具体实施方式

本文描述了本公开的实施方式。然而，应当理解，所公开的实施方式仅仅是示例并且其他实施方式可以采用各种替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可以被放大或最小化以示出具体部件的细节。因此，本文公开的特定结构性和功能性细节不应被解释为限制性的，而是仅作为用于教导本领域的技术人员以各种方式采用这些实施方式的代表性基础。本领域的普通技术人员将理解，参考附图中的任一附图示出并描述的各种特征可以与在一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确示出或描述的实施方式。所示出的特征的组合提供了用于典型应用的代表性实施方式。然而，可以期望符合本公开的教导内容的这些特征的各种组合和修改用于具体应用或实现方式。

本公开阐述了例如用于与混合动力车辆一起使用的组合的断开式离合器和变矩器，其在本文中称为变矩器组件。变矩器组件构造成接受来自发动机和/或至少一个电机的输入扭矩，并将该扭矩输出至变速器的输入轴。变矩器组件可以代替分离的断开式离合器和变矩器组件，以形成更紧凑的动力传动系组。

参照图1和图2，变矩器组件20包括第一输入22和第二输入24。第一输入22构造成与发动机(未示出)固定联接。第一输入22可以是环形板，该环形板经由阻尼器28连接至发动机的挠性板26(也称为飞轮)。第二输入24构造成固定联接至电机(未示出)。第二输入24可以是环形齿轮、正齿轮、链轮、滑轮或能够以可驱动的方式连接至电机的任何其他装置。

变矩器组件20包括变矩器21，该变矩器具有从第一输入22、第二输入24或两者接收动力的覆盖件30。覆盖件30可以通过固定联接(例如，直接连接)或选择性联接(例如，离合器)接收动力。如果一组旋转元件被限制成在所有操作条件下均作为单元旋转，则该组旋转元件彼此固定联接。旋转元件可以通过花键连接、焊接、压配合、由同一固体机加工、阻尼器或其他方式而被固定联接。可能会发生固定联接的元件之间的旋转位移的微小变化，比如由于冲击、轴顺应性或阻尼器振动引起的位移。相反，在离合器或其他装置每当被完全接合的时候就限制两个旋转元件作为单元旋转并且这两个旋转元件在至少一些其他操作条件下以不同的、无关的速度自由旋转时，这两个旋转元件通过上述离合器或其他装置被选择性地联接。如果两个元件是固定联接的或者是选择性联接的，那么这两个元件就是联接的。

变矩器组件20还包括断开式离合器32。断开式离合器32可以将输入22选择性地联接至覆盖件30。第二输入24可以固定联接至覆盖件30。覆盖件30可以包括前覆盖件34和后覆盖件35，前覆盖件和后覆盖件比如通过焊接等彼此连结。叶轮36固定至后覆盖件35并且随覆盖件30旋转。涡轮38邻近于叶轮36设置在变矩器21的流体动力室40内。涡轮38联接至涡轮毂42，该涡轮毂连接例如花键连接至变速器输入轴(未示出)，变速器输入轴向变速器的变速箱提供动力。叶轮36和涡轮38被设计成流体联接，从而形成流体动力学的动力流动路径。

定子44通过单向离合器46支承在定子轴(未示出)上。定子轴固定至变速器的前支承件并且相对于变矩器组件20静止不动。当变速器输入轴与曲轴相比是静止不动或缓慢旋转时，单向离合器46将定子44保持静止不动。叶轮36的旋转迫使流体在叶轮36、涡轮38和定子44之间移动。流体在涡轮38上施加流体动力扭矩。定子44提供反作用力，使得涡轮38上的扭矩大于叶轮36上的扭矩。当涡轮38的速度接近叶轮36的速度时，流体趋向于绕变矩器的中心线流动，从而导致单向离合器46超越。

变矩器21可以包括旁路离合器50，该旁路离合器将涡轮38机械地连接至覆盖件30以绕过变矩器21的流体动力学的动力流动路径。旁路离合器50经常在巡航期间被接合以提高燃油效率。旁路离合器50可以包括由离合器活塞(内部活塞)54操作的离合器盘52。活塞54可以是环形板。离合器盘52可以包括设置在其上的至少一种摩擦材料56。离合器盘52被置于离合器活塞54与前覆盖件34的内表面58之间。离合器50通过使离合器活塞54朝向前覆盖件34移动以将离合器盘52以摩擦方式锁定至覆盖件30而被接合。涡轮38通过阻尼器60固定至离合器盘52。因此，当旁路离合器50被完全接合以绕过流体动力学的动力流动路径并且替代地将发动机或电机机械地联接至变速器时，涡轮38固定至覆盖件30。在变矩器组件20中可以使用其他旁路离合器设计。所示实施方式的离合器活塞54可以通过向流体动力室40供应流体例如油而被液压致动。其他类型的旁路离合器可以包括用于推动离合器活塞的专用流体室，在这种情况下，流体被供应至专用流体室以使离合器接合。

