用于控制变矩器中的单向离合器的操作的高惯性定子组件的制作方法

本发明涉及一种变矩器。更具体地说，本发明涉及一种用于控制变矩器中单向离合器的操作的高惯性定子组件。

背景技术：

变矩器通常用于将来自诸如发动机或电动机的原动机的驱动动力传递至变速器。通常，变矩器包括叶轮、涡轮以及定子轮，该定子轮安装在置于叶轮和涡轮之间的单向离合器上。定子轮在失速模式或扭矩倍增模式期间由单向离合器保持静止，同时单向离合器允许定子轮能在联接模式期间空转，使得能增大原动机的燃料效率。

在许多情形中，单向离合器通常由多个辊子构成，其中，每个辊子偏置到浮动位置中，以允许定子轮能在联接模式中、即当涡轮的速度近似接近叶轮的速度时空转，单向离合器会释放以使得定子轮现能便于涡轮以近似等于叶轮速度的速度旋转。此外，单向离合器的辊子也能偏置到滑动位置中，其中，允许定子轮以小于预定数值旋转速度的旋转速度空转，在该预定数值旋转速度下，辊子上的向心力变得足够大以压缩对应的一个弹性构件并且使得辊子运动到浮动位置中。

然而，在失速模式或扭矩倍增模式期间，叶轮和涡轮之间速度或扭矩上的不同会趋于致使定子轮和单向离合器相对于叶轮和涡轮反向旋转。在这些操作模式中，单向离合器的辊子配置成变得接合，以维持定子轮的静止位置。

在操作期间，取决于叶轮和涡轮的旋转速度之间的相对差异，频繁地迫使单向离合器的辊子从浮动位置切换至接合位置，且反之亦然。此外，浮动和接合位置之间的辊子运动可能足够快速，以导致辊子在长久持续操作期间疲劳和/或故障。

因此，需要一种克服前述缺点的定子轮。

技术实现要素：

在本发明的一方面中，用于具有叶轮和涡轮的变矩器的定子组件包括单向离合器。该单向离合器包括多个辊子，这些辊子设置成相对于彼此径向地隔开。多个辊子的每个由对应的弹性构件偏置到浮动位置中。定子组件还包括安装在单向离合器上的定子轮。将定子轮的质量选择为可操作地提供预定量的延迟，用以接合或脱开单向离合器。

在本发明的另一方面中，变矩器包括叶轮、涡轮以及定子轮，该涡轮可操作地联接至叶轮，而该定子轮安装在单向离合器上并且置于叶轮和涡轮之间。单向离合器具有多个辊子，这些辊子设置成相对于彼此径向地隔开，其中，多个辊子的每个由对应的弹性构件偏置到浮动位置中。将定子轮的质量选择成为接合或脱开单向离合器可操作地提供预定量的延迟。

本发明的其它特征和方面将从以下描述和附图中显而易见。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的变矩器的侧剖视图；

图2是根据本发明第一实施例的变矩器的正剖视图，示出具有安装在单向离合器上的定子轮的定子组件；

图3是根据本发明各实施例的单向离合器的放大视图，示出由对应弹性构件偏置到浮动位置中的多个辊子；

图4是根据本发明各实施例的单向离合器的放大视图，示出处于接合位置中的多个辊子；

图5是根据本发明第二实施例的变矩器的侧剖视图；

图6是根据本发明第二实施例的定子组件的立体图；

图7是根据本发明第三实施例的变矩器的侧剖视图；以及

图8是根据本发明第三实施例的定子组件的立体图。

具体实施方式

多个附图中出现的附图标记指示每个附图中相同或对应的部件。参照单数形式的元件也可理解成涉及复数形式且反之亦然，而不会将本发明的范围限制为精确数量或类型的此类元件，除非在所附权利要求中明确地阐述。

本发明涉及用于控制变矩器的操作的定子组件106。图1示出根据本发明各实施例的变矩器100的侧剖视图。变矩器100包括叶轮102、涡轮104以及定子组件106，该涡轮可操作地联接至叶轮102。定子组件106包括定子轮108，该定子轮安装在单向离合器110上并且置于叶轮102和涡轮104之间。此外，如图所示，叶轮102、涡轮104、定子轮108以及单向离合器110设置在变矩器100的壳体112内。

