起步環體扭矩變換器的製造方法

2023-06-30 23:01:31 2

起步環體扭矩變換器的製造方法
【專利摘要】本發明提供一種起步環體扭矩變換器。該扭矩變換器具有葉輪、渦輪和設置在葉輪與渦輪之間的定子。扭矩變換器具有沿軸向較薄的設計，例如具有大約0.15至0.17的環體寬度與扭矩變換器直徑之比。在一些變型中，定子具有扭轉的葉片，其在入口和出口兩者處相對於扭矩變換器流的中心線具有比芯部葉片角更小的殼體葉片角。
【專利說明】起步環體扭矩變換器
[0001]相關申請的交叉引用
本申請要求2012年9月17日提交的美國臨時申請N0.61/702033的權益。以上申請的公開通過引用結合在本文中。
【技術領域】
[0002]本公開涉及流體動力驅動機構，且更具體而言，涉及包括葉輪，渦輪，以及定子的扭矩變換器組件。
【背景技術】
[0003]本部分的聲明僅僅提供關於本公開的背景信息，並且可構成現有技術，或者可不構成現有技術。
[0004]當前的自動動力變速器通常包括流體動力輸入裝置，諸如扭矩變換器或者流體聯接器。扭矩變換器在車輛怠速狀態期間自動地使旋轉的發動機輸出軸與變速器輸入軸脫開，以使得車輛能夠停止而不會使發動機失速。扭矩變換器還起到扭矩倍增器的作用，其在低速範圍中增大遞送到變速器的發動機扭矩，直到扭矩變換器輸出速度大約與輸入(發動機)速度匹配。
[0005]扭矩變換器包括三個帶葉片的扇狀輪:發動機驅動的葉輪，流體渦輪，以及流體定子。發動機驅動的葉輪使流體加速以便通到渦輪。渦輪將來自葉輪的流體能量轉變成機械能量，其被傳遞到變速器的輸入軸。設置在葉輪的流體入口與渦輪的流體出口之間的定子機構使來自渦輪的流體轉向到葉輪，由此改進流動效率，並提高流體動力扭矩變換器的扭矩倍增。流體從葉輪的內部環體段基本沿徑向向外在環體路徑中傳送，且然後在基本環體路徑中傳送通過渦輪中的路徑而回到定子。
[0006]定子由多個定子葉片組成，它們在一端處連接到比較小的環-殼體的內部部分，而在另一端處連接到更大的環-芯部。流過定子的流體沿著定子葉片傳送。這些葉片迫使流體改變方向，從而離開定子的流體進入泵，沿著與泵旋轉相同的方向流動，由此保存動力。
[0007]扭矩變換器性能的度量之一是「K係數」。K係數是在任何扭矩變換器操作點處測量的扭矩變換器輸入速度與發動機扭矩輸出平方根的比。扭矩變換器的「操作點」又典型地由輸出速度與輸入速度的比來限定，該比也稱為速度比。
[0008]扭矩變換器佔據動力系組件中的空間，而空間是非常珍貴的。具有高齒輪含量的變速器留下較少的用於扭矩變換器的軸向空間。然而，典型地已知具有沿軸向緊湊的環體的扭矩變換器承擔增大的渦凹風險，這會增大K係數且可呈現不合乎需要的噪音。在所有條件相同的情況下，期望在整個速度比範圍上獲得低的K係數。通過扭矩變換器的提高的能量傳遞效率也是高度期望的目標。因此，存在對於如下扭矩變換器的需求:其可匹配到小的軸向空間中，但其仍然可滿足針對K係數以及扭矩變換器的總體性能的希望的設計目標。
【發明內容】

[0009]本公開提供了扭矩變換器，其具有:沿軸向緊湊的環體，和在給定環體的軸向大小的情況下提供預料不到地良好的流體動力性能的葉片。在一些實施例中，扭矩變換器具有高K係數延展和聯接能力，以實現緊密地電子控制容量離合器(ECCC)滑移速度控制。
[0010]在一種變型中，提供了扭矩變換器，其包括環形殼體，泵部件，渦輪部件以及定子部件。渦輪部件與泵部件相對。在一種變型中，扭矩變換器具有大約0.15至0.17的環體寬度與扭矩變換器直徑比。
