CN112709799A - 具有扭转减振器的液力变矩器和包括其的机动车辆 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于机动车辆的液力变矩器，包括：盖，由机动车辆的发动机侧的驱动部件驱动，以绕液力变矩器的旋转轴线旋转；与盖旋转固定地连接的泵轮；涡轮，其被驱动以绕旋转轴线旋转，以将扭矩输出至机动车辆的变速器的输入轴；包括摩擦面的活塞盘，其可被致动以使得液力变矩器在流体传动模式与机械传动模式之间切换，在机械传动模式中，摩擦面抵靠盖，使得盖与活塞盘一体旋转；保持在活塞盘与涡轮之间的至少一个扭转减振器，其包括至少一个弹簧。该活塞盘设置有一体形成的环形凹槽，用于容纳并引导弹簧，并借助于涡轮而保持弹簧。本公开还涉及一种包括所述液力变矩器的机动车辆。

Description

具有扭转减振器的液力变矩器和包括其的机动车辆
技术领域
本公开涉及一种具有扭转减振器的液力变矩器。特别地，所述液力变矩器的活塞盘上设置有用于引导扭转减振器的弹簧的引导部。本公开还涉及一种包括这样的液力变矩器的机动车辆。
背景技术
通常，在自动变速的机动车辆的发动机和变速器之间设置液力变矩器。液力变矩器用于将发动机的驱动动力传递到变速器，可以起到传递扭矩和变矩的作用。液力变矩器包括由发动机侧的驱动部件驱动的盖、与盖旋转固定地连接的泵轮以及连接到变速器输入轴的涡轮，并且能够通过活塞盘在流体传动模式与机械传动模式之间切换。在机动车辆的起步阶段，液力变矩器工作在流体传动模式下。此时，液力变矩器的泵轮通过流体(通常为油)驱动涡轮。在发动机达到较高转速之后，液力变矩器切换为机械传动模式。在机械传动模式下，扭矩通过活塞盘和/或其他传动机构从盖机械地传递到涡轮，而无需经过泵轮。
在机动车辆发动机产生的扭矩通常是不恒定的。特别地，在机械传动模式中，这种不恒定的扭矩可被传递到变速器中，造成变速器齿轮箱的振动，并且因而产生特别不期望的噪音或撞击等。为了减少振动的不利影响并且提高机动车辆的驾驶舒适性，在液力变矩器中配备扭转减振器是已知的。扭转减振器可以允许吸收并减轻汽车发动机产生的振动。扭转减振器通常布置在活塞盘与涡轮之间，并在二者之间传递扭矩。
中国专利CN104235301B公开了扭转减振器安装在活塞盘上的液力变矩器。用于保持弹簧的保持板通过铆钉固定在活塞盘上。此外，保持板上形成有径向延伸的保持部，涡轮上焊接固定多个传递爪，用于在活塞盘与涡轮之间传递扭矩。
日本专利申请JPH06147294A也公开了类似的扭转减振器安装在活塞盘上的液力变矩器。保持弹簧并传递扭矩的环形驱动盘通过铆钉固定在活塞盘上，涡轮上则固定地设置用于传递扭矩的多个突片。
如上所述，扭转减振器通常布置在活塞盘与涡轮之间。然而，将扭转减振器布置在液力变矩器的扭矩传递路径的其他位置也是可以设想的。美国专利申请US6056093A公开了一种液力变矩器，其中，扭转减振器设置在涡轮与输出轮毂之间。具体地，用于保持扭转减振器的弹簧的覆盖盘元件固定到涡轮壳体，并且该覆盖盘元件包括与活塞盘接合的突起部，从而将扭矩传递到涡轮。输出轮毂包括径向向外一体延伸的凸缘，其与涡轮壳体上的凸起一起在圆周方向上保持弹簧，并传递扭矩。
因此，在现有的液力变矩器中，为了保持扭转减振器并传递扭矩，通常需要设置多个保持元件及扭矩传递元件。这使得液力变矩器的制造工艺复杂，容易损坏。此外，在轴向方向上布置的保持元件和扭矩传递元件增加了液力变矩器的轴向尺寸，压缩了用于安装诸如变速器的其他扭矩传递部件的空间。
