技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及汽車傳動(dòng)裝置領(lǐng)域。更具體地講，本公開(kāi)涉及具有可變節(jié)距定子(variable pitch stator)的變矩器。

背景技術(shù)：

很多車輛在寬的車速范圍(包括前進(jìn)運(yùn)動(dòng)和倒車運(yùn)動(dòng)兩者)內(nèi)使用。然而，一些類型的發(fā)動(dòng)機(jī)只能在窄的速度范圍內(nèi)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，通常采用能夠在各種傳動(dòng)比下高效地傳輸功率的傳動(dòng)裝置。當(dāng)車輛處于低速時(shí)，傳動(dòng)裝置通常在高傳動(dòng)比下運(yùn)轉(zhuǎn)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩倍增以提高加速度。處于高車速時(shí)，使傳動(dòng)裝置在低傳動(dòng)比下運(yùn)轉(zhuǎn)允許與安靜、燃料高效的巡航關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。通常，傳動(dòng)裝置具有安裝到車輛結(jié)構(gòu)的殼體、由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸驅(qū)動(dòng)的輸入軸以及通常經(jīng)由差速器總成驅(qū)動(dòng)車輛車輪的輸出軸，該差速器總成允許在車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)左車輪和右車輪以稍微不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。

即使選擇非常高的傳動(dòng)比，在車輛靜止時(shí)變速箱的輸入轉(zhuǎn)速也是零。由于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在軸轉(zhuǎn)速為零時(shí)不能夠產(chǎn)生扭矩，因此通常在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱輸入軸之間使用某些類型的起步裝置。用于自動(dòng)傳動(dòng)裝置的常見(jiàn)的起步裝置是液力耦合器。液力耦合器是具有以環(huán)形形狀圍繞傳動(dòng)裝置軸線的泵輪和渦輪的液力扭矩傳輸裝置。當(dāng)泵輪比渦輪旋轉(zhuǎn)得快時(shí)，泵輪使流體在環(huán)中旋轉(zhuǎn)，以將扭矩施加在渦輪上并將阻力扭矩施加在泵輪上。變矩器是還包括被保持不旋轉(zhuǎn)的定子的液力耦合器。定子對(duì)流動(dòng)重新定向，使得施加到渦輪的扭矩大于施加在泵輪上的阻力扭矩。當(dāng)車輛靜止時(shí)，渦輪也靜止，但泵輪可被連接到發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸。歸因于泵輪與渦輪之間的轉(zhuǎn)速差，泵輪抵抗曲軸的旋轉(zhuǎn)。阻力扭矩足夠小，使其不足以使發(fā)動(dòng)機(jī)失速。然而，除空載怠速所需的燃料之外，發(fā)動(dòng)機(jī)必須消耗額外的燃料，從而克服阻力扭矩。多倍的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩被傳輸?shù)竭B接到渦輪的變速箱輸入。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一種傳動(dòng)裝置包括變矩器、離合器和致動(dòng)器。所述變矩器包括泵輪、渦輪和具有多個(gè)葉片的定子。所述離合器被構(gòu)造為響應(yīng)于第一腔室與第二腔室之間的壓力差而將渦輪選擇性地結(jié)合到泵輪。所述離合器可包括結(jié)合到渦輪的活塞和使活塞朝向分離位置偏置的回位彈簧。所述致動(dòng)器被構(gòu)造為響應(yīng)于第三腔室與第四腔室之間的壓力差而調(diào)節(jié)葉片的定向。第三腔室可在內(nèi)徑部分處被流體地連接到泵輪，而第一腔室可在外徑部分處被流體地連接到泵輪。第二腔室可被流體地連接到第四腔室。傳動(dòng)裝置還可包括閥體，所述閥體被構(gòu)造為調(diào)節(jié)第一壓力差，并在所述離合器被命令為分離狀態(tài)時(shí)調(diào)節(jié)第二壓力差。

