CN104620021B - 变矩器的定子结构 - Google Patents

Abstract

将变矩器(T)的定子(15)分割为上游侧的第1定子(40)和下游侧的第2定子(41)，第1、第2定子(40、41)分别借助于第1、第2单向离合器(44、48)被支承在固定部(38)上。从轴线(L)方向观察，第1定子(40)的叶片(42)的叶片端部相对于叶片根部向第1单向离合器(44)的接合解除方向倾斜，因此，无需使第1定子(40)的叶片(42)的径向尺寸和轴线(L)方向尺寸大型化，就能够确保叶片面积，并且，通过将油沿着第1定子(40)的叶片(42)顺畅地引导，从而能够降低容易产生旋涡的低速度比区域处的能量损失。

Description

变矩器的定子结构

技术领域

本发明涉及将定子分割为第1定子和第2定子，并经由单向离合器将第1、第2定子支承成能够相互独立地空转的变矩器的定子结构。

背景技术

汽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。

根据下述的专利文献1公知这样的技术：如图7所示，将定子O1的定子叶片O2分割成油的流动方向上游侧的第1定子叶片O2a和油的流动方向下游侧的第2定子叶片O2b，通过单独的单向离合器将第1定子叶片O2a和第2定子叶片O2b以能够分别独立地空转的方式支承于壳体。

这样，通过将定子叶片O2分割为第1定子叶片O2a和第2定子叶片O2b，由此，随着速度比的增大，先使第1定子叶片O2a空转，并使第2定子叶片O2b发挥油的整流功能，并且，随着速度比的进一步增大，使第1定子叶片O2a和第2定子叶片O2b两者都空转，从而能够防止油的流动的剥离。

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7的(A)所示，在上述专利文献1记载的发明中，当第1定子叶片O2a空转而第2定子叶片O2b固定时，在第1定子叶片O2a和第2定子叶片O2b的相对位置以叶栅的节距的一半的量偏移的状态下，在第1定子叶片O2a的后缘和第2定子叶片O2b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：油的流动在该间隙α的部分受到阻碍而使得性能下降。

另外，在第1定子叶片O2a和第2定子叶片O2b的相对位置以叶栅的节距的一半的量偏移的状态(参照图7的(A))，与第1定子叶片O2a和第2定子叶片O2b没有发生偏移地排列的状态(参照图7的(B))下，第1定子叶片O2a和第2定子叶片O2b之间的流动的状态具有很大的差异，如图8所示，存在变矩器的扭矩比的特性和容量系数的特性产生较大偏差的问题。

此外，近年来，为了使变速器的轴线方向尺寸小型化而要求使变矩器的轴线方向尺寸小型化，其结果是，变矩器的定子叶片的弦长(从前缘起至后缘为止的长度)和跨长(从叶片根至叶片端为止的长度)存在变小的趋势。特别是，存在下述这样的问题：当第1定子叶片02a小型化时，即使欲使在速度比较小的区域从涡轮流入的高速的流动在叶片面积较小的第1定子叶片02a朝向第2定子叶片02b弯折，流动也不会平滑地弯折，从而在第1定子叶片02a的叶片端部产生旋涡，由此成为能量损失的原因。

本发明是鉴于前述的情况而完成的，其目的在于，抑制在变矩器的低速度比区域处产生旋涡，从而降低能量损失。

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：泵轮，其与驱动源连接并绕轴线旋转；涡轮，其与变速器的输入轴连接并绕所述轴线旋转；和定子，其被配置在所述泵轮和所述涡轮之间，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定子隔阒第1单向离合器被支承在固定部，所述第2定子借助于第2单向离合器被支承在所述固定部，所述定子结构的第1特征在于，从所述轴线方向观察，所述第1定子的叶片的叶片端部相对于叶片根部向所述第1单向离合器的接合解除方向倾斜。

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，在所述第1定子和所述第2定子位于规定的相位时，所述第1定子的1片叶片的前缘至少与所述第2定子的2片叶片的前缘交叉。

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，所述第1定子的叶片的跨长比所述第2定子的叶片的跨长短。

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对应于本发明的第1定子的叶片，实施方式的第2定子叶片46对应于本发明的第2定子的叶片。