发明内容
因此，本公开旨在解决常规的液力变矩器中存在的上述问题，其目的在于提供一种液力变矩器，其中，活塞盘设置有用于引导扭转减振器的弹簧的引导部，该引导部还可以与涡轮配合以保持弹簧并传递扭矩，从而无需另外提供专门的保持元件和扭矩传递元件。这种结构的液力变矩器可以节省制造成本，并且压缩轴向尺寸，增加其他扭矩传递部件的安装空间。
所述目的是通过根据本公开的一个实施例的包括扭转减振器的液力变矩器实现的，其包括：盖，由机动车辆的发动机侧的驱动部件旋转驱动，从而绕液力变矩器的旋转轴线旋转；泵轮，与盖旋转固定地连接，从而与盖一起旋转；涡轮，其被驱动以绕所述旋转轴线旋转，并将扭矩传递至机动车辆的变速器的输入轴；活塞盘，其包括摩擦面，该活塞盘能够被致动以使得液力变矩器在流体传动模式与机械传动模式之间可操作地切换，在流体传动模式中，泵轮绕旋转轴线的旋转产生流体的流动，进而驱动涡轮，在机械传动模式中，所述摩擦面抵靠盖，使得盖与活塞盘一体旋转；至少一个扭转减振器，其保持在活塞盘与涡轮之间，并将扭矩由活塞盘传递至涡轮，所述扭转减振器包括至少一个弹簧。活塞盘设置有与该活塞盘一体地形成的环形凹槽，在扭矩传递的过程中，弹簧的压缩与复位由该环形凹槽引导。另外，该活塞盘可以与涡轮相配合以将扭转减振器的弹簧保持在该环形凹槽中。
由于活塞盘自身可以引导弹簧，并且与涡轮相配合以保持扭转减振器，因此无需在液力变矩器中设置专门的扭转减振器保持和引导部件。这种设计因而允许减小液力变矩器的尺寸，特别是轴向尺寸，并减少所需部件数量，降低液力变矩器的制造成本，并使其安装更加简便。
根据本公开的液力变矩器还可以单独或组合地具有以下特征中的一个或多个。
根据本公开的一个实施例，该环形凹槽具有大致矩形的横截面形状，包括位于径向内侧的内侧壁、位于径向外侧的外侧壁以及连接所述内侧壁和外侧壁的底面。优选地，环形凹槽的外侧壁构成活塞盘的径向外缘，也就是说，环形凹槽位于活塞盘的径向最外部。环形凹槽的底面是平坦底面，并且摩擦面设置在该底面的轴向相对面上。通过这样的布置，所述活塞盘上无需构造专用于布置摩擦面的突出部，从而节省了制造活塞盘时的工序。
根据本公开的一个优选实施例，所述环形凹槽的外侧壁的端部包括向内的卷边。该向内的卷边可以缩小环形凹槽的开口。例如，环形凹槽的开口可以通过卷边缩小为恰好可以放入弹簧。这种设计使得既能够安装弹簧，又便利于与涡轮一起防止弹簧从环形凹槽脱出。
可选地，该环形凹槽也可以具有其他形状的横截面。例如，该环形凹槽的横截面是半圆形的，其直径略大于扭转减振器的弹簧的直径，以便利于容纳并保持所述弹簧。在这种构造中，摩擦面可以设置在活塞盘的其他位置。
根据本公开的一个实施例，所述环形凹槽设置有一个或多个弹簧驱动部，弹簧驱动部可以承载弹簧座部，从而驱动容纳在环形凹槽中的弹簧，以传递扭矩。也就是说，所述活塞盘自身能够驱动弹簧，而无需另外提供专用于驱动弹簧的驱动盘或其他扭矩传递部件。这可以进一步减少液力变矩器的部件数量，降低制造成本。
