CN106907454B - 具有可变节距定子和旁通离合器的变矩器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有可变节距定子和旁通离合器的变矩器。传动装置包括叶片角度可控制的变矩器定子。控制器通过命令路由到定子毂的液压线路中的流体压力来调节叶片。控制器还通过命令路由到施用腔室和释放腔室的液压线路中的流体压力来调节变矩器旁通离合器的扭矩容量。提出了多种方案来使液压线路多元化，从而用于多个功能。

Description

具有可变节距定子和旁通离合器的变矩器

本申请是于2014年8月12日提交的第14/457,265号美国申请的部分继续申请，该美国申请公开的全部内容通过引用被包含于此。

技术领域

本公开涉及汽车传动装置领域。更具体地讲，本公开涉及具有可变节距定子(variable pitch stator)的变矩器。

背景技术

很多车辆在宽的车速范围(包括前进运动和倒车运动两者)内使用。然而，一些类型的发动机只能在窄的速度范围内高效运转。所以，通常采用能够在各种传动比下高效地传输功率的传动装置。当车辆处于低速时，传动装置通常在高传动比下运转，使得发动机扭矩倍增以提高加速度。处于高车速时，使传动装置在低传动比下运转允许与安静、燃料高效的巡航关联的发动机转速。通常，传动装置具有安装到车辆结构的壳体、由发动机曲轴驱动的输入轴以及通常经由差速器总成驱动车辆车轮的输出轴，该差速器总成允许在车辆转弯时左车轮和右车轮以稍微不同的转速旋转。

即使选择非常高的传动比，在车辆静止时变速箱的输入转速也是零。由于内燃发动机在轴转速为零时不能够产生扭矩，因此通常在发动机与变速箱输入轴之间使用某些类型的起步装置。用于自动传动装置的常见的起步装置是液力耦合器。液力耦合器是具有以环形形状围绕传动装置轴线的泵轮和涡轮的液力扭矩传输装置。当泵轮比涡轮旋转得快时，泵轮使流体在环中旋转，以将扭矩施加在涡轮上并将阻力扭矩施加在泵轮上。变矩器是还包括被保持不旋转的定子的液力耦合器。定子对流动重新定向，使得施加到涡轮的扭矩大于施加在泵轮上的阻力扭矩。当车辆静止时，涡轮也静止，但泵轮可被连接到发动机曲轴。归因于泵轮与涡轮之间的转速差，泵轮抵抗曲轴的旋转。阻力扭矩足够小，使其不足以使发动机失速。然而，除空载怠速所需的燃料之外，发动机必须消耗额外的燃料，从而克服阻力扭矩。多倍的发动机扭矩被传输到连接到涡轮的变速箱输入。

发明内容

一种传动装置包括变矩器、离合器和致动器。所述变矩器包括泵轮、涡轮和具有多个叶片的定子。所述离合器被构造为响应于第一腔室与第二腔室之间的压力差而将涡轮选择性地结合到泵轮。所述离合器可包括结合到涡轮的活塞和使活塞朝向分离位置偏置的回位弹簧。所述致动器被构造为响应于第三腔室与第四腔室之间的压力差而调节叶片的定向。第三腔室可在内径部分处被流体地连接到泵轮，而第一腔室可在外径部分处被流体地连接到泵轮。第二腔室可被流体地连接到第四腔室。传动装置还可包括阀体，所述阀体被构造为调节第一压力差，并在所述离合器被命令为分离状态时调节第二压力差。

一种变矩器包括泵轮、涡轮、定子、致动器和离合器。所述致动器被构造为响应于紧缩腔室与松弛腔室之间的第一压力差而调节叶片的定向。所述离合器被构造为响应于施用腔室与释放腔室之间的第二压力差而将涡轮选择性地结合到泵轮。所述紧缩腔室可被流体地连接到泵轮的内径部分，而所述施用腔室被流体地连接到泵轮的外径部分。所述松弛腔室可被流体地连接到泵轮的内径部分，而所述施用腔室被流体地连接到泵轮的外径部分。所述松弛腔室可被流体地连接到涡轮的内径部分，而所述施用腔室被流体地连接到涡轮的外径部分。