此外，例如在图1的所说明实施例中示出的是，叶轮102与变矩器100的壳体112一体地形成。变矩器100的壳体112可取决于特定的应用需求而联接至诸如发动机或电动机的合适原动机(未示出)的挠性板(未示出)。涡轮104刚性地联接至变速器输入轴116并且配置成使得变速器输入轴116旋转，用以将驱动动力从原动机输送至变速器装置(未示出)。

参照图1和2，单向离合器110包括多个辊子118，这些辊子设置成相对于彼此径向地隔开。如图3中所示，每个辊子118抵抗诸如压缩弹簧的对应弹性构件120而由来自定子轮108的旋转速度的向心力偏置到浮动位置中。例如本领域技术人员众所周知的是，辊子118的浮动位置能便于定子轮108在变矩器100的联接模式期间空转。

参照图4，迫使每个辊子118远离对应的弹性构件120进入到接合位置中。在变矩器100的失速模式或扭矩倍增模式期间，定子轮108能由单向离合器110中的各个辊子118的接合位置保持静止。

例如本领域技术人员众所周知的是，辊子118具有预定量的惯性，并且为了致使辊子118从浮动位置(图3中示出)运动至接合位置(图4中示出)，操作流体力会需要除了弹性构件120的偏置力以外克服与辊子118相关联的预定量惯性，而辊子118从接合位置(图4中示出)向浮动位置(图3中示出)的运动可在操作流体力使得定子轮108充分地加速以超过对应弹性构件120的偏置力时、即当定子轮108已达到充足的速度以在辊子118上产生向心力来抵抗对应弹性构件120的偏置力时实现。

除了这里公开的浮动和接合位置以外，单向离合器110的辊子118也能偏置到滑动位置中，其中，允许定子轮108以小于预定数值旋转速度的旋转速度空转，在该预定数值旋转速度下，相应辊子118上的向心力变得足够大以压缩对应的一个弹性构件120并且使得辊子运动到浮动位置中。给定与每个辊子118相关联的惯性量和对应弹性构件120的偏置力，单向离合器110接合或脱开的快速性取决于与辊子118相关联的运动速度。

在本发明的各实施例中，可设想的是，将定子轮108的质量选择成为接合或脱开单向离合器110可操作地提供预定量的延迟。这样，发生定子轮108的减速，使得可操作地由定子轮108的质量提供的预定量的延迟大于或至少等于多个辊子118的每个从浮动位置运动至接合位置所需的最小时间量。

如果单向离合器110的辊子118从它们相应的浮动位置运动至它们相应接合位置所需的最小时间量由t浮动-接合表示，并且定子轮108从其当前操作速度减速至与相应辊子118的接合位置对应的数值的预定量的延迟由d脱开-接合表示，则d脱开-接合≥t浮动-接合。因此，借助定子轮108的质量，定子轮108的减速能配置成为辊子118从它们相应的浮动位置迁移至它们相应接合位置提供适当的时间量，即定子轮108减速的预定量的延迟d脱开-接合大于或至少等于辊子118从浮动位置运动至接合位置所需的最小时间量t浮动-接合。

此外，在本发明的各实施例中，还可设想的是，发生定子轮108的加速，使得可操作地由定子轮108的质量提供的预定量的延迟大于或至少等于多个辊子118的每个从接合位置运动至浮动位置所需的最小时间量。如果单向离合器110的辊子118从它们相应的接合位置运动至它们相应浮动位置所需的最小时间量由t接合-浮动表示，并且定子轮108从其当前操作速度加速至与相应辊子118的浮动位置对应的数值的预定量的延迟由d脱开-接合表示，则d接合-脱开≥t接合-浮动。因此，借助定子轮108的质量，定子轮108的加速能减小，使得定子轮108加速的预定量的延迟d接合-脱开大于或至少等于辊子118从它们相应接合位置运动至它们相应浮动位置所需的最小时间量t接合-浮动。这样，定子轮108从其当前操作速度加速至与相应辊子118的浮动速度相对应数值的预定量的延迟d接合-脱开为辊子118从它们相应接合位置迁移至它们相应浮动位置提供适当的时间量，即d接合-脱开≥t接合-浮动。

