CN108431458B - 包括偏压弹簧和轴向可移动涡轮的变矩器驱动组件 - Google Patents

Abstract

提供一种用于变矩器的驱动组件。该驱动组件包括：轴向可移动涡轮，该轴向可移动涡轮限定锁止离合器的活塞；以及阻尼器组件，该阻尼器组件包括第一部件和第二部件，第一部件包括多个第一倾斜部，第二部件包括多个第二倾斜部，第一倾斜部构造成与第二倾斜部相互作用以在变矩器的滑行状态期间在涡轮上产生轴向力，阻尼器组件布置及构造成限制轴向力以防止在滑行状态期间活塞发生自锁。还提供了变矩器以及形成用于变矩器的驱动组件的方法。

Description

包括偏压弹簧和轴向可移动涡轮的变矩器驱动组件

技术领域

本公开总体涉及变矩器，并且更具体地涉及包括轴向可移动涡轮的变矩器。

背景技术

如例如在美国公开No.:2015/0027110A1中示出的，已知包括轴向可移动涡轮的变矩器，其中，活塞和涡轮组合成一个部件以形成锁止离合器。

发明内容

提供了一种用于变矩器的驱动组件。该驱动组件包括：轴向可移动涡轮，轴向可移动涡轮限定锁止离合器的活塞；以及阻尼器组件，该阻尼器组件包括第一部件和第二部件，第一部件包括多个第一倾斜部，第二部件包括多个第二倾斜部，该第一倾斜部构造成与该第二倾斜部相互作用以在变矩器的滑行(coast)状态期间在涡轮上产生轴向力，该阻尼器组件布置及构造成限制轴向力以防止在滑行状态期间活塞发生自锁。

还提供了一种变矩器。该变矩器包括该驱动组件和叶轮。活塞接合叶轮。

还提供了一种形成用于变矩器的驱动组件的方法。该方法包括将限定锁止离合器的活塞的轴向可移动涡轮连接至阻尼器组件，并且将阻尼器组件的第一倾斜部与阻尼器组件的第二倾斜部对准。第一倾斜部构造成与第二倾斜部相互作用以在变矩器的滑行状态期间在涡轮上产生轴向力。该方法还包括将阻尼器组件构造及布置成限制轴向力，从而防止在滑行状态期间活塞发生自锁。

附图说明

下面参照以下附图对本发明进行描述，在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的实施方式的变矩器的侧视截面图；

图2示出了图1中示出的变矩器的驱动组件的横截面的立体图；以及

图3a示出了图2中示出的驱动组件的盖板的立体图；

图3b示出了图2中示出的驱动组件的偏压弹簧的立体图；

图3c示出了图2中示出的驱动组件的驱动凸缘的局部立体图；

图4示出了根据本发明的另一实施方式的变矩器的侧视截面图；

图5a示出了图4中示出的变矩器的阻尼器组件的第一板的立体图；以及

图5b示出了图4中示出的变矩器的阻尼器组件的第二板的立体图。

具体实施方式

本公开提供了一种实施方式，其包括位于阻尼器组件驱动凸缘与轴向可移动活塞-涡轮之间的偏压弹簧，其中，轴向可移动活塞-涡轮用于涡轮-活塞控制，尤其是在换挡操作及滑行锁止期间。盖板包括内径槽，该内径槽用于与偏压弹簧的弹簧突出部相互作用从而使偏压弹簧居中、传递扭矩并且限制偏压弹簧的轴向行程，这提高了偏压弹簧的耐久性。偏压弹簧还包括倾斜突出部，该倾斜突出部用于与驱动凸缘上的精压倾斜部(coinedramp)相互作用。在滑行中，当阻尼器组件行进时产生轴向力。弹簧突出部和倾斜突出部绕偏压弹簧的外径交替地且周向地布置。还提供了另一种实施方式，其中，在阻尼器组件的板上设置有倾斜部，并且板的轴向应变性允许板偏离彼此以限制由倾斜部施加在涡轮上的轴向力。而且，板在它们的内径附近接触，以防止涡轮远离叶轮的偏转超过预定期望量。

