(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 109863332 A(43)申请公布日 2019.06.07
(21)申请号 201780064125.2(22)申请日 2017.10.27
代理人 徐舒
(30)优先权数据
62/415670 2016.11.01 US(85)PCT国际申请进入国家阶段日
2019.04.17(86)PCT国际申请的申请数据
PCT/US2017/058647 2017.10.27(87)PCT国际申请的公布数据
WO2018/085133 EN 2018.05.11(71)申请人 博格华纳公司
地址 美国密歇根州
(72)发明人 J·R·帕帕尼亚 C·布莱尔
B·M·佩戈洛斯基
(51)Int.Cl.
F16H 45/02(2006.01)F16D 41/06(2006.01)
(74)专利代理机构 北京泛华伟业知识产权代理
有限公司 11280
权利要求书2页 说明书3页 附图2页按照条约第19条修改的权利要求书2页
(54)发明名称
用于自动变速器的具有单向离合器的变矩器
(57)摘要
变矩器(10)在内燃机和自动变速器之间转换扭矩。变矩器(10)包括可旋转的扭矩输入构件(20)，其适于可操作地联接到内燃机的曲轴，以及叶轮组件(12)，其可操作地联接以与扭矩输入构件(20)一起旋转。变矩器(10)还包括涡轮组件(14)和单向离合器组件(62)。涡轮组件(14)以与叶轮组件(12)成驱动关系流体连接，并适于联接到可旋转的变速器输入轴(56)。单向离合器组件(62)径向设置在涡轮组件(14)和变速器输入轴(56)之间。
CN 109863332 ACN 109863332 A
权 利 要 求 书
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1.一种用于在内燃机和自动变速器之间转换扭矩的变矩器(10)，所述变矩器(10)包括：
可旋转的扭矩输入构件(20)，其适于可操作地联接到所述内燃机的曲轴；叶轮组件(12)，其可操作地联接以与所述扭矩输入构件(20)一起旋转；涡轮组件(14)，其以与所述叶轮组件(12)成驱动关系流体连接，并适于联接到所述自动变速器的可旋转的变速器输入轴(56)；以及
单向离合器组件(62)径向设置在所述涡轮组件(14)和所述变速器输入轴(56)之间。2.根据权利要求1所述的变矩器(10)，其中，所述涡轮组件(14)可绕轴线(40)旋转，并包括涡轮轮毂(38)、安装在所述涡轮轮毂(38)上的涡轮壳(42)和从所述涡轮壳(42)延伸的支撑部(43)。
3.根据权利要求2所述的变矩器(10)，其中，所述单向离合器组件(62)径向支撑在所述涡轮壳(42)的所述支撑部(43)和所述变速器输入轴(56)的支撑部(60)之间。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的变矩器(10)，其中，所述单向离合器组件(62)是楔块式、滚柱式和棘轮式中的一种。
5.根据权利要求2-3中任一项所述的变矩器(10)，其中所述涡轮组件(14)包括涡轮芯(46)和安装在所述涡轮轮毂(38)和所述涡轮芯(46)之间的多个涡轮叶片(44)。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的变矩器(10)，其中，所述叶轮组件(12)可绕所述轴线旋转，并包括叶轮轮毂(26)、安装在所述叶轮轮毂(26)上的叶轮壳(24)、叶轮芯(28)、和安装在所述叶轮轮毂(26)和所述叶轮芯(28)之间的多个叶轮叶片(22)。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的变矩器(10)，包括插入在所述涡轮组件(14)和所述扭矩输入构件(20)之间的锁止离合器组件(18)并且适于提供所述扭矩输入构件(20)和所述涡轮组件(14)之间的扭矩转换。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的变矩器(10)，包括定子组件(16)，其插入所述叶轮组件(12)和所述涡轮组件(14)之间。
