CN1530568A - 具有锁止离合器的液力传动系统 - Google Patents

Abstract

一种包括锁止离合器的液力传动系统，所述锁止离合器的离合器活塞设置在连接到泵轮的侧盖和涡轮转轮之间。用于将离合器活塞朝离合器启动方向偏置的贝氏弹簧安装到离合器活塞的活塞轴心，所述离合器活塞可滑动地承载在涡轮轴心上，这样变形的姿态可以自由变化。限制装置设置在离合器活塞和涡轮转轮之间以将离合器活塞的收缩量限制到常值，由此当离合器活塞在离合器关闭方向中收缩时，防止贝氏弹簧的过分变形。这样，在离合器启动方向中的锁止离合器的离合器活塞偏置的贝氏弹簧可以显示固有的弹簧特性，此外贝氏弹簧的耐用性得以提高。

Description

具有锁止离合器的液力传动系统

技术领域

本发明涉及液力传动系统，例如在车辆的动力传输系统中或者工业车床上使用的扭矩变换器和液力联轴节的，尤其涉及具有锁止离合器的液力传动系统，包括：泵轮；涡轮转轮，其在涡轮转轮与泵轮之间限定循环回路；侧盖，其连接到泵轮并在侧盖与涡轮转轮之间限定离合器室，以和循环回路的外周部分相连通；锁止离合器，其设置在离合器室内并能将侧盖与涡轮转轮直接彼此相连，锁止离合器包括：离合器活塞，其轴向可移动地连接到涡轮转轮，以将离合器室分为涡轮转轮侧上的内油腔部分和侧盖的侧部上的外油腔部分；锁止控制装置，其适于在内外油腔部分之间产生压力差，以自侧盖的内侧来回推进和收缩离合器活塞；摩擦接合装置，其适于在离合器活塞推向侧盖的内侧时将离合器活塞和侧盖彼此摩擦接合；以及弹性件，其设置在离合器活塞和涡轮转轮之间，以将离合器活塞朝向侧盖的内侧偏压。

背景技术

具有锁止离合器的液力传动系统已经被人知晓，例如公开在日本专利申请公开出版物No.55-54758中。

在具有锁止离合器的液力传动系统中，设置了用于将离合器活塞朝侧盖的内侧偏压的弹性件，使得在锁止控制装置操作时使锁止离合器进入接合状态，离合器活塞的操作的延迟得以消除，从而提高锁止离合器接合的响应。

在传统的具有锁止离合器的液力传动系统中，弹性件的一端被固定到离合器活塞的活塞轴心，由此弹性件的变形姿态就可能受到活塞轴心限制，结果，弹性件产生了不必要的应力并不能展示固有弹出特性，并且弹性件的耐用性恶化。

发明内容

相应地，本发明的一个目标是提供一种具有锁止离合器的液力传动系统，其中弹性件可以显示弹簧的内在特性，并且弹性件的耐用性得以保证。

为了实现上述目标，根据本发明的第一方面特征，提供了一种具有锁止离合器的液力传动系统，包括：泵轮；涡轮转轮，其在涡轮转轮与泵轮之间限定循环回路；侧盖，其连接到泵轮并在侧盖与涡轮转轮外侧之间限定离合器室，以和循环回路的外周部分相连通；锁止离合器，其设置在离合器室内并能将侧盖和涡轮转轮直接彼此相连，所述锁止离合器包括：离合器活塞，其轴向可移动地连接到涡轮转轮，以将离合器室分为涡轮转轮侧上的内油腔部分和侧盖的侧部上的外油腔部分；锁止控制装置，其适于在内外油腔部分之间产生压力差，以自侧盖的内侧来回推进和收缩离合器活塞；摩擦接合装置，其适于在离合器活塞推向侧盖的内侧时将离合器活塞和侧盖彼此摩擦接合；以及弹性件，其设置在离合器活塞与涡轮转轮之间，以将离合器活塞朝向侧盖的内侧偏压，其中弹性件安置到离合器活塞的活塞轴心，所述离合器活塞轴向可滑动地承载在涡轮转轮的涡轮轴心上，这样弹性件的变形姿态可以自由改变，并且限制装置设置在离合器活塞和涡轮转轮之间，用于将离合器活塞朝涡轮转轮的移动量限制为常值，由此在离合器朝涡轮转轮推动的同时使得弹性件产生变形由此使得摩擦接合装置进行非操作状态时，防止弹性件的过度变形。