一種變矩器包括泵輪、渦輪、定子、致動(dòng)器和離合器。所述致動(dòng)器被構(gòu)造為響應(yīng)于緊縮腔室與松弛腔室之間的第一壓力差而調(diào)節(jié)葉片的定向。所述離合器被構(gòu)造為響應(yīng)于施用腔室與釋放腔室之間的第二壓力差而將渦輪選擇性地結(jié)合到泵輪。所述緊縮腔室可被流體地連接到泵輪的內(nèi)徑部分，而所述施用腔室被流體地連接到泵輪的外徑部分。所述松弛腔室可被流體地連接到泵輪的內(nèi)徑部分，而所述施用腔室被流體地連接到泵輪的外徑部分。所述松弛腔室可被流體地連接到渦輪的內(nèi)徑部分，而所述施用腔室被流體地連接到渦輪的外徑部分。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種傳動(dòng)裝置，所述傳動(dòng)裝置包括：變矩器，包括泵輪、渦輪和具有多個(gè)葉片的定子；離合器，被構(gòu)造為響應(yīng)于施用腔室與釋放腔室之間的第一壓力差而將渦輪選擇性地結(jié)合到泵輪；致動(dòng)器，被構(gòu)造為響應(yīng)于緊縮腔室與松弛腔室之間的第二壓力差而調(diào)節(jié)所述葉片的定向。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述傳動(dòng)裝置還包括：閥體，被構(gòu)造為調(diào)節(jié)所述第一壓力差，并且在所述離合器被命令為分離狀態(tài)時(shí)調(diào)節(jié)所述第二壓力差，以使所述葉片的定向在松弛定向與緊縮定向之間改變。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，釋放腔室被流體地連接到松弛腔室。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，緊縮腔室被流體地連接到液力腔室，所述液力腔室被流體地連接到施用腔室。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述離合器包括：活塞，固定地結(jié)合到渦輪，并被構(gòu)造為將法向力施加到固定地結(jié)合到所述泵輪的摩擦界面，以接合所述離合器；回位彈簧，使所述活塞朝向分離位置偏置。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述閥體被構(gòu)造為：從控制器接收指令值；響應(yīng)于指令值小于第一閾值，使松弛腔室中的流體壓力隨著指令值的增大而減小，以使致動(dòng)器朝向緊縮定向偏置；并且響應(yīng)于指令值大于第二閾值，使施用腔室中的流體壓力隨著指令值的增大而增大，以使致動(dòng)器朝向松弛定向偏置并接合離合器。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述指令值由電磁閥的電流限定，所述電流的大小隨著指令值的增大而增大。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，松弛腔室被流體地連接到液力腔室，所述液力腔室被流體地連接到施用腔室。

附圖說(shuō)明

圖1是示例性車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的示意圖。

圖2是示例性變矩器的示意圖。

圖3是變矩器定子的示圖。

圖4是圖3的變矩器定子的定子轂的示圖。

圖5是圖3的變矩器定子的定子轂和控制環(huán)的局部剖開(kāi)分解視圖。

圖6是圖3的變矩器定子的控制環(huán)、鎖定環(huán)和定子葉片的放大示圖。

圖7是被構(gòu)造為使用兩個(gè)流體通道控制旁通離合器和定子節(jié)距的第一變矩器總成的截面示意圖。

圖8是示出了作為單個(gè)電磁閥電流的函數(shù)的圖7的變矩器總成的兩個(gè)流體通道中的壓力的曲線圖。

圖9是被構(gòu)造為使用三個(gè)流體通道控制旁通離合器和定子節(jié)距的第二變矩器總成的截面示意圖。

圖10是示出了作為兩個(gè)電磁閥電流的函數(shù)的圖9的變矩器總成的三個(gè)流體通道中的壓力的一對(duì)曲線圖。

圖11是被構(gòu)造為使用三個(gè)流體通道控制旁通離合器和定子節(jié)距的第三變矩器總成的截面示意圖。

圖12是被構(gòu)造為使用四個(gè)流體通道控制旁通離合器和定子節(jié)距的第四變矩器總成的截面示意圖。

圖13是被構(gòu)造為使用四個(gè)流體通道控制旁通離合器和定子節(jié)距的第五變矩器總成的截面示意圖。

圖14是被構(gòu)造為使用五個(gè)流體通道控制旁通離合器和定子節(jié)距的第六變矩器總成的截面示意圖。

圖15是被構(gòu)造為使用五個(gè)流體通道控制旁通離合器和定子節(jié)距的第七變矩器總成的截面示意圖。

具體實(shí)施方式

在此描述本公開(kāi)的實(shí)施例。然而，應(yīng)理解，公開(kāi)的實(shí)施例僅為示例并且其它實(shí)施例可采取各種可替代的形式。附圖不一定按比例繪制；一些特征會(huì)被夸大或最小化以顯示特定部件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開(kāi)的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式利用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的，參考任一附圖說(shuō)明和描述的各種特征可與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖中說(shuō)明的特征組合，以產(chǎn)生未被明確說(shuō)明或描述的實(shí)施例。說(shuō)明的特征的組合提供了用于典型應(yīng)用的代表性實(shí)施例。然而，與本公開(kāi)的教導(dǎo)一致的特征的各種組合和變型可被期望用于特定應(yīng)用或?qū)嵤┓绞健?/p>

圖1示意性地示出了車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)10。粗實(shí)線指示機(jī)械功率的流動(dòng)，而虛線指示信息的流動(dòng)。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12通過(guò)轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存在燃料源中的化學(xué)能來(lái)產(chǎn)生機(jī)械功率。傳動(dòng)裝置14調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械功率的轉(zhuǎn)速和扭矩以適合車輛的當(dāng)前需要。來(lái)自傳動(dòng)裝置14的機(jī)械功率通過(guò)差速器20傳輸?shù)阶筌囕?6和右車輪18。諸如在車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，差速器20將大致相等的扭矩提供給每個(gè)車輪，同時(shí)適應(yīng)輕微的轉(zhuǎn)速差異。在后輪驅(qū)動(dòng)車輛布局中，差速器還將旋轉(zhuǎn)軸線改變大約90度并通過(guò)固定的最終傳動(dòng)比調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和扭矩。在前輪驅(qū)動(dòng)構(gòu)造中，差速器可被集成到傳動(dòng)裝置中，這可被稱為變速驅(qū)動(dòng)橋(transaxle)。