此外，在本发明的另一实施例中，单向离合器110的外座圈114包括图2中示出的多个凸轮表面117。每个凸轮表面117配置成根据定子轮114的旋转速度建立与对应辊子118的接触。当定子轮108的旋转速度升高时，来自单向离合器110的辊子118经受向心力，辊子118由于该向心力配置成压缩对应一个弹性构件120。虽然弹性构件120从一个弹性构件120至另一个弹性构件具有负载和弹性率变化以致使具有低预负载的弹性构件120比具有与其相关联的高负载的弹性构件120的剩余部分压缩程度更大，但在单向离合器108的快速接合情形下，即使所有辊子118均处于它们相应的接合位置中，来自外座圈114的其中一些凸轮表面117仍可偏离中心。于是，仅仅来自单向离合器110的外座圈114的凸轮表面117的剩余部分会能够吸收相对一侧上对应辊子118上的负载。然而，在实施这里公开的实施例的情形下，如此选择的定子轮108的质量有益地引起定子轮108的对应惯性，以允许每个凸轮表面117在与辊子118接合之前与对应辊子118对中。这样，可设想的是，定子轮108的质量和对应惯性提供充足的时间量，以允许增大数量的辊子118与外座圈114的对应凸轮表面117合适地对中，并且始终在接合时吸收负载。

在本发明的各实施例中，定子轮108能由诸如铸铁、钢之类的含铁材料形成，或者由诸如铝、青铜或本领域众所周知的其它材料之类的非铁材料形成。虽然这里公开了诸如铝和青铜之类的非铁材料，但用于形成定子轮108且因此将质量赋予定子轮108用以减小定子轮108的加速和减速的材料类型可取决于特定的应用需求而从一个应用至另一个应用改变。

在图5-6中示出的另一实施例中，定子轮108设有环部122，该环部设置在定子轮108的外周缘124上。环部122配置成增大与定子轮108相关联的惯性量。应理解的是，定子组件106的惯性上的增大量现取决于定子轮108的质量和环部122的附加质量、即与其成比例。此外，如图5中所示，环部122配置成有利地突出到环形区域128中，该环形区域设置在变矩器100的叶轮102和涡轮104之间。这样，环部122能便利地接纳在环形区域128内，该环形区域限定在叶轮102和涡轮104之间。

此外，例如在图5-6的所说明实施例中示出的是，环部122可与定子轮108一体地形成。借助这里的实施例能设想的是，由类似或不相似的材料形成定子轮108和环部122。在使用不相似材料的示例中，定子轮108可由铝形成，而环部122可由铸铁形成。在另一示例中，定子轮108和环部122两者可由铸铁形成。还可设想的是，使用与定子轮108的密度相比具有较高密度的材料来形成环部122。因此，应意识到的是，各种材料能有利地用于形成定子轮108和环部122来满足应用需求。

在又一实施例中，环部122可通过使用螺接、焊接、键锁、保持机构、过盈配合以及螺纹配合的至少一种联接至定子轮108。例如在图7-8的所说明实施例中示出的是，环部122和定子轮108彼此独立地形成并且借助螺栓126相互联接。此外，类似于图5的前述实施例，环部122在该实施例中还可配置成有利地在环形区域128内突出，该环形区域如图7中所示限定在叶轮102和涡轮104之间。

在图5-6和图7-8的实施例中，环部122配置成增大与定子轮108相关联的惯性量，使得定子轮108的加速和减速可减小至如下数值：该数值允许单向离合器110的辊子118有充足的时间来执行在它们的相应接合和浮动位置之间的运动，或反之亦然。使用结合图5-6和图7-8公开的实施例，本领域技术人员也可有益地改变预定量的延迟，以提供辊子118从它们的相应浮动位置迁移至它们相应接合位置所需的最小时间量且反之亦然，即，d脱开-接合≥t浮动-接合以及d接合-脱开≥t接合-浮动。