利用第一特征，当锁止离合器被控制进入关闭状态，在离合器关闭方向上的离合器活塞的运动通过限定装置限定为常值，由此弹性件的变形量被抑制为常数值，弹性件不需要承载过度负载。此外，由于弹性件被安装到活塞轴心以能够采用自由变形姿态，弹性件即使在变形的过程中也可以自由改变其姿态。由此，弹性件不会产生不必要的应力，而总是显示预期的弹出特性，也不承载过多的载荷，从而可以实现弹性件的耐用性的提高。

根据本发明的第二特征，除了第一特征外，活塞轴心设有环形脱开防止部分，用于在脱开防止部分和离合器活塞的一侧之间限定安装槽。

利用第二特征，安装在安装槽中的弹性件通过脱开防止部分防止与活塞轴心脱离，而不管液力传动系统在组装过程中放置的姿态。这有助于液力传动系统的装配性的提高。

根据本发明的第三特征，除了第二方面外，活塞轴心在其一侧设置有环形凹陷，环形凹陷的底部表面构成安装槽的内壁。

利用第三特征，就有可能保证安装槽的足够的宽度，同时最小化活塞轴心自涡轮转轮侧面上离合器活塞的最外侧的凸起量，并通过空间效率的提高实现活塞轴心的轴向紧密性。

根据本发明的第四特征，除了第二或者第三特征外，离合器活塞包括：连接到摩擦接合装置的活塞外周侧部件；和活塞内周侧部件，其进行了表面硬化处理，并且具有活塞轴心并连接到活塞外周侧部件。

利用第四特征，在离合器活塞中，作为具有活塞轴心的相对较小部分的内周侧部件进行了表面硬化处理。由此，就有可能一次使用小型处理装置对大量的活塞内周侧部件进行硬化处理，以提高涡轮轴心上的活塞轴心的滑动面和弹性件上安装槽的滑动面的耐磨性，同时使得成本降低。

下面将说明对应本发明各实施例中的液力变矩器T的液力传动系统。此外，摩擦接合装置对应摩擦表面5b和摩擦衬片28；锁止控制装置对应锁止控制阀42；弹性件对应贝氏弹簧33。

本发明的上述和其它目标、特征和优点将结合附图对本发明的优选实施例进行说明而变得明显。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的具有锁止离合器的液力变矩器的垂直剖面图；

图2是图1中用2指示的区域的放大视图；

图3是图2中沿线3-3所取的剖面图；

图4是与图2相似的视图，但是显示了本发明的第二实施例；以及

图5是与图2相似的视图，但是显示了本发明的第三实施例。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的优选实施例进行说明。

首先参照图1，作为流体传输装置的液力变矩器T包括泵轮2、面对泵轮2设置的涡轮转轮3和设置在泵轮2与涡轮转轮3的内周部分之间的定子4。通过工作油传输动力的循环回路6限定在2、3和4这三个部件之间。

侧盖5通过焊接一体连接到泵轮2的外周侧以覆盖涡轮转轮3的外侧。多个周向安置的连接凸起7被焊接到侧盖5的外周表面，连接到发动机的曲柄轴1的驱动板8通过螺栓9被固定到连接凸起7。推力滚针轴承36设置在涡轮转轮3的中间部分的涡轮轴心3a与侧盖5之间。

与曲柄轴1同轴安装的输出轴10设置在液力变矩器T的中间部分。输出轴10花键配合至涡轮轴心3a，并在侧盖5的中间部分在支撑管5a上得到可转动支撑，其间插入轴承衬15。输出轴10是未示出的多台阶传输的主轴。

圆柱定子轴12围绕输出轴10的外周设置并在定子4的中间部分使用设置在其间的自由轮(free wheel)11支撑定子轴心4a，滚针轴承13设置在输出轴10与定子轴12之间移以允许轴10和12的相对转动。定子轴12在传动外壳14的外端上受到非转动支撑。

推力滚针轴承37和37’设置在定子轴心4a的轴向相对端面和与这些轴向相对的端面相对的泵轮2和涡轮转轮3的轴心2a和3a的端面之间，这样涡轮转轮3和泵轮2与侧盖5之间的定子4的轴向运动通过推力滚针轴承37和37’以及上述的推力滚针轴承36所限制。

