CN100406778C

CN100406778C - 液力偶合器

Info

Publication number: CN100406778C
Application number: CN2004100036086A
Authority: CN
Inventors: 岩男信幸; 山本康
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2024-02-03
Also published as: JP4042582B2; US20040154291A1; DE602004002121T2; DE602004002121D1; CN1519493A; EP1445504B1; US7048502B2; EP1445504A1; JP2004239386A

Abstract

本发明提供一种能够不牺牲传递扭矩、有效地降低牵引扭矩的液力偶合器。该具有泵轮和涡轮的液力偶合器，所述泵轮具有：安装在泵衬套上、具备环状内环的环状泵壳体和放射状地被设置在该泵壳体内的多个叶片，所述涡轮与该泵轮相向设置，设有：被安装在可相对该泵衬套旋转的涡轮衬套上、具备环状的内环的环状的涡轮壳体和放射状地被设置在该涡轮壳体内的多个叶片。涡轮壳体可在该涡轮衬套上轴向滑动地构成，具有通过伴随着该涡轮的旋转的离心力的作用而在涡轮停止时泵轮和涡轮的间隙最大地将该涡轮向该泵轮侧推压的离心力推压装置。

Description

液力偶合器

技术领域

本发明涉及一种用于传递发动机的旋转力矩的液力偶合器(fluid coupling)的改进技术。

背景技术

液力偶合器(fluid coupling)作为船舶用、工业机械用、汽车用的动力传递偶合器以往一直在被使用。液力偶合器由具有环状的泵壳体和放射状地设置在该泵壳体内的多个叶片的泵轮，以及具有环状的涡轮壳体和放射状地设置在该涡轮壳体内的多个叶片、并与上述泵轮相向地设置的涡轮构成，在泵轮及涡轮内填充有工作流体。这种结构的液力偶合器将泵轮连接在作为发动机的例如柴油发动机的曲轴(作为液力偶合器的输入轴)上，将涡轮安装在与输入轴同一轴线上设置的输出轴上。

此外，也在上述泵壳体及涡轮壳体中使用设置了将工作流体整流用的环状的内环(导油环)的液力偶合器。

图9示出了一般的液力偶合器的特性，横轴为泵轮与涡轮的速度比(e)、纵轴为液力偶合器的输入容量系数(τ)。从图9可知，液力偶合器在泵轮与涡轮的速度比(e)为零(0)，即泵轮旋转、涡轮停止的状态下，输入容量系数(τ)为最大。在将具有这种特性的液力偶合器装配在车辆的驱动装置中的情况下，在车辆停止状态下驱动发动机、闭合变速机的变速齿轮的状态，即输入轴旋转、输出轴停止的状态下，在其特性上具有牵引扭矩。牵引扭矩一般称为发动机在以空转(怠速运转)转数(例如500rpm)运转的状态下的传递扭矩。牵引扭矩大时，发动机的空转运转明显不稳定，同时这种不稳定的旋转成为驱动系统发生异常振动的原因。此外，由于牵引扭矩大，也成为了空转运行时的燃料消耗恶化的原因。

作为用于降低上述的牵引扭矩的对策，已知有在泵轮与涡轮之间设置挡流板(buffle board)的技术。

对于设置了挡流板的牵引扭矩降低对策，参照图10和图11进行说明。图10所示的液力偶合器在泵轮P与涡轮T之间设置有被安装在输出轴OS上的环状的挡流板BP。另一方面，图11所示的液力偶合器在泵轮P的外周部上设置有环状的挡流板BP。

由于图10及图11所示的液力偶合器为固定的挡流板，虽然具有改变对应泵轮与涡轮的速度比(e)的输入容量系数(τ)的特性的效果，但不能相对于输入转数改变τ特性。即，为了应对牵引扭矩而使τ(e＝0)降低时，空转时的牵引扭矩与没有挡流板的相比较降低，但起步时的传递扭矩本身也同样地被降低，不将发动机转数上升到所需以上就不能起步，有导致燃料消耗恶化等的问题。另一方面，由于为了提高起步时传递扭矩而提高τ(e＝0)时，虽然得到了起步扭矩，但空转时的牵引扭矩加大，有空转时的燃料消耗恶化的问题。因此，使用固定挡流板的液力偶合器空转时的牵引扭矩与燃料消耗之间存在相互取舍(trade-off)的关系，不能将其解决。

