CN100340787C - 流体联轴器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种流体联轴器，它包括：泵轮，其具有一个泵轮壳和设置在泵轮壳中的多个叶片；涡轮，其具有一个面对着泵轮壳安置的涡轮壳和设置在涡轮壳中的多个流道板；以及挡板机构，其安置在由泵轮壳和涡轮壳形成的流体循环通道中。挡板机构包括：第一挡板，其具有多个第一开口；第二挡板，其具有多个第二开口，并且布置成与第一挡板重叠且能够相对于第一挡板转动；以及离心力作动装置，其用于响应于第一挡板的转速而使第二挡板相对于第一挡板转动。

Description

流体联轴器

技术领域

本发明涉及对用于传递原动机旋转扭矩的流体联轴器的改进。

背景技术

此前，流体联轴器被用作船舶、工业机械、汽车等的动力传递联轴器。流体联轴器包括：一个泵轮，其具有一个圆环形的泵轮壳和多个沿径向安置在泵轮壳中的叶片；以及一个涡轮，其具有一个圆环形的涡轮壳和多个沿径向安置在涡轮壳中的流道板，并且其面对着泵轮布置，泵轮和涡轮中充有工作流体。在如此构造的流体联轴器中，泵轮被连接到诸如柴油机等原动机的曲轴(流体联轴器的输入轴)上，涡轮安装在输出轴上，该输出轴相对于输入轴同轴设置。

此外，还有这样一种流体联轴器被使用，其中泵轮壳和涡轮壳中设有用于引导工作流体的圆环形芯环。

图11是普通流体联轴器的特性图，其中横轴表示泵轮和涡轮的速比(e)，纵轴表示流体联轴器的输入能力系数(τ)。从图11中可以清楚地看出，在泵轮和涡轮的速比(e)为零的状态下，即在泵轮旋转而涡轮停止的状态下，流体联轴器的输入能力系数(τ)为最大值。在车辆驱动装置配备了具有上述特性的流体联轴器后，在车辆停止、发动机运转且变速器的变速齿轮啮合的状态下，即在输入轴旋转而输出轴停止的状态下，必然会产生阻力矩。该阻力矩通常指的是发动机在怠速旋转(例如500rpm)状态下的传递扭矩。当阻力矩较大时，发动机在怠速运转时的稳定性显著下降，此外，这种不稳定旋转是驱动系统中产生异常振动的一个原因。另外，大的阻力矩还会导致怠速运转时的燃料效率下降。

作为降低阻力矩的一项措施，现已知有一种技术，其中在泵轮和涡轮之间安置了一个挡板。

下面参照图12和13描述通过安置挡板降低阻力矩的措施。图12中所示的流体联轴器具有这样的结构，即安装在输出轴OS上的圆环形挡板BP设在泵轮P与涡轮T之间。另一方面，图13中所示的流体联轴器具有这样的结构，即圆环形挡板BP沿着泵轮P的外周部分设置。

图12和13中所示的流体联轴器采用了固定挡板，并且具有改变相对于泵轮和涡轮的速比(e)而言的输入能力系数(τ)的特性的效果，但是不能改变相对于输入旋转速度而言的τ特性。也就是说，如果为了解决阻力矩问题而降低τ(e＝0)，则怠速运转时的阻力矩低于没有设置挡板时的情况。然而，在这种情况下，传递扭矩在车辆起动时也变小，因此在发动机转速显著提高之前车辆不能起动，因此这会导致燃料效率下降。另一方面，如果增大τ(e＝0)以提高起动时的传递扭矩，则怠速运转时的阻力矩也会增大，因此尽管获得了大的起动扭矩，但怠速时的燃料效率下降了。如上所述，在采用固定挡板的流体联轴器中，在怠速运转时的阻力矩与燃料效率之间存在难以解决的相互协调关系。

此外，作为降低阻力矩的措施，JP-A 2001-50309中公开了一种流体联轴器，其在位于泵轮壳或涡轮壳中的芯环的内周或外周上安装了一个圆环形挡板。

在汽车的驱动装置配备了流体联轴器后，希望具有这样的特性，即达到预定的输入转速(怠速)之前，利用挡板获得大的有效阻挡面积，以降低阻力矩，同时，在超过了预定转速时，挡板的有效阻挡面积减小，以获得对应于发动机转速的传递扭矩。然而，根据上述JP-A 2001-50309中公开的流体联轴器，不能响应于转速而改变挡板的有效阻挡面积。