图1示出了根据本发明的实施方式的变矩器10的侧视截面图。变矩器10包括用于连接至内燃发动机的曲轴的前盖12以及形成叶轮或泵18的壳体16的后盖14。变矩器10还包括涡轮20，涡轮20构造成限定活塞，该活塞可以轴向地朝向叶轮18移动以接合叶轮18的叶轮离合器以及可以轴向地移动远离叶轮18以脱离叶轮18的叶轮离合器，从而形成锁止离合器。涡轮20包括涡轮壳体22以及在涡轮叶片26之间支承多个涡轮叶片26的内环24。涡轮壳体22包括用于在叶片26的前盖侧支承涡轮叶片26的圆形叶片支承部分28。在叶片支承部分28的径向外侧，形成活塞的外径向延伸部30从叶片支承部分28的外圆周径向向外伸出。因此，活塞和涡轮壳体22形成为一体。在叶片支承部分28的径向内侧，涡轮壳体22包括内径向延伸部31，该内径向延伸部31在其内径向端部处接合轴向延伸的内周向部段33，该内周向部段33的内周向表面与毂35的外周向表面接触。叶轮壳体16包括用于支承多个叶轮叶片34的圆形叶片支承部分32。在叶片支承部分32的径向外侧，形成叶轮离合器的径向延伸的壁36从圆形叶片支承部分32的外圆周径向向外伸出。因此，叶轮离合器和叶轮壳体16形成为一体。

摩擦材料40被结合到外径向延伸部30的表面上以接合径向延伸的壁36。在其他实施方式中，代替结合至外径向延伸部30或者除了结合至外径向延伸部30之外，摩擦材料40可以结合至径向延伸的壁36。阻尼器组件42与涡轮20一起形成变矩器10的驱动组件43，阻尼器组件42定位在前盖12与涡轮20之间并且构造成用于将扭矩从涡轮20传递至变速器输入轴。阻尼器组件42包括两个盖板——涡轮侧盖板50和前盖侧盖板52，涡轮侧盖板50通过铆钉51铆接至涡轮20。盖板50、52沿轴向在其间支承一组弧形弹簧54。阻尼器组件42还包括沿轴向定位在盖板50、52之间的驱动凸缘56。驱动凸缘56包括内径向毂58，该内径向毂58构造成不可旋转地连接至变速器输入轴。驱动凸缘56还包括用于接纳弹簧54的周向延伸的槽60。在弹簧54的径向外侧，盖板50、52通过多个周向间隔开的铆钉62固定在一起。铆钉62穿过盖板50、52进入到形成在从驱动凸缘56的径向外端部伸出的外突出部66之间的周向空间中。

涡轮20的外径向延伸部30在径向延伸的壁36处经由摩擦材料40与叶轮18接合，以将通过发动机曲轴输入到前盖12中的扭矩传递至变速器输入轴。当涡轮20由叶轮18驱动时，或者在锁止离合器被锁定时通过经由摩擦材料40和叶轮壳体16的接触，或者通过叶片26、34之间的流体流动，涡轮20经由铆钉51将扭矩传递至阻尼器组件42。盖板50、52经由弹簧54将扭矩从涡轮20传递至驱动凸缘。驱动凸缘56进而驱动变速器输入轴。

阻尼器组件42还包括偏压弹簧64，在该实施方式中，偏压弹簧64是膜片弹簧，偏压弹簧64沿轴向位于驱动凸缘56与涡轮20之间。示出了驱动组件43的一部分的横截面的立体图的图2图示了与盖板50和驱动凸缘56接合的偏压弹簧64。图3a示出了盖板50的立体图，图3b示出了偏压弹簧64的立体图，并且图3c示出了驱动凸缘56的局部立体图。

