專利名稱：多重增益產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及對(duì)自動(dòng)變速器的摩擦離合器和制動(dòng)器的控制，更為具體地，提供了對(duì)應(yīng)于控制指令輸入的輸出范圍。
背景技術(shù)：
變矩器為液力耦合器，其在連接至動(dòng)力源(例如內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī))的葉輪和連接至自動(dòng)變速器輸入軸的渦輪之間產(chǎn)生液力驅(qū)動(dòng)連接。變矩器通常包括旁通離合器、交替機(jī)械連接葉輪和渦輪以及釋放葉輪以液力驅(qū)動(dòng)葉輪的摩擦控制元件。變速器產(chǎn)生一定范圍的變速比，其大小取決于運(yùn)轉(zhuǎn)的檔位，其取決于所選擇的接合和分離的摩擦離合器和制動(dòng)器。在對(duì)這些液力變矩器和變速器的控制元件的常見電動(dòng)液壓控制中，電指令信號(hào) (通常為電流)和控制元件的扭矩傳遞能力之間的關(guān)系基本上為線性的。然而，在一些發(fā)動(dòng)機(jī)能夠產(chǎn)生非常高的輸出扭矩的車輛應(yīng)用中，在輕負(fù)載車輛駕駛工況期間，線性關(guān)系導(dǎo)致較差的離合器分辨率(clutch resolution)。如果在發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生較高的輸出扭矩時(shí)控制元件增益較高，在低發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩工況期間控制元件的控制敏感性較低，增加了傳動(dòng)系中傳遞扭矩?cái)_動(dòng)的可能性。為了較好的性能和燃料經(jīng)濟(jì)性，在重扭矩負(fù)載工況和輕扭矩負(fù)載工況下均需要較好的變矩器旁通離合器控制。因此，業(yè)界需要一種技術(shù)能夠提供控制增強(qiáng)的元件敏感性和增益用于改善對(duì)通過控制元件的大范圍扭矩傳遞能力的控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種用于產(chǎn)生多重增益的裝置，包括具有可變扭矩傳遞能力的控制元件，控制壓力源，以及向控制元件施加取決于該壓力的第一力和與該壓力相反的可變的第二力、在控制壓力相對(duì)較低時(shí)產(chǎn)生第一增益并在控制壓力相對(duì)較高時(shí)產(chǎn)生高于第一增益的第二增益的彈簧。多重增益裝置在摩擦控制元件中產(chǎn)生與車輛負(fù)載或牽引較重時(shí)產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩相一致的扭矩傳遞能力，這樣該裝置根據(jù)需要在輕道路負(fù)載工況下產(chǎn)生較好的變矩器離合器控制、分辨率、及增益而不會(huì)使燃料經(jīng)濟(jì)性受到不良影響。該裝置在較大范圍的扭矩工況內(nèi)提供了離合器敏感性和增益增強(qiáng)控制。該總成通過最小化活塞密封數(shù)降低了密封阻力，不需要彈簧釋放離合器86，并最小化了總成的所需軸向長度。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，公開了一種可變?cè)鲆嫜b置，包含驅(qū)動(dòng)控制元件的第一和第二活塞；控制壓力源；向第一活塞施加持續(xù)反作用于壓力的力的彈簧，第二活塞產(chǎn)生相應(yīng)于相對(duì)較低的控制壓力的第一增益，當(dāng)同時(shí)向活塞施加相對(duì)較高的控制壓力時(shí)，活塞產(chǎn)生高于第一增益的第二增益。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中產(chǎn)生階躍，當(dāng)控制壓力轉(zhuǎn)換經(jīng)過對(duì)應(yīng)于該階躍位置的控制壓力時(shí)，在該階躍處發(fā)生第一增益和第二增益之間的轉(zhuǎn)換。