断开式离合器32将输入22选择性地联接至覆盖件30。当断开式离合器32被接合(关闭或锁定)时，发动机联接至电机和变速器，而当离合器32断开接合(打开或解锁)时，发动机与电机和变速器隔离。断开式离合器32将第一输入22选择性地联接至前覆盖件34，使得覆盖件30与发动机的曲轴总体上一致地旋转。

断开式离合器32可以包括固定联接至输入22的第一构件和固定联接至覆盖件30的第二构件。第一构件可以通过焊接或其他附接方式直接连接至输入22，而第二构件可以通过焊接或其他附接方式直接连接至覆盖件30。断开式离合器32包括离合器机构，该离合器机构构造成在离合器被接合时固定第一构件和第二构件，并且在离合器32断开接合时允许第一构件与第二构件之间的相对旋转。断开式离合器32可以是能够将发动机与变矩器21接合及断开接合的任何类型的离合器。示例性离合器包括：楔块式离合器、滚柱离合器、干摩擦离合器和湿摩擦离合器(单盘或离合器组两种变型)。

断开式离合器32可以通过外部活塞150致动。外部活塞150可以是具有外周表面152和内周表面154的活塞环。外部活塞150可以邻近于前覆盖件34定位并且定位在断开式离合器32与变矩器21之间。外部活塞150可以是能够相对于断开式离合器32轴向移动的。例如，内表面154可以以可滑动的方式被接纳在由前覆盖件34的外表面158限定的座部156上。在一个或更多个实施方式中，活塞150朝向断开式离合器32到第一位置的移动使断开式离合器断开接合，而朝向变矩器21到第二位置的移动允许断开式离合器32重新接合(此处，断开式离合器被偏置锁定)。弹性构件170、例如回位弹簧可以将活塞150偏置至第二位置。

密封环160可以外接外部活塞150和座部156。密封环160包括邻近于外表面152的轴向延伸表面162和固定联接例如直接连接至前覆盖件34的径向延伸表面164。密封件166可以设置在座部156与活塞150之间，并且密封件166可以设置在轴向延伸表面162与活塞150之间。座部156和密封环160配合以限定环形腔，活塞150被以可滑动的方式接纳在该环形腔中。

外部活塞150可以是液压致动的。外部活塞150可以与流体动力室40流体连通并通过向流体动力室40中提供流体压力来控制。前覆盖件34可以限定延伸完全穿过前覆盖件34的壁173的一个或更多个流体孔172，从而允许流体从变矩器21流出并接触外部活塞150的背侧部184。在所示实施方式中，前覆盖件34限定绕壁173周向布置的多个流体孔172。前覆盖件34可以包括一个或更多个凸台176，每个凸台均从内表面58延伸并限定对应的孔172。外部活塞150的直径和流体孔172阵列的直径相似，使得离开孔172的流体接触活塞150的背侧部184。密封环160、活塞150和前覆盖件34配合以限定用于推动活塞150的流体室180。密封件166阻止流体从室180泄漏。

旁路离合器50的内部活塞54可以限定多个开口182，开口具有大于凸台176的直径，使得凸台176可以被接纳在其中。多个密封件186可以设置在开口182与凸台176之间。开口182为流体从流体动力室40流动至至少一个流体室180提供通路。

断开式离合器32可以通过向流体动力室40提供流体来断开接合，使得室40内的流体压力超过足以克服弹性构件170的偏置的第一阈值。断开式离合器32可以通过降低流体动力室40内的流体压力而被重新接合，使得弹性构件170使外部活塞150返回到第二位置。如上所述，旁路离合器50也根据流体动力室40内的流体压力致动。也就是说，旁路离合器50和断开式离合器32都由相同的流体室控制。为了允许这两个离合器分开致动，断开式离合器32的外部活塞150被设计成响应于流体压力超过第一阈值而推动，而旁路离合器50的内部活塞54被设计成响应于流体压力超过第二阈值而推动，第二阈值小于第一阈值。替代性地，在其他实施方式中，理想的是，外部活塞150与内部活塞54一起致动，使得第一阈值等于第二阈值。在其他实施方式中，离合器32和离合器50中的每一者可以具有专用流体回路，以允许这些离合器完全独立操作，而不是这些离合器中的仅一个离合器独立操作。

外部活塞150的设计、第一阈值的大小以及弹性构件170的强度(以及弹性构件是否存在)可以取决于断开式离合器的设计，包括类型、尺寸、离合器容量等。在所示实施方式中，断开式离合器32是楔块式离合器。楔块式离合器经由在离合器内的楔入动作锁定，并且不依赖于外部活塞150来产生离合器容量。事实上，一些楔块式离合器被偏置接合，在这种情况下，活塞150用于使离合器断开接合，而不是使用离合器。在其他离合器类型中，例如在湿摩擦离合器中，活塞150用于产生离合器容量。因此，用于外部活塞150的流体回路可以改变。

