專利名稱：用于變矩器葉輪離合器的液壓供給系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種用于自動(dòng)變速器的變矩器，且具體地，涉 及一種驅(qū)動(dòng)變矩器的葉輪離合器并向變速器構(gòu)件提供液壓潤滑劑 的連續(xù)供給的液壓系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
變矩器是液壓聯(lián)軸節(jié)的改進(jìn)形式，并且如同液壓聯(lián)軸節(jié) 一才羊用 于將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力從原動(dòng)機(jī)(諸如內(nèi)燃機(jī)或電動(dòng)機(jī))傳遞至旋轉(zhuǎn)的從動(dòng) 負(fù)載。變矩器能夠在輸入旋轉(zhuǎn)速度與輸出旋轉(zhuǎn)速度之間存在很大差 異時(shí)使轉(zhuǎn)矩增加，因此提供了減速齒輪的等同物。
在變頭巨器中，存在至少三個(gè)專爭動(dòng)元4牛葉輪，該葉輪由原動(dòng)枳^ 機(jī)械地驅(qū)動(dòng)；渦輪，該渦輪驅(qū)動(dòng)負(fù)載；以及定子，該定子介于葉輪 與渦輪之間，以使其可改變從渦輪返回至葉輪的油流量進(jìn)而使扭矩 增加。定子被安裝在超越離合器上，該超越離合器防止定子使得原 動(dòng)機(jī)反向旋轉(zhuǎn)但允許正向旋轉(zhuǎn)。變矩器被裝入殼體中，該殼體容納 有自動(dòng)傳輸流體(ATF ),有時(shí)也稱之為"油"、"潤滑油"或"滑潤 劑，，。
變矩器內(nèi)的液壓寄生損失降低了效率并產(chǎn)生了廢熱。在現(xiàn)代汽 車應(yīng)用中，通常通過使用支路離合器(也被稱為閉鎖離合器)來避
免上述問題，該支路離合器物理地連接葉輪和渦輪、有效地將變換 器改變成純粹的機(jī)械軸節(jié)。其結(jié)果是無打滑，因此實(shí)質(zhì)上沒有功率 損耗并提高了燃料經(jīng)濟(jì)性。
變矩器離合器設(shè)計(jì)包括兩種基本類型，即，封閉型活塞設(shè)計(jì)和 開放型活塞設(shè)計(jì)。封閉型活塞設(shè)計(jì)要求進(jìn)入變矩器內(nèi)的專用液壓回 路，該專用液壓回路僅與離合器活塞的作用側(cè)相連通。當(dāng)壓力較高 時(shí)，應(yīng)用離合器。當(dāng)壓力較低時(shí)，釋放離合器。 一種更罕見的類型 是在釋放側(cè)具有該回路，在該釋放側(cè)處，高壓時(shí)釋放離合器，而低 壓時(shí)應(yīng)用離合器。
開放型活塞設(shè)計(jì)包括使ATF流過變矩器并流經(jīng)活塞，從作用 側(cè)流向釋力文側(cè)。通過作用側(cè)與釋》文側(cè)之間的壓差來應(yīng)用活塞?？赏?過直接控制作用壓力和釋放壓力來控制該壓力差或者通過利用設(shè) 計(jì)好的壓降限制而控制流經(jīng)活塞的流速來控制該壓力差。通常，ATF 的該同 一 流動(dòng)還被用于冷卻變矩器，因此在該液壓回路中要求相對(duì) 高的流速。實(shí)現(xiàn)預(yù)期流速的障礙是，為了防止變換器膨脹(變矩器 的軸向變形)而在變換器注入壓力上的限制。這通常導(dǎo)致高增益的 離合器設(shè)計(jì)，其中，穿過活塞的較小壓降變化導(dǎo)致應(yīng)用力上的較大 變化，這使得離合器的可控性成為挑戰(zhàn)。
大多數(shù)變矩器僅具有一個(gè)變換器離合器，即，交替地連接和解 除葉輪與渦輪之間的驅(qū)動(dòng)連接的支路離合器。變矩器還可裝備葉輪 離合器以連接和解除葉4侖與動(dòng)力源(諸如發(fā)動(dòng)才幾、電動(dòng)才幾、起動(dòng)積i /發(fā)電機(jī)或液壓發(fā)動(dòng)機(jī))之間的驅(qū)動(dòng)連接。葉輪離合器的目的是在怠 速期間降低動(dòng)力源上的負(fù)載，這會(huì)降低燃料消耗。該功能通常被稱 為怠速斷開或中立怠速。