9.根据权利要求6所述的变矩器(10)，其中，所述扭矩输入构件(20)包括前盖(20)，所述前盖(20)连接到所述叶轮壳(24)并且可旋转驱动地与所述内燃机的所述曲轴接合。
10.一种用于在内燃机和自动变速器之间转换扭矩的变矩器系统(10)，所述变矩器系统(10)包括：
可旋转的扭矩输入构件(20)，其适于可操作地联接到所述内燃机的曲轴；所述自动变速器的可旋转的变速器输入构件(56)；叶轮组件(12)，其可操作地联接以与所述扭矩输入构件(20)一起旋转；涡轮组件(14)，其以与所述叶轮组件(12)成驱动关系流体连接并联接到所述变速器输入构件(56)；以及
单向离合器组件(62)，其径向设置在所述涡轮组件(14)和所述变速器输入构件(56)之间。
11.根据权利要求10所述的变矩器系统(10)，其中，所述涡轮组件(14)可绕轴线(40)旋转，并包括涡轮轮毂(38)、安装在所述涡轮轮毂(38)上的涡轮壳(42)和从所述涡轮壳(42)延伸的支撑部(43)。
12.根据权利要求11所述的变矩器系统(10)，其中，所述变速器输入构件(56)可绕轴线
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权 利 要 求 书
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(40)旋转，并包括轴部、从所述轴部径向延伸的板部(58)、从所述板部(58)延伸的支撑部(60)。
13.根据权利要求12所述的变矩器系统(10)，其中，所述单向离合器组件(62)径向支撑在所述涡轮壳(42)的所述支撑部(43)和所述变速器输入构件(56)的所述支撑部(60)之间。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的变矩器系统(10)，其中，所述单向离合器组件(62)是楔块式、滚柱式和棘轮式。
15.根据权利要求10-13中任一项所述的变矩器系统(10)，包括插入在所述涡轮组件(14)和所述扭矩输入构件(20)之间的锁止离合器组件(18)并且适于提供所述扭矩输入构件(20)和所述涡轮组件(14)之间的扭矩转换。
16.根据权利要求10-13中任一项所述的变矩器系统(10)，包括定子组件(16)，其插入所述叶轮组件(12)和所述涡轮组件(14)之间。
17.根据权利要求10-13中任一项所述的变矩器系统(10)，其中，所述扭矩输入构件(20)包括前盖(20)，所述前盖(20)连接到所述叶轮壳(24)并且可旋转驱动地与所述内燃机的曲轴接合。
18.一种用于在内燃机和自动变速器之间转换扭矩的变矩器系统(10)，所述变矩器系统(10)包括：
可旋转的扭矩输入构件(20)，其适于可操作地联接到所述内燃机的曲轴；所述自动变速器的可旋转的变速器输入轴(56)，所述变速器输入轴(56)可绕轴线(40)旋转，并包括轴部、从所述轴部径向延伸的板部(58)、从所述板部(58)延伸的支撑部(60)；
叶轮组件(12)，其可操作地联接以与所述扭矩输入构件(20)一起旋转；涡轮组件(14)，其以与所述叶轮组件(12)成驱动关系流体连接并联接到所述变速器输入轴(56)，所述涡轮组件(14)可绕轴线(40)旋转，并包括涡轮轮毂(38)、安装在所述涡轮轮毂(38)上的涡轮壳(42)和从所述涡轮壳(42)延伸的支撑部(43)；
定子组件(16)，其插入所述叶轮组件(12)和所述涡轮组件(14)之间；锁止离合器组件(18)，其被支撑以与所述涡轮组件(14)一起旋转并插入在所述涡轮组件(14)和所述扭矩输入构件(20)之间，所述锁止离合器组件(18)可移动成与所述扭矩输入构件(20)接合，以在所述扭矩输入构件(20)和所述涡轮组件(14)之间提供直接的扭矩转换；以及