傳動(dòng)裝置14包括兩個(gè)功率傳輸級(jí)：變矩器22和變速箱24。變矩器將功率和扭矩從傳動(dòng)裝置輸入軸26傳輸?shù)綔u輪軸28。變速箱24提供多個(gè)傳動(dòng)比，其包括多個(gè)前進(jìn)擋傳動(dòng)比和至少一個(gè)倒擋傳動(dòng)比。變速箱24可包括以各種組合接合從而建立各種固定傳動(dòng)比的多個(gè)可控離合器。可選地或組合地，變速箱24可包括能夠在固定限制之間建立任意傳動(dòng)比的變速機(jī)(variator)。變速機(jī)和離合器對(duì)來(lái)自傳動(dòng)裝置控制器30的指令作出響應(yīng)。例如，這些指令可通過(guò)調(diào)節(jié)電流而被傳達(dá)，繼而調(diào)節(jié)活塞施用腔室中的流體的壓力。傳動(dòng)裝置控制器30可以是專用控制器或者傳動(dòng)裝置控制器30的功能可被整合到車輛中的另一控制器(諸如動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制器)中。

圖2示意性地描繪了變矩器22。變矩器22提供從傳動(dòng)裝置輸入軸26到渦輪軸28的兩個(gè)平行的功率流動(dòng)路徑。液力功率流動(dòng)路徑包括泵輪32和渦輪34。泵輪32被固定地結(jié)合到傳動(dòng)裝置輸入軸26，傳動(dòng)裝置輸入軸26適合于固定到發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸。渦輪34被固定地結(jié)合到渦輪軸28。定子36通過(guò)被動(dòng)單向離合器40結(jié)合到傳動(dòng)裝置殼體38。在低渦輪軸轉(zhuǎn)速下，泵輪32使流體圍繞環(huán)從泵輪32流到渦輪34、到定子36并返回到泵輪32。定子36通過(guò)單向離合器40被保持不旋轉(zhuǎn)，使得定子36可以改變流向并為扭矩倍增提供反作用扭矩。當(dāng)渦輪34的轉(zhuǎn)速接近泵輪32的轉(zhuǎn)速時(shí)，環(huán)中的流體圍繞輸入軸隨泵輪和渦輪周向地流動(dòng)。單向離合器40隨后超越(overrun)，使得定子36可以旋轉(zhuǎn)而非阻礙該流動(dòng)。傳動(dòng)裝置輸入軸26通過(guò)旁通離合器42被選擇性地結(jié)合到渦輪軸28，以提供第二功率流動(dòng)路徑。

通過(guò)液力功率流動(dòng)路徑的功率流受泵輪32的轉(zhuǎn)速和渦輪34的轉(zhuǎn)速的控制。轉(zhuǎn)速與扭矩之間的關(guān)系是環(huán)的幾何形狀的復(fù)雜函數(shù)以及泵輪、渦輪和定子的葉片角度的復(fù)雜函數(shù)。在恒定的渦輪轉(zhuǎn)速下，泵輪扭矩和渦輪扭矩兩者隨著泵輪轉(zhuǎn)速的增大而增大。被設(shè)計(jì)為在給定泵輪轉(zhuǎn)速和渦輪轉(zhuǎn)速下將較高的阻力扭矩施加在泵輪上的變矩器被稱為較剛性的(stiffer)或較緊縮(tighter)的變矩器，而被設(shè)計(jì)為對(duì)于相同的泵輪轉(zhuǎn)速和渦輪轉(zhuǎn)速施加較低的扭矩的變矩器被稱為較松弛的(looser)變矩器。變矩器的剛度可被表示為使泵輪扭矩與泵輪轉(zhuǎn)速相關(guān)的容量特性或K系數(shù)。低的K系數(shù)指示緊縮的變矩器，而高的K系數(shù)指示松馳的變矩器。渦輪扭矩與泵輪扭矩的比通常隨著泵輪轉(zhuǎn)速與渦輪轉(zhuǎn)速的比的增大而增大。然而，基于功率守恒，扭矩比決不會(huì)大于轉(zhuǎn)速比。轉(zhuǎn)速比和扭矩比的乘積是變矩器效率，該變矩器效率作為泵輪轉(zhuǎn)速和渦輪轉(zhuǎn)速的函數(shù)在0和1之間變化。在渦輪靜止時(shí)的扭矩比被稱為失速扭矩比。變矩器設(shè)計(jì)通常涉及在達(dá)到期望的剛度、使效率最大化和使扭矩比最大化之間的權(quán)衡。對(duì)于不同的車輛工況，最有利的性能組合有所不同。