发明内容

本发明的目的是提供一种配备有挡板机构的流体联轴器，该挡板机构能够响应于转速而改变挡板的有效阻挡面积。

为了达到上述目的，这里提供了一种流体联轴器，其包括：

泵轮，其具有一个泵轮壳和设置在泵轮壳中的多个叶片；

涡轮，其具有一个面对着泵轮壳安置的涡轮壳和设置在涡轮壳中的多个流道板；以及

挡板机构，其安置在由泵轮壳和涡轮壳形成的流体循环通道中；

挡板机构包括：第一圆环形挡板，其具有沿圆周方向分布的多个第一开口，并且被构造为与泵轮或涡轮形成一体；第二圆环形挡板，其具有沿圆周方向分布的多个第二开口，并且布置成与第一挡板重叠且能够相对于第一挡板转动；以及离心力作动装置，其用于响应于第一挡板的转速而使第二挡板相对于第一挡板转动；

离心力作动装置将第二挡板安置在相对于第一挡板的这样的位置上，即在第一挡板的转速低时，使第一开口与第二开口的重合量减小，而在第一挡板的转速高时，将第二挡板相对于第一挡板转动，以增大第一开口与第二开口的重合量。

离心力作动装置包括分别形成在第一挡板和第二挡板中的第一长孔和第二长孔、被设置成穿过第一长孔和第二长孔的配重件、用于推压第二挡板而使之沿预定方向相对于第一挡板转动的弹性推压装置，第一长孔和第二长孔中的至少一个相对于穿过它们中心的径向直线倾斜。

附图说明

图1是配备有根据本发明的一个实施例的流体联轴器的驱动装置的剖视图；

图2是根据本发明的一个实施例的流体联轴器的剖视图；

图3是配备在图2所示流体联轴器中的挡板机构第一实施例中的第一挡板的主视图；

图4是配备在图2所示流体联轴器中的挡板机构中的第二挡板的主视图；

图5是配备在图2所示流体联轴器中的挡板机构的第一操作状态图；

图6是配备在图2所示流体联轴器中的挡板机构的第二操作状态图；

图7是沿着图5中的线A-A所作的剖视图；

图8是配备在根据本发明的流体联轴器中的挡板机构第二实施例的第一操作状态图；

图9是配备在根据本发明的流体联轴器中的挡板机构第二实施例的第二操作状态图；

图10是根据本发明的流体联轴器的特性图；

图11是以前使用的一种流体联轴器的特性图；

图12是以前使用的流体联轴器的一个实例中的工作流体流动示意图；

图13是以前使用的流体联轴器的另一个实例中的工作流体流动示意图。

具体实施方式

下面参照附图进一步详细描述根据本发明的流体联轴器的优选实施例。

图1中示出了驱动装置的一个实施例，其中一种根据本发明的流体联轴器设置在汽车发动机与摩擦离合器之间。图示的实施例中的驱动装置包括一个作为原动机的内燃机2、一个根据本发明的流体联轴器4和一个摩擦离合器7。图示实施例中的内燃机2是柴油机，位于将在后文描述的泵轮所在一侧的流体联轴器4安装在曲轴21的一端上。

流体联轴器4布置在流体联轴器壳40中，该流体联轴器壳通过诸如螺栓23等紧固装置安装在柴油机2上。图示的实施例中的流体联轴器4包括一个泵轮41、一个面对着泵轮41安置的涡轮42和一个连接着泵轮41的壳体43。

构成流体联轴器4的泵轮41包括：一个杯状泵轮壳412，其具有一个圆环形芯环411；以及多个叶片413，它们沿径向安置在泵轮壳412中。泵轮壳412通过诸如焊接等固定方式而固定在壳体43上。壳体43通过诸如螺栓441、螺母442等紧固件安装在一个驱动板44的外周部分上，该驱动板44的内周部分通过螺栓24安装在曲轴21上。这样，泵轮41的泵轮壳412通过壳体43和驱动板44连接着曲轴21。一个用于起动的环形齿轮45装配在驱动板44的外周上，以与一个未示出的起动马达上的驱动齿轮啮合。