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中第一增益具有依賴于彈簧在控制壓力相對(duì)較低時(shí)的彈簧剛度的斜率，而第二增益具有依賴于彈簧在控制壓力相對(duì)較高時(shí)的彈簧剛度的斜率。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還包含包括葉輪和渦輪的變矩器，其中控制元件為交替可驅(qū)動(dòng)地連接渦輪和葉輪及分離該連接的鎖止離合器。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還包含包括葉輪和渦輪的變矩器，其中控制元件為交替可驅(qū)動(dòng)地連接渦輪和葉輪及分離該連接的鎖止離合器；且第一活塞相對(duì)于第二活塞位于徑向內(nèi)側(cè)，且各個(gè)活塞均包括承壓區(qū)域，驅(qū)動(dòng)壓力施加于該承壓區(qū)域上。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中彈簧為盤形彈簧，其具有第一彎曲狀態(tài)和第二平坦?fàn)顟B(tài)，該彈簧在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)中具有非線性彈簧剛度，第二狀態(tài)中的彈黃剛度高于第一狀態(tài)中的彈簧剛度。根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，公開了一種可變?cè)鲆嫜b置，包含控制元件；控制壓力源；供給源；具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)的閥門，在第一狀態(tài)供給源響應(yīng)于一定范圍的控制壓力以第一增益加壓控制元件，在第二狀態(tài)供給源響應(yīng)于第二范圍的控制壓力以高于第一增益的第二增益加壓控制元件。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中閥門還包含滑閥，其在腔室中的位置使供給源與控制元件相連通；第一彈簧，其阻止滑閥趨于開放上述連通的移動(dòng)；套管部件，第一彈簧向其施加力；第二彈簧，其在第一狀態(tài)中使套管部件保持固定防止在腔室中移動(dòng)，并允許向套管部件施加第二彈簧的力，從而阻止滑閥趨于開放上述連通的移動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中閥門還包含滑閥，其在腔室中的位置使供給源與控制元件相連通；第一彈簧，其阻止滑閥趨于開放上述連通的移動(dòng)；阻止滑閥由于控制元件反饋壓力而趨于開放上述連通的柱塞；套管部件，第一彈簧向其施加力；第二彈簧，其在第一狀態(tài)中使套管部件保持固定防止在腔室中移動(dòng)，并允許向套管部件施加第二彈簧的力，從而阻止滑閥趨于開放上述連通的移動(dòng)。根據(jù)下文的具體描述、權(quán)利要求及附圖，優(yōu)選實(shí)施例的應(yīng)用范圍將變得顯而易見。 應(yīng)理解，盡管描述和具體示例指示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其僅作為說明。對(duì)所描述的實(shí)施例和示例的多種改變和修改將變得顯而易見。


圖1為具有多重增益能力的變矩器的截面圖。圖2為盤形彈簧的負(fù)載-變形關(guān)系圖。圖3為顯示了設(shè)置用于向控制元件傳遞壓力和機(jī)械力的盤形彈簧的截面圖。圖4為穿過產(chǎn)生多重增益的變矩器控制閥的直徑面的截面圖。圖5為顯示了離合器活塞驅(qū)動(dòng)壓力和圖4中變矩器控制閥的控制壓力之間的關(guān)系的圖表。
具體實(shí)施方式