[0011]在一些實施例中，本文中公開的扭矩變換器具有以下特性中的一個或多個:大約
0.73至0.78的寬高比(環體寬度除以環體高度)；大約0.053至0.057的通道高度與扭矩變換器直徑比；大約0.55至大約0.61的環體位置(2乘以定子殼體半徑除以扭矩變換器直徑);局部長度分數處的大約75%至90%的環體面積比分布；大約0.89至0.90的聯接速度比；大約1.01至1.10的留滯(Kep/Ks);在殼體處比在芯部處具有更長長度的定子環體；大約1.2至1.9的殼體處的環體長度與芯部處的環體長度之比；在殼體處比在芯部處具有更小的葉片角的扭轉的定子葉片；具有大約12到17度的入口芯部角減去入口殼體角之差的定子葉片；以及具有大約9到22度的出口芯部角減去出口殼體角之差的定子葉片。
[0012]在可與本文中描述的其它變型結合或者與它們分開的一種變型中，提供了一種用於機動車輛的扭矩變換器。該扭矩變換器包括構造成由機動車輛的原動機液壓地驅動的葉輪部件，和構造成以便從葉輪部件接收流體能量以及將流體能量轉換成機械能量的渦輪部件。該渦輪部件與葉輪部件相對地設置。該葉輪部件和渦輪部件協作來限定環體寬度Lt和扭矩變換器直徑D。定子部件設置在葉輪部件與渦輪部件之間。該定子部件構造成以便增大扭矩變換器的扭矩倍增。該扭矩變換器具有在大約0.15到大約0.17的範圍內的環體寬度Lt與扭矩變換器直徑D之比(Lt/D)。
[0013]在可與本文中描述的其它變型結合或者與它們分開的另一種變型中，提供了一種用於機動車輛的扭矩變換器。該扭矩變換器包括構造成由機動車輛的原動機液壓地驅動的葉輪部件，和構造成以便從葉輪部件接收流體能量以及將流體能量轉換成機械能量的渦輪部件。該渦輪部件與葉輪部件相對地設置。定子部件設置在葉輪部件與渦輪部件之間。該定子部件構造成以便增大扭矩變換器的扭矩倍增。該定子部件具有多個定子葉片。該多個定子葉片中的各個定子葉片在定子部件的芯部側處和定子部件的入口側處相對於扭矩變換器流的中心線C以入口芯部定子葉片角0延伸。各個定子葉片在定子部件的芯部側處和定子部件的出口側處相對於扭矩變換器流的中心線C以出口芯部定子葉片角Y延伸。此夕卜，各個定子葉片在定子部件的殼體側處和定子部件的入口側處相對於扭矩變換器流的中心線C以入口殼體定子葉片角a延伸，且各個定子葉片在定子部件的殼體側處和定子部件的出口側處相對於扭矩變換器流的中心線C以出口殼體定子葉片角P延伸。入口殼體定子葉片角a小於入口芯部定子葉片角0，且出口殼體定子葉片角P小於出口芯部定子葉片角、。
[0014]此外，本發明還涉及以下技術方案。
[0015]1.一種用於機動車輛的扭矩變換器，所述扭矩變換器包括:
葉輪部件，構造成由所述機動車輛的原動機液壓地驅動； 渦輪部件，構造成從所述葉輪部件接收流體能量以及將所述流體能量轉換成機械能量，所述渦輪部件設置成與所述葉輪部件相對，所述葉輪部件和所述渦輪部件協作來限定環體寬度Lt和扭矩變換器直徑D ；以及
定子部件，設置在所述葉輪部件與所述渦輪部件之間，所述定子部件構造成增大所述扭矩變換器的扭矩倍增，其中
所述扭矩變換器具有在大約0.15至大約0.17的範圍內的環體寬度Lt與扭矩變換器直徑D之比(Lt/D)。
[0016]2.根據技術方案I所述的扭矩變換器，其特徵在於，所述定子部件具有多個定子葉片，該多個定子葉片包括大約20至大約42個定子葉片。