单向离合器组件(62)，其径向设置在所述涡轮组件(14)和所述变速器输入轴(56)之间，其中，所述单向离合器组件(62)径向支撑在所述涡轮壳(42)的所述支撑部(43)和所述变速器输入轴(56)的所述支撑部(60)之间。
19.根据权利要求18所述的变矩器系统(10)，其中，所述单向离合器组件(62)是楔块式、滚柱式和棘轮式。
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说 明 书
用于自动变速器的具有单向离合器的变矩器
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背景技术
1.技术领域
[0001]本发明总体上涉及用于自动变速器的变矩器，并且更具体地，涉及用于自动变速器的具有单向离合器的变矩器。[0002]2.相关技术的描述[0003]在车辆应用中，发动机扭矩和速度根据车辆牵引动力需求，通过变速器(诸如自动变速器)在原动机(诸如内燃机(ICE))和一个或多个车轮之间转换。通常在ICE和其相关联的自动变速器之间采用流体动力装置(例如变矩器)，用于在其间传递动能。
[0004]变矩器通常包括可操作地连接以与来自ICE的扭矩输入一起旋转的叶轮组件、以与叶轮组件成驱动关系流体连接的涡轮组件以及定子或反应器组件。这些组件一起形成用于变矩器中的动力流体的基本上环形的流动通道。每个组件包括多个叶片或翼，其用于将机械能转换成流体动能并返回到机械能。传统的变矩器的定子组件在一个方向上被锁定以防止旋转，但是在叶轮组件和涡轮组件的旋转方向上绕轴线自由旋转。当定子组件被锁定以防止旋转时，扭矩被变矩器倍增。在扭矩倍增期间，输出扭矩大于变矩器的输入扭矩。[0005]传统的变矩器通常采用插入在扭矩输入构件和涡轮组件之间的离合器，这些离合器以高速比接合并“锁定”。当“锁定”离合器被锁定时，在扭矩输入构件和通过涡轮组件的自动变速器之间存在直接的扭矩转换。
[0006]从ICE到自动变速器的传统扭矩路径经过变矩器(T/C)。T/C的叶轮组件通过挠性板直接连接到ICE的曲轴。当ICE打开并且曲轴旋转时，叶轮组件迫使自动变速器流体通过定子组件。来自定子组件的流体的重定向迫使T/C的涡轮组件旋转。最后，由于涡轮组件连接到自动变速器的变速器输入轴，因此完成了扭矩路径。在达到临界速度/扭矩后，T/C的锁止离合器接合。T/C的锁止离合器消除了液力联轴器固有的滑动，从而减少了热量并提高了燃油经济性。[0007]最近，汽车公司正在研究航行中的ICE起停事件。术语“航行”意味着车辆的ICE可以在更高的车辆速度下关闭，从而提高燃料经济性。一个燃料经济问题是当ICE关闭时，自动变速器的车轮、轴和部件继续旋转。在ICE关闭的情况下，旋转可以继续旋转变速器输入轴和连接的T/C涡轮组件。旋转涡轮组件和T/C的叶轮组件之间的粘性阻力将产生粘性阻力和热量，这是不希望的。因此，本领域需要一种具有单向离合器的变矩器，以允许在ICE运行时传递扭矩并且在ICE关闭时降低阻力和热量。
发明内容
[0008]本发明提供一种用于在内燃机和自动变速器之间转换扭矩的变矩器。变矩器包括可旋转的扭矩输入构件和叶轮组件，可旋转的扭矩输入构件适于可操作地联接到内燃机的曲轴，叶轮组件可操作地联接以与扭矩输入构件一起旋转。变矩器还包括涡轮组件和单向离合器组件，涡轮组件以与叶轮组件成驱动关系流体连接并且适于联接到自动变速器的可
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说 明 书
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旋转变速器输入轴，单向离合器组件径向设置在涡轮组件和变速器输入轴之间。[0009]本发明的一个优点是，提供了一种具有单向离合器的变矩器，用于车辆的自动变速器。本发明的另一个优点是变矩器包括在自动变速器的变速器输入轴和变矩器的涡轮组件之间的径向支撑的单向离合器。本发明的又一个优点是，变矩器包括单向离合器，该单向离合器允许在ICE运行时传递扭矩并且通过ICE关闭显着降低寄生阻力和热量产生。本发明的又一个优点是，变矩器包括单向离合器，如果在ICE关闭时需要发动机制动，则T/C的锁止离合器可通过T/C的涡轮组件接合。