在車輛靜止并且變速箱24接合時(shí)，渦輪34也將是靜止的。發(fā)動(dòng)機(jī)和泵輪32以發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。相比于發(fā)動(dòng)機(jī)空載所需的燃料，由泵輪施加在發(fā)動(dòng)機(jī)上的阻力扭矩使發(fā)動(dòng)機(jī)需要消耗更多的燃料以保持空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。為了使空轉(zhuǎn)燃料流率最小化，較松弛的變矩器在這種工況下是優(yōu)選的。

在駕駛員想要從靜止?fàn)顩r盡可能快地加速時(shí)，不同的變矩器性能可能是重要的。施加在渦輪上的扭矩等于發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩與變矩器失速扭矩比的乘積。因此，高失速扭矩比是重要的。高失速扭矩比可允許在第一擋和倒擋中的較低的傳動(dòng)裝置齒輪比、不同傳動(dòng)比數(shù)量的減少、傳動(dòng)比之間的差距減小、最終傳動(dòng)比的減小或以上的某些組合。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)能夠產(chǎn)生的扭矩可以是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)。對(duì)于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，直到發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)以上述轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)數(shù)秒之后才可獲得最大扭矩。剛度過(guò)大的變矩器將不允許發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高到產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩的轉(zhuǎn)速，因此較松馳的變矩器可能是期望的。一旦車輛開(kāi)始移動(dòng)，渦輪軸的轉(zhuǎn)速便增大。隨著渦輪軸的轉(zhuǎn)速增大，泵輪轉(zhuǎn)速也趨于增大并且扭矩比趨于降低。隨著泵輪轉(zhuǎn)速增大，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速最終將超過(guò)最大扭矩轉(zhuǎn)速并朝著發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速(redline speed)繼續(xù)增大。在那時(shí)，變速箱24必須升擋至較低傳動(dòng)比(較高編號(hào)的擋位)，這使傳動(dòng)裝置輸出扭矩減小。如果變矩器過(guò)于松弛，則過(guò)快到達(dá)升擋點(diǎn)。因此，必須在變矩器轉(zhuǎn)速比的范圍內(nèi)仔細(xì)調(diào)整變矩器剛度以適合發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和轉(zhuǎn)速特性。

具有合適特性的變矩器可降低在變速箱24從一個(gè)傳動(dòng)比切換到另一傳動(dòng)比時(shí)車輛乘員將被惹惱的可能性。在從高變速箱傳動(dòng)比到較低變速箱傳動(dòng)比的升擋期間，渦輪軸28的轉(zhuǎn)速減小。泵輪32和發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也減小，但是成比例地小于渦輪軸轉(zhuǎn)速的減小。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降至新值的速率取決于變矩器的剛度。由于變矩器的轉(zhuǎn)速比增大，因此變矩器的扭矩比也可部分地增大以補(bǔ)償變速箱扭矩比的減小。由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)裝置輸出扭矩的改變小于旁通離合器42接合時(shí)它們可能的改變，因此換擋對(duì)于車輛乘員來(lái)說(shuō)比較不明顯。此外，變速箱24的換擋可能需要對(duì)一個(gè)摩擦離合器的接合與另一摩擦離合器的釋放進(jìn)行仔細(xì)協(xié)調(diào)。即使在執(zhí)行得很好時(shí)，一些扭矩波動(dòng)仍然是不可避免的。變矩器趨于從這些波動(dòng)中吸收能量并阻止否則可能引起的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件的振動(dòng)。

當(dāng)車輛以中等速度巡航時(shí)，需要的功率通常是低的并且燃料效率是重要的。通常，旁通離合器42可在巡航期間被接合，從而以非常高的效率將發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩傳輸至渦輪軸。然而，在一些狀況下，特別是在伴隨高的變速箱傳動(dòng)比的較低速度下，由于需要由液力功率流動(dòng)路徑提供的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)隔離(torsional vibration isolation)，因此旁通離合器42可被分離。在這些情況下，變矩器效率是非常重要的。過(guò)于松弛的變矩器將允許發(fā)動(dòng)機(jī)與渦輪軸之間的過(guò)大的轉(zhuǎn)速差，從而降低效率。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)與渦輪軸之間的較大的轉(zhuǎn)速差使得從液力功率流動(dòng)路徑到旁通離合器42的轉(zhuǎn)變更加難以平穩(wěn)地執(zhí)行，這增大了旁通離合器42分離的時(shí)間百分比。

如上所述，最佳變矩器特性因特定車輛的不同工況而異。具有固定特性的變矩器的選擇需要在這些工況之間權(quán)衡?？杀恢鲃?dòng)控制的具有可變特性的變矩器允許選擇更適合于每個(gè)工況的特性。改變變矩器特性的一種方式是改變定子中葉片的葉片角度。然而，為了減小需要的空間，變矩器設(shè)計(jì)的當(dāng)前趨勢(shì)是使定子非常窄。這個(gè)趨勢(shì)減小了可用來(lái)容納用于改變定子葉片角度的機(jī)構(gòu)的軸向長(zhǎng)度。由于將單向離合器封裝在相同區(qū)域中的需要，加劇了這種封裝限制。