此外，作为用于降低空转扭矩的对策，也提出了在泵壳体的内环或涡轮壳体的内环的内周或外周安装环状挡流板的液力偶合器的方案。(例如参照专利文献1)

专利文献1：日本特开2001-50309号公报

在将液力偶合器装备在车辆的驱动装置中的情况下，作为其特性，希望不牺牲发动机旋转速度、即泵轮的旋转速度高的起步时等的传递扭矩，不降低泵轮与涡轮的速度比(e)为零(0)即泵轮旋转、涡轮停止的空转时的传递扭矩。可是，在上述特开2001-50309号公报中公开的液力偶合器中，能够有效地降低空转时的传递扭矩、即牵引扭矩，但由于挡流板被固定，不能避免发动机旋转速度、即泵轮的旋转速度高的起步时等的传递扭矩的降低，未必是能满足需要的装置。

本发明是鉴于上述事实而做出的，其主要的目的是提供一种能够不牺牲传递扭矩地、有效地降低牵引扭矩的液力偶合器。

发明内容

根据本发明，为了解决上述主要技术问题提供了一种液力偶合器，具有：

泵轮，所述泵轮设有：安装在泵衬套上、具备环状内环的环状泵壳体和放射状地被设置在该泵壳体内的多个叶片；

涡轮，所述涡轮与该泵轮相向设置，设有：被安装在可相对该泵衬套旋转的涡轮衬套上、具备环状的内环的环状的涡轮壳体和放射状地被设置在该涡轮壳体内的多个叶片；其特征在于，

该涡轮壳体被构成为可在该涡轮衬套上沿轴向滑动，

具有通过伴随着该涡轮的旋转的离心力的作用而将该涡轮向该泵轮侧推压的离心力推压装置，且在涡轮停止时泵轮和涡轮的间隙最大。

此外，在本发明中提供了一种液力偶合器，具有：

泵轮，所述泵轮设有：安装在泵衬套上的环状泵壳体和放射状地设置在该泵壳体内的多个叶片；

涡轮，所述涡轮与该泵轮相向设置，具有：被安装在可相对该泵衬套旋转的涡轮衬套上的环状的涡轮壳体和放射状地设置在该涡轮壳体内的多个叶片；

箱体，其包围该涡轮并与该泵轮连接；其特征在于，

该涡轮壳体在内周部具有连通孔、并可在该涡轮衬套上沿轴向滑动地构成，

本发明的其他特征可通过以下说明得知。

附图说明

图1为装备了根据本发明构成的液力偶合器的驱动装置的一实施例的剖面图。

图2为根据本发明构成的液力偶合器的一实施例的剖面图。

图3为图2所示的液力偶合器的泵轮与涡轮的速度比(e)为零的状态的剖面图。

图4为根据本发明构成的液力偶合器的另一实施例的剖面图。

图5为图4所示的液力偶合器的泵轮与涡轮的速度比(e)为零的状态的剖面图。

图6为根据本发明构成的液力偶合器的再一实施例的剖面图。

图7为图6所示的液力偶合器的泵轮与涡轮的速度比(e)为零的状态的剖面图。

图8为根据本发明构成的液力偶合器的特性曲线图。

图9为以往使用的液力偶合器的特性曲线图。

图10为表示以往使用的液力偶合器的一例中的液力偶合器内部的工作流体的流动的说明图。

图11为表示以往使用的液力偶合器的另一例中的液力偶合器内部的工作流体的流动的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对根据本发明构成的液力偶合器的较佳实施例进行更详细地说明。

在图1中，示出了将根据本发明构成的液力偶合器设置在汽车用发动机与摩擦离合器之间的驱动装置的一实施例。图示的实施例中的驱动装置由作为发动机的内燃机2及根据本发明而构成的液力偶合器4及摩擦离合器7所构成。内燃机2在图示的实施例中由柴油发动机构成，在曲轴21的端部上安装有液力偶合器4的后述的泵轮一侧。