[0010]在阅读结合附图进行的后续描述之后，本发明的其他目的、特征和优点将变得更容易认识和更好理解。
附图说明
[0011]图1是根据本发明的用于自动变速器的变矩器的示意图。[0012]图2是图1的变矩器的一个实施例的剖视图。
具体实施方式
[0013]现在参照附图，其中相同的数字用于描述相同的结构，用于将扭矩从诸如内燃机(未示出)的原动机转换到诸如自动变速器的变速器的液力变矩器通常在图1中的10处示出。然后，自动变速器可以随后通过其他传动系部件(例如驱动轴和具有差速器(也未示出)的轴)将该动力分配到一个或多个车轮(未示出)。虽然图中所示的变矩器特别适用于机动车辆，但应该理解的是，变矩器可以与其他类型的变速器和车辆结合使用。[0014]如图所示。如图1所示，变矩器10包括总体上用12表示的叶轮组件、总体上用14表示的涡轮组件、以及总体上用16表示的定子组件。在图2中，变矩器10还可包括总体上用18表示的锁止离合器组件。将在下面更详细地描述这些组件中的每一个。[0015]参考图2，动力从内燃机的旋转曲轴(未示出)传递到变矩器10的扭矩输入构件或前盖20。前盖20可包括多个输入驱动器凸耳或螺纹连接器(未示出)。可旋转的挠性板(未示出)通常通过合适的紧固装置(例如螺栓(未示出))固定到前盖构件20，所述紧固装置容纳在连接器中，如本领域公知的那样。前盖20通常通过焊接(未示出)固定到变矩器10的叶轮组件12。
[0016]叶轮组件12以已知的方式与涡轮组件14和定子组件16以扭转流动关系流体连接。叶轮组件12包括多个环形间隔的、通常波形的叶轮叶片22，其连接到叶轮壳24内部。叶轮壳24例如通过焊接固定到叶轮轮毂26或主传动液压泵驱动轴(未示出)上。叶轮轮毂26可以驱动泵(未示出)，流体从泵(未示出)供应到变矩器10。叶轮叶片22具有弧形内部，其固定到叶轮芯28，例如通过焊接。在所示的实施例中，叶轮壳24和叶轮轮毂26是一体的、整体的和单件式的。应该理解，可以使用除焊接之外的机构。
[0017]定子组件16插入叶轮组件12和涡轮组件14之间，并且包括定子轮毂32和围绕定子轮毂32周向间隔开的多个定子翼34。定子组件16包括单向离合器组件，单向离合器组件总体上用36表示，径向设置在定子轮毂32和自动变速器的静止部分37之间，以允许定子轮毂32和定子翼34在叶轮组件12和涡轮组件14的旋转方向上旋转或“自由轮”。应当理解，定子组件16沿相反的旋转方向锁定以提供扭矩倍增。
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说 明 书
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涡轮组件14以与叶轮组件12成驱动关系流体连接。涡轮组件14包括环形涡轮轮毂
38，其可操作地连接到自动变速器的输入端并且可绕轴线40旋转。涡轮壳42安装在涡轮轮毂38上。涡轮壳42包括轴向延伸的支撑部43。涡轮组件14还包括由涡轮壳42承载的多个涡轮叶片44。涡轮叶片44包括弧形内部，其固定到涡轮芯46，例如通过焊接。变矩器10限定用于容纳在其中的流体的环形流动路径。涡轮壳42形成由涡轮和叶轮组件14和12限定的环面的一部分，因此是半环形的。应该理解，可以使用除焊接之外的机构。[0019]离合器组件18是通常称为“锁止离合器”的类型并且被支撑以与涡轮组件14一起旋转。锁止离合器18插入涡轮组件14和扭矩输入构件或前盖20之间，适于在扭矩输入构件20和涡轮组件14之间提供扭矩转换。锁止离合器组件18包括安装在涡轮组件14上的环形活塞50。锁止离合器18还包括第一摩擦构件52，其可操作地设置在环形活塞50和扭矩输入构件20之间，第二摩擦构件54，其可操作地设置在涡轮壳42和环形活塞50之间。由扭矩输入构件20提供的扭矩从扭矩输入构件20通过第一摩擦构件52、环形活塞50和第二摩擦构件54到达涡轮组件14。
