CN106062424B - 包括预载的可轴向移动的涡轮的弹性元件在内的转矩变换器 - Google Patents

包括预载的可轴向移动的涡轮的弹性元件在内的转矩变换器 Download PDF

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Abstract

提供一种转矩变换器。转矩变换器包括：叶轮；能够朝向和远离叶轮轴向移动的涡轮；以及联接到涡轮的缓冲器，缓冲器包括在无压力条件下使涡轮靠着叶轮的弹性元件。也提供一种形成转矩变换器的方法。所述方法包括：形成缓冲器以包括弹性元件；在前盖内提供缓冲器，从而缓冲器接触前盖；并且在缓冲器和叶轮之间提供可轴向移动的涡轮，以使得弹性元件在无压力条件下迫动涡轮以接合叶轮。

Description

包括预载的可轴向移动的涡轮的弹性元件在内的转矩变换器
技术领域
本申请要求在2013年7月23日提交的美国临时专利申请No.61/857,498的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
本申请涉及转矩变换器的驱动组件，且更特别地涉及预载转矩变换器的涡轮壳。
背景技术
美国专利No.5,771,998示出转矩变换器，其在接合期间组装到实体止动件(solidstop)和由柱塞压缩的弹簧。
发明内容
提供一种转矩变换器。转矩变换器包括：叶轮；能够朝向和远离叶轮轴向移动的涡轮；以及联接到涡轮的缓冲器，缓冲器包括弹性元件，所述弹性元件在无压力条件下使涡轮靠着叶轮。
转矩变换器的实施方式也可包括以下有利特征中的一个或多个：
转矩变换器可还包括连接到涡轮的驱动突片，驱动突片将涡轮可旋转地联接到缓冲器。驱动突片可接合缓冲器的弹簧。转矩变换器可还包括用于连接到发动机的前盖，缓冲器包括用于滑动地接合前盖的推进表面。涡轮的第一侧朝向叶轮以及涡轮的第二侧朝向缓冲器，且弹性元件可设计成使得当涡轮的第一侧上的压力以预定量超过缓冲器的第二侧上的压力时，涡轮被迫动远离叶轮。当涡轮的第一侧上的压力以预定量超过缓冲器的第二侧上的压力时，弹性元件可被压缩。涡轮可包括具有摩擦表面的涡轮壳且摩擦表面可在无压力条件下接触叶轮。涡轮壳可包括滚圆部分和从滚圆部分突伸的外径向延伸部，且摩擦材料可附连到外径向延伸部以形成摩擦表面。叶轮的壳可由转矩变换器的后盖形成且涡轮壳的摩擦表面可在无压力条件下接触后盖。转矩变换器可还包括后盖且涡轮壳可在无压力条件下将叶轮迫动到后盖中。缓冲器可包括弹簧保持器且弹性元件可在弹簧保持器中形成。缓冲器可包括盖板且弹性元件可在盖板中形成。弹性元件可由至少一个柔性指部形成。
也提供一种形成转矩变换器的方法。所述方法包括：形成缓冲器以包括弹性元件；在前盖内提供缓冲器；以及在缓冲器和叶轮之间提供可轴向移动涡轮，以使得弹性元件迫动涡轮，以在无压力条件下接合叶轮。
所述方法的实施方式也可包括以下有利的特征中的一个或多个：
在缓冲器和叶轮之间提供涡轮可包括：通过在前盖的轴向延伸部的径向内侧提供后盖的轴向延伸部而将前盖连接到后盖。将前盖连接到后盖可还包括：将后盖的轴向延伸部焊接到前盖的轴向延伸部。形成缓冲器可包括在缓冲器上形成推进表面，且提供缓冲器可包括使前盖与推进表面接触。所述方法可还包括将驱动突片连接到涡轮，且在缓冲器和叶轮之间提供涡轮可提供驱动突片，所以驱动突片周向地接合缓冲器。所述方法可还包括在涡轮上提供摩擦表面且摩擦表面可在无压力条件下接合叶轮。叶轮的壳可由转矩变换器的后盖形成且弹性元件可在无压力条件下迫动涡轮以接合叶轮壳。
附图说明
在下文中参考以下附图描述本发明，其中：
图1示出根据本发明的一实施方式的转矩变换器；
图2a和图2b示出在图1中示出的转矩变换器的缓冲器的预载指部的视图；
图3示出根据本发明的第二实施方式的转矩变换器；
图4示出根据本发明的第三实施方式的转矩变换器；以及
图5示出根据本发明的第四实施方式的转矩变换器。
具体实施方式
本公开提供一种具有叶轮和前盖的转矩变换器，叶轮和前盖在实体止动件处装配在一起(无需脱离控制)。换言之，叶轮的边沿安装在匹配的前盖边沿中，直到叶轮边沿径向壁接触前盖径向壁。两个部件然后通过焊接固定在一起。可移位弹性元件补偿公差，以使得涡轮离合器在无压力条件下与叶轮接合。换言之，转矩变换器被组装而没有任何转矩变换器离合器脱离。增加释放压力推动涡轮离合器远离叶轮且进一步压缩弹簧元件。