涡轮42包括一个杯状涡轮壳422，其具有一个与泵轮41的泵轮壳412面对着的圆环形芯环421；以及多个流道板423，它们沿径向安置在涡轮壳422中。涡轮壳422通过诸如焊接等固定方式而固定在一个涡轮毂47上，该涡轮毂通过花键装配在一个输出轴46上，该输出轴相对于作为输入轴的曲轴21同轴安置。

图1所示实施例中的流体联轴器4安置在由泵轮壳412和涡轮壳422形成的流体循环通道400上，并且配备有一个挡板机构5，该挡板机构的有效阻挡面积基于转速而改变。挡板机构5将在后文中详细描述。

图示实施例中的流体联轴器4具有一个液压泵60。该液压泵60设在一个泵壳62中，该泵壳通过诸如螺栓61等固定装置而固定在摩擦离合器7的将在后文描述的离合器壳7中，该摩擦离合器安装在流体联轴器壳40中。液压泵60被如此构造，即被一个固定在泵轮41的泵轮壳412上的泵轮毂48旋转驱动，并且通过一个未示出的流体通道向泵轮41和涡轮42供应工作流体。泵轮毂48通过轴承49而被涡轮毂可旋转地支撑着。

下面描述摩擦离合器7。

摩擦离合器7安置在一个离合器壳70中，该离合器壳通过螺栓71安装在流体联轴器壳40上。图示实施例中的摩擦离合器7包括：一个离合器驱动板72，其安装在流体联轴器4的输出轴46上；一个传动轴73(在图示的实施例中，变速器的输入轴未示出)，其安置在与输出轴46相同的轴线上；一个从动板76，其安装在一个通过花键装配在传动轴73上的离合器毂74上，并且在其外周部分装有离合器衬片75；一个压力板77，其用于将从动板76按压在离合器驱动板72上；一个膜片弹簧78，其用于将压力板77推向离合器驱动板72；一个分离轴承79，其与膜片弹簧78的内端部接合，并且以膜片弹簧78的中间部位作为支点781而操纵该膜片弹簧；以及一个离合器分离叉80，其用于沿轴向操纵分离轴承79。当如此构造的摩擦离合器处在图中所示的状态时，压力板77在膜片弹簧78的弹力作用下被推向离合器驱动板72。这样，安装在从动板76上的离合器衬片75被按压在离合器驱动板72上，因而传递到输出轴46上的动力会通过离合器驱动板72和从动板76传递到传动轴73上。为了切断动力传递，液压力被供应到辅助油缸(未示出)，以操纵离合器分离叉80，从而将分离轴承79向图1中的左侧移动。这样，膜片弹簧78被如图中的双点划线所示操纵，以释放施加在压力板77上的压力，从而切断动力从离合器驱动板72向从动板76的传递。

配备有图示实施例中的流体联轴器的驱动装置就如前所述构造出来了。下面描述它的操作。

产生在柴油机2的曲轴21(输入轴)上的驱动力通过驱动板44而被传递到流体联轴器4的壳体43上。由于壳体43和泵轮41的泵轮壳412被构造成一个整体，因此泵轮41在驱动力的作用下旋转。随着泵轮41的旋转，泵轮41中的工作流体在离心力的作用下沿着叶片413流向外周，并且如箭头所示流入涡轮42所在一侧。工作流体先流入涡轮42所在侧，然后流向其外周侧，再如箭头所示返回泵轮41中。这样，随着泵轮4 1和涡轮42中的工作流体循环通过泵轮41和涡轮42，泵轮41一侧的驱动扭矩通过工作流体传递到涡轮42一侧。传递到涡轮42一侧的驱动力通过涡轮壳422和涡轮毂47传递到输出轴46，再通过摩擦离合器7传递到变速器(未示出)。