[0017]3.根據技術方案2所述的扭矩變換器，其特徵在於，所述葉輪部件和所述渦輪部件協作來限定環體高度山所述扭矩變換器具有在大約0.73至大約0.78的範圍內的寬高比(環體寬度Lt除以環體高度d，Lt/d)。
[0018]4.根據技術方案3所述的扭矩變換器，其特徵在於，所述扭矩變換器具有大約
0.053至大約0.057的環體通道高度h與扭矩變換器直徑D之比(h/D)。
[0019]5.根據技術方案4所述的扭矩變換器，其特徵在於，所述定子部件限定了定子殼體半徑Rs，所述扭矩變換器具有在大約0.55至大約0.61的範圍內的環體位置(2乘以所述定子殼體半徑Rs除以所述扭矩變換器直徑D，2*RS/D)。
[0020]6.根據技術方案5所述的扭矩變換器，其特徵在於，所述葉輪部件和所述渦輪部件中的至少一個限定了沿著所述葉輪部件和所述渦輪部件中的一個的環體長度TL以大約75%至90%的範圍內的量減小的環體面積比分布。
[0021]7.根據技術方案6所述的扭矩變換器，其特徵在於，各個定子葉片在所述定子部件的芯部側處和所述定子部件的入口側處相對於扭矩變換器流的中心線C以入口芯部定子葉片角e延伸；其中，各個定子葉片在所述定子部件的所述芯部側處和所述定子部件的出口側處相對於扭矩變換器流的中心線c以出口芯部定子葉片角Y延伸；其中，各個定子葉片在所述定子部件的殼體側處和所述定子部件的所述入口側處相對於扭矩變換器流的中心線C以入口殼體定子葉片角a延伸；其中，各個定子葉片在所述定子部件的所述殼體側和所述定子部件的所述出口側處相對於扭矩變換器流的中心線C以出口殼體定子葉片角@延伸；其中，所述入口殼體定子葉片角a小於所述入口芯部定子葉片角e ;且其中，所述出口殼體定子葉片角0小於所述出口芯部定子葉片角Y。
[0022]8.根據技術方案7所述的扭矩變換器，其特徵在於，所述入口芯部定子葉片角0減去所述入口殼體定子葉片角a在大約12°至大約17°的範圍中；且其中，所述出口芯部定子葉片角Y減去所述出口殼體定子葉片角P在大約9°至大約22°的範圍中。
[0023]9.根據技術方案8所述的扭矩變換器，其特徵在於，各個定子葉片是扭轉的，且在所述定子部件的殼體側處比在所述定子部件的芯部側處具有更大的二維長度。
[0024]10.根據技術方案9所述的扭矩變換器，其特徵在於，各個定子葉片在所述定子部件的所述殼體側處具有殼體長度Lss,且各個定子葉片在所述定子部件的所述芯部側處具有芯部長度Ls。，所述殼體長度Lss與所述芯部長度Ls。之比在大約1.2至大約1.9的範圍中。
[0025]11.根據技術方案10所述的扭矩變換器，其特徵在於，所述葉輪部件具有37個泵葉片。
[0026]12.根據技術方案11所述的扭矩變換器，其特徵在於，所述渦輪部件具有35個渦輪葉片。
[0027]13.根據技術方案I所述的扭矩變換器，其特徵在於，所述扭矩變換器具有在大約0.89至大約0.90的範圍中的聯接速度比。
[0028]14.根據技術方案13所述的扭矩變換器，其特徵在於，所述扭矩變換器具有在大約1.01至大約1.10的範圍中的留滯(所述聯接速度比處的K係數除以失速比處的K係數，
KcpAs)。
[0029]15.根據技術方案14所述的扭矩變換器，其特徵在於，所述環體寬度Lt與扭矩變換器直徑D之比(Lt/D)為大約0.16。
[0030]16.一種用於機動車輛的扭矩變換器，所述扭矩變換器包括:
葉輪部件，構造成由所述機動車輛的原動機液壓地驅動；
渦輪部件，構造成從所述葉輪部件接收流體能量以及將所述流體能量轉換成機械能量，所述渦輪部件設置成與所述葉輪部件相對；以及
定子部件，設置在所述葉輪部件與所述渦輪部件之間，所述定子部件構造成增大所述扭矩變換器的扭矩倍增，所述定子部件具有多個定子葉片，其中，該多個定子葉片中的各個定子葉片在所述定子部件的芯部側和所述定子部件的入口側處相對於扭矩變換器流的中心線C以入口芯部定子葉片角0延伸；其中，各個定子葉片在所述定子部件的所述芯部側和所述定子部件的出口側處相對於扭矩變換器流的中心線C以出口芯部定子葉片角Y延伸；其中，各個定子葉片在所述定子部件的殼體側處和所述定子部件的入口側處相對於扭矩變換器流的中心線C以入口殼體定子葉片角a延伸；其中，各個定子葉片在所述定子部件的所述殼體側處和所述定子部件的所述出口側處相對於扭矩變換器流的中心線C以出口殼體定子葉片角P延伸；其中，所述入口殼體定子葉片角a小於所述入口芯部定子葉片角0 ;且其中，所述出口殼體定子葉片角P小於所述出口芯部定子葉片角Y。
[0031]17.根據技術方案16所述的扭矩變換器，其特徵在於，所述入口芯部定子葉片角0減去所述入口殼體定子葉片角a在大約12-17°的範圍中；且其中，所述出口芯部定子葉片角Y減去所述出口殼體定子葉片角P在大約9-22°的範圍中。
[0032]18.根據技術方案17所述的扭矩變換器，其特徵在於，各個定子葉片是扭轉的，且在所述定子部件的所述殼體側處比在所述定子的所述芯部側處具有更大的二維長度。
[0033]19.根據技術方案18所述的扭矩變換器，其特徵在於，各個定子葉片在所述定子部件的所述殼體側處具有殼體長度Lss,且各個定子葉片在所述定子部件的所述芯部側處具有芯部長度Ls。，所述殼體長度Lss與所述芯部長度Ls。之比在大約1.2至大約1.9的範圍中。
[0034]20.根據技術方案18所述的扭矩變換器，其特徵在於，所述葉輪部件具有37個泵葉片，其中，所述渦輪部件具有35個渦輪葉片，且其中，該多個定子葉片包括大約20-42個定子葉片。
[0035]通過參照以下描述和附圖，本發明的另外的特徵和方面將變得顯而易見，其中，相同的參考標號指代相同的構件、元件或者特徵。【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]本文所述的附圖僅是為了示意性的目的，而並不意圖以任何方式限制本公開的範圍。
[0037]圖1是根據本公開的原理的扭矩變換器的示意圖；
根據本公開的原理，圖2A是隨著圖1的扭矩變換器的環體長度分數而變的環體面積比的圖表；
根據本公開的原理，圖2B是通過圖1的扭矩變換器的受控面積環體部分的流動路徑的示意性截面圖；
根據本公開的原理，圖3A是用於供圖1的扭矩變換器使用的定子的一部分的平面圖； 根據本公開的原理，圖3B是圖3A的定子的側視圖；
根據本公開的原理，圖3C是圖3A-3B的定子的葉片的示意性截面圖，其沿著定子芯部處的圖3A的線3C-3C得到；
根據本公開的原理，圖3D是圖3A-3B的定子的葉片的示意性截面圖，其沿著定子殼體處的圖3A的線3D-3D得到；且
根據本發明的原理，圖4是隨圖1的扭矩變換器的四種變型的速度比變化的扭矩比、K係數以及效率的圖表。
【具體實施方式】