根据本发明，提供一种传动装置，所述传动装置包括：变矩器，包括泵轮、涡轮和具有多个叶片的定子；离合器，被构造为响应于施用腔室与释放腔室之间的第一压力差而将涡轮选择性地结合到泵轮；致动器，被构造为响应于紧缩腔室与松弛腔室之间的第二压力差而调节所述叶片的定向。

根据本发明的一个实施例，所述传动装置还包括：阀体，被构造为调节所述第一压力差，并且在所述离合器被命令为分离状态时调节所述第二压力差，以使所述叶片的定向在松弛定向与紧缩定向之间改变。

根据本发明的一个实施例，释放腔室被流体地连接到松弛腔室。

根据本发明的一个实施例，紧缩腔室被流体地连接到液力腔室，所述液力腔室被流体地连接到施用腔室。

根据本发明的一个实施例，所述离合器包括：活塞，固定地结合到涡轮，并被构造为将法向力施加到固定地结合到所述泵轮的摩擦界面，以接合所述离合器；回位弹簧，使所述活塞朝向分离位置偏置。

根据本发明的一个实施例，所述阀体被构造为：从控制器接收指令值；响应于指令值小于第一阈值，使松弛腔室中的流体压力随着指令值的增大而减小，以使致动器朝向紧缩定向偏置；并且响应于指令值大于第二阈值，使施用腔室中的流体压力随着指令值的增大而增大，以使致动器朝向松弛定向偏置并接合离合器。

根据本发明的一个实施例，所述指令值由电磁阀的电流限定，所述电流的大小随着指令值的增大而增大。

根据本发明的一个实施例，松弛腔室被流体地连接到液力腔室，所述液力腔室被流体地连接到施用腔室。

附图说明

图1是示例性车辆动力传动***的示意图。

图2是示例性变矩器的示意图。

图3是变矩器定子的示图。

图4是图3的变矩器定子的定子毂的示图。

图5是图3的变矩器定子的定子毂和控制环的局部剖开分解视图。

图6是图3的变矩器定子的控制环、锁定环和定子叶片的放大示图。

图7是被构造为使用两个流体通道控制旁通离合器和定子节距的第一变矩器总成的截面示意图。

图8是示出了作为单个电磁阀电流的函数的图7的变矩器总成的两个流体通道中的压力的曲线图。

图9是被构造为使用三个流体通道控制旁通离合器和定子节距的第二变矩器总成的截面示意图。

图10是示出了作为两个电磁阀电流的函数的图9的变矩器总成的三个流体通道中的压力的一对曲线图。

图11是被构造为使用三个流体通道控制旁通离合器和定子节距的第三变矩器总成的截面示意图。

图12是被构造为使用四个流体通道控制旁通离合器和定子节距的第四变矩器总成的截面示意图。

图13是被构造为使用四个流体通道控制旁通离合器和定子节距的第五变矩器总成的截面示意图。

图14是被构造为使用五个流体通道控制旁通离合器和定子节距的第六变矩器总成的截面示意图。

图15是被构造为使用五个流体通道控制旁通离合器和定子节距的第七变矩器总成的截面示意图。

具体实施方式

在此描述本公开的实施例。然而，应理解，公开的实施例仅为示例并且其它实施例可采取各种可替代的形式。附图不一定按比例绘制；一些特征会被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的，参考任一附图说明和描述的各种特征可与一个或更多个其它附图中说明的特征组合，以产生未被明确说明或描述的实施例。说明的特征的组合提供了用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定应用或实施方式。

图1示意性地示出了车辆动力传动***10。粗实线指示机械功率的流动，而虚线指示信息的流动。内燃发动机12通过转化储存在燃料源中的化学能来产生机械功率。传动装置14调整发动机产生的机械功率的转速和扭矩以适合车辆的当前需要。来自传动装置14的机械功率通过差速器20传输到左车轮16和右车轮18。诸如在车辆转弯时，差速器20将大致相等的扭矩提供给每个车轮，同时适应轻微的转速差异。在后轮驱动车辆布局中，差速器还将旋转轴线改变大约90度并通过固定的最终传动比调节转速和扭矩。在前轮驱动构造中，差速器可被集成到传动装置中，这可被称为变速驱动桥(transaxle)。