连接到泵轮2的辅助驱动轴20可相对转动地围绕定子轴12的外周设置，这样用于将工作油提供给液力变矩器T的油泵21通过辅助驱动轴20驱动。

离合器室22限定在涡轮转轮3与侧盖5之间以在其外周与循环回路6相连通，能够直接将涡轮转轮3和侧盖5彼此连接的锁止离合器L安装在离合器室22中。形成锁止离合器L的主要部件的离合器活塞19设置在离合器室22中，这样器将离合器室22分为涡轮转轮3侧面上的内油室部分23和侧盖5的侧面上的外油室部分24。离合器活塞19在其中间部分具有活塞轴心19a，活塞轴心可滑动地承载在涡轮轴心3a的外周表面上，密封件26设置在其间。与形成在侧盖5的内侧上的环向摩擦表面5b相对的摩擦衬片28连接到离合器活塞19的一侧。离合器活塞19也是轴向可移动地连接到传动板34，所述传动板通过已知的扭矩阻尼器D固定地安装到涡轮转轮3的外侧上。

如图1和图2所示，离合器活塞19包括：活塞外周侧部件19A，其在离合器活塞19的侧壁上的外周的侧面上具有更宽的区域；侧壁的内周的侧面上更窄的区域；活塞内周侧部件19B，其进行了诸如碳氮共渗处理的表面硬化处理并具有活塞轴心19a，所述活塞轴心19a自更窄区域的内周端部朝涡轮转轮3凸起。部件19A和19B被整体固定和焊接在一起。

如图2中清晰所示，朝涡轮转轮3敞开的环向凹陷30形成在活塞内周侧部件19B的一个侧面上，环向安装槽32通过环向凹陷30和卡环31的底表面围绕活塞轴心19a的外周而限定，卡环31锁定到活塞轴心19a的尖端的外周上。即，安装槽32具有通过环向凹陷30的底表面形成的内壁和通过卡环31所形成的外壁。贝氏弹簧33安装在安装槽32内并在离合器活塞19与涡轮转轮3之间压缩以朝侧盖5偏压离合器活塞19。附图标记38表示卡环31用锁定槽，其形成在活塞轴心19a中。卡环31在围绕活塞轴心19a的外周固定贝氏弹簧33之后安装在锁定槽38中。这样，安装槽32中的贝氏弹簧33的安装可以在贝氏弹簧33的内周的端部不变形的时很容易执行。

环向凹陷30和锁定槽38在活塞内周侧部件19B的表面硬化处理之前进行。

另一方面，用于通过焊接安装涡轮外壳3b的外壳安装凸缘3c被一体形成在涡轮轴心3a的外周上，用于容纳活塞轴心19a的尖端的环向凹陷35形成在外壳安装凸缘3c的一侧上。限制装置45通过环向凹陷35的底表面和活塞轴心19a的尖端表面形成，以在离合器闭合方向中通过在环向凹陷35的底表面和活塞轴心19a的尖端表面之间邻接而限定离合器活塞19的运动极限(参看图2中的虚线)。

贝氏弹簧33在活塞内周侧部件19B中的环向凹陷30的底表面和外壳安装凸缘3c的环向凹陷35的外周的一个侧面之间压缩安装。在此情况下，施加到贝氏弹簧33的轴向预载荷所设置的值使得在内和外油室部分23和24中不产生水压的状态中，离合器活塞19的摩擦衬片28与侧盖5的摩擦表面5b压力接触，但是当外油室部分24中的水压被升高等于或者高于内油室部分23中的压力时，通过压力之间的差异而允许离合器活塞19在离合器闭合方向中运动。

当贝氏弹簧33根据离合器活塞19的轴向运动而变形时，其内周端因为其姿态的变化所致也轴向和径向移动相同的程度，当这样的移动受到限制时，贝氏弹簧33不能显示预期的弹簧特性。因此，为了允许贝氏弹簧33的内部周端的的轴向和径向运动，在贝氏弹簧33与卡环31之间设置间隙g1，在贝氏弹簧33与活塞轴心19a之间设置间隙g2。

如图3中所示，大量的切口33a径向形成在贝氏弹簧33内以朝贝氏弹簧33的内周敞开，以使得贝氏弹簧33的轴向弹性变形相对便利。

回到图1，第一油通路40设置在输出轴10的中间部分以与离合器22的外部油室部分24通过横向孔39以及推力滚针轴承36相连通。第二油通路41限定在辅助驱动轴20和定子轴12之间，并与循环回路6的内周通过在泵轴心2a和定子轴心4a与推力滚针轴承37’之间的环向油路29’相连通。

第三油通路44限定在输出轴10和定子轴12之间，并与循环回路6通过涡轮轴心3a和定子轴心4a以及推力滚针轴承37之间的环形油路29相连通。在此情况下，密封件49设置在自由轮11的内座圈11a与定子轴12之间以切断环向油通路29和29’之间的连通。