液力偶合器4设置在液力偶合器罩体40内，该液力偶合器罩体40通过螺栓23等紧固装置被安装在柴油发动机2上装着的罩体22上。图示的实施例的液力偶合器4具有泵轮41、与该泵轮41相向地设置的涡轮42及包围该涡轮42并与上述泵轮41相连接的箱体43。以下，参照图1和图2及图3对液力偶合器4进行说明。

构成液力偶合器4的泵轮41设有：具备环状的内环411的环状的泵壳体412、以及放射状地设置在该泵壳体412内的多个叶片413，泵壳体412通过焊接等固定手段被安装在上述箱体43上。再者，箱体43通过螺栓441、螺母442等的紧固装置被安装在通过螺栓24将内周部安装在上述曲轴21上的传动板44的外周部上。这样，泵轮41的泵壳体412通过箱体43及传动板44而被连接在曲轴21上。因此，曲轴21具有作为液力偶合器4的输入轴的功能。这种结构的泵轮41通过焊接等固定手段将泵壳体412的内周部安装在泵衬套(ポンプハブ)45上。

上述涡轮42设有：具备与上述泵轮41的泵壳体412相向地设置的环状内环421的环状的涡轮壳体422，以及放射状地设置于该涡轮壳体422内的多个叶片423。在涡轮壳体422的内周部上，安装有在内周面具有内花键461的环状轮毂46，该轮毂46沿轴向可滑动地设置在花键嵌合于与作为上述输入轴的上述曲轴21设置在同一轴线上的输出轴47上的涡轮衬套48上。即，通过在涡轮衬套48的外周面上形成外花键481，在该外花键481上花键嵌合轮毂46的内花键461，将轮毂46即涡轮壳体422可沿轴向滑动地安装在涡轮衬套48上。此外，在涡轮衬套48与上述泵衬套45之间设置有轴承49。因此，泵衬套45与涡轮衬套48被构成为相互可相对旋转。

图示实施例的液力偶合器4具有通过伴随着涡轮42的旋转的离心力的作用将涡轮42向泵轮41侧推压的离心力推压装置5。离心力推压装置5由与构成涡轮42的涡轮壳体422的内周部外表面相向地设置的导引部件51、安装在该导引部件51的涡轮壳体422一侧的侧面上的保持部件52、设置在该保持部件52和导引部件51及涡轮壳体422的内周部外表面之间的作为离心力动作部件的多个离心球53构成。导引部件51由环状圆盘形成，其内周通过焊接等固定手段被安装在上述涡轮衬套48上，其外周部朝向涡轮42侧弯曲地形成。此外，导引部件51与涡轮壳体422的内周部外表面的间隔以朝向外周越来越小的方式构成。保持部件52被形成为环状，其内周部通过焊接等固定手段被安装在导引部件51上，其外周部朝向涡轮42一侧地设置。离心球53最好由质量大的金属材料形成。上述导引部件51的外周缘及保持部件52的外周缘与分别相向的涡轮壳体422的外周面的间隔被设定成分别比离心球53的直径小，以离心球53不会从保持部件52与导引部件51及涡轮壳体422的内周部外表面之间脱离的方式而构成。此外，在涡轮衬套48的外周上，在外花键481的图中右端上安装有弹性挡环54，限制涡轮42的向图中右方，即泵轮41侧的移动。

参照图1继续进行说明。图示状态的实施例的液力偶合器4具有油压泵60。该油压泵60设置在通过螺栓61等固定装置而被安装在摩擦离合器7的后述的离合器罩体70上的泵罩体62上，上述摩擦离合器7被安装在上述液力偶合器罩体40上。该油压泵60由上述泵衬套45旋转驱动地构成，通过未图示的流体通路将工作流体向上述泵轮41及涡轮42内供给。