同时参照图2和图3b，偏压弹簧64包括在其内径向端部处的多个径向向内延伸的突出部66，多个径向向内延伸的突出部66限定偏压弹簧64的内圆周并用于接触毂35的外周向表面。突出部66还在轴向延伸的内周向部段33处轴向邻接涡轮20。突出部66从盘形基部部段68向内延伸，该盘形基部部段68在其外圆周处设置有多个盖板接合突出部70和多个驱动凸缘接合突出部72，所述多个盖板接合突出部70和所述多个驱动凸缘接合突出部72以交替的方式彼此周向偏移，使得每个突出部70定位在两个相邻的突出部72之间并且每个突出部72定位在两个相邻的突出部70之间。突出部70远离基部68朝向涡轮20轴向延伸并且接合盖板50的涡轮侧径向延伸表面74。突出部70包括内径向延伸部76、轴向延伸部78和外径向延伸部80，该内径向延伸部76连接至基部部段68的外圆周并且处于与基部部段68相同的平面中，该轴向延伸部78在一端部处连接至内径向延伸部76并且从内径向延伸部76朝向涡轮20轴向延伸，该外径向延伸部80从轴向延伸部78的另一端部径向向外延伸。如图3a示出的，盖板50包括多个径向向外延伸的槽82，所述多个径向向外延伸的槽82远离盖板50的内周向表面84延伸。每个槽82由两个径向延伸的壁82a、82b以及连接壁82a、82b的周向延伸的壁82c限定。每个突出部70接纳在槽82中的一个槽中。更具体地，轴向延伸部78接纳在槽82中并且与壁82a、82b接触，并且外径向延伸部80接触盖板50的涡轮侧径向延伸表面74。槽82与突出部70之间的相互作用用于使偏压弹簧64居中、传递卷绕偏压弹簧64所需的扭矩并且限制偏压弹簧64的轴向行程。

参照图2和图3a，盖板50设置有在盖板50的涡轮侧伸出的凸起84，每个凸起84包括用于接纳铆钉51中的一个铆钉的孔86。凸起84允许盖板50的涡轮侧径向延伸表面74以允许突出部70延伸到沿轴向位于盖板50与涡轮20之间的区域中的方式接触涡轮20。在凸起84的径向外侧，盖板50包括用于接纳弹簧54的周向延伸的槽87，并且在槽86的径向外侧，盖板50设置有用于接纳铆钉62的孔88。

再参照图2和图3b，突出部72轴向远离突出部70并朝向驱动凸缘56延伸。突出部72各自包括径向延伸部90和轴向延伸部92，径向延伸部90连接至基部部段68的外圆周并且处于与基部部段68相同的平面中，轴向延伸部92在一端部处连接至径向延伸部90并且从径向延伸部90朝向驱动凸缘56轴向延伸。每个轴向延伸部92在其轴向自由端部96处设置有倾斜部94，倾斜部94用于接触驱动凸缘56的倾斜部98(图2、图3c)中的相应一个倾斜部。倾斜部94当其周向延伸时在轴向内边缘100与轴向外边缘102之间远离基部部段68轴向向外延伸。

参照图2和图3c，驱动凸缘56包括从内径向毂58径向向外延伸的臂104。臂104在其间限定周向延伸的槽60，并且每个臂104包括两个周向边缘104a、104b——一个周向边缘用于接触弹簧54中的一个弹簧的周向边缘，另一个周向边缘用于接触弹簧54中的另一个弹簧的周向边缘。每个臂104设置有一个倾斜部98，该倾斜部98从周向边缘104a成角度延伸至涡轮侧径向延伸表面。倾斜部98在弧形弹簧54的径向内侧。在一个优选实施方式中，通过精压在臂104中形成倾斜部98。每个倾斜部98与其中一个倾斜部94的角度相匹配，使得驱动凸缘56与偏压弹簧64之间的相对周向运动引起倾斜部94、98之间的接触，以迫使偏压弹簧64远离驱动凸缘56。当阻尼器组件42行进到滑行方向时，倾斜部98与倾斜部94接触以产生轴向力。

偏压弹簧64在安装期间被预加载，即在驱动凸缘56与涡轮20之间被压缩，并且未松弛到自由状态。在驱动时，偏压弹簧64未传递轴向力，因此阻尼器组件42没有额外的滞后，这对于NVH性能可能是有利的，并且换挡操作期间的性能可以等于基线变矩器的性能。另外，阻尼器组件42布置及构造成限制由倾斜部94、98产生的轴向力，以防止在滑行状态期间活塞发生自锁。更具体地，在滑行状态下产生的最大负载受到偏压弹簧64的负载特征和倾斜部94、98的几何形状的限制，这防止锁止离合器在滑行状态期间在高的滑行扭矩下自锁。