[0020]涡轮组件14联接到自动变速器的变速器输入轴56。变速器输入轴56绕轴线40旋转。变速器输入轴56通常为圆柱形。变速器输入轴56包括径向延伸的板部58和从板部58轴向延伸的支撑部60.在所示的实施例中，变速器输入轴56，板部58和支撑部60是一体的，整体的，并且一块。
[0021]变矩器10还包括单向离合器组件，总体上用62表示，径向支撑在涡轮组件14和变速器输入轴56之间。单向离合器组件62径向设置在涡轮壳42的支撑部43和变速器输入轴56的板部58的支撑部60之间。单向离合器组件56可以是楔块式、滚柱式或棘轮式。应当理解，单向离合器组件62允许涡轮组件16的涡轮轮毂38、涡轮壳42和涡轮翼44在叶轮组件12的旋转方向上旋转，并且当ICE关闭时，通过变速器输入轴56锁定涡轮组件16使其不能沿相反的旋转方向旋转。
[0022]在操作中，单向离合器62将允许在ICE运行时传递扭矩并且在ICE关闭时显着降低寄生阻力和热量产生。如果在ICE关闭时需要发动机断开，则可以绕过涡轮组件14接合锁止离合器组件18。
[0023]已经以说明性方式描述了本发明。应该理解，所使用的术语旨在具有描述性词语的性质而不是限制性的。[0024]鉴于上述教导，本发明的许多修改和变化都是可能的。因此，本发明可在所附的权利要求范围内实现而不是限定于具体描述。
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说 明 书 附 图
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1.一种用于在内燃机和自动变速器之间转换扭矩的变矩器(10)，所述变矩器(10)包括：
可旋转的扭矩输入构件(20)，其适于可操作地联接到所述内燃机的曲轴；叶轮组件(12)，其可操作地联接以与所述扭矩输入构件(20)一起旋转；涡轮组件(14)，其以与所述叶轮组件(12)成驱动关系流体连接，并适于联接到所述自动变速器的可旋转的变速器输入轴(56)；以及
单向离合器组件(62)径向设置在所述涡轮组件(14)和所述变速器输入轴(56)之间。2.根据权利要求1所述的变矩器(10)，其中，所述涡轮组件(14)可绕轴线(40)旋转，并包括涡轮轮毂(38)、安装在所述涡轮轮毂(38)上的涡轮壳(42)和从所述涡轮壳(42)延伸的支撑部(43)。
3.根据权利要求2所述的变矩器(10)，其中，所述单向离合器组件(62)径向支撑在所述涡轮壳(42)的所述支撑部(43)和所述变速器输入轴(56)的支撑部(60)之间。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的变矩器(10)，其中，所述单向离合器组件(62)是楔块式、滚柱式和棘轮式中的一种。
5.根据权利要求2-3中任一项所述的变矩器(10)，其中所述涡轮组件(14)包括涡轮芯(46)和安装在所述涡轮轮毂(38)和所述涡轮芯(46)之间的多个涡轮叶片(44)。
6.根据权利要求2-3中任一项所述的变矩器(10)，其中，所述叶轮组件(12)可绕所述轴线(40)旋转，并包括叶轮轮毂(26)、安装在所述叶轮轮毂(26)上的叶轮壳(24)、叶轮芯(28)、和安装在所述叶轮轮毂(26)和所述叶轮芯(28)之间的多个叶轮叶片(22)。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的变矩器(10)，包括插入在所述涡轮组件(14)和所述扭矩输入构件(20)之间的锁止离合器组件(18)并且适于提供所述扭矩输入构件(20)和所述涡轮组件(14)之间的扭矩转换。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的变矩器(10)，包括定子组件(16)，其插入所述叶轮组件(12)和所述涡轮组件(14)之间。
9.根据权利要求6所述的变矩器(10)，其中，所述扭矩输入构件(20)包括前盖(20)，所述前盖(20)连接到所述叶轮壳(24)并且可旋转驱动地与所述内燃机的所述曲轴接合。