可选地，所述弹簧驱动部包括在环形凹槽的内侧壁上径向向外凸出的内凸台，和在环形凹槽的外侧壁上径向向内凸出的外凸台。该内凸台和外凸台在径向方向上相互面对。也就是说，内凸台和外凸台的周向位置相同。所述内凸台和外凸台因此限定了环形凹槽的收窄部分，该收窄部分的宽度小于弹簧的直径。弹簧座部可以抵靠内凸台和外凸台的对应侧壁。优选地，所述内凸台和外凸台的对应侧壁位于通过液力变矩器的旋转轴线的同一径向平面上。也就是说，在平面图中，所述内凸台和外凸台对应活塞盘的同一圆心角。由此，抵靠内凸台和外凸台的对应侧壁的弹簧座部的底面也位于该径向平面上，使得弹簧座部能够均匀受力，有利于增强扭矩传递的平稳性。
可选地，所述弹簧驱动部也可以是从环形凹槽的内侧壁和/或外侧壁上向环形凹槽的内部延伸的突片。该突片的侧壁承载弹簧的座部，以驱动弹簧并传递扭矩。这种布置可以简化弹簧驱动部的设计，减少了制造活塞盘所需的步骤。
根据本公开的一个实施例，所述环形凹槽设置有沿圆周方向均匀分布的三个弹簧驱动部。这三个弹簧驱动部可以将环形凹槽分成三个凹槽段，每个凹槽段可以容纳一个弹簧。据此，所述扭转减振器包括三个弹簧。可以设想的是，所述环形凹槽也能够设置不同数量的弹簧驱动部，例如两个弹簧驱动部、四个弹簧驱动部、五个弹簧驱动部，或者更多。相应地，扭转减振器包括的弹簧的数量也因此而不同。
液力变矩器也可以包括多个扭转减振器，以进一步增强减振效果。例如，位于径向外侧的扭转减振器是第一扭转减振器，而液力变矩器还包括位于径向内侧的第二扭转减振器。该第二扭转减振器可以具有与第一扭转减振器类似的构造。
根据本公开的一个实施例，所述液力变矩器的活塞盘通过冲压一体式地制造。具体地，环形凹槽通过垂直于活塞盘的平面沿轴向方向的冲压而形成。在冲压过程中所使用的冲头选择为适于形成环形凹槽的形状。在冲压出环形凹槽之后，可以垂直于环形凹槽的侧壁而沿径向方向冲压形成弹簧驱动部。在不冲破侧壁的情况下，可以形成凸台形式的弹簧驱动部，在冲破侧壁的情况下，可以形成突片形式的弹簧驱动部。在冲压之后，活塞盘上的一些部分的厚度会相应减少。优选地，为了增加活塞盘的强度，在冲压之后，所述活塞盘可以通过热处理工艺进行强化。
本公开还涉及一种机动车辆，其包括如上所述的液力变矩器。
从以下结合附图进行本教导的最佳模式的详细描述中，本教导的上述特征和优点以及其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是根据本公开一个实施例的液力变矩器的部分剖切示意图。
图2A-2C示出了根据本公开一个实施例的活塞盘，其中，图2A示出了活塞盘面对涡轮的一面，图2B示出了活塞盘面对盖的一面，图2C示出了活塞盘的环形凹槽部分的剖面图。
图3A和图3B详细示出了图2A-2C所示的活塞盘的弹簧驱动部。
图4示出了根据本公开另一实施例的液力变矩器的部分剖切示意图。
在各个图中，相同或相似的部件由相同的参考标记表示。
具体实施方式
为了使本公开的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图对本公开的实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
除非另作定义，本文使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内普通技术人员所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同物，而不排除其他元件或者物件。“轴向”、“径向”和“周向”等方向相对于液力变矩器的旋转轴线RO定义，轴向即旋转轴线RO延伸的方向，径向是与旋转轴线RO垂直的方向，而周向是围绕旋转轴线RO的圆周方向。