在本发明的实施例中，虽然设想通过增大定子轮108的质量和/或通过将环部122提供给定子轮108来增大定子组件轮106的惯性，但还可设想的是，例如通过在除了这里公开的定子轮108的外周缘124以外的位置处附加质量来改变或修改定子轮108的截面几何形状，使得与定子轮108相关联的惯性配置成为辊子118执行根据本发明功能提供合适的时间。因此，虽然这里的实施例涉及在定子轮108的外周缘124处的环部122，但应意识到的是，本领域技术人员能设想增大定子轮108的惯性的各种方法，而不会偏离本发明的精神。

此外，虽然出于简化起见并且便于理解本发明起见已从这里公开的变矩器100的配置中省略了通常存在于常规已知变矩器中的一些部件，但可注意的是，本发明的实施例并不局限于这里公开的变矩器100的特定配置。事实上，本领域技术人员应意识到的是，本发明的实施例能类似地应用在具有一个或多个附加部件的变矩器的各种其它配置中，其包括但不限于锁止离合器、叶轮离合器、扭矩分配器和/或定子离合器，上述离合器借助示例在美国专利8,939,859中进行描述。

此外，本领域技术人员会认识到的是，在该文献中描述的单向离合器110的配置仅仅是用于实现锁定、过渡以及空转操作模式的本领域已知的许多可能配置的一种。因此，可注意到的是，这里公开的单向离合器的特定配置并不限制本发明。而是，本领域技术人员会意识到的是，这里公开的实施例可类似地应用于本领域已知的单向离合器的多种其它配置，而不会偏离本发明的精神。

这里公开的各种实施例应以说明性和解释性的意义来进行，并且绝对不应理解成对本发明的限制。所有接合参照(例如，附接、粘附、耦合、接合、啮合、连接等等)仅仅用于辅助读者对本发明的理解，并且可并不产生限制，尤其是对这里公开的系统和/或方法的位置、定向或使用有限制。因此，接合参照(如果有任何的话)应广义地解释。此外，此类接合参照并非必须涉及两个元件直接地连接于彼此。

附加地，所有数字术语、例如但不限于“第一”、“第二”、“第三”或任何其它普通和/或数字术语也应仅仅作为标识符来使用，以辅助读者理解本发明的各种元件、实施例、变型和/或修改，并且可并不产生任何限制，尤其是对于任何元件、实施例、变型和/或修改相对于或关于另一元件、实施例、变型和/或修改的顺序或优先性有限制。

应理解的是，针对一个实施例示出或描述的各个特征可与针对另一实施例示出或描述的各个特征相组合。上文描述的实施方式并不以任何方式限制本发明的范围。因此，应理解的是，虽然一些特征示出或描述为说明本发明在功能段方面的使用，但此类特征可从本发明的范围内省略，而不会偏离在所附权利要求中限定的本发明精神。

工业实用性

本发明的实施例具有在控制变矩器的操作中使用和实施的适用性。利用前文已知的变矩器，已知与单向离合器相关联的辊子的运动快速性会导致辊子过早疲劳和/或故障。利用这里公开的实施例，制造商能延长单向离合器中辊子的使用寿命，同时持续地实现驱动动力从原动机向变速器输入轴的平滑转移。

此外，结合图5-6和图7-8公开的实施例能用于便利地将环部122改装至给定变矩器的现有定子轮，用以增大定子组件的惯性且由此减小定子组件的加速和减速。减小定子组件的加速和减速为辊子根据需求从它们当前位置迁移到它们的相应接合或浮动位置提供充足的时间量。在辊子118现能以通过预定量的延迟、即d脱开-接合或d接合-脱开提供的充足时间量迁移到它们的相应接合或浮动位置中时，辊子的运动快速性能减缓以有助于减小单向离合器的疲劳和/或故障。此外，可利用这里公开的实施例来改进单向离合器中辊子的使用寿命。

此外，如图5-6和图7-8的实施例中所公开，环部122能接纳在环形区域内，该环形区域通常限定在叶轮和涡轮之间，在安装本文公开的定子组件106期间，制造商可能需要对现有的变矩器进行较少或并不进行额外的修改。

虽然已参照上述实施例具体地示出和描述了本发明的各方面，但本领域技术人员应理解的是，可通过修改所公开的机器、系统、方法以及过程来设想各种附加的实施例，而不会偏离所公开的精神和范围。此类实施例应被理解成落在例如基于权利要求及其任何等同物所确定的本发明范围内。