使用涡轮壳作为柱塞板的转矩变换器导致经历涡轮推进的离合器。在滑行(coast)条件下(此时涡轮比叶轮在更大的速度下旋转)，涡轮推进被引导向发动机，以脱开离合器。如果转矩变换器封闭焊缝在前盖和叶轮之间实体堆叠，这些转矩变换器可要求使用在叶轮壳和前盖壳之间的高度调节分隔片，以控制转矩变换器离合器的脱离。换言之，因为推进力在滑行条件下将离合器推动到脱开，所以必须将变换器组件分隔以最小化在摩擦表面处的流动间隙，以允许充分的压力闭合离合器。在没有分隔片的情况下，如果转矩变换器被组装到实体止动件，则用于常规打开离合器的部件公差可以导致在摩擦介面处的大间隙。大间隙可在压力不能克服涡轮推进力的情况下阻止离合器接合，或可在大间隙突然闭合的情况下导致急剧接合。本发明的实施方式采用封闭焊缝，封闭焊缝实体堆叠而无需使用增加转矩变换器成本以及复杂度的分隔片。
在此公开的实施方式通过将离合器脱离保持到最小而提供在滑行条件下的平稳的离合器接合。在零脱离实施方式中，完全移除涡轮摩擦材料和叶轮之间的离合器脱离。零脱离通过在前盖和叶轮之间的封闭焊缝处的实体堆叠实现。实体堆叠也闭合间隙，所述间隙否则将允许焊缝沾染物进入转矩变换器。
为了实现实体堆叠封闭焊缝而无需添加分隔片，弹性元件推动涡轮且在转矩变换器内补偿叠加公差。弹性元件具有抵靠涡轮的小的相对运动(缓冲器摇摆(windup))，且使用滚圆或折叠的边缘以防止在这个钢到钢接触中的损坏。在缓冲器和前盖之间的盖推进表面比弹性元件具有更大的相对运动(满负荷发动机/传动装置差)且可在钢到钢接触上使用连续环。
弹性元件提供足够的变形以补偿叠加公差和TC鼓胀。换言之，弹性元件设计成在组合的部件公差导致涡轮和盖之间的最大距离时将涡轮摩擦材料保持与叶轮接合且预载，以使得离合器在转矩变换器由于在高转速下的液压轴向生长期间维持接触。在涡轮由离合器压差靠着叶轮的离合器应用期间，预载指部沿与离合器压差相同的方向起作用。在离合器释放中，涡轮由在环面内侧的压力被迫动远离叶轮，这分开叶轮和涡轮，从而逆着弹性元件推动涡轮。释放离合器所需的压力被增加以克服弹性元件的力，从而通过即使在低施加流动和低施加压力下也允许施加力构建而改进滑行接合。
图1示出根据本发明的转矩变换器10的一实施方式。转矩变换器10包括轴向可移动涡轮12，轴向可移动涡轮可通过在涡轮12的第一侧14和第二侧16上的压力而滑动，以将涡轮12与叶轮18接触和脱离接触地移动。转矩变换器10包括用于与机动车辆发动机的曲轴连接的前盖20和形成叶轮18的壳24的后盖22。前盖20和后盖22都是基本杯形的且通过在前盖20的轴向延伸部21的径向内侧提供后盖22的轴向延伸部19而被结合。前盖20包括用于后盖的轴向定位的径向壁，由此改进转矩变换器10的整体长度公差，且限制空隙以减小来自焊接的沾染。轴向延伸部21然后可焊接到轴向延伸部19以形成焊缝27。
叶轮壳24和内环23在其之间支撑多个叶轮叶片25。缓冲器26定位在前盖20和涡轮12之间，以用于将转矩从涡轮12传递到轴28，所述轴可联接到驱动部件，例如速度可变传动装置。缓冲器26包括在缓冲器26的径向外端处保持多个弧形弹簧32的弹簧保持器30。
涡轮12由涡轮壳34和内环36形成，在涡轮壳和内环之间支撑多个涡轮叶片38。涡轮壳34包括支撑涡轮叶片38的滚圆部分39和从滚圆部分39径向突伸的外径向延伸部40。外径向延伸部40具有由摩擦材料层42形成的摩擦表面，摩擦材料层附连到外径向延伸部40的面向后盖22的一侧。涡轮壳34经由摩擦材料42在叶轮壳24的径向延伸部分42处接合叶轮18，以将由发动机曲轴输入前盖20中的转矩传递到轴28，外径向延伸部从支撑叶轮叶片25的叶轮18的滚圆部分43径向延伸。驱动突片44固定到涡轮壳34的滚圆部分39的外表面且通过延伸到弧形弹簧32之间的周向空间中经由弹簧32周向驱动地接合缓冲器26。随着涡轮12由叶轮18通过经由摩擦材料42和叶轮壳24接触或通过在叶片25、38之间的流体流动而驱动，涡轮12经由驱动突片44将转矩传递到缓冲器26。缓冲器26由连接部46在弹簧保持器30的径向内端处不可旋转地连接到轴28，在这个实施方式中，所述连接部通过将弹簧保持器30的轴向凸缘48焊接到花键环50而形成，所述花键环具有与轴28的外花键表面连接的内花键表面。
