用于液力变矩器的涡轮活塞及其操作方法与流程

本发明整体上涉及联接装置，更具体地涉及用于液力变矩器的高扭矩容量涡轮活塞组件，以及包括这种涡轮活塞组件的液力变矩器，以及这种组件的相关操作。

背景技术：

通常，液力变矩器包括叶轮组件、涡轮组件和定子组件(或反应器)。这些元件统称为“环面”。定子组件通常包括用于限制旋转方向的单向离合器。涡轮组件与输出(或涡轮)毂可操作地连接，例如通过使用机械紧固件或通过一体式连接，该输出(或涡轮)毂旋转地连接到从动轴，从动轴作为车辆的变速器的输入轴操作，或旋转地连接到车辆的变速器的输入轴。变矩器的壳体通常包括前盖和叶轮壳，它们一起限定了流体填充腔室。叶轮叶片固定到流体填充腔室内的叶轮壳，以限定叶轮组件。涡轮组件和定子也设置在腔室内，涡轮组件和定子两者相对于前盖和叶轮壳体可相对旋转。涡轮组件包括涡轮壳体，涡轮壳体具有多个涡轮叶片，所述多个涡轮叶片固定到涡轮壳体的面向叶轮的叶轮叶片的一侧。

涡轮组件与叶轮组件一起工作，叶轮组件旋转地连接到壳体，壳体本身旋转地连接到由原动机(例如内燃机)驱动的驱动轴。定子轴向插置在涡轮组件和叶轮组件之间。

传统上，为了增强从叶轮到涡轮的有效扭矩传递，典型的变矩器将包括锁止特征部，其中在某些操作设置中消除了叶轮和涡轮之间的相对运动。这一特征部包括在叶轮和涡轮的相应旋转部分之间的某种形式的离合器以及伴随的摩擦表面，以及促使离合器接合的致动活塞。另外，为了消除或降低传动系统的不平顺性，在此时锁止运动的叶轮和涡轮与变矩器的输出之间还包括振动阻尼器，所述变矩器的输出通常是涡轮毂。

锁止特征部通常用作在已经安装了这种系统的车辆的相对较高的操作速度下(例如在高速公路上)提高效率并减少功率损失。然而，逐渐地，随着变速箱的比增加，例如8和9的前进比，锁止特征部被用于越来越低的速度，例如在城镇中用以提高效率，以及也在某些“运动”设置中以例如增强发动机制动对动力传动系统的减速效果。因此，曾经受限制的操作锁止特征部此时用于各种其他操作设置。在这方面，并且为了减少或消除传动系不平顺性和差的驾驶感觉，例如传动系的不可预测的操作特性，锁止特征部操作在理想情况下应始终是可预测和有效的。也就是说，锁止特征部应该在可预测的短时间范围内接合并且具有用以处理动力传动系统的操作需求的扭矩容量。

在具有锁止特征部的已知变矩器中，例如us2013030385，锁止特征部具有不同的操作和扭矩吸收特性，这取决于叶轮是否驱动涡轮或涡轮是否由传动系驱动，即，处于“滑行”模式。在滑行模式下，两个因素在叶轮和涡轮之间的离合器的锁止特性中起作用。首先，用于致动锁止特征部的液压压力可能不足以同时锁止离合器摩擦元件并且同时克服“环面”内的附加流体力，其在滑行模式下可以推动涡轮和叶轮分离(由于滑行，以前由叶轮驱动涡轮此时由传动系驱动并且推动流体抵靠叶轮)。其次，由于附加流体压力，摩擦元件的扭矩容量减小，导致“慢”的锁止特性。锁止特征部的这种改变的“感觉”，即其快速性和确定性，则取决于通过变矩器组件传递扭矩的方向。从动力传动系统的操作角度来看，这可能并不令人满意。

技术实现要素：

本发明的一个方面提供了一种变矩器组件，其具有快速和高扭矩的锁止特性，优选地，不论是动力传动系统处于“驱动”或“滑行”模式。在锁止操作期间，使用次级活塞(或反作用板)辅助涡轮活塞。通过包括次级活塞，锁止操作在初始接合阶段和随后的锁止阶段之间分阶段地进行。在初始接合阶段，在次级活塞和涡轮活塞的相应摩擦元件之间进行接触，从而减慢叶轮(其不可旋转地连接到次级活塞)和涡轮活塞之间的旋转速度差。在随后的锁止阶段，发生涡轮活塞和叶轮之间的锁止。分阶段的原因以及由此产生的优点在于，当叶轮和涡轮之间的差动旋转相等时，环面内的液力推压力同样减小。环面内的减压加速了锁止阶段并增强了离合器的扭矩容量。此外，在所公开的装置的一种形式中，次级活塞结构用作密封件以防止流体在涡轮活塞后面的壳体腔室间流入环面中。否则，该流体会围绕锁止装置流动，而不是更加积极地推动涡轮活塞与(一个或多个)锁止摩擦表面接合。

通过阅读示例性实施例的以下详细描述，本发明的其他方面，包括构成本发明的部分的装置、设备、系统、转换器、过程等将变得更加显而易见。

附图说明

附图并入并构成本说明书的一部分。附图连同以上给出的一般性描述和下面给出的示例性实施例和方法的详细描述用于解释本发明的原理。本发明的目的和优点将通过根据附图对以下说明书的研究而变得显而易见，在附图中相同的元件被赋予相同或类似的附图标记，并且，在附图中：