传动装置14包括两个功率传输级：变矩器22和变速箱24。变矩器将功率和扭矩从传动装置输入轴26传输到涡轮轴28。变速箱24提供多个传动比，其包括多个前进挡传动比和至少一个倒挡传动比。变速箱24可包括以各种组合接合从而建立各种固定传动比的多个可控离合器。可选地或组合地，变速箱24可包括能够在固定限制之间建立任意传动比的变速机(variator)。变速机和离合器对来自传动装置控制器30的指令作出响应。例如，这些指令可通过调节电流而被传达，继而调节活塞施用腔室中的流体的压力。传动装置控制器30可以是专用控制器或者传动装置控制器30的功能可被整合到车辆中的另一控制器(诸如动力传动***控制器)中。

图2示意性地描绘了变矩器22。变矩器22提供从传动装置输入轴26到涡轮轴28的两个平行的功率流动路径。液力功率流动路径包括泵轮32和涡轮34。泵轮32被固定地结合到传动装置输入轴26，传动装置输入轴26适合于固定到发动机曲轴。涡轮34被固定地结合到涡轮轴28。定子36通过被动单向离合器40结合到传动装置壳体38。在低涡轮轴转速下，泵轮32使流体围绕环从泵轮32流到涡轮34、到定子36并返回到泵轮32。定子36通过单向离合器40被保持不旋转，使得定子36可以改变流向并为扭矩倍增提供反作用扭矩。当涡轮34的转速接近泵轮32的转速时，环中的流体围绕输入轴随泵轮和涡轮周向地流动。单向离合器40随后超越(overrun)，使得定子36可以旋转而非阻碍该流动。传动装置输入轴26通过旁通离合器42被选择性地结合到涡轮轴28，以提供第二功率流动路径。

通过液力功率流动路径的功率流受泵轮32的转速和涡轮34的转速的控制。转速与扭矩之间的关系是环的几何形状的复杂函数以及泵轮、涡轮和定子的叶片角度的复杂函数。在恒定的涡轮转速下，泵轮扭矩和涡轮扭矩两者随着泵轮转速的增大而增大。被设计为在给定泵轮转速和涡轮转速下将较高的阻力扭矩施加在泵轮上的变矩器被称为较刚性的(stiffer)或较紧缩(tighter)的变矩器，而被设计为对于相同的泵轮转速和涡轮转速施加较低的扭矩的变矩器被称为较松弛的(looser)变矩器。变矩器的刚度可被表示为使泵轮扭矩与泵轮转速相关的容量特性或K系数。低的K系数指示紧缩的变矩器，而高的K系数指示松弛的变矩器。涡轮扭矩与泵轮扭矩的比通常随着泵轮转速与涡轮转速的比的增大而增大。然而，基于功率守恒，扭矩比决不会大于转速比。转速比和扭矩比的乘积是变矩器效率，该变矩器效率作为泵轮转速和涡轮转速的函数在0和1之间变化。在涡轮静止时的扭矩比被称为失速扭矩比。变矩器设计通常涉及在达到期望的刚度、使效率最大化和使扭矩比最大化之间的权衡。对于不同的车辆工况，最有利的性能组合有所不同。

在车辆静止并且变速箱24接合时，涡轮34也将是静止的。发动机和泵轮32以发动机空转转速旋转。相比于发动机空载所需的燃料，由泵轮施加在发动机上的阻力扭矩使发动机需要消耗更多的燃料以保持空转转速。为了使空转燃料流率最小化，较松弛的变矩器在这种工况下是优选的。