随着缓冲器26由涡轮12旋转，弹簧保持器30的推进表面52接触前盖20的内表面。为了限制或防止推进表面54的磨损，弹簧保持器30的这个部分被修改以具有低摩擦系数，这提供在推进表面52和前盖20的内表面之间的平稳的相互作用。例如，推进表面52可由Telfon涂层、低摩擦材料层、塑料垫圈或支承件形成。
缓冲器26也有利地包括弹性元件54，以用于使涡轮12迫动到与叶轮18接合。在涡轮12的第一和第二侧14、16上的压力相等的无压力条件下，弹性元件54通过引起摩擦材料42接触叶轮壳24的外径向部分44而靠着叶轮18预载涡轮12。弹性元件54接触涡轮壳34的内径向延伸部56，内径向延伸部从滚圆部分39向内径向延伸且沿围绕轴28的密封圈58轴向可滑动。密封圈58包括接触轴28的轴向凸缘和径向凸缘。涡轮12和定子60包括相应径向壁，径向壁用作限制涡轮朝向定子移动的轴向止动件。类似的，叶轮18和定子60包括限制定子移位的相应径向壁。定子壁可包括由图中的虚线指示的油流动槽以减小摩擦。
在一个优选实施方式中，弹性元件54由如图2a和2b所示的至少两个预载指部62形成。图2a示出沿图1中的A-A的涡轮壳34的预载指部62和内径向延伸部56的视图，且图2b示出沿图1中的B-B的预载指部62和推进表面52的视图。在这个实施方式中，弹簧保持器30是金属片材，所示金属片材被处理以从其移除材料从而形成槽口64，所述槽口限定弹簧保持器30中的预载指部62且通过柔性几何结构提供预载指部62。预载指部62包括通过基本端70与弹簧保持器30的本体68连接的自由端66。预载指部62的径向延伸部分72从基本端70延伸到周向延伸部分74中，以使得预载指部62是基本T-形。周向延伸部分74包括从径向延伸部分72突伸的两个周向延伸端76，所述两个周向延伸端被弯折以便远离预载指部62的接触表面78地轴向延伸，所述接触表面接触涡轮壳34的内径向延伸部56。接触表面78可被修改以具有低摩擦系数，例如由Teflon涂层、低摩擦材料层、塑料垫圈或支承件形成，这提供在接触表面78和内径向延伸部56的前向表面之间的平稳相互作用。推进表面52被形成为围绕转矩变换器10的中心轴线CA周向延伸的环。
图3示出根据本发明的另一实施方式的转矩变换器110。转矩变换器110以与转矩变换器10基本相同的方式配置，但缓冲器26被串联式缓冲器(series damper)126替代，缓冲器具有一组径向外部弧形弹簧132a和一组径向内部弧形弹簧132b。缓冲器126包括支撑弹簧132b的前向盖板130a和后向盖板130b。前向盖板130a包括以与推进表面52相同的方式形成的推进表面152，且后向盖板130b包括接触涡轮壳34的内径向延伸部56的推进表面154。部分152和/或154可包括弹性元件。在示例性实施方式中，弹性元件可以与弹性元件54相同的方式形成。至于转矩变换器10，弹性元件154在无压力条件下通过引起摩擦材料42接触叶轮壳24的外径向部分44而靠着叶轮18预载涡轮12。
图4示出根据本发明的另一实施方式的转矩变换器210。转矩变换器210以与转矩变换器110基本相同的方式配置，但缓冲器226附加地包括离心摆式吸震器202以提供附加扭矩震动吸收。
图5示出根据本发明的另一实施方式的转矩变换器310。转矩变换器310以与转矩变换器10基本相同的方式配置，但叶轮18由可与发动机的曲轴解除联接的叶轮318替代。与叶轮18相反，叶轮318包括与转矩变换器310的后盖322区别的叶轮壳324。叶轮壳324包括用于与涡轮壳34的摩擦材料42接触的外径向延伸部302。外径向延伸部302包括由摩擦材料304形成的摩擦表面，以用于与后盖322的径向延伸部分344接合从而将涡轮12联接到叶轮318和后盖322。在无压力条件下，弹性元件54使涡轮12靠着叶轮18，所以包括接触盖322的推进表面308的、在叶轮壳324和盖322之间的片簧306被压缩，且叶轮318经由摩擦材料304接合后盖322。
在本发明的附加替换性实施方式中，弹性元件可由一个或多个膜片弹簧、盘簧或橡胶形成，以靠着叶轮预载涡轮。
在上述说明书中，已经参考特定示例性实施方式及其示例描述本发明。然而，明显的是在不偏离如随后列出的权利要求的更宽泛精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种修改和改变。因此，说明书和附图被当做阐述性的而非限制性的意义。