以下，对于上述摩擦离合器7进行说明。

摩擦离合器7设置在由螺栓71安装在上述液力偶合器罩体40上的离合器罩体70内。图示实施例的摩擦离合器7具有安装在上述液力偶合器4的输出轴47上的离合器传动板72、与输出轴47在同一轴线上设置的传动轴73(在图示的实施例中未图示的变速机的输入轴)、安装在花键嵌合于该传动轴73上的离合器套74上的、在外周部上安装有离合器摩擦片75的从动板76、将该从动板76向离合器传动板72推压的加压板77、将该加压板77朝向离合器传动板72施加力的膜片弹簧78、卡合在该膜片弹簧78的内端部上，将膜片弹簧78的中间部作为支点781而动作的分离轴承79、可使该分离轴承79沿轴向动作的离合器分离叉80。这样构成的摩擦离合器7在图示的状态中由膜片弹簧78的弹性力将加压板77朝向离合器传动板72推压，从而，将安装在从动板76上的离合器摩擦片75推压向离合器传动板72，将传递到液力偶合器4的输出轴47上的动力通过离合器传动板72及从动板76而传递到传动轴73上。在切断该动力传递的场合，在向未图示的从动油缸中供给油压，使离合器分离叉80动作，将分离轴承79向图1中左方移动时，使膜片弹簧78如图中双点划线所示地动作，通过解除向加压板77的推压力，切断从离合器传动板72向从动板76的动力传递。

装备了图示实施例的液力偶合器的驱动装置如上所述地构成，以下对其动作进行说明。

柴油发动机2的曲轴21(输入轴)产生的驱动力通过传动板44向液力偶合器4的箱体43中传递。由于箱体43与泵轮41的泵壳体412一体地构成，通过上述驱动力使泵轮41旋转。泵轮41旋转时泵轮41内的工作流体由于离心力沿叶片413向外周流动，如箭头所示流入涡轮42一侧。向涡轮42侧流入的工作流体朝向内周侧地流动，如箭头所示地回到泵轮41中。这样，通过泵轮41及涡轮42内的工作流体在泵轮41和涡轮42内的循环，将泵轮41侧的驱动扭矩通过工作流体向涡轮42侧传递。传递到涡轮42侧的驱动力通过涡轮壳体422、轮毂46及涡轮衬套48被传递到输出轴47上，再通过上述摩擦离合器7向未图示的变速器传递。

以下，对上述的液力偶合器4的扭矩传递特性进行说明。

在泵轮41与涡轮42的速度比(e)为零(0)，即泵轮41旋转、涡轮42停止状态的发动机的空转运转时，液力偶合器4内的工作流体的循环力为最大。此时，由于涡轮42停止，不向离心力推压装置5的离心球53作用离心力。从而，涡轮42由于循环的工作流体的作用向图2中左方移动。其结果，泵轮41的内环411与涡轮42的内环421的外周侧间隙S1及内周侧间隙S2增大，如图2中箭头所示地循环的工作流体的一部分从上述外周侧间隙S1通过由泵轮41的内环411与涡轮42的内环421形成的室及上述内周侧间隙S2返回到泵轮41一侧。从而，由于减小了从泵轮41侧向涡轮42侧循环的工作流体量，降低了从泵轮41向涡轮42的传递扭矩。

如上所述，在泵轮41和涡轮42的速度比(e)为零(0)的状态下，液力偶合器4内的工作流体的循环力为最大，但随着该速度比(e)接近1.0，旋转速度加快，液力偶合器4内的工作流体的循环力减弱。因而，通过工作流体的循环力将涡轮42向左方推压的力减小。另一方面，在涡轮42旋转时在离心力推压装置5的离心球53上作用有离心力，离心球53在导引部件51的侧面上被导引的同时，朝向外周移动。其结果，如图3所示，离心球53推压涡轮壳体422的外表面，使涡轮42向右方即泵轮41侧移动，直到轮毂46与弹性挡环54抵接。从而，泵轮41的内环411与涡轮42的内环421的间隙S1、S2逐渐减小，由于通过由泵轮41的内环411与涡轮42的内环421形成的室返回到泵轮41侧的工作流体量逐渐减少，传递扭矩增加。