當(dāng)在一個(gè)變矩器內(nèi)存在兩個(gè)離合器時(shí)，通常一個(gè)活塞是開放型 活塞設(shè)計(jì)，而另一是封閉型活塞設(shè)計(jì)。在一個(gè)變矩器內(nèi)具有兩個(gè)封
閉型活塞設(shè)計(jì)是不實(shí)際的，因?yàn)檫@需要四條液壓回路與變矩器連 通，即，每個(gè)離合器用一條，另兩條流經(jīng)變換器以用于冷卻。具有
兩個(gè)開放型活塞離合器存在關(guān)于獨(dú)立控制這兩個(gè)離合器的作用和 釋放的復(fù)雜設(shè)計(jì)問題。這導(dǎo)致更實(shí)際的辦法是，對(duì)于支路離合器采 用關(guān)閉型活塞設(shè)計(jì)，而對(duì)于葉輪離合器采用開放型活塞設(shè)計(jì)。
在開放型活塞設(shè)計(jì)中，通過變換器加載回路與變換器卸載回路 之間的壓差來驅(qū)動(dòng)葉輪離合器。在葉輪離合器嚙合時(shí)，要求相對(duì)高 的流速以使變換器冷卻。為了避免過大的注入壓力，將需要封閉型 離合器上的低流動(dòng)限制件以減小壓降以及高增益離合器以維持性 能。然而，為了斷開葉輪離合器，壓降必須減小得更低。由于在離 合器的流動(dòng)限制件上沒有直接的控制，因此僅可通過降低流經(jīng)變換 器的流速來減小壓降。在車輛起動(dòng)的過程中，為了獲得更好的起動(dòng) 感覺，可改變變換器離合器上的壓降的斜率，以實(shí)現(xiàn)離合器上的可 變"k系凄t"。
當(dāng)變矩器正使轉(zhuǎn)矩增加時(shí)，出現(xiàn)了動(dòng)力損失，這會(huì)顯著增大變
矩器中的ATF的溫度，并且在回到變速器中之前必須4吏其冷卻。冷 卻器回流油通常進(jìn)入到變速器潤滑回^各中以冷卻內(nèi)部離合器、齒輪_ 組及軸承。該潤滑回路還被用于填滿或加載平衡擋料圏(dam)，這 些平衡擋料圈旨在當(dāng)內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)速度增大時(shí)阻止斷開的離合器活塞偏移。
上述變換器離合器控制和液壓布局減小了當(dāng)處于怠速-斷開模 式時(shí)朝向下游潤滑油回路的流量。當(dāng)處于怠速-斷開模式時(shí)，平衡擋
料圈將排空并在即將到來的起動(dòng)過程中導(dǎo)致錯(cuò)誤狀態(tài)，除非保持最 d 、的潤滑回路流速，但這并不容易滿足并仍具有使葉輪離合器斷開 所需的較低壓降。該錯(cuò)誤狀態(tài)可引起非預(yù)期的離合器作用，包括較 早的換檔、非預(yù)期的齒輪狀態(tài)、或齒輪箱中的阻礙。
在該行業(yè)中存在以下需求，即，在不會(huì)給變速器潤滑系統(tǒng)帶來 風(fēng)險(xiǎn)的情況下，在怠速-斷開模式期間控制變矩器中的葉輪離合器。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于向由動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的車輛用自動(dòng)變速器的變矩器供應(yīng)
流體的液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)包^":變矩器，該變矩器包^^葉4侖、 渦輪、以及葉輪離合器，該葉輪離合器用于交替地嚙合和斷開葉輪 與動(dòng)力源之間的驅(qū)動(dòng)連接；液壓控制系統(tǒng)，產(chǎn)生管線壓力以及與葉 輪離合器相通的變換器注入壓力；排放管線，該排放管線與葉輪離 合器相連通，并且液壓流體在大于第 一壓力的排放壓力下通過該排 放管線從變矩器中排出，從而在葉輪離合器上產(chǎn)生壓差，該壓差趨 于斷開葉輪離合器；以及油冷卻器，流體從管線壓力源和變速器排 ;改管線中的至少 一個(gè)^皮供給至該油冷卻器，并且流體乂人該油冷卻器 返回到控制系統(tǒng)。