图1是根据本公开一个实施例的液力变矩器的部分剖切示意图。为了清晰起见，液力变矩器的结构中与理解本公开的技术方案无关的多个部件已被省略。
如图1所示，所述液力变矩器包括盖1、泵轮2、涡轮3、活塞盘4、布置在涡轮与活塞盘之间的扭转减振器5和定子6。盖1被机动车辆的发动机侧的驱动部件旋转驱动，而泵轮2例如通过焊接而旋转固定地连接到盖1。这样，扭矩通过盖1和泵轮2而输入液力变矩器。涡轮3被驱动以绕旋转轴线RO旋转，并将扭矩通过涡轮轮毂30传递至机动车辆的变速器的输入轴，即，扭矩通过涡轮3和涡轮轮毂30而从液力变矩器输出。
根据机动车辆的行驶状况的不同，从盖1和泵轮2到涡轮3的扭矩传递可以在流体传动模式与机械传动模式二者之间切换。这种切换是通过沿轴向致动(例如，液压致动)活塞盘4而实现的。
具体地，泵轮2、涡轮3和定子6限定了环状通道，液力变矩器的工作流体在该环状通道内循环流动。在流体传动模式中，活塞盘4被致动为与盖1脱离接触，二者之间可相对彼此自由转动。此时，泵轮2绕旋转轴线RO的旋转带动工作流体的流动，进而驱动涡轮3。也就是说，在流体传动模式中，液力变矩器的扭矩传递路径是：扭矩输入→盖1→泵轮2→(工作流体)→涡轮3→涡轮轮毂30→扭矩输出。图1中的实线示出了流体传动模式下的扭矩传递路径。
在机械传动模式中，活塞盘4被朝向盖1致动，使得摩擦面41抵靠盖1。通过活塞盘4与盖1之间的摩擦接触，二者一体旋转。活塞盘4通过扭转减振器5传递扭矩至涡轮3。也就是说，在机械传动模式中，液力变矩器的扭矩传递路径是：扭矩输入→盖1→活塞盘4→(扭转减振器5)→涡轮3→涡轮轮毂30→扭矩输出。图1中的虚线示出了机械传动模式下的扭矩传递路径。
为了传递扭矩，并减轻传递到扭矩输出的扭矩变动，扭转减振器5包括一个或多个弹簧51，例如螺旋压缩弹簧。活塞盘4压缩弹簧51，该弹簧51进一步施加弹性力到涡轮3，从而实现了从活塞盘4到涡轮3的扭矩传递。活塞盘4设置有用于容纳并引导所述弹簧51的环形凹槽42，该环形凹槽42与活塞盘一体地形成。在扭矩传递的过程中，弹簧51的压缩与复位由该环形凹槽42引导。
图2A示出了活塞盘4面对涡轮3的一面，图2B示出了活塞盘4面对盖1的一面，图2C示出了活塞盘4的部分剖视图。可以看出的是，环形凹槽42由涡轮3向盖1凹进。该环形凹槽42具有大致矩形的横截面形状，包括位于径向内侧的内侧壁42a、位于径向外侧的外侧壁42b，以及连接内侧壁42a和外侧壁42b的底面42c。环形凹槽42的宽度略大于弹簧51的直径，因此适于容纳弹簧51。环形凹槽42位于活塞盘4的径向最外部，从而其外侧壁42b构成了活塞盘4的径向外缘。环形凹槽42的底面42c是平坦的，其在轴向上构成活塞盘4上最靠近盖1的部分。摩擦面41设置在该底面42c的轴向相对面上。通过这样的布置，当活塞盘4被朝向盖1致动时，摩擦面41首先与盖1抵接，从而将活塞盘4与盖1旋转锁定。此外，环形凹槽42在活塞盘4的径向最外部的定位也使得摩擦面41定位在活塞盘4的径向最外部，便利于活塞盘4与盖1之间的扭矩传递。通过这样的设计，活塞盘4上无需构造专用于布置摩擦面41的突出部，从而节省了制造活塞盘4时的工序。