Claims (19)

1.一种转矩变换器，包括：
叶轮；
能够朝向和远离叶轮轴向移动的涡轮；以及
联接到涡轮的缓冲器，所述缓冲器包括在涡轮的第一侧和第二侧压力相等的条件下使涡轮靠着叶轮的弹性元件；
用于连接到发动机的前盖，缓冲器包括用于滑动地接合前盖的推进表面。
2.根据权利要求1所述的转矩变换器，还包括连接到涡轮的驱动突片，所述驱动突片将涡轮可旋转地联接到缓冲器。
3.根据权利要求2所述的转矩变换器，其中，驱动突片接合缓冲器的弹簧。
4.根据权利要求1所述的转矩变换器，其中，涡轮的第一侧朝向叶轮且涡轮的第二侧朝向缓冲器，弹性元件被设计成使得当涡轮的第一侧上的压力以预定量超过缓冲器的第二侧上的压力时涡轮被迫动远离叶轮。
5.根据权利要求4所述的转矩变换器，其中，当涡轮的第一侧上的压力以预定量超过缓冲器的第二侧上的压力时，弹性元件被压缩。
6.根据权利要求1所述的转矩变换器，其中，涡轮包括具有摩擦表面的涡轮壳，摩擦表面在涡轮的第一侧和第二侧压力相等的条件下接触叶轮。
7.根据权利要求6所述的转矩变换器，其中，涡轮壳包括滚圆部分和从滚圆部分突伸的外径向延伸部，摩擦材料附连到外径向延伸部以形成摩擦表面。
8.根据权利要求6所述的转矩变换器，其中，叶轮的壳由转矩变换器的后盖形成，涡轮壳的摩擦表面在涡轮的第一侧和第二侧压力相等的条件下接触后盖。
9.根据权利要求6所述的转矩变换器，还包括后盖，涡轮壳在涡轮的第一侧和第二侧压力相等的条件下使叶轮迫动到后盖中。
10.根据权利要求1所述的转矩变换器，其中，缓冲器包括弹簧保持器，弹性元件形成在弹簧保持器中。
11.根据权利要求1所述的转矩变换器，其中，缓冲器包括盖板，弹性元件形成在盖板中。
12.根据权利要求1所述的转矩变换器，其中，弹性元件由至少一个柔性指部形成。
13.一种用于形成转矩变换器的方法，包括：
形成缓冲器以包括弹性元件；
在前盖内提供缓冲器；并且
在缓冲器和叶轮之间提供可轴向移动的涡轮，以使得弹性元件在涡轮的第一侧和第二侧压力相等的条件下迫动涡轮以接合叶轮。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，在缓冲器和叶轮之间提供涡轮包括通过在前盖的轴向延伸部的径向内侧提供后盖的轴向延伸部而将前盖连接到后盖。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，将前盖连接到后盖还包括将后盖的轴向延伸部焊接到前盖的轴向延伸部。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，形成缓冲器包括在缓冲器上形成推进表面，提供缓冲器包括使前盖与推进表面接触。
17.根据权利要求13所述的方法，还包括将驱动突片连接到涡轮，在缓冲器和叶轮之间提供涡轮包括提供驱动突片，从而驱动突片周向地接合缓冲器。
18.根据权利要求13所述的方法，还包括在涡轮上提供摩擦表面，摩擦表面在涡轮的第一侧和第二侧压力相等的条件下接合叶轮。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，叶轮的壳由转矩变换器的后盖形成，弹性元件在涡轮的第一侧和第二侧压力相等的条件下使涡轮迫动以接合叶轮壳。
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