本系統(tǒng)在包括中立怠速的所有工作狀況下向變矩器的葉輪離 合器供應(yīng)流體并向變速器提供充足的潤滑油流。
本系統(tǒng)還提高了裝備有具有變矩器葉輪離合器的自動(dòng)變速器 的車輛中的燃津+經(jīng)濟(jì)性。
從以下詳細(xì)描述、權(quán)利要求及附圖中，優(yōu)選實(shí)施例的適用性范 圍將變得顯而易見。應(yīng)該理解的是，盡管該描述和特定實(shí)例指明了 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但J又為了i兌明的目的而給出所述描述和特定 實(shí)例。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，對(duì)所描述的實(shí)施例和實(shí)例的各種改 變和》務(wù)改將變得顯而易見。


參照以下結(jié)合附圖的描述將更容易地理解本發(fā)明，在附圖中
圖1是示出了具有支路離合器和葉輪離合器的變矩器的截面
圖2是示出了一種液壓系統(tǒng)的示意圖，在葉輪離合器嚙合時(shí)具
有葉輪離合器的變矩器通過該液壓系統(tǒng)被供以ATF;
圖3是示出了一種液壓系統(tǒng)的示意圖，在葉輪離合器斷開時(shí)具 有葉輪離合器的變矩器通過該液壓系統(tǒng)被供以ATF;
圖4是用于在葉輪離合器斷開時(shí)向變矩器供應(yīng)ATF的液壓系統(tǒng) 的可#齊才灸實(shí)施例的示意圖；以及
圖5是用于在葉l侖離合器斷開時(shí)向變矩器供應(yīng)ATF的液壓系統(tǒng) 的另一實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)參照附圖，圖1中示出了變矩器IO,該變矩器^皮-沒置在中心 軸線12附近，并且包括葉4侖14、渦輪16、以及定子18。葉輪、定 子和渦4侖限定出環(huán)形流體力t動(dòng)回路，因而4吏葉4侖流體動(dòng)力;也連4I:至 渦輪。
定子18被緊固于固定的定子套軸20，并被支撐以便在所述定 子套軸上轉(zhuǎn)動(dòng)。超速制動(dòng)器22將定子緊固于軸20以防止定子沿與 葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，盡管允許葉輪沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向的空轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)。渦輪16被緊固于轉(zhuǎn)動(dòng)的變速器輸入軸24,該轉(zhuǎn)動(dòng)變速器輸入 軸將轉(zhuǎn)矩傳遞至變速器齒輪箱(未示出)。環(huán)繞渦輪、葉輪和定子 的變矩器殼體26可驅(qū)動(dòng)地連4妄至內(nèi)燃才幾(未示出)的曲軸或另一 動(dòng)力源(i者如電動(dòng)才幾)。
用于交替地打開和關(guān)閉葉輪14與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的驅(qū)動(dòng)連接的葉 輪離合器28定位于變矩器殼體26內(nèi)。葉輪離合器28包括盤30, 該盤由軸承34支撐以便在渦輪轂32上轉(zhuǎn)動(dòng)；環(huán)36，緊固于護(hù)罩 38，該護(hù)罩附著至葉4侖14的每個(gè)葉片的外圍；以及摩4察片40，定 位于環(huán)36與盤30之間。緊固于盤30的環(huán)42也連接至扭力消震器 44,該扭力消震器通過蓋26彈性地將發(fā)動(dòng)4幾軸45連接至盤30。發(fā) 動(dòng)才幾軸45緊固于蓋26。