参照图8所示的特性曲线图对上述液力偶合器的特性进行说明。图8中的横轴为泵轮与涡轮的速度比(e)、纵轴为液力偶合器的输入容量系数(τ)。在图8中，实线为将涡轮42固定在图3所示位置上的以往的液力偶合器的特性，虚线为上述的液力偶合器4的特性。图示实施例的液力偶合器4在泵轮41与涡轮42的速度比(e)为零(0)的状态下，由于如上所述地从泵轮41侧向涡轮42侧循环的工作流体量减少，所以如图8虚线所示，输入容量系数(τ)与实线所示的以往的液力偶合器相比较大幅度地降低。从而，能够大幅度地降低在泵轮41旋转、涡轮42停止的状态下的发动机的空转运行时的牵引扭矩。另一方面，由于随着泵轮41与涡轮42的速度比(e)接近1.0，即使旋转速度加快液力偶合器4内的工作流体的循环力也减弱，再一方面，因为通过涡轮42的旋转而产生的作用在离心球53上的离心力，离心球53向外周方向移动，从而使涡轮42向泵轮41侧移动，泵轮41的内环411与涡轮42的内环421之间的间隙S1、S2依次减小，通过由泵轮41的内环411与涡轮42的内环421形成的室向泵轮41侧返回的工作流体量逐渐减少，因此输入容量系数(τ)如图8中虚线所示地逐渐与实线所示的将涡轮42固定的液力偶合器的特性相一致。从而，在泵轮41与涡轮42的速度比(e)接近1.0状态下的传递扭矩不会降低。

以下，参照图4及图5对根据本发明构成的液力偶合器的其他实施例进行说明。在图4及图5所示的实施例中对与上述图2及图3所示的实施例的各部件相同的部件注以相同符号，并省略其说明。

图4及图5所示的实施例在泵轮41的内环411a的外周缘及内周缘与涡轮42的内环421a的外周缘及内周缘相互重合而构成的液力偶合器4a中使用了本发明。并且，在图4及图5所示的实施例中，在构成涡轮42的涡轮壳体422的内周部形成多个流通孔422a。这样构成的液力偶合器4a，在泵轮41与涡轮42的速度比(e)为零(0)、即泵轮41旋转、涡轮42停止状态下的发动机的空转运转时，与上述的图2及图3所示的实施例同样地液力偶合器4a内的工作流体的循环力为最大。此时，由于涡轮42停止，离心力不作用在离心力推压装置5的离心球53上。从而，涡轮42由于循环的工作流体的作用如图4所示地向左方移动。其结果，泵壳体412与涡轮壳体422的间隙增大。但是，由于泵轮41的内环411a的外周缘及内周缘与涡轮42的内环421a的外周缘及内周缘相互重合地构成，两内环之间不产生间隙，因此液力偶合器4a内循环的工作流体不通过由两内环形成的室。从而，液力偶合器4a内循环的工作流体的一部分如图4中箭头所示地从泵壳体412与涡轮壳体422的外周缘之间的间隙S3向由涡轮壳体422与箱体43形成的室流出，通过形成于涡轮壳体422的内周部的流通孔422a而流入到液力偶合器4a内并向泵轮41侧返回。从而，由于从泵轮41侧向涡轮42侧循环的工作流体量减少，从泵轮41向涡轮42的传递扭矩降低。

另一方面，随着泵轮41与涡轮42的速度比(e)接近1.0，旋转速度加快，液力偶合器4a内的工作流体的循环力减弱。因而，与上述的图2及图3所示的实施例同样，通过工作流体的循环力将涡轮42向左方推压的力减小。再一方面，在涡轮42旋转时在离心力推压装置5的离心球53上作用有离心力，离心球53在导引部件51的侧面上被导引的同时朝向外周移动。其结果，如图5所示，离心球53推压涡轮壳体422的外表面，使涡轮42向右方即泵轮41侧移动，直到轮毂46与弹性挡环54相抵接。从而，由于泵壳体412与涡轮壳体422的间隙逐渐减小，从泵壳体412与涡轮壳体422的外周缘之间的间隙S3流出的工作流体量逐渐减少，传递扭矩增加。图4及图5所示的实施例的液力偶合器4a由于以上所述地动作，与上述的图2及图3所示的实施例同样地具有图8中虚线所示的特性。从而，图4及图5所示的实施例的液力偶合器4a不会降低传递扭矩，能够有效地降低牵引扭矩。