发明效果

根据本发明的第1特征，在变矩器的速度比较小的区域，第1、第2单向离合器都接合，第1、第2定子都被固定部限制，油沿着第1、第2定子的叶片流动而被向所希望的方向整流。如果使油流入定子的流入方向随着速度比增大而变化，则第1单向离合器解除接合而使第1定子空转，由此可以防止第1定子的叶片失速，因此，油沿着第2定子的叶片流动而被向所希望的方向整流。在速度比较大的区域，由于油流入定子的流入方向进一步变化，因此，第1、第2单向离合器都解除接合，从而使第1、第2定子都空转，油能够不受第1、第2定子的叶片阻挡地向所希望的方向流出。

从轴线L方向观察，由于第1定子的叶片的叶片端部相对于叶片根部向第1单向离合器的接合解除方向倾斜，因此，无需使第1定子的叶片的径向尺寸和轴线L方向尺寸大型化，就能够确保叶片面积，并且，通过将油沿着第1定子的叶片顺畅地引导来抑制旋涡的发生，从而能够降低低速度比区域处的能量损失。

另外，根据本发明，当第1定子和第2定子位于规定的相位时，第1定子的1片叶片的前缘至少与第2定子的2片叶片的前缘交叉，因此，无论第1定子的叶片和第2定子的叶片的相位处于什么样的关系，第1定子的1片叶片都在两处位置以上或至少一处位置连续地与第2定子的叶片连接。由此，能够使第1定子的叶片和第2定子的叶片之间的流动的状态沿圆周方向均匀化，并能够将变矩器的扭矩比的特性和容量系数的特性产生偏差的情况抑制在最小的限度。

另外，根据本发明的第3特征，如果第1定子的叶片的跨长比第2定子的叶片的跨长短，则虽然在低速度比区域在第1定子的叶片的叶片端部容易产生旋涡，但是，通过使第1定子的叶片倾斜，能够更加有效地减少所述旋涡。

附图说明

图1是变矩器的纵剖视图。(第1实施方式)

图2是沿图1的2-2线的剖视图。(第1实施方式)

图3是示出与图2对应的第1定子的相位不同的状态的图。(第1实施方式)

图4是沿图1的4-4线的剖视图。(第1实施方式)

图5是变矩器的纵剖视图。(第2实施方式)

图6是与图2对应的图。(以往例子)

图7是绕以往的变矩器(2级定子)的定子叶片的流动的说明图。(以往例子)

图8是示出以往的变矩器(2级定子)的扭矩比和容量系数的曲线图。(以往例子)

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(第1定子的叶片)；

42a:前缘；

44:第1单向离合器；

46:第2定子叶片(第2定子的叶片)；

46a:前缘；

48:第2单向离合器；

L:轴线。

具体实施方式

以下，基于图1～图4对本发明的第1实施方式进行说明。

第1实施方式

如图1所示，汽车用的变矩器T具备：与作为驱动源的发动机(不图示)的曲轴11连接的泵轮12；与变速器(不图示)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，其被焊接于变矩器罩20的外周部；泵毂22，其被焊接于泵壳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的轴端部进行花键结合；涡轮壳26，其被焊接于涡轮毂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。

在被泵壳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，如果向第1油室33供应油压，则离合器活塞30向图中的右侧移动，摩擦部件35离开变矩器罩20，由此，泵轮12和涡轮14相对旋转自如地分离。相反地，如果向第2油室34供应油压，则离合器活塞30向图中的左侧移动，摩擦部件35与变矩器罩20抵接而使得锁止离合器16接合，由此，泵轮12和涡轮14结合成一体，曲轴11的旋转直接被传递至主轴13。

套筒37经滚针轴承36相对旋转自如地嵌合于主轴13的外周，套筒37的一个端部被卡定于变矩器外壳38，并且，筒状的定子支承部件39与套筒37的外周进行花键结合。因此，定子支承部件39经由套筒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的径向内端具备第1定子毂45，该第1定子毂45借助于第1单向离合器44被支承于定子支承部件39。另外，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，并且在多个第2定子叶片46的径向内端具备借助于第2单向离合器48被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。