如图2C所示，所述环形凹槽41的外侧壁42b的端部包括向内的卷边43，即从外侧壁42b朝向内侧壁42a卷绕。因此，该向内的卷边43可以收窄环形凹槽41的开口。例如，环形凹槽41的开口可以通过卷边43收窄为恰好可以放入弹簧。这种设计使得既便利于安装弹簧，又能够与涡轮3一起防止弹簧从环形凹槽41脱出。
虽然未在附图中示出，但本领域技术人员可以设想的是，该环形凹槽41也可以具有其他形状的横截面。例如，该环形凹槽41的横截面可以是半圆形的，其直径略大于扭转减振器5的弹簧51的直径，以便利于容纳并保持所述弹簧51。
如图2A所示，环形凹槽41还设置有三个弹簧驱动部44，并将环形凹槽41分为三段，每段放置一个弹簧51。虽然未示出，但不同数量的弹簧驱动部也是可以设想的。弹簧驱动部44限定了环形凹槽41的收窄部分，该收窄部分的宽度小于弹簧51的直径。因此，弹簧驱动部44可以承载弹簧51的座部，从而驱动弹簧51，以传递扭矩。这样，所述活塞盘4自身能够驱动弹簧51，而无需另外提供专用于驱动弹簧的驱动盘或其他扭矩传递部件。
图3A详细示出了一个弹簧驱动部44。在所示实施例中，弹簧驱动部44包括在环形凹槽41的内侧壁42a上径向向外凸出的内凸台44a，和在环形凹槽41的外侧壁42b上径向向内凸出的外凸台44b。该内凸台44a和外凸台44b在径向方向上相互面对。同一弹簧驱动部44的内凸台44a和外凸台44b的角度位置相同。
内凸台44a和外凸台44b可以具有不同的周向长度。如图3B所示，所述内凸台44a和外凸台44b对应活塞盘4的同一圆心角。这样，内凸台44a和外凸台44b的对应侧壁位于通过液力变矩器的旋转轴线RO的同一径向平面上。抵靠内凸台44a和外凸台44b的对应侧壁的弹簧座部也因此位于该径向平面上。这样，弹簧座部能够均匀受力，有利于增强扭矩传递的平稳性。
虽然未在附图中示出，但本领域技术人员可以设想的是，弹簧驱动部44也可以具有其他的形式。例如，环形凹槽42的内侧壁和/或外侧壁的一部分形成向环形凹槽的内部延伸的突片，并在环形凹槽42的对应侧壁上留下开口或开孔。该突片可形成弹簧驱动部。
图4示出了包括两个扭转减振器的液力变矩器，以进一步增强减振效果。上文所描述的扭转减振器5位于径向外侧，是第一扭转减振器。第二扭转减振器7位于径向内侧，具有与第一扭转减振器类似的构造，并且活塞盘4在径向内侧处布置有用于第二扭转减振器7的额外的环形凹槽。
上面描述的液力变矩器所具有的一个特别的优势在于活塞盘4可以通过冲压制造。在制作出活塞盘4的主体之后，活塞盘4上的环形凹槽42可以通过冲压活塞盘4而形成，且弹簧驱动部44可以通过冲压环形凹槽42的侧壁而形成。特别地，在不冲破环形凹槽的侧壁的情况下，可以形成凸台形式的弹簧驱动部44，在冲破侧壁的情况下，可以形成突片形式的弹簧驱动部44。也就是说，活塞盘4的主体以及其上的各种构造都可以通过冲压制造，从而无需加入其他工序，也无需准备专门的扭转减震器保持元件及扭矩传递元件。优选地，在冲压之后，所述活塞盘4还可以通过热处理工艺进行强化，以补偿冲压工艺对活塞盘强度的不利影响。
应当理解的是，上面描述的和在附图中示出的结构仅是本公开的示例，其可通过表现出用于获得所需最终结果的相同或相似功能的其他结构代替。另外，应当理解的是，上面描述的和附图所示的实施例应被视为仅组成本公开的非限制性示例，并且它可在专利权利要求的范围内以多种方式进行修改。

Claims (14)