10.一种用于在内燃机和自动变速器之间转换扭矩的变矩器系统(10)，所述变矩器系统(10)包括：
可旋转的扭矩输入构件(20)，其适于可操作地联接到所述内燃机的曲轴；所述自动变速器的可旋转的变速器输入构件(56)；叶轮组件(12)，其可操作地联接以与所述扭矩输入构件(20)一起旋转；涡轮组件(14)，其以与所述叶轮组件(12)成驱动关系流体连接并联接到所述变速器输入构件(56)；以及
单向离合器组件(62)，其径向设置在所述涡轮组件(14)和所述变速器输入构件(56)之间。
11.根据权利要求10所述的变矩器系统(10)，其中，所述涡轮组件(14)可绕轴线(40)旋转，并包括涡轮轮毂(38)、安装在所述涡轮轮毂(38)上的涡轮壳(42)和从所述涡轮壳(42)延伸的支撑部(43)。
12.根据权利要求11所述的变矩器系统(10)，其中，所述变速器输入构件(56)可绕轴线
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(40)旋转，并包括轴部、从所述轴部径向延伸的板部(58)、从所述板部(58)延伸的支撑部(60)。
13.根据权利要求12所述的变矩器系统(10)，其中，所述单向离合器组件(62)径向支撑在所述涡轮壳(42)的所述支撑部(43)和所述变速器输入构件(56)的所述支撑部(60)之间。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的变矩器系统(10)，其中，所述单向离合器组件(62)是楔块式、滚柱式和棘轮式。
15.根据权利要求10-13中任一项所述的变矩器系统(10)，包括插入在所述涡轮组件(14)和所述扭矩输入构件(20)之间的锁止离合器组件(18)并且适于提供所述扭矩输入构件(20)和所述涡轮组件(14)之间的扭矩转换。
16.根据权利要求10-13中任一项所述的变矩器系统(10)，包括定子组件(16)，其插入所述叶轮组件(12)和所述涡轮组件(14)之间。
17.根据权利要求10-13中任一项所述的变矩器系统(10)，其中，所述扭矩输入构件(20)包括前盖(20)，所述前盖(20)连接到所述叶轮壳(24)并且可旋转驱动地与所述内燃机的曲轴接合。
18.一种用于在内燃机和自动变速器之间转换扭矩的变矩器系统(10)，所述变矩器系统(10)包括：
可旋转的扭矩输入构件(20)，其适于可操作地联接到所述内燃机的曲轴；所述自动变速器的可旋转的变速器输入轴(56)，所述变速器输入轴(56)可绕轴线(40)旋转，并包括轴部、从所述轴部径向延伸的板部(58)、从所述板部(58)延伸的支撑部(60)；
叶轮组件(12)，其可操作地联接以与所述扭矩输入构件(20)一起旋转；涡轮组件(14)，其以与所述叶轮组件(12)成驱动关系流体连接并联接到所述变速器输入轴(56)，所述涡轮组件(14)可绕轴线(40)旋转，并包括涡轮轮毂(38)、安装在所述涡轮轮毂(38)上的涡轮壳(42)和从所述涡轮壳(42)延伸的支撑部(43)；
定子组件(16)，其插入所述叶轮组件(12)和所述涡轮组件(14)之间；第一单向离合器组件(36)，其径向设置在所述定子组件(16)和所述自动变速器的静止部分之间；
锁止离合器组件(18)，其被支撑以与所述涡轮组件(14)一起旋转并插入在所述涡轮组件(14)和所述扭矩输入构件(20)之间，所述锁止离合器组件(18)可移动成与所述扭矩输入构件(20)接合，以在所述扭矩输入构件(20)和所述涡轮组件(14)之间提供直接的扭矩转换；以及
第二单向离合器组件(62)，其径向设置在所述涡轮组件(14)和所述变速器输入轴(56)之间，其中，所述单向离合器组件(62)径向支撑在所述涡轮壳(42)的所述支撑部(43)和所述变速器输入轴(56)的所述支撑部(60)之间。
19.根据权利要求18所述的变矩器系统(10)，其中，所述第二单向离合器组件(62)是楔块式、滚柱式和棘轮式。
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