用于通過蓋26交替地可驅(qū)動(dòng)地連4妄和斷開渦4侖16和發(fā)動(dòng)才幾的 閉鎖離合器46也定位于變矩器殼體26內(nèi)。離合器46包括第一 組摩擦盤48，在它們的外周邊處花鍵接合至環(huán)42的表面；以及第 二組摩擦盤50，每個(gè)摩擦盤均交替插于連續(xù)的第一盤之間并固定至 渦專侖16。閉鎖離合器46由活塞52驅(qū)動(dòng)，該活塞被支撐在可沿軸線 12軸向移動(dòng)的渦輪轂32和盤30上并通過花4建56向渦輪轂32傳輸 轉(zhuǎn)矩。通過花4定56緊固于渦4侖轂32的盤54通過空間58與活塞52 分隔開，當(dāng)該空間^皮加壓時(shí)^f吏活塞52向右移動(dòng)，迫^f吏盤50、 52相 互摩擦接觸并嚙合離合器46。當(dāng)閉鎖離合器46被嚙合時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī) 軸45與渦輪16才幾械地相互連接并可驅(qū)動(dòng)地連4妄至變速器輸入軸 24。當(dāng)閉鎖離合器46被斷開時(shí)，渦輪16與發(fā)動(dòng)機(jī)軸45機(jī)械地?cái)?離，并且該渦輪可由葉輪14流體動(dòng)力學(xué)地驅(qū)動(dòng)，假若葉輪離合器 28完全嚙合或滑動(dòng)。
從液壓系統(tǒng)的變換器作用壓力回路中供給用于使得閉鎖離合 器46交替地嚙合或作用以及斷開或解除的ATF,通過變速器的液 壓控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來改變和控制ATF的量。變換器作用壓力CAPY 經(jīng)由流體通道60、形成在llT入軸24中的通道62、通道64、以及形 成在渦輪轂32中的通道66從液壓系統(tǒng)的變換器作用壓力回路中被 供纟合至空間58。
液壓系統(tǒng)的變換器注入壓力液壓回路包括通道68 ，該通道通過 徑向流體通道70與變矩器10的環(huán)形空間連通。從液壓系統(tǒng)的變換 器注入壓力回路供給的變換器注入壓力Qx填滿變矩器10并在葉 輪離合器盤30的被軸向地指引至葉輪離合器28和環(huán)36中的表面 上產(chǎn)生壓力。
液壓系統(tǒng)的變換器排;改液壓回路包4舌通道72并與通道74、 75 和76相連通。由液壓系統(tǒng)的變換器排;改壓力回路控制的變換器排 ;故壓力COUT填滿葉4侖護(hù)罩38與蓋26之間的空間78并在盤30的左
器28的嚙合、斷開及滑動(dòng)狀態(tài)由盤30上的壓差的大小(即，ACAPY COUT)確定。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速且變速器處于中立檔位時(shí)，盤30上的壓差 (即，注入壓力與排放壓力之間的差值)必定是低的。當(dāng)該壓差較 低時(shí)，葉輪離合器28打開，進(jìn)而在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀況期間使葉輪14 與發(fā)動(dòng)機(jī)軸45斷開。斷開葉輪降低了由變換器產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)上的 負(fù)載并降低了驅(qū)動(dòng)、倒退及空檔操作中的燃料消耗。