[0038]參看附圖，其中相同的參考標號指代相同的構件，在圖1中，為根據本發明的一實施例所示的扭矩變換器10的示意圖。扭矩變換器10設置在車輛中、動力源或者原動機12與變速器14之間。原動機12例如為發動機或者馬達，且可操作來為可旋轉的發動機輸出軸16提供扭矩。應當了解，可使用其它類型的原動機而不偏離本發明的範圍。
[0039]變速器14大體包括至少一個可旋轉的變速器輸入軸18，其將扭矩傳遞到多個齒輪組，多個軸，以及多個扭矩傳遞機構(未顯示)，以便提供多個速度比或者齒輪比。應當了解，所示的輸入軸18可備選地被認為是扭矩變換器10的輸出軸，且可為可旋轉地聯接到變速器輸入軸的單獨的軸。該多個軸可包括副軸或者間軸，套筒和中心軸，反向或者怠速軸，或者其組合。應當了解，齒輪組的具體的布置和數量以及變速器14內的軸的具體的布置和數量可有所變化而不會偏離本公開的範圍。
[0040]扭矩變換器10包括泵或者葉輪20和設置成與葉輪20相對的渦輪22。定子24設置在渦輪22的內部部分與葉輪20的內部部分之間，如圖1中示意性地示出。葉輪20形狀大體為環形，且包括多個翅片或者葉片(未顯示)，其定向成以便將旋轉能量從葉輪20傳遞到設置在包圍葉輪20、渦輪22以及定子24的環形殼體(未顯示)內的液壓流體(未顯示)。渦輪22形狀大體是環形，且包括多個翅片或者葉片(未顯示)，它們與葉輪20相對，並且定向成以便將旋轉能量從液壓流體(未顯示)傳遞到渦輪22。
[0041]定子24可以通過單向離合器26可旋轉地聯接到固定軸28。定子24包括多個成角度的翅片或者葉片(圖1中未顯示，見圖3A-3B)，它們從定子24的中心沿徑向且沿周向延伸，以便使離開渦輪22的液壓流體轉向。單向離合器26允許定子24在葉輪20的旋轉方向上旋轉，並且阻止或者防止定子24在與葉輪20的旋轉方向相反的旋轉方向上旋轉。在提供的實例中，固定軸28聯接到變速器中的固定構件。[0042]扭矩變換器10具有沿軸向緊湊的環體設計，使得環體寬度(Lt)與扭矩變換器直徑D之比(Lt/D)為大約0.15至0.17，且在一些變型中為大約0.16或者0.163。以下表1提供了另外的參數，它們限定了扭矩變換器10的一個實施例。所使用的變量在圖1中以圖表的方式示出。例如，圖1示意性地示出了扭矩變換器直徑D，環體寬度Lt，通道高度h，定子殼體半徑Rs，環體高度d，芯部處的定子葉片二維長度LsJ以下進一步詳細描述)以及殼體處的定子葉片二維長度Lss (以下進一步詳細描述)。
【權利要求】
1.一種用於機動車輛的扭矩變換器，所述扭矩變換器包括: 葉輪部件，構造成由所述機動車輛的原動機液壓地驅動； 渦輪部件，構造成從所述葉輪部件接收流體能量以及將所述流體能量轉換成機械能量，所述渦輪部件設置成與所述葉輪部件相對，所述葉輪部件和所述渦輪部件協作來限定環體寬度Lt和扭矩變換器直徑D ；以及 定子部件，設置在所述葉輪部件與所述渦輪部件之間，所述定子部件構造成增大所述扭矩變換器的扭矩倍增，其中 所述扭矩變換器具有在大約0.15至大約0.17的範圍內的環體寬度Lt與扭矩變換器直徑D之比(Lt/D)。
2.根據權利要求1所述的扭矩變換器，其特徵在於，所述定子部件具有多個定子葉片，該多個定子葉片包括大約20至大約42個定子葉片。
3.根據權利要求2所述的扭矩變換器，其特徵在於，所述葉輪部件和所述渦輪部件協作來限定環體高度d，所述扭矩變換器具有在大約0.73至大約0.78的範圍內的寬高比(環體寬度Lt除以環體高度d，Lt/d)。