接下来参照图2至7描述所述根据第一实施例的挡板机构5。

根据第一实施例的挡板机构5具有第一圆环形挡板51和第二圆环形挡板52，它们安置在泵轮壳412与涡轮壳422之间。参看图3，第一挡板51具有多个(图示的实施例中为六个)沿圆周方向形成的第一开口511和形成在第一开口511之间的多个(图示的实施例中为六个)第一长孔512，所述第一长孔相对于穿过它们中心的径向直线倾斜预定的角度。如此形成的第一挡板51在其内周装配在泵轮毂48上，并且将其外周安置在由泵轮壳412的芯环411和涡轮壳422的芯环421形成的空间中。第一挡板51通过适宜的固定方法而紧固在泵轮壳412上，并且被构造成与泵轮41整体旋转。

参看图4，第二挡板52具有与上述第一挡板51中相同的多个(图示的实施例中为六个)沿圆周方向形成的第二开口521和形成在第二开口521之间的多个(图示的实施例中为六个)第二长孔522，所述第二长孔相对于穿过它们中心的径向直线倾斜预定的角度。第二长孔522被成形为相对于穿过它们中心的径向直线倾斜预定的角度，但倾斜方向与形成在第一挡板51中的第一长孔512相反。如此形成的第二挡板52以这样的方式相对于第一挡板51布置在涡轮侧(图2中的左侧)，即沿轴向与第一挡板51重叠。第二挡板52的内周装配在泵轮毂48上，并且将其外周安置在由泵轮壳412的芯环411和涡轮壳422的芯环421形成的空间中。沿轴向与第一挡板51重叠安置的第二挡板52被构造成能够相对于第一挡板51转动。第二挡板52被一个装于泵轮毂48上的卡环481限制着而不能在图2中移向轴向左侧。

配重件53被设置成穿过形成在第一挡板51中的第一长孔512和形成在第二挡板52中的第二长孔522，从而可沿这两个长孔移动。每个配重件53分别由一个阶梯形螺栓531和一个螺母532组成，所述螺栓和螺母由大比重的金属材料制成。阶梯形螺栓531包括：一个头部531a，其直径大于第一长孔512和第二长孔522的宽度，一个大径部分531b，其尺寸略小于第一长孔512和第二长孔522的宽度，以及一个小径部分531c，其尺寸小于大径部分531b并在其外周形成有螺纹。大径部分531b的轴向长度略大于第一挡板51和第二挡板52的厚度之和。如此构造的阶梯形螺栓531穿过形成在第一挡板51中的第一长孔512和形成在第二挡板52中的第二长孔522，并且通过将螺母532拧在小径部分531c上，使得阶梯形螺栓531能够在两个长孔中移动。由阶梯形螺栓531和螺母532组成的配重件53与第一挡板51一起旋转，而第一挡板51与泵轮41整体旋转，该旋转产生了离心力。基于离心力的大小，配重件53沿着形成在第一挡板51中的第一长孔512并沿着形成在第二挡板52中的第二长孔522从它们的内端部分向外端部分移动。

第一实施例中的挡板机构5具有一个弹性推压装置54，其用于推动第二挡板52相对于第一挡板51沿预定方向转动。如图7所示，共有三个图示的弹性推压装置54在圆周方向上以预订间隔布置在第一挡板51和第二挡板52的外周部分中。每个弹性推压装置54分别由一个安置在第一挡板51和第二挡板52之间的压缩卷簧541构成。压缩卷簧541安置在具有半圆形横截面的弹簧容纳部分513和523中，所述弹簧容纳部分以向外突出的形式在彼此相对的位置上分别形成在第一挡板51和第二挡板52中。压缩卷簧541的一端装配在形成于第一挡板51中的接合突起514上，另一端装配在形成于第二挡板52中的接合突起524上。这样，由于压缩卷簧541的弹性力，第二挡板52被推压而沿着图5中的箭头所示方向转动。结果，除非第一挡板51的转速即泵轮41的转速达到预定速度以使预定大小的离心力施加在配重件53上，否则形成在第一挡板51中的第一长孔512的内端就会处在与形成在第二挡板52中的第二长孔522的内端重合的位置上，如图5所示。在这种状态下，形成在第一挡板51中的多个第一开口511与形成在第二挡板52中的多个第二开口521之间的重合量处于最小，即利用挡板获得最大阻挡面积。因此，在图5所示状态下，挡板机构5为工作流体提供了最小的流路面积。