圖3示出了與被動(dòng)單向離合器集成的具有可變節(jié)距葉片的變矩器定子總成。所述總成包括被支撐以相對(duì)于靜止軸52旋轉(zhuǎn)的定子轂50。靜止軸52適于被固定到傳動(dòng)裝置的前支架。一系列搖臂54隨轂50旋轉(zhuǎn)并與靜止軸52上的齒接合以防止在一個(gè)方向上的旋轉(zhuǎn)。彈簧(未示出)迫使搖臂與靜止軸52接合。搖臂被定向成使得在轂50在相反方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)搖臂不接合軸52。而是，靜止軸52上的齒迫使搖臂短暫地樞轉(zhuǎn)并壓縮彈簧。當(dāng)定子轂50旋轉(zhuǎn)得足夠快時(shí)，離心力使得搖臂樞轉(zhuǎn)至與靜止軸的齒脫離接觸，以減小寄生阻力矩。多個(gè)定子葉片56通過(guò)轂50連同內(nèi)鎖定環(huán)58和外環(huán)60而被可樞轉(zhuǎn)地支撐。其它類型的單向離合器設(shè)計(jì)是已知的。然而，其它類型的單向離合器趨于需要更大的軸向長(zhǎng)度。搖臂式單向離合器的減小的軸向長(zhǎng)度為控制葉片46角度的機(jī)構(gòu)提供了可用的空間。

圖4示出了定子轂50的傳動(dòng)裝置側(cè)。多個(gè)節(jié)距控制活塞62形成于定子轂50內(nèi)。圖5示出了定子轂50和控制環(huán)64的剖開(kāi)分解視圖。多個(gè)節(jié)距控制腔室66形成于控制環(huán)64內(nèi)?？刂骗h(huán)64被組裝到定子轂50，使得每個(gè)節(jié)距控制活塞62壓裝到相應(yīng)的節(jié)距控制腔室66內(nèi)。彈性材料可被安裝在控制環(huán)64與轂50之間的界面處以有效地密封每個(gè)腔室。每個(gè)節(jié)距控制活塞62將每個(gè)節(jié)距控制腔室66分為兩個(gè)腔室：緊縮腔室和松弛腔室。彈性材料可被安裝在節(jié)距控制活塞上以使緊縮腔室和松弛腔室有效地彼此密封。控制環(huán)64在轂50上被引導(dǎo)(pilot)，使得控制環(huán)64可以相對(duì)于轂50旋轉(zhuǎn)。當(dāng)控制環(huán)相對(duì)于轂旋轉(zhuǎn)時(shí)，緊縮腔室和松弛腔室的相對(duì)體積改變。

圖6示出了控制環(huán)64、鎖定環(huán)58和定子葉片56之間的界面的放大視圖。與鎖定環(huán)58配合以支撐葉片56的定子轂50未在該圖中示出。定子轂50和鎖定環(huán)58彼此固定，使得它們作為整體旋轉(zhuǎn)。多個(gè)齒輪齒68形成于控制環(huán)64內(nèi)。齒輪齒68與每個(gè)定子葉片56上的齒輪齒70嚙合。當(dāng)控制環(huán)64相對(duì)于定子轂50和鎖定環(huán)58旋轉(zhuǎn)時(shí)，嚙合的齒迫使葉片56圍繞它們的軸線旋轉(zhuǎn)。定子葉片的這種旋轉(zhuǎn)改變了變矩器的剛度和扭矩倍增特性。

通過(guò)改變控制環(huán)64相對(duì)于定子轂50的旋轉(zhuǎn)位置來(lái)控制定子葉片角度。一個(gè)或更多個(gè)彈簧可被安裝在定子轂50與控制環(huán)64之間，以使相對(duì)位置朝向默認(rèn)的相對(duì)位置偏置。例如，彈簧可被放置在一個(gè)或更多個(gè)腔室內(nèi)以趨于擴(kuò)大這些腔室?？蛇x地，彈簧可位于任何腔室的外部。處于受控壓力的液壓流體隨后被引導(dǎo)到緊縮腔室和松弛腔室。當(dāng)緊縮腔室中的流體壓力相對(duì)于松弛腔室中的壓力增大時(shí)，緊縮腔室的體積增大，以改變控制環(huán)64相對(duì)于定子轂50的旋轉(zhuǎn)位置。

流體流過(guò)定子葉片也可將扭矩施加在定子葉片上。取決于樞轉(zhuǎn)軸線的位置，該扭矩可使葉片朝向與松弛的容量特性相關(guān)的葉片角度或朝向與緊縮的容量特性相關(guān)的葉片角度偏置。該扭矩可隨著發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的變化和/或隨著變矩器轉(zhuǎn)速比的變化而變化。因此，對(duì)于緊縮腔室與松弛腔室之間的某些壓力差，定子葉片節(jié)距可作為發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和/或變矩器轉(zhuǎn)速比的函數(shù)而變化。