以下，参照图6及图7对根据本发明构成的液力偶合器的再一实施例进行说明。在图6及图7所示的实施例中对与上述各实施例的各部件相同部件注以相同符号，并省略其说明。

图6及图7所示的实施例在由没有内环的泵轮41与涡轮42构成的液力偶合器4b中使用了本发明，与图4及图5所示的实施例同样地在构成涡轮42的涡轮壳体422的内周部上设置了多个流通孔422a。

这样构成的液力偶合器4b在泵轮41与涡轮42的速度比(e)为零(0)，即泵轮41旋转、涡轮42停止状态的发动机的空转运转时，与上述各实施例同样地，液力偶合器4b内的工作流体的循环力为最大。此时，由于涡轮42停止，离心力不作用在离心力推压装置5的离心球53上。从而，涡轮42由于循环的工作流体的作用如图6所示地向左方移动。其结果，泵壳体412与涡轮壳体422的间隙增大。从而，液力偶合器4b内循环的工作流体的一部分如图6中箭头所示，从泵壳体412与涡轮壳体422的外周缘之间的间隙S3向由涡轮壳体422和箱体43形成的室内流出，通过形成于涡轮壳体422的内周部上的流通孔422a流入到液力偶合器4b内并返回泵轮41侧。从而，由于从泵轮41侧向涡轮42侧循环的工作流体量减少，降低了从泵轮41向涡轮42的传递扭矩。

另一方面，随着泵轮41与涡轮42的速度比(e)接近1.0，旋转速度加快，液力偶合器4b内的工作流体的循环力减弱。因而，与上述各实施例同样，通过工作流体的循环力将涡轮42向左方推压的力减小。再一方面，涡轮42旋转时在离心力推压装置5的离心球53上作用有离心力，离心球53在导引部件51的侧面上被导引的同时朝向外周移动。其结果，如图7所示，离心球53推压涡轮壳体422的外表面，涡轮42向右方即泵轮41侧移动，直到轮毂46与弹性挡环54相抵接。从而，泵壳体412与涡轮壳体422的间隙逐渐减小，从泵壳体412与涡轮壳体422的外周缘之间的间隙S3流出的工作流体量逐渐减少，因此传递扭矩增加。图6及图7所示的实施例的液力偶合器4b由于以上所述地动作，与上述的各实施例同样地具有图8中虚线所示的特性。从而，图6及图7所示的实施例的液力偶合器4b也不会降低传递扭矩，能够有效地降低牵引扭矩。

由于按照本发明的液力偶合器如上所述地构成，不会牺牲在泵轮与涡轮的速度比(e)接近1.0的状态下的传递扭矩，而在泵轮与涡轮的速度比(e)为零(0)，即泵轮旋转、涡轮停止的状态下的从泵轮向涡轮的传递扭矩能够降低，从而能够有效地降低牵引扭矩。

Claims

1.一种液力偶合器，具有：

该涡轮壳体被构成为可在该涡轮衬套上沿轴向滑动，

2.按照权利要求1所述的液力偶合器，其特征在于，该离心力推压装置具备：与该涡轮壳体的内周部外表面相向地设置、被安装在该涡轮衬套上的环状的导引部件、被安装在该导引部件的该涡轮壳体一侧的侧面上的保持部件、设置在该保持部件和该导引部件及该涡轮壳体的内周部外表面之间的多个离心力动作部件。

3.一种液力偶合器，具有：

箱体，其包围该涡轮并与该泵轮连接；其特征在于，

4.按照权利要求3所述的液力偶合器，其特征在于，该离心力推压装置具有：与该涡轮壳体的内周部外表面相向地设置、被安装在该涡轮衬套上的环状的导引部件、被安装在该导引部件的该涡轮壳体一侧的侧面上的保持部件、设置在该保持部件和该导引部件及该涡轮壳体的内周部外表面之间的多个离心力动作部件。

5.按照权利要求3所述的液力偶合器，其特征在于，该泵壳体及该涡轮壳体分别具有环状的内环，该两内环的外周缘及内周缘分别相互重合地构成。