圖2示出了當(dāng)葉4侖離合器28嚙合時(shí)穿過液壓系統(tǒng)90的ATF 流動(dòng)路徑。用于將ATF供給至變矩器10的液壓系統(tǒng)90包括液壓控 制系統(tǒng)92,該液壓控制系統(tǒng)提供變矩器注入壓力及輸送管線壓力 源，還包4舌油冷卻器94;潤滑油回路98，該潤滑油回路將ATF 供給至變速器中的離合器、軸、軸承、和齒輪以及平衡擋料圈；油 槽或油箱100;濾油器102;以及油泵組件104，該油泵組件的輸出 為液壓系統(tǒng)90提供管線壓力源106，該管線壓力源由'液壓4空制92 調(diào)節(jié)。
變換器注入壓力Ca在管線110中被輸送至變換器注入壓力通 道68。處于變矩器排放壓力CouT下的流動(dòng)從變換器通道72中被輸
送至排放通道112中，該流動(dòng)離開變速器殼體124、流經(jīng)位于殼體 外部的油冷卻器94、再次進(jìn)入殼體124、并將處于較〗氐溫度下的潤 滑油供纟會(huì)至潤滑油回路98。離開潤滑油回路98的ATF進(jìn)入油槽 100，并/人該油槽進(jìn)入濾油器102。油泵104的入口 126"t妾受來自濾 油器102的供給，而泵出口 128將處于管線壓力下的油供給至液壓 4空帝J 92。
圖3示出了其中液壓系統(tǒng)90使得葉輪離合器28斷開的第一實(shí) 施例。變換器注入壓力CcL在管線110中^^皮輸送至變換器通道68。 處于變矩器排;改壓力CouT下的流動(dòng)乂人變換器通道72中^皮輸送至排 放通道112中并穿過孔132，該孔的尺寸^皮制成為用于將流速控制 在冷卻及潤滑回路所要求的水平?？刂葡到y(tǒng)將變換器注入壓力液壓 地連接至變換器排放壓力96以使葉輪離合器28上的壓差降低至足 以斷開葉輪離合器28。變矩器排放壓力離開變速器殼體124、流經(jīng) 位于殼體外部的油冷卻器94、再次進(jìn)入殼體124、并將處于較低溫 度下的潤滑油供給至潤滑油回路98。離開潤滑油回路98的ATF進(jìn) 入油槽100,并從油槽進(jìn)入濾油器102。油泵104的入口 126接受 來自濾油器102的供給，而泵出口 128將處于管線壓力下的油供給 至液壓^^空制92。
圖4示出了其中液壓系統(tǒng)90使得葉輪離合器28斷開的第二實(shí) 施例。變換器注入壓力Qx在管線110中凈皮輸送至變換器通道68。 處于變矩器排;改壓力CouT下的流動(dòng)從變換器通道72中^皮輸送至排 放通道112中并穿過孔130，該孔的尺寸被制成為用于充分地降低 流速以使葉輪離合器28上的壓差降低至足以斷開葉輪離合器。變 矩器排放壓力在沒有離開殼體124或進(jìn)入油冷卻器的情況下直接流 至油槽100。處于由液壓控制系統(tǒng)92調(diào)節(jié)的管線壓力下的流動(dòng)祐)K 載在管線136中穿過孔134、變速器殼體124、以及位于殼體外側(cè) 的油冷卻器94、再次進(jìn)入殼體124、并將處于較低溫度下的潤滑油 供給至潤滑油回i 各98。離開潤;骨油回路98的ATF進(jìn)入油槽100, 并從油槽進(jìn)入濾油器102。油泵104的入口 126接受來自濾油器102 的供給，而泵出口 128將處于管線壓力下的油供給至液壓控制系統(tǒng) 92。
圖5示出了其中液壓系統(tǒng)90使得葉輪離合器28斷開的第三實(shí) 施例。變換器注入壓力Ca在管線110中4皮輸送至變換器通道68。 處于變矩器排放壓力CouT下的流動(dòng)從變換器通道72中被輸送至排 放通道112中，其中，在138處是空載的(deadheaded),不允許任 何流動(dòng)流出變換器排;改通道72,并在排;改通道72中產(chǎn)生與管線110 及通道68中的變換器注入壓力幾乎相等的壓力。處于由液壓控制 系統(tǒng)92調(diào)節(jié)的管線壓力下的流動(dòng)^皮岸義載在管線136中，穿過孔134、 變速器殼體124、以及位于殼體外部的油冷卻器94、再次進(jìn)入殼體 124、并^)尋處于4交寸氐溫度下的潤滑油供纟合至潤滑油回路98。離開潤 滑油回if各98的ATF進(jìn)入油槽100，并/人油槽進(jìn)入濾油器102。油泵 104的入口 126接受來自濾油器102的供給，而泵出口 128將處于 管線壓力下的油供主會(huì)至'液壓4空制系統(tǒng)92。