第一油通路40和第二油通路41适于通过锁止控制阀42交替连接到油泵21和油泵43的释放端口。第一油通路40和第二油通路41也通过安全阀48连接到油槽43，所述安全阀用于在预定的水压下保持各循环回路6和主内油室部分23a。由此，循环回路6和主内油室部分23a中的多余的压力通过安全阀48释放到油槽43中。

下面将说明此实施例的操作。

在液力变矩器T的驱动状态中，锁止控制阀42通过电子控制单元(未示出)受到控制，以将第一油通路40连接到油泵21的释放端口，另一方面以将第二油通路41连接到油槽43。因此，自发动机的曲柄轴41的扭矩输出通过驱动板8和侧盖5传输到泵轮2以转动泵轮2，当油泵21也被驱动时，通过油泵21释放的工作油如箭头a所示自锁止控制阀42顺序经过第一油通路40、横向孔39、推力滚针轴承36以及离合器室22的外和内油室部分24和23而流入循环回路6以填充回路6，此后经过推力滚针轴承37’和环向油通路29’流入第二油通路41，并通过锁止控制阀回到油槽43。

这样，在离合器室22中，借助上述的工作油的流动，外油室部分24的压力高于内油室部分23的压力，离合器活塞19自侧盖5的摩擦表面5b依靠外和内室部分24、23的压力差克服贝氏弹簧33的预载荷而收缩离开。这样，锁止离合器L就处于闭合状态以允许泵轮2和涡轮转轮3的相对转动。由此，当泵轮3自曲柄轴1以转动驱动，填充循环回路6的工作油如箭头a所示在循环回路6中循环，由此泵轮2的转动扭矩被传输给涡轮转轮2以驱动输出轴10。

如果此时的泵轮2和涡轮转轮3之间所产生的扭矩放大效果，伴随这扭矩放大效果的反作用力对定子4施加压力，定子4通过自由轮11的锁定作用固定。

当通过电子控制单元切换锁止控制阀42以在液力变矩器T的连接过程中或者在发动机刹车过程中使锁止离合器L进入连接状态，通过油泵21释放的工作油如图箭头b所示的方向在自锁止控制阀42上述提及的方向的相反方向中通过第二油通路41、环向油通路29’和推力滚针轴承37’流入循环回路6，并自循环回路6的外周的侧面流入离合器室22的内油室部分23。

另一方面，离合器室22的外油室部分24通过第一油通路40和锁止控制阀42朝油槽43打开。

结果，内油室部分23中的压力增加，外油室部分24中的压力降低。由于离合器活塞19通过贝氏弹簧33朝侧盖5即在离合器启动方向上受到偏压，但是，离合器活塞19在离合器启动的方向中前进被立即启动，在此阶段中油室部分23和24中的压力彼此均衡，由此使得摩擦衬片28和侧盖5的摩擦表面5b进行压力接触。因此，工作油自内油室部分23至外油室部分24的泄漏被压力接触所阻止，并由此内油室部分23中的压力的增加通过工作油自循环回路6流入内油室部分23而被有效迅速地执行。这样，离合器活塞19被迅速有力地朝侧盖5的摩擦表面5b推动，由此锁止离合器L进入良好的响应闭合状态以立即防止泵轮2和涡轮转轮3之间的滑动。这样，液力变矩器T的传输效率可以有效提高。

当锁止离合器L被控制进入闭合状态，离合器活塞19在离合器关闭方向中的收缩量通过将活塞轴心19a的尖端面与涡轮转轮3中的外壳安装凸缘3c中的环向凹陷35的下表面相毗邻而限制在常数，由此贝氏弹簧33的轴向变形量被抑制到常数值。由此，即使外油室部分24和内油室部分23之间的压力差异被增加等于或者大于预定的值，就可以避免轴向过载荷施加到贝氏弹簧33上。

此外，贝氏弹簧33和卡环31之间以及贝氏弹簧33和活塞轴心19a之间的间隙g1和g2的存在保证了贝氏弹簧33的内周端即使在随着离合器活塞19的前进和收缩贝氏弹簧33的变形过程中也可以根据其姿态自由改变。因此，贝氏弹簧33不会产生不必要的应力；总是显示所需的弹簧特性；不承载多于的载荷；由此可以实现贝氏弹簧的耐用性的改良。