图4示出了根据本发明另一实施方式的变矩器110的侧视截面图。除了阻尼器组件42由阻尼器组件112代替之外，变矩器110以与变矩器10相同的方式构造。因此，除了阻尼器组件112的部件之外，变矩器110的所有其他部件对应于上文关于变矩器10所描述的那些部件，并且由相同的附图标记表示。阻尼器组件112包括两个板——第一或涡轮侧板114以及第二或前盖侧板116，第一或涡轮侧板114通过铆钉51铆接至涡轮20，第二或前盖侧板116连接至毂118，毂118具有构造成连接至变速器输入轴的内花键表面120。图5a示出了第一板114的立体图，并且图5b示出了第二板116的立体图。

同时参照图4和图5a，第一板114包括平坦的环形基部部段122，该平坦的环形基部部段122设置有较小的孔124和较大的孔125，较小的孔124轴向延伸穿过基部部段122以用于接纳铆钉51，较大的孔125在孔124的径向外侧，较大的孔125轴向延伸穿过基部部段122以用于减小板114的轴向刚度。在基部部段122的径向内侧，第一板114在其径向内端部处分成两组突出部126、128，所述两组突出部126、128轴向地且周向地彼此偏移。第一板114在其径向外端部处包括构造成用于保持弧形弹簧134的弹簧保持器132。在该实施方式中，阻尼器组件112包括三个弧形弹簧134，并且弹簧保持器132包括三个周向延伸的弧形形状的袋状部136，每个弧形形状的袋状部136用于接纳一个弧形弹簧134，其中，每个弧形形状的袋状部136的内表面根据对应的弧形弹簧134的外表面定轮廓。第一板114的径向外端部包括沿周向位于袋状部136之间的驱动突出部138。每个驱动突出部138构造成用于接触每个弧形弹簧134的一个周向边缘并且相对于袋状部136轴向地且径向地偏移。

第一板114包括沿径向位于弹簧保持器132与基部部段122之间的、支承多个第一倾斜部142的倾斜部支承部段140。倾斜部142从倾斜部支承部段140上冲压而成，并且从倾斜部支承部段140朝向前盖12且远离涡轮20轴向地伸出。倾斜部142是轴向渐缩的并且因此每个倾斜部142包括轴向更靠近支承部段140的第一接触表面端部142a以及比端部142a轴向更远离支承部段140的第二接触表面端部142b，其中，倾斜部接触表面142c在端部142a、142b之间周向地延伸并且在表面142b处远离支承部段140而轴向地渐缩，该倾斜部接触表面142c从第一端部142a延伸至第二端部142b。在该实施方式中，倾斜部接触表面142c形成在倾斜部142的前盖侧径向延伸表面上。接触表面端部142a通过腿部142d连接至支承部段140，并且接触表面端部142b通过腿部142e连接至支承部段140，腿部142d在端部142a与支承部段140之间轴向延伸，并且腿部142e在端部142b与支承部段140之间轴向延伸。

同时参照图4和图5b，第二板116包括平坦的环形基部部段144，该平坦的环形基部部段144设置有轴向延伸穿过基部部段144的孔146，以用于减小板116的轴向刚度并用于接纳轴向止推垫圈150的柱148，该轴向止推垫圈150通过接触前盖12的内径向延伸表面151来限制阻尼器组件112和涡轮20朝向前盖12的轴向行程。第二板116在其径向外端部处包括多个周向间隔开的从动突出部152，从动突出部152构造成轴向地延伸到沿周向位于弹簧134之间的空间中，使得每个从动突出部152接触每个弧形弹簧134的一个周向边缘。因此，每个弧形弹簧134周向地保持在一个驱动突出部138与一个从动突出部152之间。在变矩器110的操作期间，第一板114经由驱动突出部138将扭矩从涡轮120传递至第二板116，驱动突出部138经由弹簧134将扭矩传递至从动突出部152。第二板116又经由毂118的内花键表面120将扭矩传递到变速器输入轴。