控制器可考慮許多因素以確定對(duì)于各種工況期望的葉片角度。例如，低車速與高功率需求的組合(由加速踏板位置所指示)可能要求產(chǎn)生最大扭矩倍增和松弛特性的葉片角度。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在較高的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生更大的扭矩并且較松弛的特性比緊縮特性產(chǎn)生更高的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。當(dāng)車輛加速時(shí)，控制器可逐漸改變?nèi)~片角度以使特性容量變緊，從而阻止發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)加速超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩轉(zhuǎn)速。另一方面，在較低的扭矩需求時(shí)，較緊縮的特性可產(chǎn)生較低的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，在該轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)和變矩器兩者更有效率，從而減少燃料消耗。

在巡航期間，變矩器旁通離合器通常是接合的以避免與打開(kāi)的變矩器相關(guān)的寄生損耗。然而，諸如特定換擋的各種事件可能需要分離。就針對(duì)起步或者甚至作為對(duì)其它工況的權(quán)衡而優(yōu)化的變矩器特性而言，在巡航狀況下打開(kāi)的變矩器上的打滑會(huì)是相當(dāng)大的。過(guò)大的打滑是不利的，有兩個(gè)原因。第一，較大的打滑增大了變矩器的寄生損耗，從而增加燃料消耗。第二，由于重新鎖定變矩器更加困難，因此控制器會(huì)在打開(kāi)模式下更長(zhǎng)時(shí)間地運(yùn)轉(zhuǎn)變矩器同時(shí)等待機(jī)會(huì)再次將變矩器鎖定。利用可變節(jié)距定子，控制器可為這些暫時(shí)解鎖事件命令緊縮特性。如果命令解鎖的事件的本質(zhì)(nature)需要較松弛的特性，則控制器可在該事件期間命令較松弛的特性并隨后命令較緊縮的特性以幫助重新鎖定。

圖2到圖6的變矩器的若干功能需要流體的供應(yīng)。除如上所述用于控制定子葉片節(jié)距的流體之外，可利用流體壓力命令旁通離合器42的接合。此外，液力耦合器的液力扭矩傳輸機(jī)構(gòu)也需要流體。為了使產(chǎn)生的熱耗散，該流體可被持續(xù)地交換，使得流體可被引導(dǎo)到熱冷卻器。如果單獨(dú)的流體通道提供給各個(gè)單獨(dú)的功能，則控制在概念上是最簡(jiǎn)單的。然而，提供大量單獨(dú)的流體通道是具有挑戰(zhàn)性的。因此，如果沒(méi)有過(guò)多的功能性交互就可以實(shí)現(xiàn)，則期望找到使單個(gè)流體通道用于多個(gè)功能的方式。

圖7示出了具有可變節(jié)距定子和旁通離合器(兩者由總共兩個(gè)流體通道控制)的變矩器。泵輪32固定地結(jié)合到傳動(dòng)裝置輸入26和泵軸80。泵軸80通過(guò)軸承82被支撐在中空的定子軸38上。渦輪軸28被支撐以在中空的定子軸38內(nèi)旋轉(zhuǎn)，并被固定地結(jié)合到渦輪34。定子36被支撐為相對(duì)于定子軸38旋轉(zhuǎn)并通過(guò)單向離合器40被選擇性地結(jié)合到定子軸38。盡管如上所述節(jié)距控制活塞62相對(duì)于控制環(huán)64旋轉(zhuǎn)，但這些部件的軸向等同物62'和64'在圖7中示出。當(dāng)活塞62'向左移動(dòng)時(shí)，定子葉片的節(jié)距移動(dòng)到與較緊縮的特性相關(guān)的位置，緊縮腔室84的體積增大，并且松弛腔室86的體積減小。彈簧88使活塞62'朝向松弛的節(jié)距位置偏置。

圖7中的箭頭指示旁通離合器分離時(shí)流體流動(dòng)的方向。流體從閥體流出，通過(guò)渦輪軸28中的軸向通道，到達(dá)釋放腔室90。從那里流體通過(guò)摩擦材料92流到施用腔室94中。摩擦材料92與輸入26之間的間隙足夠小以引起釋放腔室90與施用腔室94之間的壓力下降。從施用腔室94，流體在泵輪32與渦輪34之間流動(dòng)到液力腔室中。流體在定子36與泵輪32之間從液力腔室流出。從那里，流體流經(jīng)定子軸38中的孔并在定子軸與渦輪軸之間返回到閥體。緊縮腔室84被流體地連接到定子軸與渦輪軸之間的通道。如果兩個(gè)腔室之間的流動(dòng)阻力足夠小使得它們可被認(rèn)為具有大體相同的壓力，則這兩個(gè)腔室是流體地連接的。相反地，即使流體可在由小孔或由泵連接的腔室之間流動(dòng)，所述腔室也不是流體地連接的。松弛腔室86通過(guò)渦輪軸28中的孔被流體地連接到釋放腔室90。在以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的軸之間的界面處，釋放腔室90與松弛腔室86之間的通道由密封件96和98(將該通道與其它腔室隔離)限定?；钊?00通過(guò)釋放腔室90與施用腔室94之間的壓力差并且還通過(guò)回位彈簧102而被保持在分離位置。