在驾驶员想要从静止状况尽可能快地加速时，不同的变矩器性能可能是重要的。施加在涡轮上的扭矩等于发动机扭矩与变矩器失速扭矩比的乘积。因此，高失速扭矩比是重要的。高失速扭矩比可允许在第一挡和倒挡中的较低的传动装置齿轮比、不同传动比数量的减少、传动比之间的差距减小、最终传动比的减小或以上的某些组合。内燃发动机能够产生的扭矩可以是发动机转速的函数。对于涡轮增压发动机，直到发动机已经以上述转速运转达数秒之后才可获得最大扭矩。刚度过大的变矩器将不允许发动机转速升高到产生发动机的最大扭矩的转速，因此较松弛的变矩器可能是期望的。一旦车辆开始移动，涡轮轴的转速便增大。随着涡轮轴的转速增大，泵轮转速也趋于增大并且扭矩比趋于降低。随着泵轮转速增大，发动机转速最终将超过最大扭矩转速并朝着发动机最大转速(redline speed)继续增大。在那时，变速箱24必须升挡至较低传动比(较高编号的挡位)，这使传动装置输出扭矩减小。如果变矩器过于松弛，则过快到达升挡点。因此，必须在变矩器转速比的范围内仔细调整变矩器刚度以适合发动机扭矩和转速特性。

具有合适特性的变矩器可降低在变速箱24从一个传动比切换到另一传动比时车辆乘员将被惹恼的可能性。在从高变速箱传动比到较低变速箱传动比的升挡期间，涡轮轴28的转速减小。泵轮32和发动机的转速也减小，但是成比例地小于涡轮轴转速的减小。发动机转速下降至新值的速率取决于变矩器的刚度。由于变矩器的转速比增大，因此变矩器的扭矩比也可部分地增大以补偿变速箱扭矩比的减小。由于发动机转速和传动装置输出扭矩的改变小于旁通离合器42接合时它们可能的改变，因此换挡对于车辆乘员来说比较不明显。此外，变速箱24的换挡可能需要对一个摩擦离合器的接合与另一摩擦离合器的释放进行仔细协调。即使在执行得很好时，一些扭矩波动仍然是不可避免的。变矩器趋于从这些波动中吸收能量并阻止否则可能引起的动力传动***部件的振动。

当车辆以中等速度巡航时，需要的功率通常是低的并且燃料效率是重要的。通常，旁通离合器42可在巡航期间被接合，从而以非常高的效率将发动机扭矩传输至涡轮轴。然而，在一些状况下，特别是在伴随高的变速箱传动比的较低速度下，由于需要由液力功率流动路径提供的扭转振动隔离(torsional vibration isolation)，因此旁通离合器42可被分离。在这些情况下，变矩器效率是非常重要的。过于松弛的变矩器将允许发动机与涡轮轴之间的过大的转速差，从而降低效率。此外，发动机与涡轮轴之间的较大的转速差使得从液力功率流动路径到旁通离合器42的转变更加难以平稳地执行，这增大了旁通离合器42分离的时间百分比。

如上所述，最佳变矩器特性因特定车辆的不同工况而异。具有固定特性的变矩器的选择需要在这些工况之间权衡。可被主动控制的具有可变特性的变矩器允许选择更适合于每个工况的特性。改变变矩器特性的一种方式是改变定子中叶片的叶片角度。然而，为了减小需要的空间，变矩器设计的当前趋势是使定子非常窄。这个趋势减小了可用来容纳用于改变定子叶片角度的机构的轴向长度。由于将单向离合器封装在相同区域中的需要，加剧了这种封装限制。

图3示出了与被动单向离合器集成的具有可变节距叶片的变矩器定子总成。所述总成包括被支撑以相对于静止轴52旋转的定子毂50。静止轴52适于被固定到传动装置的前支架。一系列摇臂54随毂50旋转并与静止轴52上的齿接合以防止在一个方向上的旋转。弹簧(未示出)迫使摇臂与静止轴52接合。摇臂被定向成使得在毂50在相反方向上旋转时摇臂不接合轴52。而是，静止轴52上的齿迫使摇臂短暂地枢转并压缩弹簧。当定子毂50旋转得足够快时，离心力使得摇臂枢转至与静止轴的齿脱离接触，以减小寄生阻力矩。多个定子叶片56通过毂50连同内锁定环58和外环60而被可枢转地支撑。其它类型的单向离合器设计是已知的。然而，其它类型的单向离合器趋于需要更大的轴向长度。摇臂式单向离合器的减小的轴向长度为控制叶片46角度的机构提供了可用的空间。