楔块式离合器可以包括内座圈70、外座圈72和径向设置在内座圈70与外座圈72之间的楔块元件74。内座圈和外座圈可以是同心的。楔块元件74可以是盘、多个轴向堆叠的盘或筒体。楔块元件74构造成在离合器32被接合时锁定内座圈70和外座圈72，并且在离合器断开接合时允许内座圈70与外座圈72之间的相对旋转。内座圈70可以固定联接至输入22，而外座圈72可以固定联接至覆盖件30。内座圈70和外座圈72可以通过焊接、紧固件等固定联接至它们相应的部件。在替代性实施方式中，内座圈70可以固定联接至覆盖件30，而外座圈72可以固定联接至输入22。内座圈70可以是环形的并座置在覆盖件30的导向毂76上。轴承80、例如滚子轴承，或其他减摩机构可以设置在内座圈70的内周表面78与导向毂76之间。外座圈72可以通过互连板82固定联接至覆盖件30。互连板82可以包括附接至外座圈72的第一端部和附接至第二输入24、覆盖件30或这两者的第二端部。互连板82可以通过焊接、紧固件等附接。

参照图1和图3A，楔块式离合器通过使楔块元件74在内座圈70与外座圈72之间径向扩展和收缩以分别使离合器断开接合和接合来操作。楔块式离合器具有形成在内座圈70和外座圈72中的一者上的凸轮表面88。不具有凸轮表面88的座圈限定圆形凹槽90，该圆形凹槽构造成与楔块元件74摩擦接合。在所示实施方式中，外座圈72在内周表面上限定凸轮表面88，而内座圈70的外表面限定凹槽90。在其他实施方式中，凹槽90和凸轮表面88可以倒过来变成形成在外座圈上的凹槽和形成在内座圈上的凸轮表面。

当离合器32被接合时，楔块元件74的内缘与凹槽90之间的摩擦将楔块元件74旋转地锁定至内座圈70。楔块元件74包括与凸轮表面88接合并配合的凸轮表面92。凸轮表面88限定多个斜面，斜面构造成与凸轮表面92的凸角接合，以响应楔块元件74和外座圈72相对于彼此旋转而将楔块元件74楔入在内座圈与外座圈之间。由凸轮表面88、92引起的楔入作用将楔块元件74紧紧地夹至内座圈70，从而产生摩擦联接。斜面和凸角定尺寸成使得它们无法在彼此上滑动并配合成将楔块元件74锁定至外座圈72。

参照图3A和图3B，楔块元件74可以由周向布置在内座圈70与外座圈72之间的多个弓形区段100形成。区段100以成对的方式布置以形成楔块元件74的多个弓形楔块部段102。部段102中的每个部段均包括可以是彼此的镜像的第一区段100a和第二区段100b，区段对布置有面向彼此的第一端部104和背向彼此的第二端部106。多个弹性构件108、比如螺旋弹簧周向布置在部段102之间。弹性构件108将区段100a和100b朝向彼此偏置，并将部段102远离彼此偏置。在所示实施方式中，存在布置成五个部段102的十个区段以及十个弹性构件108(在每个区段之间设置两个弹性构件)。在其他实施方式中可以使用不同数量的区段、部段和弹性构件。

每个区段100的厚度在第一端部104与第二端部106之间变化以形成凸轮表面92。第二端部106在径向上比第一端部104厚，从而使得外表面112从第一端部104朝向第二端部106径向向外倾斜。每个区段100的外表面112限定凸轮表面92的一部分。由113表示的上述凸角是凸轮表面92的最外部分，并且通常由靠近第二端部106的外表面112形成。每个区段100的内表面111是具有与内座圈70的外径基本匹配的恒定半径的平滑圆弧。

外座圈72的凸轮表面88具有与楔块元件74的凸轮表面92基本匹配的轮廓。凸轮表面88包括径向延伸的斜面116和凹腔118。凸轮表面88、92的匹配形状允许楔块元件74嵌套在外座圈72内，其中凸角113设置在凹腔118中。

弹性构件108将楔块元件74偏置至收缩位置，在该收缩位置，区段100中的每个区段与内座圈70摩擦接触，从而产生对在输入22接收动力的情况下使楔块元件74相对于外座圈72旋转的足够阻力。外座圈72与楔块元件74之间的相对旋转使凸轮表面88、92不对准，即斜面116滑入凸角113，从而导致楔块元件74的进一步径向收缩。这种进一步径向收缩通过足够的摩擦力将楔块元件74夹到内座圈70上，以旋转地锁定内座圈70和外座圈72，从而使离合器32接合。