圖8示出了控制器如何命令用于圖7的變矩器的定子節(jié)距和離合器容量?？刂破髅铍姶砰y電流。響應(yīng)于該電磁閥電流，閥體中的一個(gè)或更多個(gè)閥調(diào)節(jié)兩個(gè)線路中的流體壓力。經(jīng)由渦輪軸28的中央流體地連接到釋放腔室90的第一線路中的壓力遵循曲線110。經(jīng)由渦輪軸28與定子軸38之間的空間流體地連接到緊縮腔室84的第二線路中的壓力遵循曲線112。

在電流為零時(shí)，第一線路中的壓力迫使活塞100移動(dòng)到釋放位置并迫使活塞62'移動(dòng)到松弛的節(jié)距位置。歸因于通過(guò)活塞的流體阻力，第二線路中的壓力小于第一線路中的壓力。隨著電磁閥電流的增大，兩個(gè)壓力均以相同的速率減小直到達(dá)到閾值為止。超過(guò)所述閾值，閥體開(kāi)始使第二線路中的壓力隨著電磁閥電流的增大而增大?；钊?2'上的壓力平衡使得對(duì)于一些發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和轉(zhuǎn)速比，液力可使定子節(jié)距移動(dòng)遠(yuǎn)離最松弛的位置。這稱為負(fù)載相關(guān)區(qū)域。隨著電磁閥電流進(jìn)一步增大，達(dá)到某一點(diǎn)，在該點(diǎn)處，對(duì)于所有發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和轉(zhuǎn)速比，活塞62'上的壓力平衡均迫使定子節(jié)距移動(dòng)到最緊縮的位置。選擇回位彈簧88的彈簧剛度，以使這些轉(zhuǎn)變閾值是合適的。當(dāng)電磁閥電流更進(jìn)一步增大時(shí)，達(dá)到點(diǎn)114，在該點(diǎn)處施用腔室94中的壓力超出釋放腔室102中的壓力，足以克服回位彈簧102并將活塞100推到接合位置。電磁閥電流增大超過(guò)該點(diǎn)使得離合器扭矩容量增加。

圖9示出了具有可變節(jié)距定子和旁通離合器的變矩器，該變矩器可以由總共三個(gè)流體通道獨(dú)立控制。額外的通道形成在定子軸38內(nèi)，這需要定子軸38比圖7中的定子軸具有更寬的橫截面。盡管圖9將定子軸38的橫截面示出為在定子軸38的整個(gè)長(zhǎng)度上具有相同的厚度，但是在一些情況下厚度可變的橫截面可能是優(yōu)選的。在離合器分離時(shí)從液力腔室返回的流體或者在離合器被應(yīng)用時(shí)進(jìn)入液力腔室的流體被引導(dǎo)通過(guò)這一新的通道。流體經(jīng)由定子軸38與渦輪軸28之間的流體通道被引導(dǎo)到緊縮腔室84并隨后通過(guò)渦輪軸28中的孔。密封件120將這兩個(gè)通道分開(kāi)。

圖10示出了控制器如何命令用于圖9的變矩器的定子節(jié)距和離合器容量。控制器命令兩個(gè)電磁閥電流。響應(yīng)于這些電磁閥電流，閥體中的閥調(diào)節(jié)三個(gè)線路中的流體壓力。經(jīng)由渦輪軸28的中央流體地連接到釋放腔室90的第一線路中的壓力遵循曲線110。經(jīng)由定子軸流體地連接到液力腔室的第二線路中的壓力遵循曲線112。施用腔室94中的壓力遵循受到泵輪32的任何影響的第二線路中的壓力。為了使離合器分離，控制器將離合器電磁閥電流設(shè)置為零。為了應(yīng)用離合器，控制器使離合器電磁閥電流增加。當(dāng)壓力112超過(guò)壓力110時(shí)，流體流動(dòng)的方向反向。在線114的右側(cè)，離合器扭矩容量隨著離合器電磁閥電流的增大而增大。線114的位置可通過(guò)為彈簧102選擇合適的彈簧剛度而被調(diào)節(jié)。在這個(gè)構(gòu)造中，彈簧102是可選的。

經(jīng)由定子軸38與渦輪軸28之間的間隙流體地連接到緊縮腔室84的第三線路中的壓力遵循曲線122?？刂破髡{(diào)節(jié)節(jié)距電磁閥電流，以調(diào)節(jié)定子葉片的節(jié)距。無(wú)論離合器的狀態(tài)如何，控制器都可調(diào)節(jié)定子葉片節(jié)距。然而，松弛的范圍、負(fù)載相關(guān)的范圍和緊縮的范圍之間的邊界取決于第一線路中的壓力，因此控制器必須相應(yīng)地補(bǔ)償。