图4示出了定子毂50的传动装置侧。多个节距控制活塞62形成于定子毂50内。图5示出了定子毂50和控制环64的剖开分解视图。多个节距控制腔室66形成于控制环64内。控制环64被组装到定子毂50，使得每个节距控制活塞62压装到相应的节距控制腔室66内。弹性材料可被安装在控制环64与毂50之间的界面处以有效地密封每个腔室。每个节距控制活塞62将每个节距控制腔室66分为两个腔室：紧缩腔室和松弛腔室。弹性材料可被安装在节距控制活塞上以使紧缩腔室和松弛腔室有效地彼此密封。控制环64在毂50上被引导(pilot)，使得控制环64可以相对于毂50旋转。当控制环相对于毂旋转时，紧缩腔室和松弛腔室的相对体积改变。

图6示出了控制环64、锁定环58和定子叶片56之间的界面的放大视图。与锁定环58配合以支撑叶片56的定子毂50未在该图中示出。定子毂50和锁定环58彼此固定，使得它们作为整体旋转。多个齿轮齿68形成于控制环64内。齿轮齿68与每个定子叶片56上的齿轮齿70啮合。当控制环64相对于定子毂50和锁定环58旋转时，啮合的齿迫使叶片56围绕它们的轴线旋转。定子叶片的这种旋转改变了变矩器的刚度和扭矩倍增特性。

通过改变控制环64相对于定子毂50的旋转位置来控制定子叶片角度。一个或更多个弹簧可被安装在定子毂50与控制环64之间，以使相对位置朝向默认的相对位置偏置。例如，弹簧可被放置在一个或更多个腔室内以趋于扩大这些腔室。可选地，弹簧可位于任何腔室的外部。处于受控压力的液压流体随后被引导到紧缩腔室和松弛腔室。当紧缩腔室中的流体压力相对于松弛腔室中的压力增大时，紧缩腔室的体积增大，以改变控制环64相对于定子毂50的旋转位置。

流体流过定子叶片也可将扭矩施加在定子叶片上。取决于枢转轴线的位置，该扭矩可使叶片朝向与松弛的容量特性相关的叶片角度或朝向与紧缩的容量特性相关的叶片角度偏置。该扭矩可随着发动机扭矩的变化和/或随着变矩器转速比的变化而变化。因此，对于紧缩腔室与松弛腔室之间的某些压力差，定子叶片节距可作为发动机扭矩和/或变矩器转速比的函数而变化。

控制器可考虑许多因素以确定对于各种工况期望的叶片角度。例如，低车速与高功率需求的组合(由加速踏板位置所指示)可能要求产生最大扭矩倍增和松弛特性的叶片角度。内燃发动机能够在较高的发动机转速下产生更大的扭矩并且较松弛的特性比紧缩特性产生更高的发动机转速。当车辆加速时，控制器可逐渐改变叶片角度以使特性容量变紧，从而阻止发动机继续加速超过发动机的最大扭矩转速。另一方面，在较低的扭矩需求时，较紧缩的特性可产生较低的发动机转速，在该转速下发动机和变矩器两者更有效率，从而减少燃料消耗。

在巡航期间，变矩器旁通离合器通常是接合的以避免与打开的变矩器相关的寄生损耗。然而，诸如特定换挡的各种事件可能需要分离。就针对起步或者甚至作为对其它工况的权衡而优化的变矩器特性而言，在巡航状况下打开的变矩器上的打滑会是相当大的。过大的打滑是不利的，有两个原因。第一，较大的打滑增大了变矩器的寄生损耗，从而增加燃料消耗。第二，由于重新锁定变矩器更加困难，因此控制器会在打开模式下更长时间地运转变矩器同时等待机会再次将变矩器锁定。利用可变节距定子，控制器可为这些暂时解锁事件命令紧缩特性。如果命令解锁的事件的本质(nature)需要较松弛的特性，则控制器可在该事件期间命令较松弛的特性并随后命令较紧缩的特性以帮助重新锁定。

