的长度比该叶片（42、46）的径向内端部在所述轴线（L）方向上的长度大。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的变矩器的定子结构，其特征在于，

所述一个定子的叶片（42、46）是钣金冲压制成的，所述另一个定子的叶片（42、46）是压铸制成的。