4.根據權利要求3所述的扭矩變換器，其特徵在於，所述扭矩變換器具有大約0.053至大約0.057的環體通道高度h與扭矩變換器直徑D之比(h/D)。
5.根據權利要求4所述的扭矩變換器，其特徵在於，所述定子部件限定了定子殼體半徑Rs，所述扭矩變換器具有在大約0.55至大約0.61的範圍內的環體位置(2乘以所述定子殼體半徑Rs除以所述扭矩變換器直徑D，2*RS/D)。
6.根據權利要求5所述的扭矩變換器，其特徵在於，所述葉輪部件和所述渦輪部件中的至少一個限定了沿著所述葉輪部件和所述渦輪部件中的一個的環體長度TL以大約75%至90%的範圍內的量減小的環體面積比分布。
7.根據權利要求6所述的扭矩變換器，其特徵在於，各個定子葉片在所述定子部件的芯部側處和所述定子部件的入口側處相對於扭矩變換器流的中心線C以入口芯部定子葉片角e延伸；其中，各個定子葉片在所述定子部件的所述芯部側處和所述定子部件的出口側處相對於扭矩變換器流的中心線c以出口芯部定子葉片角Y延伸；其中，各個定子葉片在所述定子部件的殼體側處和所述定子部件的所述入口側處相對於扭矩變換器流的中心線C以入口殼體定子葉片角a延伸；其中，各個定子葉片在所述定子部件的所述殼體側和所述定子部件的所述出口側處相對於扭矩變換器流的中心線C以出口殼體定子葉片角3延伸；其中，所述入口殼體定子葉片角a小於所述入口芯部定子葉片角0 ;且其中，所述出口殼體定子葉片角P小於所述出口芯部定子葉片角Y。
8.根據權利要求7所述的扭矩變換器，其特徵在於，所述入口芯部定子葉片角0減去所述入口殼體定子葉片角a在大約12°至大約17°的範圍中；且其中，所述出口芯部定子葉片角Y減去所述出口殼體定子葉片角P在大約9°至大約22°的範圍中。
9.根據權利要求8所述的扭矩變換器，其特徵在於，各個定子葉片是扭轉的，且在所述定子部件的殼體側處比在所述定子部件的芯部側處具有更大的二維長度。
10.一種用於機動車輛的扭矩變換器，所述扭矩變換器包括: 葉輪部件，構造成由所述機動車輛的原動機液壓地驅動； 渦輪部件，構造成從所述葉輪部件接收流體能量以及將所述流體能量轉換成機械能量，所述渦輪部件設置成與所述葉輪部件相對；以及 定子部件，設置在所述葉輪部件與所述渦輪部件之間，所述定子部件構造成增大所述扭矩變換器的扭矩倍增，所述定子部件具有多個定子葉片，其中，該多個定子葉片中的各個定子葉片在所述定子部件的芯部側和所述定子部件的入口側處相對於扭矩變換器流的中心線C以入口芯部定子葉片角0延伸；其中，各個定子葉片在所述定子部件的所述芯部側和所述定子部件的出口側處相對於扭矩變換器流的中心線C以出口芯部定子葉片角Y延伸；其中，各個定子葉片在所述定子部件的殼體側處和所述定子部件的入口側處相對於扭矩變換器流的中心線C以入口殼體定子葉片角a延伸；其中，各個定子葉片在所述定子部件的所述殼體側處和所述定子部件的所述出口側處相對於扭矩變換器流的中心線C以出口殼體定子葉片角P延伸；其中，所述入口殼體定子葉片角a小於所述入口芯部定子葉片角0 ;且其中，所述出口`殼體定子葉片角P小於所述出口芯部定子葉片角Y。
【文檔編號】F16H41/04GK103671802SQ201310423003
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月17日 優先權日:2012年9月17日
【發明者】J.M.施維策爾, S.周 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司