首先參考圖1，變矩器10包括連接至內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸14的帶葉片的葉輪12、帶葉片的渦輪16、和帶葉片的定子輪18。葉輪、定子輪、和渦輪形成螺旋流體回路，這樣由葉輪液力驅(qū)動(dòng)渦輪。定子18可旋轉(zhuǎn)地支撐在固定的定子套軸20上，超速制動(dòng)器22將定子固定至軸20，從而防止定子以與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)，而允許其以另一方向自由旋轉(zhuǎn)。變矩器總成10包括位于變矩器殼體25內(nèi)部的鎖止離合器24，其固定至葉輪12。 鎖止離合器24交替接合、分離殼體25和扭轉(zhuǎn)緩沖器26之間的驅(qū)動(dòng)連接。齒條29將渦輪轂27固定至變速器輸入軸28。渦輪 扭矩通過緩沖器26傳遞至變速器輸入軸28。緩沖器 26可集成有雙級(jí)或單級(jí)壓縮彈簧30、32。當(dāng)鎖止離合器24完全接合或打滑時(shí)(例如當(dāng)其輸入和輸出(殼體25和輸入軸 28)之間存在差速時(shí))，緩沖器26削弱了發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸14和輸入軸28之間的短暫扭矩波動(dòng)。 當(dāng)離合器分離時(shí)，葉輪12和渦輪16之間的液力連接削弱了瞬間扭矩?cái)_動(dòng)。鎖止離合器24根據(jù)與第一、第二活塞36、38連通的液壓通道34中離合器施加壓力的大小交替接合和分離。接觸輸入軸28和推力軸承41的轂40支撐活塞36在轂的徑向外表面上軸向移動(dòng)。密封42、44防止流體從通道34泄漏并允許活塞36相對(duì)于轂40軸向移動(dòng)?；钊?6支撐活塞38以在徑向外表面上軸向移動(dòng)。密封44、46防止流體從通道34 泄漏并允許活塞38相對(duì)于活塞36軸向移動(dòng)?；钊?8成型有凸緣48，其朝向縱軸50徑向向內(nèi)并在活塞36的表面上方延伸，從而提供限制活塞36相對(duì)于活塞38不受控制地向右移動(dòng)的阻擋面。盤形彈簧52推擠活塞36并施加持續(xù)力阻止活塞36相對(duì)與活塞38向右移動(dòng)?；钊?6、38、40為被0形環(huán)42、44、46密封的封閉活塞。當(dāng)通道34中的驅(qū)動(dòng)壓力較低或不存在時(shí)，離合器24分離，即渦輪16和葉輪12液力連接并機(jī)械分離。當(dāng)離合器24接合時(shí)，渦輪和葉輪機(jī)械連接并液力分離。當(dāng)鎖止離合器24的所需扭矩傳遞能力為正但相對(duì)較低時(shí)，即當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩較低時(shí)，液壓通道34中離合器施加壓力的大小相對(duì)較低，這樣通過彈簧52的力將活塞36 維持在左方位置，而通過驅(qū)動(dòng)壓力迫使低扭矩活塞38向右與離合器接觸。活塞38上的壓力迫使離合器24的碟和盤互相摩擦接觸，導(dǎo)致離合器完全接合或至少部分接合。當(dāng)曲軸14上的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩較高時(shí)，鎖止離合器24的所需扭矩傳遞能力較高且液壓通道34中的離合器施加壓力的大小相對(duì)較高。在這種情況下，與彈簧52的力相反的驅(qū)動(dòng)壓力向右推動(dòng)高扭矩活塞36，由于活塞36與活塞38的凸緣48的接觸而迫使低扭矩活塞38向右與離合器24接觸。活塞36、38上的壓力迫使離合器24的碟與盤摩擦接觸，導(dǎo)致離合器完全接合。通過油泵52的輸出供應(yīng)變矩器10中所含的流體，且其返回油底殼，而油泵的入口液壓連接至該油底殼。另外兩個(gè)油路與變矩器對(duì)接，提供了冷卻流(液力及離合器)。當(dāng)變矩器冷卻壓力高于旁通離合器控制壓力時(shí)，該壓力使活塞38返回。施加至離合器的壓力為控制壓力和冷卻壓力之間的差異。該壓力差乘上活塞面積減去彈簧力為總的離合器施加力?？墒褂秒x合器尺寸計(jì)算扭矩傳遞能力。圖2為顯示了盤形彈簧的負(fù)載和變形之間的非線性變化，其用在變矩器10中時(shí)會(huì)產(chǎn)生雙重增益。低負(fù)載活塞運(yùn)轉(zhuǎn)范圍處于預(yù)負(fù)載點(diǎn)77的左側(cè)，而高負(fù)載活塞運(yùn)轉(zhuǎn)范圍處于點(diǎn)77的 右側(cè)。圖3說明了用于變矩器(例如圖1的高扭矩活塞36)或者變速器換擋離合器或制動(dòng)器(活塞的一側(cè)被通風(fēng))中的盤形彈簧離合器活塞總成80。