图2到图6的变矩器的若干功能需要流体的供应。除如上所述用于控制定子叶片节距的流体之外，可利用流体压力命令旁通离合器42的接合。此外，液力耦合器的液力扭矩传输机构也需要流体。为了使产生的热耗散，该流体可被持续地交换，使得流体可被引导到热冷却器。如果单独的流体通道提供给各个单独的功能，则控制在概念上是最简单的。然而，提供大量单独的流体通道是具有挑战性的。因此，如果没有过多的功能***互就可以实现，则期望找到使单个流体通道用于多个功能的方式。

图7示出了具有可变节距定子和旁通离合器(两者由总共两个流体通道控制)的变矩器。泵轮32固定地结合到传动装置输入26和泵轴80。泵轴80通过轴承82被支撑在中空的定子轴38上。涡轮轴28被支撑以在中空的定子轴38内旋转，并被固定地结合到涡轮34。定子36被支撑为相对于定子轴38旋转并通过单向离合器40被选择性地结合到定子轴38。尽管如上所述节距控制活塞62相对于控制环64旋转，但这些部件的轴向等同物62'和64'在图7中示出。当活塞62'向左移动时，定子叶片的节距移动到与较紧缩的特性相关的位置，紧缩腔室84的体积增大，并且松弛腔室86的体积减小。弹簧88使活塞62'朝向松弛的节距位置偏置。

图7中的箭头指示旁通离合器分离时流体流动的方向。流体从阀体流出，通过涡轮轴28中的轴向通道，到达释放腔室90。从那里流体通过摩擦材料92流到施用腔室94中。摩擦材料92与输入26之间的间隙足够小以引起释放腔室90与施用腔室94之间的压力下降。从施用腔室94，流体在泵轮32与涡轮34之间流动到液力腔室中。流体在定子36与泵轮32之间从液力腔室流出。从那里，流体流经定子轴38中的孔并在定子轴与涡轮轴之间返回到阀体。紧缩腔室84被流体地连接到定子轴与涡轮轴之间的通道。如果两个腔室之间的流动阻力足够小使得它们可被认为具有大体相同的压力，则这两个腔室是流体地连接的。相反地，即使流体可在由小孔或由泵连接的腔室之间流动，所述腔室也不是流体地连接的。松弛腔室86通过涡轮轴28中的孔被流体地连接到释放腔室90。在以不同转速旋转的轴之间的界面处，释放腔室90与松弛腔室86之间的通道由密封件96和98(将该通道与其它腔室隔离)限定。活塞100通过释放腔室90与施用腔室94之间的压力差并且还通过回位弹簧102而被保持在分离位置。

图8示出了控制器如何命令用于图7的变矩器的定子节距和离合器容量。控制器命令电磁阀电流。响应于该电磁阀电流，阀体中的一个或更多个阀调节两个线路中的流体压力。经由涡轮轴28的中央流体地连接到释放腔室90的第一线路中的压力遵循曲线110。经由涡轮轴28与定子轴38之间的空间流体地连接到紧缩腔室84的第二线路中的压力遵循曲线112。

在电流为零时，第一线路中的压力迫使活塞100移动到释放位置并迫使活塞62'移动到松弛的节距位置。归因于通过活塞的流体阻力，第二线路中的压力小于第一线路中的压力。随着电磁阀电流的增大，两个压力均以相同的速率减小直到达到阈值为止。超过所述阈值，阀体开始使第二线路中的压力随着电磁阀电流的增大而增大。活塞62'上的压力平衡使得对于一些发动机扭矩和转速比，液力可使定子节距移动远离最松弛的位置。这称为负载相关区域。随着电磁阀电流进一步增大，达到某一点，在该点处，对于所有发动机扭矩和转速比，活塞62'上的压力平衡均迫使定子节距移动到最紧缩的位置。选择回位弹簧88的弹簧刚度，以使这些转变阈值是合适的。当电磁阀电流更进一步增大时，达到点114，在该点处施用腔室94中的压力超出释放腔室102中的压力，足以克服回位弹簧102并将活塞100推到接合位置。电磁阀电流增大超过该点使得离合器扭矩容量增加。