根據(jù)專利法規(guī)的規(guī)定描述了優(yōu)選實(shí)施例。然而，應(yīng)該注意的是， 除具體示出和描述的實(shí)施例外還可以實(shí)施可替換的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于向由動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的車輛用自動(dòng)變速器的變矩器供應(yīng)流體的液壓系統(tǒng)，所述液壓系統(tǒng)包括變矩器，所述變矩器包括葉輪、渦輪、以及用于交替地嚙合和斷開所述葉輪與所述動(dòng)力源之間的驅(qū)動(dòng)連接的葉輪離合器；液壓控制系統(tǒng)，產(chǎn)生管線壓力以及與所述葉輪離合器相通的變換器注入壓力；排放管線，所述排放管線與所述葉輪離合器相連通，并且液壓流體在變換器排放壓力下通過所述排放管線從所述變矩器中排出，所述變換器注入壓力與變換器排放壓力在所述葉輪離合器上產(chǎn)生壓差，所述壓差趨于交替地嚙合和斷開所述葉輪離合器；以及油冷卻器，流體從管線壓力源和所述變速器排放管線中的至少一個(gè)被供給至所述油冷卻器，并且流體從所述油冷卻器返回到所述控制系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括流動(dòng)限制件，位于 所述排放管線中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括流動(dòng)限制件，位于 所述變矩器與所述油冷卻器之間的排;改管線中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括潤滑油回路，用于 從所述油冷卻器的排方欠處接收流體。
根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括油槽，用于乂人所述潤滑油回i^收流體；濾油器，用于/人所述油槽4妾收流體；以及油泵，-故供以來自所述濾油器的流體，用于將流體供應(yīng) 至所述液壓控制系統(tǒng)。
全文摘要
一種用于向由動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的車輛用自動(dòng)變速器的變矩器供應(yīng)流體的液壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括變矩器，該變矩器包括葉輪、渦輪、以及用于交替地嚙合和斷開葉輪與動(dòng)力源之間的驅(qū)動(dòng)連接的葉輪離合器；液壓控制系統(tǒng)，產(chǎn)生管線壓力以及葉輪離合器相通的變換器注入壓力；排放管線，與葉輪離合器相連通，并液壓流體通過該排放管線在近似于第一壓力的排放壓力下從變矩器中排出，從而減小葉輪離合器上的壓差，該壓差趨于斷開葉輪離合器；以及油冷卻器，流體從管線壓力源和變速器排放管線中的至少一個(gè)被供給至油冷卻器，并且流體從油冷卻器返回到控制系統(tǒng)。
文檔編號(hào)F16D33/04GK101349308SQ200810126540
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2008年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月17日
發(fā)明者威廉·R·辛普森, 詹姆斯·T·古登, 雅各布·M·波維爾克 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司