活塞轴心19a上的安装槽32的侧壁上安装贝氏弹簧33，所述侧壁通过活塞内周侧部件19B的环向凹陷30的底表面形成。由此，可以保证贝氏弹簧33中的安装槽32的充足的宽度，同时自涡轮转轮3的侧面上离合器活塞19的最外侧最小化活塞轴心19a的凸起量，这样活塞轴心19a的轴向紧凑性可以通过提高空间效率来实现。

此外，活塞轴心19a的尖端容纳在外壳安装凸缘3c的环向凹陷35中，并由此空间效率得以进一步提高，这样可以实现活塞轴心19a以及涡轮轴心3a的周向部分的紧凑性。

此外，只有具有活塞轴心19a和安装槽32的作为离合器活塞19中相对较小部件的活塞内周侧部件19B经过表面硬化处理。由此，就有可能将较大数目的活塞内周侧部件19B同时通过使用小型处理装置进行表面硬化处理，并提高涡轮轴心3a的活塞轴心19a的滑动面以及贝氏弹簧33上安装槽32的滑动面的耐磨性，同时降低成本。

活塞轴心内的安装槽32的外侧壁通过卡环31形成，并由此使得安装在安装槽32内的贝氏弹簧33通过卡环31被防止与活塞轴心19a相分离，而不管液力变矩器T在组装的过程中放置在何种姿态，由此可以实现液力变矩器的组装性的提高。

下面将说明图4中所示的本发明的第二实施例。

在第二实施例中，环状环部件131在第一实施例的卡环的位置被压配合或者焊接并固定到活塞轴心19a的外周。其它元件的布置没有自第一实施例中变化，对应前述实施例中的部分或者部件将使用相同的附图标记和符号，其说明从略。

最后，将参照图5说明本发明的第三实施例。

在第三实施例中，凸缘231代替前述两个实施例的卡环31和环部件131的位置一体形成在活塞轴心19a上。在此情况下，安装槽31中的贝氏弹簧33的安装通过弯曲贝氏弹簧33的内周端来增加贝氏弹簧33的内径来执行。

其它部件的安装和前述实施例相同，对应前述各实施例的部件在图5中使用相同的附图标记和符号，其说明从略。

尽管对本发明的实施例进行了详细的说明，可以立即本发明不限于上述实施例，可以在不背离权利要求中所限定的实质内容的情况下在设计上进行不同的修改。例如，本发明也可以应用到不具有定子4的液力连轴节。

Claims (4)

1.一种具有锁止离合器的液力传动系统，包括：泵轮；涡轮转轮，其在涡轮转轮和泵轮之间限定循环回路；侧盖，其连接到泵轮，并在侧盖与涡轮转轮之外侧间限定离合器室以和循环回路的外周部分相连通；锁止离合器，其设置在离合器室内并能将侧盖与涡轮转轮直接彼此相连，

锁止离合器包括：离合器活塞，其轴向可移动地连接到涡轮转轮以将离合器室分为涡轮转轮侧上的内油腔部分和侧盖的侧部上的外油腔部分；锁止控制装置，其适于在内外油腔部分之间产生压力差以自侧盖的内侧来回推进和收缩离合器活塞；摩擦接合装置，其适于在离合器活塞推向侧盖的内侧时将离合器活塞与侧盖彼此摩擦接合；以及弹性件，其设置在离合器活塞和涡轮转轮之间以将离合器活塞朝向侧盖的内侧偏压，

其中弹性件安置到离合器活塞的活塞轴心上，所述离合器活塞轴向可滑地承载在涡轮转轮的涡轮轴心上，这样弹性件的变形姿态可以自由改变，限制装置设置在离合器活塞和涡轮转轮之间，用于将离合器活塞朝涡轮转轮的移动量限制为常值，由此在离合器朝涡轮转轮推动同时使得弹性件产生变形由此使得摩擦接合装置进行非操作状态时，防止弹性件的过度变形。

2.根据权利要求1所述的锁止离合器的液力传动系统，其特征在于，活塞轴心设有环形脱开防止部分，用于在脱开防止部分与离合器活塞的一侧之间限定安装槽。

3.根据权利要求2所述的锁止离合器的液力传动系统，其特征在于，活塞轴心设置在其一侧设有环向凹陷，所述环向凹陷的底部表面构成所述安装槽的内壁。

4.根据权利要求2或者3所述的锁止离合器的液力传动系统，其特征在于，离合器活塞包括：连接到摩擦接合装置的活塞外周侧部件；和活塞内周侧部件，其进行了表面硬化处理的，并具有活塞轴心并连接到所述活塞外周侧部件。

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