另一方面，如果第一挡板51的转速即泵轮41的转速变得大于预定速度，以使大于预定值的离心力施加在配重件53上，则配重件53抵抗着压缩卷簧541的弹力而沿形成在第一挡板51中的第一长孔512和形成在第二挡板52中的第二长孔522向外端移动。结果，设有与配重件53相配合的第二长孔522的第二挡板52抵抗着压缩卷簧541的弹力而沿图6中的箭头所示方向转动。在图6所示的大于预定值的离心力施加在配重件53上的状态下，形成在第一挡板51中的多个第一开口511与形成在第二挡板52中的多个第二开口521之间的重合量处于最大(在图示的实施例中，两个开口完全重合)，即利用挡板获得最小阻挡面积。因此，在图6所示状态下，挡板机构5为工作流体提供了最大的流路面积。如上所述，形成在第一挡板51和第二挡板52中的第一长孔512和第二长孔522以及设置在第一挡板51和第二挡板52之间的配重件53和弹性推压装置54被用作离心力作动装置，用以响应于作用在第一挡板51和第二挡板52上的离心力而转动第二挡板52。

根据前面所述的第一实施例中的挡板机构5，在泵轮41的转速达到预定值(例如500rpm，即柴油机的怠速)之前，挡板形成的阻挡面积处于图5所示的最大值，而且挡板机构5中的工作流体流路面积最小。因此，与第一挡板51和第二挡板52碰撞的工作流体量增加了，以使工作流体的流率衰减而且传递力矩减小。这样，在泵轮和涡轮的速比(e)为零时的发动机怠速运转状态下，即在泵轮旋转而涡轮停止的状态下，可以降低阻力矩。另一方面，随着泵轮41或第一挡板51的转速变大超过预定值，增大的离心力作用在配重件53上。因此，由挡板形成的阻挡面积如图6所示减小，而且挡板机构5中的工作流体流路面积增大。也就是说，循环的工作流体在流入泵轮41中时不会过多地被第一挡板51和第二挡板52阻挡，因此，在发动机高速运转时，传递效率不会降低。

图10是配备有挡板机构5的流体联轴器的特性图，其中横轴表示泵轮和涡轮的速比(e)，纵轴表示流体联轴器的输入能力系数(τ)。在图10中，虚线表示柴油机在怠速(例如500rpm)运转时的特性，点划线表示发动机在起动时的转速(例如1000rpm)下的特性，实线表示发动机在最大转速(例如1500rpm)下的特性。也就是说，配备有本实施例中的挡板机构5的流体联轴器所具有的特性符合发动机的操作条件，从而可以降低怠速运转时的阻力矩，能够获得符合驾驶员驾驶感觉要求的传递扭矩，并且能够平稳地起动车辆。

接下来参照图8和9描述挡板机构的第二实施例。在第二实施例中的挡板机构5a中，那些与图1至7所示实施例的挡板机构5中相同的元件以相同的附图标记表示，并且不再重复详细叙述。

根据第二实施例的挡板机构5a利用螺旋拉伸弹簧541a作为弹性推压装置54a，用以将第二挡板52沿预定方向相对于第一挡板51转动。为了安置螺旋拉伸弹簧541a，第一挡板51和第二挡板52的外周部分中分别形成了三个缺口514和524。布置在相应三个缺口514和524中的螺旋拉伸弹簧541a分别在它们的一侧端部钩挂在第一挡板51上，在它们的另一侧端部钩挂在第二挡板52上。这样，第二挡板52被螺旋拉伸弹簧541a的弹力拉动而沿图8中的箭头所示方向转动。结果，除非第一挡板51的转速即泵轮41的转速达到预定速度以使预定大小的离心力施加在配重件53上，否则形成在第一挡板51中的第一长孔512的内端就会处在与形成在第二挡板52中的第二长孔522的内端重合的位置上，如图8所示。在这种状态下，形成在第一挡板51中的多个第一开口511与形成在第二挡板52中的多个第二开口521之间的重合量处于最小，即利用挡板获得最大阻挡面积。因此，在图8所示状态下，挡板机构5a为工作流体提供了最小的流路面积。