图9示出了具有可变节距定子和旁通离合器的变矩器，该变矩器可以由总共三个流体通道独立控制。额外的通道形成在定子轴38内，这需要定子轴38比图7中的定子轴具有更宽的横截面。尽管图9将定子轴38的横截面示出为在定子轴38的整个长度上具有相同的厚度，但是在一些情况下厚度可变的横截面可能是优选的。在离合器分离时从液力腔室返回的流体或者在离合器被应用时进入液力腔室的流体被引导通过这一新的通道。流体经由定子轴38与涡轮轴28之间的流体通道被引导到紧缩腔室84并随后通过涡轮轴28中的孔。密封件120将这两个通道分开。

图10示出了控制器如何命令用于图9的变矩器的定子节距和离合器容量。控制器命令两个电磁阀电流。响应于这些电磁阀电流，阀体中的阀调节三个线路中的流体压力。经由涡轮轴28的中央流体地连接到释放腔室90的第一线路中的压力遵循曲线110。经由定子轴流体地连接到液力腔室的第二线路中的压力遵循曲线112。施用腔室94中的压力遵循受到泵轮32的任何影响的第二线路中的压力。为了使离合器分离，控制器将离合器电磁阀电流设置为零。为了应用离合器，控制器使离合器电磁阀电流增加。当压力112超过压力110时，流体流动的方向反向。在线114的右侧，离合器扭矩容量随着离合器电磁阀电流的增大而增大。线114的位置可通过为弹簧102选择合适的弹簧刚度而被调节。在这个构造中，弹簧102是可选的。

经由定子轴38与涡轮轴28之间的间隙流体地连接到紧缩腔室84的第三线路中的压力遵循曲线122。控制器调节节距电磁阀电流，以调节定子叶片的节距。无论离合器的状态如何，控制器都可调节定子叶片节距。然而，松弛的范围、负载相关的范围和紧缩的范围之间的边界取决于第一线路中的压力，因此控制器必须相应地补偿。

图11示出了具有可变节距定子和旁通离合器的变矩器，该变矩器可以由总共三个流体通道独立控制。图7和图9中的松弛腔室86被流体地连接到释放腔室90，而图11中的松弛腔室86'被流体地连接到在离合器分离时流体经其从液力腔室返回的通道。图11的变矩器的运转与图9的变矩器的运转类似。然而，松弛的范围、负载相关的范围和紧缩的范围之间的边界取决于压力112而非压力110。由于压力112对于控制器将调节定子节距的许多状况而言趋于接近零，因此需要较小的补偿。

图12示出了具有可变节距定子和旁通离合器的变矩器，该变矩器可以由总共四个流体通道独立控制。在图12中，松弛通道86被流体地连接到第四通道。该通道可通过***涡轮轴28中以将所述轴分为多个通道的***件而形成。控制器将该通道中的压力保持在低的并且相对恒定的压力，通常小于20psi(磅/平方英寸)。例如，该通道可被连接到传动装置的润滑线路。否则，图12的变矩器的运转与图9的变矩器的运转类似。由于松弛腔室86中的压力独立于压力110和压力112，因此不需要补偿。

图13示出了具有可变节距定子和闭合活塞旁通离合器的变矩器。闭合活塞离合器允许将在液力腔室中交换流体的功能和控制旁通离合器的扭矩容量的功能分离。流体经由定子轴38中的通道被持续地提供到定子与泵轮之间的液力腔室。流体经由涡轮轴中的通道被持续地从定子与涡轮之间的液力腔室移除。当旁通离合器的状态改变时，流动的方向不改变。活塞100'随传动装置输入26旋转，而非随涡轮旋转。流体经由穿过涡轮轴的通道被引导到施用腔室94'。密封件124在输入26与涡轮轴28之间的界面处将该通道与其它腔室隔离。释放腔室90'和松弛腔室86被流体地连接到液力腔室返回线路。