圖11示出了具有可變節(jié)距定子和旁通離合器的變矩器，該變矩器可以由總共三個(gè)流體通道獨(dú)立控制。圖7和圖9中的松弛腔室86被流體地連接到釋放腔室90，而圖11中的松弛腔室86'被流體地連接到在離合器分離時(shí)流體經(jīng)其從液力腔室返回的通道。圖11的變矩器的運(yùn)轉(zhuǎn)與圖9的變矩器的運(yùn)轉(zhuǎn)類似。然而，松弛的范圍、負(fù)載相關(guān)的范圍和緊縮的范圍之間的邊界取決于壓力112而非壓力110。由于壓力112對(duì)于控制器將調(diào)節(jié)定子節(jié)距的許多狀況而言趨于接近零，因此需要較小的補(bǔ)償。

圖12示出了具有可變節(jié)距定子和旁通離合器的變矩器，該變矩器可以由總共四個(gè)流體通道獨(dú)立控制。在圖12中，松弛通道86被流體地連接到第四通道。該通道可通過(guò)插入渦輪軸28中以將所述軸分為多個(gè)通道的插入件而形成?？刂破鲗⒃撏ǖ乐械膲毫Ρ３衷诘偷牟⑶蚁鄬?duì)恒定的壓力，通常小于20psi(磅/平方英寸)。例如，該通道可被連接到傳動(dòng)裝置的潤(rùn)滑線路。否則，圖12的變矩器的運(yùn)轉(zhuǎn)與圖9的變矩器的運(yùn)轉(zhuǎn)類似。由于松弛腔室86中的壓力獨(dú)立于壓力110和壓力112，因此不需要補(bǔ)償。

圖13示出了具有可變節(jié)距定子和閉合活塞旁通離合器的變矩器。閉合活塞離合器允許將在液力腔室中交換流體的功能和控制旁通離合器的扭矩容量的功能分離。流體經(jīng)由定子軸38中的通道被持續(xù)地提供到定子與泵輪之間的液力腔室。流體經(jīng)由渦輪軸中的通道被持續(xù)地從定子與渦輪之間的液力腔室移除。當(dāng)旁通離合器的狀態(tài)改變時(shí)，流動(dòng)的方向不改變?；钊?00'隨傳動(dòng)裝置輸入26旋轉(zhuǎn)，而非隨渦輪旋轉(zhuǎn)。流體經(jīng)由穿過(guò)渦輪軸的通道被引導(dǎo)到施用腔室94'。密封件124在輸入26與渦輪軸28之間的界面處將該通道與其它腔室隔離。釋放腔室90'和松弛腔室86被流體地連接到液力腔室返回線路。

液力腔室返回線路中的壓力相對(duì)穩(wěn)定，以使控制器在調(diào)節(jié)旁通離合器扭矩容量或定子葉片節(jié)距時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男枰钚』?。然而，?lái)自該線路的流體可用于下游目的(諸如填充變速箱中的換擋離合器的平衡腔室)。所述壓力可因這些功能而在一定程度上波動(dòng)。在圖14的變矩器中，釋放腔室90'經(jīng)由渦輪軸中的額外通道被流體地連接到升高的排放孔，以將旁通離合器與這些下游目的的影響隔離。密封件126在渦輪軸與傳動(dòng)裝置輸入26之間的界面處限定該額外通道。在圖15的變矩器中，松弛腔室86還流體地連接到升高的排放孔。在圖14和圖15中，施用腔室94'中的流體和釋放腔室90'中的流體趨于隨傳動(dòng)裝置輸入旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致歸因于離心力的壓力。然而，由于兩個(gè)腔室中的流體以相同的速度旋轉(zhuǎn)并且所述兩個(gè)腔室具有非常相似的尺寸，因此這些離心壓力彼此抵消以產(chǎn)生可以忽略的凈力。

雖然上文描述了示例性實(shí)施例，但是并不意味著這些實(shí)施例描述了權(quán)利要求包含的所有可能的形式。說(shuō)明書(shū)中使用的詞語(yǔ)為描述性詞語(yǔ)而非限制性詞語(yǔ)，并且應(yīng)理解，在不脫離本公開(kāi)的精神和范圍的情況下可以做出各種改變。如前所述，可組合各個(gè)實(shí)施例的特征以形成本發(fā)明的可能未明確描述或說(shuō)明的進(jìn)一步的實(shí)施例。雖然關(guān)于一個(gè)或更多個(gè)期望特性，多個(gè)實(shí)施例可能已被描述為提供優(yōu)點(diǎn)或優(yōu)于其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，根據(jù)具體應(yīng)用和實(shí)施方式，一個(gè)或更多個(gè)特征或特性可被折衷以實(shí)現(xiàn)期望的整體系統(tǒng)屬性。因此，被描述為在一個(gè)或更多個(gè)特性上不如其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施方式合意的實(shí)施例并不在本公開(kāi)的范圍之外，并且對(duì)特定的應(yīng)用來(lái)講會(huì)是滿足期望的。