因此，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至图4对第1、第2定子40、41的具体结构进行说明。

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构成的叶片模成为具有与金属板的板厚相等的固定的叶片厚的平板状部件。

第2定子41是压铸制造的部件，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的叶片模由曲率半径较大的前缘46a、曲率半径较小的后缘46b、以及连接前缘46a和后缘46b的腹面46c及背面46d构成。在本实施方式中，第1定子叶片42的数量与第2定子叶片46的数量一致。

第1定子叶片42的叶片端部的位置(径向外端)与第2定子叶片46的叶片端部的位置(径向外端)一致。另外，第1定子叶片42的弦长W1(从前缘42a起至后缘42b为止的距离)比第2定子叶片46的弦长W2(从前缘46a起至后缘46b为止的距离)短(参照图1)。

另外，从轴线L方向观察时，第2定子41的第2定子叶片46以轴线L为中心呈放射状地向径向外侧延伸，与此相对，第1定子40的第1定子叶片42相对于径向倾斜。具体而言，第1定子40的第1定子叶片42的叶片端部相对于叶片根部向第1单向离合器44的空转方向(参照图2的箭头)偏倚地倾斜。并且，图2和图3示出了第1定子叶片42和第2定子叶片46的相位差不同的两个状态。

图6是示出与图2和图3对应的以往例子的图，第1定子40的第1定子叶片42并没有相对于径向倾斜，而是以轴线L为中心呈放射状地向径向外侧延伸。

接下来，对具备上述结构的本发明的第1实施方式的作用进行说明。

在变矩器T的速度比较小的区域，从涡轮14出来的油顺着图4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方向的升力而使第1单向离合器44接合，并且第2定子41的第2定子叶片46产生箭头C方向的升力而使第2单向离合器48接合，因此，第1定子40和第2定子41都被变矩器外壳38限制成不能旋转。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其下游侧的泵轮12。

当速度比增大时，从涡轮14出来的油从图4的箭头A2方向、即第1定子叶片42的背面42d侧流入定子15，因此不存在油的流动在第1定子叶片42的腹面42c侧剥离的担忧，但是，通过在油的流动中挤压第1定子叶片42的背面42d，由此使得第1单向离合器44解除接合，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，油顺着沿第2定子叶片46的脊线的方向平滑地流入。

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方向的升力而使第2单向离合器48接合，第2定子41被变矩器外壳38限制成不能旋转，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。

当速度比进一步增大时，从涡轮14出来的油从图4的箭头A3方向、即第2定子叶片46的背面46d侧流入定子15，因此不存在油的流动在第2定子叶片46的腹面46c侧剥离的担忧，但是，通过在油的流动中挤压第2定子叶片46的背面46d，由此使得第2单向离合器48解除接合，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，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中的第1定子40的第1定子叶片42具备叶片厚非常小的平板状的叶片模，第2定子41的第2定子叶片46具备叶片厚较大的完结的叶片模，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之间确保足够大的间隙β(参照图4)，从而能够防止对油的平滑的流动造成障碍。

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，压铸制造的第2定子叶片46的翘曲变小，能够以在通过压铸一体地形成第2定子41时不产生下挖(under cut)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1定子40，也能够通过冲压成型简单地制造第1定子叶片42，因此能够削减其制造成本。

另外，在变矩器T的速度比较小的区域，沿覆盖涡轮27的径向外端的涡轮壳26的内周面高速地流动的油虽然要流入第1定子40的第1定子叶片42，但存在下述这样的问题：该油会与第1定子40的第1定子毂45的内周面发生碰撞而向径向内侧发生偏向，在第1定子叶片42中从叶片根侧向叶片端侧流动的油在叶片端部形成旋涡，从而成为能量损失的原因。

此时，假如第1定子叶片42具备足够的叶片面积，则能够抑制油向径向内侧流动，并且，能够使油沿轴线L方向流动而顺畅地转移至第2定子叶片46，从而抑制旋涡的产生，但是，如前所述，为了使变矩器T小型化而使第1定子叶片42也小型化，因此，以往存在这样的问题：难以使第1定子叶片42具有足够的叶片面积，从而无法抑制旋涡的产生。