液力腔室返回线路中的压力相对稳定，以使控制器在调节旁通离合器扭矩容量或定子叶片节距时进行补偿的需要最小化。然而，来自该线路的流体可用于下游目的(诸如填充变速箱中的换挡离合器的平衡腔室)。所述压力可因这些功能而在一定程度上波动。在图14的变矩器中，释放腔室90'经由涡轮轴中的额外通道被流体地连接到升高的排放孔，以将旁通离合器与这些下游目的的影响隔离。密封件126在涡轮轴与传动装置输入26之间的界面处限定该额外通道。在图15的变矩器中，松弛腔室86还流体地连接到升高的排放孔。在图14和图15中，施用腔室94'中的流体和释放腔室90'中的流体趋于随传动装置输入旋转。该旋转导致归因于离心力的压力。然而，由于两个腔室中的流体以相同的速度旋转并且所述两个腔室具有非常相似的尺寸，因此这些离心压力彼此抵消以产生可以忽略的净力。

虽然上文描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了权利要求包含的所有可能的形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以做出各种改变。如前所述，可组合各个实施例的特征以形成本发明的可能未明确描述或说明的进一步的实施例。虽然关于一个或更多个期望特性，多个实施例可能已被描述为提供优点或优于其它实施例或现有技术的实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，根据具体应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷以实现期望的整体***属性。因此，被描述为在一个或更多个特性上不如其它实施例或现有技术的实施方式合意的实施例并不在本公开的范围之外，并且对特定的应用来讲会是满足期望的。

Claims (9)

1.一种变矩器，包括：

泵轮；

涡轮；

定子，具有叶片；

离合器，被构造为响应于第一液压线路与第二液压线路之间的压力差而将所述涡轮选择性地结合到所述泵轮；

致动器，被构造为响应于第二液压线路与第三液压线路之间的压力差而调节所述叶片的定向，

第一液压线路被流体地连接到液力腔室，所述液力腔室被流体地连接到离合器施用腔室；

第二液压线路被流体地连接到离合器释放腔室和定子松弛腔室；

第三液压线路被流体地连接到定子紧缩腔室。

2.一种变矩器，包括：

泵轮；

涡轮；

定子，具有叶片；

离合器，被构造为响应于第一液压线路与第二液压线路之间的压力差而将所述涡轮选择性地结合到所述泵轮；

致动器，被构造为响应于第二液压线路与第三液压线路之间的压力差而调节所述叶片的定向，

第一液压线路被流体地连接到离合器释放腔室；

第二液压线路被流体地连接到定子松弛腔室并被流体地连接到液力腔室，所述液力腔室被流体地连接到离合器施用腔室；

第三液压线路被流体地连接到定子紧缩腔室。

3.一种变矩器，包括：

泵轮；

涡轮；

定子，具有叶片；

离合器，被构造为响应于施用腔室与释放腔室之间的压力差而将所述涡轮选择性地结合到所述泵轮；

致动器，被构造为响应于紧缩腔室与松弛腔室之间的压力差而调节所述叶片的定向，其中，松弛腔室被流体地连接到释放腔室。

4.如权利要求3所述的变矩器，其中，施用腔室被流体地连接到液力腔室，所述液力腔室被流体地连接到紧缩腔室。

5.如权利要求4所述的变矩器，其中，所述离合器包括：

活塞，固定地结合到所述涡轮，并被构造为将法向力施加到固定地结合到所述泵轮的摩擦界面，以接合所述离合器；

回位弹簧，使所述活塞朝向分离位置偏置。

6.一种传动装置，包括：

变矩器，包括泵轮、涡轮和定子，所述定子具有多个叶片；

离合器，被构造为响应于施用腔室与释放腔室之间的第一压力差而将涡轮选择性地结合到泵轮；

致动器，被构造为响应于紧缩腔室与松弛腔室之间的第二压力差而调节所述叶片的定向。

7.如权利要求6所述的传动装置，还包括：

阀体，被构造为调节所述第一压力差，并且在所述离合器被命令为分离状态时调节所述第二压力差，以使所述叶片的定向在松弛定向与紧缩定向之间改变。

8.如权利要求7所述的传动装置，其中，释放腔室被流体地连接到松弛腔室。

9.如权利要求8所述的传动装置，其中，紧缩腔室被流体地连接到液力腔室，所述液力腔室被流体地连接到施用腔室。

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