1.一种用于机动车辆的液力变矩器，包括：
盖(1)，其由机动车辆的发动机侧的驱动部件驱动，以绕液力变矩器的旋转轴线(RO)旋转；
泵轮(2)，其与盖(1)旋转固定地连接；
涡轮(3)，其被驱动以绕所述旋转轴线(RO)旋转，以将扭矩输出至机动车辆的变速器的输入轴；
活塞盘(4)，其包括摩擦面(41)，所述活塞盘(4)能够被致动以使得液力变矩器在流体传动模式与机械传动模式之间可操作地切换，在流体传动模式中，泵轮(2)绕旋转轴线(RO)的旋转产生流体的流动，进而驱动涡轮(3)，在机械传动模式中，所述摩擦面(41)抵靠盖(1)，使得盖(1)与活塞盘(4)一体旋转；
至少一个扭转减振器(5)，其保持在活塞盘(4)与涡轮(3)之间，并将扭矩由活塞盘(4)传递至涡轮(3)，所述扭转减振器(5)包括至少一个弹簧(51)，
其特征在于，所述活塞盘(4)设置有与该活塞盘(4)一体地形成的环形凹槽(42)，该环形凹槽(42)用于容纳并引导所述弹簧(51)，并且所述弹簧(51)通过涡轮(3)而被保持在所述环形凹槽(42)中。
2.根据权利要求1所述的液力变矩器，其中，
所述环形凹槽(42)包括位于径向内侧的内侧壁(42a)、位于径向外侧的外侧壁(42b)以及连接所述内侧壁和外侧壁的底面(42c)。
3.根据权利要求2所述的液力变矩器，其中，
所述外侧壁(42b)构成活塞盘(4)的径向外缘。
4.根据权利要求3所述的液力变矩器，其中，
所述底面(42c)是平坦的，并且摩擦面(41)设置在该底面的轴向相对面上。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的液力变矩器，其中，
所述环形凹槽(42)的外侧壁(42b)的端部包括向内的卷边(43)。
6.根据权利要求2至4中的任一项所述的液力变矩器，其中，
所述环形凹槽(42)设置有一个或多个弹簧驱动部(44)。
7.根据权利要求6所述的液力变矩器，其中，
所述弹簧驱动部(44)包括在环形凹槽的内侧壁(42a)上径向向外凸出的内凸台(44a)，和在环形凹槽的外侧壁(42b)上径向向内凸出的外凸台(44b)，该内凸台(44a)和外凸台(44b)在径向方向上相互面对。
8.根据权利要求7所述的液力变矩器，其中，
所述内凸台(44a)和外凸台(44b)的对应侧壁位于通过液力变矩器的旋转轴线(RO)的同一径向平面上。
9.根据权利要求5所述的液力变矩器，其中，
所述弹簧驱动部(44)是从环形凹槽(42)的内侧壁(42a)和/或外侧壁(42b)上向环形凹槽的内部延伸的突片。
10.根据权利要求5所述的液力变矩器，其中，
所述环形凹槽(42)设置有沿圆周方向均匀分布的三个弹簧驱动部(44)。
11.根据权利要求1至4中的任一项所述的液力变矩器，其中，
所述扭转减振器(5)是第一扭转减振器，并且所述液力变矩器还包括位于该第一扭转减振器(5)的径向内侧的第二扭转减振器(7)。
12.根据权利要求1至4中的任一项所述的液力变矩器，其中，
所述活塞盘(4)通过冲压一体式地制造。
13.根据权利要求12所述的液力变矩器，其中，
所述活塞盘(4)在冲压之后通过热处理工艺进行强化。
14.一种机动车辆，其包括根据前述权利要求中的任一项所述的液力变矩器。
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