图1是根据本发明的示例性实施例的具有涡轮活塞和次级活塞组件的液力变矩器的顶部半剖视图；

图2是处于锁止断开操作中的图1所示的液力变矩器的组件的放大径向外部剖视图；和

图3是处于初始锁止配置中的图1中所示的涡轮组件的放大径向外部剖视图；

图4是处于完全锁止配置中的完整剖视图，其中，次级活塞和涡轮活塞已完全接合变矩器的前盖；

图5示出了包括根据本发明的次级活塞组件的变矩器的主要部件的分解图。

具体实施方式

此时将详细参考附图1-5中所示的本发明的示例性实施例和方法，其中，在所有附图中相同的附图标记表示相同或对应的部分。然而，应该注意的是，本发明在其更广泛的方面不限于具体细节、代表性装置和方法、以及结合示例性实施例和方法示出和描述的说明性示例。

在图1的顶部半剖视图中示出了变矩器100，其包括用于致动叶轮102和涡轮106之间的锁止特征部110的次级活塞122。变矩器100包括叶轮102，叶轮102包括位于变矩器100的壳体的前表面内侧的叶片103。涡轮活塞106以与叶轮102轴向相对的方式定位，在它们之间定位有配备有单向离合器105的定子104。通过变矩器的扭矩路径示意性地由进入扭矩箭头3表示，即从内燃(“ic”)发动机进入壳体/叶轮102，经由箭头4到叶片式涡轮活塞106，经由箭头5通过阻尼器130，并经箭头6通过涡轮的毂输出到多传动比变速器的输入轴(未示出)。后壳体部分108(例如，经由焊接)附接到叶轮102，以与前盖/叶轮102一起形成流体密封隔室，其围绕环面元件(即，叶轮102、定子104和涡轮活塞106)以及构成锁止离合器110的元件和振动阻尼系统130。

锁止离合器110系统包括次级活塞122，次级活塞122经由密封件124围绕其周边密封到周围的外壳108，密封件124可以是o形环或等同物。次级活塞122可相对于外壳108靠近和远离移动，并且相对于外壳108旋转固定，例如通过花键或突片120。参照图5，次级活塞122包括面向前方的次级活塞周边摩擦表面部分113，其被取向成接合涡轮活塞106的(向后取向的)第一涡轮活塞周边摩擦表面部分112a。涡轮活塞106的相背侧包括(向前取向的)第二周边摩擦表面部分112b，其面向叶轮102的叶轮周边摩擦表面部分114，如图3中最佳示出的。

在操作中，当锁止离合器系统110断开时，如图2最佳所示，叶轮叶片作用在包含在环面腔室1中的流体上，并且通过这一作用，向相对的涡轮活塞106提供扭矩，此后，流体通过定子104的叶片并再次开始循环。如箭头7所示，流体也从环面腔室1流动绕过和经过锁止离合器系统110，并在涡轮活塞106后面进入壳体腔室2中。流体的压力/力沿箭头a和b的方向推动涡轮活塞106，如图2中最佳示出的。

当在涡轮活塞106的后侧，即在图1-3中从右向左地，增加流体压力以接合锁止离合器系统110时，流体则被反转并从壳体腔室2引导至环面腔室1。结果，次级活塞122沿箭头c的方向被推向涡轮活塞106，并使得涡轮活塞106上的两个周边摩擦表面部分中的第一周边摩擦表面部分112开始与次级活塞122的前侧上的周边摩擦表面部分113接合，如图3中最佳所示。由于次级活塞122以与壳体108和叶轮102相同的速度旋转，涡轮活塞106和叶轮102之间的速度差开始变得均衡，从而减小了环面内的流体动力。在滑行模式中，流体动力倾向于将涡轮活塞106推离叶轮102。另外，随着摩擦表面部分112a和113之间的间隙减小，围绕锁止离合器110的周边的流体流动显着减小。压力继续在壳体腔室2中形成，并且在环面腔室1中减小，并且，锁止离合器此时沿图3中的箭头d的方向接合。在锁止阶段，如图4中最佳所示，叶轮上的叶轮摩擦表面部分114(壳体108的内部)，以及涡轮活塞106的前侧上的第二涡轮活塞摩擦表面部分112b此时被强制接合在一起。此时，可以完全且快速地接合锁止配置。叶轮102和涡轮活塞106之间的相对旋转运动停止。

通过使用次级活塞122实现的锁止的分阶段方法允许锁止特征部的可预测的分阶段的接合，而与通过控制输入对变矩器100施加的操作要求无关。通过多变速比变速箱进行的升档和降档可以伴随着锁止特征部的快速且确定的接合的令人满意的感觉。另外，由于在完全接合之前叶轮102和涡轮活塞106的相对旋转速度的降低，可以实现以下优点中的一个或多个。首先，更积极的离合器接合感；第二，减少摩擦表面的磨损和工作流体中的伴随的热量积聚；第三，锁止特征部的启用压力较低，因此用以产生这种压力的寄生泵送损失较小；和/或，第四，由于叶轮和涡轮活塞之间的初始速度均衡，具有更平滑且更少震动的锁止扭矩颠簸。

上述示例性实施例的各种部件和特征可以以任何组合彼此替换。将任何一个实施例的一个或多个部件和特征结合到任何其他实施例中进行的必要或期望的修改处于本发明的范围内。另外，尽管示例性实施例讨论了出于说明和讨论的目的以特定顺序执行的步骤，但是本文所讨论的方法不限于任何特定顺序或布置。使用本文提供的公开内容，本领域技术人员将理解，可以以各种方式省略、重新布置、组合和/或调整方法的各个步骤。

此外，本申请意图覆盖本发明所属领域中的已知或惯用实践中的与本公开相背离的内容。因此，在不脱离本发明的意图和范围的情况下，可以对上述发明进行改变。本发明的范围还意图由所附权利要求限定。