第二板116沿径向在突出部152与基部部段144之间包括支承多个第二倾斜部156的倾斜部支承部段154。倾斜部156从倾斜部支承部段154上冲压而成，并且从倾斜部支承部段154朝向前盖12并远离涡轮20轴向地伸出。倾斜部156是轴向渐缩的并且因此每个倾斜部156包括轴向更靠近支承部段154的第一接触表面端部156a以及比端部156a轴向更远离支承部段154的第二接触表面端部156b，其中，倾斜部接触表面156c在端部156a、156b之间周向地延伸并且在表面156b处远离支承部段154而轴向地渐缩，该倾斜部接触表面156c从第一端部156a延伸至第二端部156b。在该实施方式中，倾斜部接触表面156c形成在倾斜部156的涡轮侧径向延伸表面上。接触表面端部156a通过腿部156d连接至支承部段154，并且接触表面端部156b通过腿部156e连接至支承部段154，腿部156d在端部156a与支承部段154之间轴向延伸，并且腿部156e在端部156b与支承部段154之间轴向延伸。

同时参照图4和图5b，每个倾斜部142构造成(经由接触表面142c)接触倾斜部156中的相应一个倾斜部(经由接触表面156c)。在该实施方式中，倾斜部142在长度上比倾斜部156更短，并且每个倾斜部142轴向延伸到通过倾斜部156的冲压而形成在第二板116的支承部段154中的对应的空间中。由于倾斜部142比倾斜部156更短，所以倾斜部142可以在支承部段154中的空间中周向滑动以产生轴向力。在其他实施方式中，倾斜部142、156可以以相反的方式形成，其中，倾斜部156比倾斜部142更短，并且每个倾斜部156轴向延伸到通过倾斜部142的冲压而形成在第一板114的支承部段142中的对应的空间中。每个接触表面142c与接触表面156c中的对应一者的角度相匹配，使得板114、116之间的相对周向运动引起倾斜部142、156之间的接触以在涡轮20上产生轴向力，活塞——更具体地，涡轮20的外径向延伸部30——被轴向地朝向叶轮18的径向延伸的壁36迫压。当阻尼器组件112行进到滑行方向时，倾斜部142接触倾斜部156以产生轴向力。另外，阻尼器组件112布置及构造成限制由倾斜部142、156产生的轴向力，以防止在滑行状态期间活塞发生自锁。更具体地，在滑行状态下产生的最大负载受到板114、116的轴向应变性的限制，这防止在滑行状态期间锁止离合器在高滑行扭矩下自锁。而且，板114、116在它们的内径附近接触，更具体地，突出部126接触平坦的环形基部部段144，同时止推垫圈150接触前盖12的内径向延伸表面151，以防止涡轮20远离叶轮18的偏转超过预定期望量。在前述说明书中，已经参照本发明的具体的示例性实施方式及示例描述了本发明。然而，明显的是，在不脱离所附权利要求书中阐述的本发明的更宽泛的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改及改变。说明书和附图因此应理解为是说明性的而非限制性的。

Claims (19)

1.一种用于变矩器的驱动组件，所述驱动组件包括：

轴向可移动涡轮，所述轴向可移动涡轮限定锁止离合器的活塞；以及

阻尼器组件，所述阻尼器组件包括第一部件和第二部件，所述第一部件包括多个第一倾斜部，所述第二部件包括多个第二倾斜部，所述第一倾斜部构造成与所述第二倾斜部相互作用以在所述变矩器的滑行状态期间在所述涡轮上产生轴向力，所述阻尼器组件布置及构造成限制所述轴向力以防止在所述滑行状态期间所述活塞发生自锁。

2.根据权利要求1所述的驱动组件，其中，所述第一部件是驱动凸缘，并且所述第二部件是预加载在所述驱动凸缘与所述涡轮之间的偏压弹簧，所述偏压弹簧构造成限制所述轴向力以防止在所述滑行状态期间所述活塞发生自锁。

3.根据权利要求2所述的驱动组件，其中，所述驱动凸缘包括多个驱动凸缘倾斜部，并且所述偏压弹簧包括多个偏压弹簧倾斜部，所述驱动凸缘倾斜部与所述偏压弹簧倾斜部相互作用。