另一方面，如果第一挡板51的转速即泵轮41的转速变得大于预定速度，以使大于预定值的离心力施加在配重件53上，则配重件53抵抗着螺旋拉伸弹簧541a的弹力而沿形成在第一挡板51中的第一长孔512和形成在第二挡板52中的第二长孔522向外端移动。结果，设有与配重件53相配合的第二长孔522的第二挡板52抵抗着螺旋拉伸弹簧541a的弹力而沿图9中的箭头所示方向转动。在图9所示的大于预定值的离心力施加在配重件53上的状态下，形成在第一挡板51中的多个第一开口511与形成在第二挡板52中的多个第二开口521之间的重合量处于最大，即利用挡板获得最小阻挡面积。因此，在图9所示状态下，挡板机构5a为工作流体提供了最大的流路面积。因此，第二实施例中的挡板机构5a能够提供出与前面第一实施例中的挡板机构5相同的动作和效果。

在前面描述的第一和第二实施例中，构成挡板机构5和5a的第一挡板51被设置成与泵轮41整体旋转。然而，如果第一挡板51被设置成与涡轮42整体旋转，也能够获得相同的效果。此外，在上述第一和第二实施例中，第一长孔512和第二长孔522相对于穿过它们中心的径向直线在相反方向上以预定的倾角形成在第一挡板51和第二挡板52中，从而形成位于第一挡板51和第二挡板52之间的离心力作动装置，用以响应于作用在第一挡板51和第二挡板52上的离心力而转动第二挡板52。然而也可以这样设置，即第一长孔512和第二长孔522中的至少一个相对于穿过它们中心的径向直线倾斜。

根据本发明的流体联轴器被如前所述构造出来，并且可以提供以下效果。

也就是说，根据本发明，安置在由泵轮壳和涡轮壳形成的流体循环通道中的挡板机构包括：第一圆环形挡板，其具有沿圆周方向分布的多个第一开口，并且被构造为与泵轮或涡轮形成一体；第二圆环形挡板，其具有沿圆周方向分布的多个第二开口，并且布置成与第一挡板重叠且能够相对于第一挡板转动；以及离心力作动装置，其用于响应于第一挡板的转速而使第二挡板相对于第一挡板转动，并且离心力作动装置将第二挡板安置在相对于第一挡板的这样的位置上，即在第一挡板的转速低时，使第一开口与第二开口的重合量减小，而在第一挡板的转速高时，将第二挡板相对于第一挡板转动，以增大第一开口与第二开口的重合量。因此，可以有效地减小阻力矩，而又不会降低高速运转时的传递扭矩。

Claims (1)

1.一种流体联轴器，包括：

泵轮，其具有一个泵轮壳和设置在所述泵轮壳中的多个叶片；

涡轮，其具有一个面对着所述泵轮壳安置的涡轮壳和设置在所述涡轮壳中的多个流道板；以及

挡板机构，其安置在由泵轮壳和涡轮壳形成的流体循环通道中；

其中，所述挡板机构包括：第一圆环形挡板，其具有沿圆周方向分布的多个第一开口，并且被构造为与所述泵轮或所述涡轮形成一体；第二圆环形挡板，其具有沿圆周方向分布的多个第二开口，并且布置成与所述第一挡板重叠且能够相对于第一挡板转动；以及离心力作动装置，其用于响应于所述第一挡板的转速而使所述第二挡板相对于所述第一挡板转动；

所述离心力作动装置将所述第二挡板安置在相对于所述第一挡板的这样的位置上，即在所述第一挡板的转速低时，使所述第一开口与所述第二开口的重合量减小，而当所述第一挡板的转速提高时，将所述第二挡板相对于所述第一挡板转动，以增大所述第一开口与所述第二开口的重合量，

所述离心力作动装置包括：分别沿直径方向形成在所述第一挡板和所述第二挡板中的第一组长孔和第二组长孔、被设置成穿过所述第一组长孔和所述第二组长孔的配重件、用于推压所述第二挡板而使之沿预定方向相对于所述第一挡板转动的弹性推压装置，所述第一组长孔和所述第二组长孔中的至少一组相对于穿过它们中心的径向直线倾斜。

Images