在圖3中，支撐以沿軸線50移動(dòng)的密封固定器82帶著0形環(huán)或D形環(huán)密封86沿表面88朝向或遠(yuǎn)離摩擦控制元件90(例如離合器或制動(dòng)器)移動(dòng)?？刂圃?0包括安裝在成型于表面88上的齒條中的碟92，和安裝在成型于輸出部件96上的齒條中的盤94。盤形彈簧98在其外端安裝有封口 100，在其內(nèi)端安裝有封口 102。彈簧98的內(nèi)端通過與肩部104接觸而固定在適當(dāng)位置。外端響應(yīng)于施加至彈簧98的表面106的驅(qū)動(dòng)壓力80沿軸線50移動(dòng)。盤形彈簧106作用為彈簧和驅(qū)動(dòng)活塞。彈簧106上的驅(qū)動(dòng)壓力80迫使碟和盤92、94互相摩擦接觸，從而接合控制元件 90。當(dāng)驅(qū)動(dòng)壓力較低時(shí)，低增益72有效。當(dāng)驅(qū)動(dòng)壓力較高時(shí)，高增益76有效。相對(duì)于圖1的總成，由于存在一個(gè)而非多個(gè)滑動(dòng)活塞密封42、44、46，圖3的總成降低了密封阻力，不需要彈簧釋放離合器86，并降低了總成的軸向長度。圖4顯示了用于控制控制元件(例如變矩器離合器24)的雙增益液壓控制閥110。 閥門Iio包括腔室112、滑閥114、主壓縮彈簧116、柱塞118、肩部120、副壓縮彈簧122、套筒124、以及固定器126。彈簧116向左推動(dòng)滑閥并向右推動(dòng)套筒124。彈簧122向左推動(dòng)套筒124以與肩部120接觸。TCCZ為變矩器螺線管(可變力螺線管或PWM螺線管)產(chǎn)生的控制壓力。CLEX為閥門100排放時(shí)來自閥門110的輸出。回路可直接向油底殼排放，但優(yōu)選為使用增高的排放壓力或低壓安全閥(例如提升閥)以保持回路充滿并防止排干。CAPY為變矩器離合器施加壓力(例如離合器活塞壓力)，或者可向液壓控制自動(dòng)變速器中產(chǎn)生換擋的離合器和制動(dòng)器提供CAPY。NDX為閥門110的輸入。NDX優(yōu)選地由變速器的手動(dòng)閥門提供，其通過車輛駕駛員對(duì)換擋桿的手動(dòng)控制而進(jìn)行控制。手動(dòng)閥門僅在換擋桿的空擋位置和驅(qū)動(dòng)位置提供輸入。 但也可從變速器管線壓力源直接提供NDX。R為當(dāng)換擋桿移動(dòng)至倒車位置時(shí)提供的來自手動(dòng)閥門的壓力信號(hào)。當(dāng)換檔桿移動(dòng)至倒車位置時(shí)，此R壓力迫使CAPY變?yōu)檩^低的大小。CRLZ為施加至變矩器離合器活塞背側(cè)的來自變矩器釋放回路的壓力信號(hào)。CRLZ 壓力使調(diào)節(jié)閥Iio變?yōu)椴煌膲毫φ{(diào)節(jié)器以改善性能。CRLZ壓力是優(yōu)選的，但在一些應(yīng)用中可被排出。圖5為顯示了圖4的變矩器控制閥產(chǎn)生的離合器活塞驅(qū)動(dòng)壓力響應(yīng)于施加至該閥門的控制壓力的雙重增益關(guān)系。圖5圖形化說明了閥門110的兩個(gè)狀態(tài)第一狀態(tài)130 (其中套筒124不移動(dòng)且閥門產(chǎn)生相對(duì)較低的增益132，而分辨率較高)以及第二狀態(tài)134 (其中套筒與壓力成比例地移動(dòng)，從而產(chǎn)生較高的增益136)。傳統(tǒng)的控制閥將產(chǎn)生單個(gè)線性增益 138。在低增益狀態(tài)130，閥門110作用為壓力調(diào)節(jié)器，其中控制壓力TCCZ迫使滑閥114 在腔室112中向右抵抗彈簧116的力。該移動(dòng)打開了將NDX壓力和液流傳播至閥門110的液壓管路和將CPAY壓力和液流傳播至離合器24的液壓管路之間的連通。由于CAPY反饋壓力，柱塞118上產(chǎn)生壓力。套管124保持與肩部120接觸且不移動(dòng)。在該狀態(tài)下，離合器活塞壓力沿曲線132改變控制壓力TCCZ增加時(shí)，作用于套管124上的力(例如彈簧116向右作用于套管上的力、柱塞118向右作用于套管上的壓力、以及彈簧122向左作用于套管上的力)之間的平衡發(fā)生改變。