4.根据权利要求3所述的驱动组件，其中，所述偏压弹簧包括多个朝向所述驱动凸缘轴向地延伸的突出部，所述偏压弹簧倾斜部位于所述突出部上。

5.根据权利要求3所述的驱动组件，其中，所述驱动凸缘包括内径向毂和从所述内径向毂径向地向外延伸的多个臂，所述多个臂中的每个臂包括所述驱动凸缘倾斜部中的一个倾斜部。

6.根据权利要求4所述的驱动组件，其中，所述多个臂在其间限定周向延伸的槽以便接纳弧形弹簧，所述驱动凸缘倾斜部位于所述弧形弹簧的径向内侧。

7.根据权利要求2至4中任一项所述的驱动组件，其中，所述阻尼器组件包括盖板，所述偏压弹簧包括朝向所述涡轮轴向地延伸到形成于所述盖板中的槽中的突出部。

8.根据权利要求1所述的驱动组件，其中，所述第一部件包括位于其径向外端部处的弹簧保持器，所述弹簧保持器将弹簧保持在其中，并且所述第二部件包括构造成通过所述第一部件经由所述弹簧驱动的突出部，所述第一部件和所述第二部件的轴向应变性限制所述轴向力以防止在所述滑行状态期间所述活塞发生自锁。

9.根据权利要求8所述的驱动组件，其中，轴向止推垫圈固定至所述第二部件。

10.根据权利要求1所述的驱动组件，其中，所述涡轮包括涡轮壳体，并且所述活塞从所述涡轮壳体径向地向外延伸，所述活塞和所述涡轮壳体形成为一体。

11.一种变矩器，包括：

根据权利要求1所述的驱动组件；以及

叶轮，所述叶轮限定所述锁止离合器的叶轮离合器，所述涡轮构造成接合所述叶轮以锁定所述锁止离合器。

12.根据权利要求11所述的变矩器，其中，所述叶轮包括叶轮壳体，所述叶轮离合器和所述叶轮壳体形成为一体。

13.一种形成用于变矩器的驱动组件的方法，所述方法包括：

将限定锁止离合器的活塞的轴向可移动涡轮连接至阻尼器组件，并且将所述阻尼器组件的第一倾斜部与所述阻尼器组件的第二倾斜部对准，所述第一倾斜部构造成与所述第二倾斜部相互作用以在所述变矩器的滑行状态期间在所述涡轮上产生轴向力；以及

将所述阻尼器组件构造及布置成限制所述轴向力从而防止在所述滑行状态期间所述活塞发生自锁。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述阻尼器组件包括驱动凸缘和偏压弹簧，所述驱动凸缘包括所述第一倾斜部，所述偏压弹簧包括所述第二倾斜部，所述偏压弹簧限制所述轴向力以防止在所述滑行状态期间所述活塞发生自锁。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，将所述阻尼器组件构造及布置成限制所述轴向力包括使所述偏压弹簧在所述阻尼器组件的盖板上对准。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述盖板包括形成在其中的多个径向延伸的槽，并且所述偏压弹簧包括多个轴向延伸的突出部，使所述偏压弹簧在所述盖板上对准包括将每个所述轴向延伸的突出部装配到其中一个所述槽中。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，每个所述突出部包括外径向延伸部，使所述偏压弹簧在所述盖板上对准包括使所述偏压弹簧经由所述外径向延伸部接触所述盖板的涡轮侧径向延伸表面。

18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述阻尼器组件包括第一板和第二板，所述第一板包括位于其径向外端部处的弹簧保持器，所述弹簧保持器将弹簧保持在其中，所述第二板包括构造成通过所述第一板经由所述弹簧驱动的突出部，所述第一板包括第一突出部，并且所述第二板包括第二突出部，将所述阻尼器组件构造及布置成限制所述轴向力包括设置轴向止推垫圈以接触所述变矩器的前盖的内径向延伸表面，从而限制所述轴向力以防止在所述滑行状态期间所述活塞发生自锁。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，设置所述轴向止推垫圈包括将所述轴向止推垫圈固定至所述第二板。

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