参照图2至图4B，断开式离合器32可以通过使每对的区段100a和100b分开以使楔块元件74移动至如图3B所示的扩展位置而断开接合。外部活塞150使楔块元件74在收缩位置与扩展位置之间移动。活塞150可以包括从前侧部延伸并构造成被接纳在部段102的槽140中的多个轴向延伸突出部(指状部)134。指状部134绕活塞150周向布置。指状部134的数量可以等于部段102的数量，并且在所示实施方式中，活塞150具有五个指状部134。

槽140中的每个槽可以凹入到部段102中的对应一个部段中，其中，第一区段100a限定槽的一半并且第二区段100b限定槽的另一半。每个槽140包括第一部分142、比第一部分窄的第二部分144、以及在第一部分142与第二部分144之间过渡的倾斜部分146。指状部134可以具有与槽140基本匹配的形状。指状部134中的每个指状部可以包括主部分138和梢部141。主部分138定尺寸成紧密地配合在第一部分142内，而梢部141定尺寸成紧密地配合在第二部分144内。指状部134还包括匹配槽140的倾斜部分146的成角度的侧部143。

活塞150朝向楔块元件74的轴向运动通过将成角度的侧部143驱动到倾斜部分146中而使离合器32断开接合，以使每个部段102的区段对100a和100b分离，从而使离合器元件74移动至扩展位置。分离量可以通过调整指状部134和槽140的宽度来调节。使区段对分离所需的轴向力可以通过改变成角度的侧部143和倾斜部分146的斜度来调整。离合器50可以通过使指状部134缩回并允许弹性构件108推动楔块元件74相对于外座圈72旋转而被重新接合。

上述楔块式离合器仅是可用作变矩器组件20中的断开式离合器的楔块式离合器的一个示例。其他类型的楔块式离合器也可能适用。例如，另一种类型的楔块式离合器可以包括具有第一凸轮表面的锥形毂。楔块元件座置在锥形毂上，其中，楔块元件的第二凸轮表面与第一凸轮表面接合。楔块式离合器通过使毂相对于楔块元件旋转以使凸轮表面不对准来接合。这种类型的离合器通过使楔块元件相对于毂在较大直径部分(接合区域)与较小直径部分(断开接合区域)之间轴向滑动来接合和断开接合。外部活塞54可用来使楔块元件在毂上滑动，从而控制离合器的致动。

尽管上文描述了示例性实施方式，但是并非意在这些实施方式描述由权利要求书涵盖的所有可能的形式。说明书中所用的词语是说明性的而非限制性的词语，并且应当理解，可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如先前所述，可以组合各个实施方式的特征以形成本发明的可能未明确描述或示出的其他实施方式。尽管各个实施方式可能已被描述为相比于其他实施方式或现有技术实现方式在一个或更多个期望特性方面提供了优点或者是优选的，但是本领域的普通技术人员应当认识到，可以对一个或更多个特征或特性进行折衷以实现期望的总体系统属性，这取决于特定应用和实现方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、寿命周期成本、适销性、外观、包装、大小、适用性、重量、可制造性、易组装性等。正因如此，就一个或更多个特性而言，在任何实施方式被描述为相比于其他实施方式或现有技术实现方式不够理想的程度上，这些实施方式没有脱离本公开的范围并且对于特定应用会是理想的。

以下是附图中所示的附图标号的列表。然而，应当理解，这些术语的使用仅针对一个实施方式用于说明目的。并且，与既在附图中示出又在权利要求书中出现的与某个术语相关的附图标号的使用并非意在将权利要求限制为仅覆盖所示实施方式。

零件列表 20 变矩器组件 21 变矩器 22 第一输入 24 第二输入26 挠性板28 阻尼器 30 覆盖件 32 断开式离合器 34 前覆盖件 35 后覆盖件 36 叶轮 38涡轮 40 流体动力室 42 涡轮毂 44 定子 46 单向离合器 50 旁路离合器 52 离合器盘 54 离合器活塞 56 摩擦材料 58 内表面 60 阻尼器 70 内座圈 72 外座圈 74 离合器元件 76 导向毂 78 内周表面 80 轴承 82 互连板 88 凸轮表面90 凹槽 92 凸轮表面 100 区段 102 部段 104 第一端部 106 第二端部 108 弹性构件 111 内表面 112 外表面 113 凸角 116 斜面 118 凹腔 134 指状部 138主部分 140 槽 141 梢部 142 第一部分 143 成角度的侧部 144 第二部分 146倾斜部分 150 外部活塞 152 外周表面 154 内周表面 156 座部 158 外部表面160 密封环 162 轴向延伸表面164 径向延伸表面 166 密封件 170 弹性构件 172流体孔 173 壁176 凸台 180 流体室 184 背侧部 186 密封件。