當(dāng)力平衡變?yōu)橄嗟葧r(shí)，肩部120不對(duì)套管124施加力。這樣，控制壓力TCCZ 的任何額外增加開始第二狀態(tài)134及較高增益136。當(dāng)控制壓力TCCZ在第二狀態(tài)134中增加時(shí)，套管124向右移動(dòng)不再與肩部120接觸，導(dǎo)致彈簧122的力參與調(diào)節(jié)，改變調(diào)節(jié)閥的力平衡，并使CAPY壓力對(duì)給定TCCZ控制壓力的增加產(chǎn)生較大改變。這樣，在第二狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)期間增益136高于增益132。根據(jù)專利法規(guī)的要求，已經(jīng)描述了優(yōu)選實(shí)施例。然而，應(yīng)注意，可以與具體說明并描述的不同的方式實(shí)施替代實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.多重增益產(chǎn)生裝置，其特征在于，包含 具有可變扭矩傳遞能力的控制元件； 控制壓力源；向所述控制元件施加取決于所述壓力的第一力以及與所述壓力相反的可變的第二力、 當(dāng)所述控制壓力相對(duì)較低時(shí)產(chǎn)生第一增益并在所述控制壓力相對(duì)較高時(shí)產(chǎn)生高于所述第一增益的第二增益的彈簧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中所述彈簧形成階躍，當(dāng)控制壓力轉(zhuǎn)換經(jīng)過對(duì)應(yīng)于所述階躍的位置的控制壓力時(shí)，在所述接階躍處發(fā)生所述第一增益和所述第二增益之間的轉(zhuǎn)換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中所述彈簧為盤形彈簧，其具有第一彎曲狀態(tài)和第二平坦?fàn)顟B(tài)，并響應(yīng)于施加至所述彈簧的所述控制壓力在所述第一狀態(tài)和所述第二狀態(tài)之間產(chǎn)生非線性彈簧剛度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包含 位于所述彈簧的外端的第一密封；以及位于所述彈簧的內(nèi)端的第二密封，所述密封限制了流體從所述控制壓力源泄漏。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包含由所述彈簧推動(dòng)與第一固定表面接觸的部件，所述部件沿軸線在所述第一固定表面上移動(dòng)；位于所述彈簧的外端的第一密封，所述第一密封接觸所述部件用于密封防止流體穿過所述第一密封從所述控制壓力源泄漏；以及位于所述彈簧的內(nèi)端的第二密封，所述第二密封接觸第二固定表面用于密封防止流體穿過所述第二密封從所述控制壓力源泄漏。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，其中所述部件為密封固定器，進(jìn)一步包含凹槽；位于所述凹槽中的第三密封，所述第三密封接觸所述第一固定表面用于密封防止流體穿過所述第三密封從所述控制壓力源泄漏。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多重增益產(chǎn)生裝置，包含具有可變扭矩傳遞能力的控制元件、控制壓力源、以及向控制元件施加區(qū)域與所述壓力的第一力以及反作用于所述控制壓力的可變的第二力、在控制壓力相對(duì)較低時(shí)產(chǎn)生第一增益并在控制壓力相對(duì)較高時(shí)產(chǎn)生高于第一增益的第二增益的彈簧。本發(fā)明能夠在輕道路負(fù)載工況下產(chǎn)生較好的變矩器離合器控制、分辨率、及增益而不會(huì)使燃料經(jīng)濟(jì)性受到不良影響。
文檔編號(hào)F16H61/38GK102297260SQ20111012492
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者史蒂文·A·福萊特, 史蒂文·G·托馬斯, 約翰·E·布里維克 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司