可是，根据本实施方式，由于第1定子40的第1定子叶片42的叶片端部相对于其叶片根部向第1单向离合器44的空转方向偏倚地倾斜(参照图2和图3)，因此，无需使变矩器T大型化，就能够确保第1定子叶片42的叶片面积，既能抑制油向径向内侧流动，防止旋涡的产生，又可通过将油沿轴线L方向引导而顺畅地转移至第2定子叶片46来降低能量损失。

而且，当第1定子40和第2定子41位于图2所示的规定的相位时，从轴线L方向观察，1片第1定子叶片42的前缘42a与2片第2定子叶片46的前缘46a在两处位置交叉(参照P点)，另外，即使是第1定子40和第2定子41位于与图2不同的相位时，1片第1定子叶片42的前缘42a也与1片第2定子叶片46的前缘46a在一处位置交叉(参照P点)。即，无论第1定子40和第2定子41的相位处于什么样的关系，各个第1定子叶片42都在两处位置或至少在一处位置沿轴线L方向连续地与第2定子叶片46连接。由此，能够使第1定子叶片42和第2定子叶片46之间的流动的状态在圆周方向上均匀，将下述情况抑制在最小的限度，并能够得到图8中以实线示出的特性，其中，上述情况为：变矩器的扭矩比的特性和容量系数的特性产生图8中以虚线示出的偏差。

虽然通过增加第1定子叶片42的片数也能够降低扭矩比的特性和容量系数的特性的偏差，但是，那样做的话，不仅存在部件数量和重量增加的问题，而且还有可能使得第1定子叶片42的后缘42b和第2定子叶片46的前缘46a之间的油的流路变窄，油难以顺畅地在该流路中流动，从而导致性能降低。可是，根据本实施方式，由于无需增加第1定子叶片42的片数，因此，不必担心发生上述问题。

下面，基于图5对本发明的第2实施方式进行说明。

第2实施方式

虽然在第1实施方式中，第1定子叶片42和第2定子叶片46的叶片端部的径向位置一致，但在第2实施方式中，第1定子叶片42的跨长H1比第2定子叶片46的跨长H2短，第1定子叶片42的叶片端部位于比第2定子叶片46的叶片端部靠径向内侧的位置。

在为了使变矩器T小型化而需要采用这样的尺寸关系的情况下，虽然由于第1定子叶片42更加小型化而导致在叶片端部分产生旋涡的可能性更大，但通过使第1定子叶片42向第1单向离合器44的空转方向倾斜，由此能够与第1实施方式相同地有效地抑制旋涡的产生。

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适当地进行各种设计变更。

例如，虽然在实施方式中，第1定子叶片42的数量和第2定子叶片46的数量一致，但这些数量不一定需要一致，可以是第1定子叶片42的数量多，也可以是第2定子叶片46的数量多。

另外，也可以利用光造型法来制造平板状的第1定子叶片42，以代替利用钣金冲压进行制造。

Claims (2)

1.一种变矩器的定子结构，所述变矩器具备：

泵轮(12)，其与驱动源连接并绕轴线(L)旋转；

涡轮(14)，其与变速器的输入轴(13)连接并绕所述轴线(L)旋转；和

定子(15)，其被配置在所述泵轮(12)和所述涡轮(14)之间，

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(40)借助于第1单向离合器(44)被支承在固定部(38)，所述第2定子(41)借助于第2单向离合器(48)被支承在所述固定部(38)，

所述定子结构的特征在于，

从所述轴线(L)方向观察，所述第1定子(40)的叶片(42)的叶片端部相对于叶片根部向所述第1单向离合器(44)的接合解除方向倾斜，

在第1定子(40)和第2定子(41)位于规定的相位时，从所述轴线(L)的方向观察，所述第1定子(40)的1片叶片(42)的前缘(42a)与所述第2定子(41)的2片叶片(46)的前缘(46a)在两处位置交叉。

2.根据权利要求1所述的变矩器的定子结构，其特征在于，

所述第1定子(40)的叶片(42)的跨长比所述第2定子(41)的叶片(46)的跨长短。