CN101832380A - 轿车扁平化无内环液力变矩器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轿车扁平化无内环液力变矩器。泵轮、涡轮和导轮在结构上没有内环，变矩器循环圆为扁平椭圆形，椭圆宽度w为变矩器有效直径D的0.18-0.21倍。泵轮叶片为空间扭曲叶片，工作面为空间曲面，是由外环空间曲线与进口边和出口边两条直线组成，涡轮叶片为空间扭曲叶片，工作面为空间曲面，是由外环空间曲线与进口边和出口边两条直线组成。与现有的有内环的扁平液力变矩器相比，K0由1.8升高到2.171，公称转矩由14.78N用升高到了15.737N用。去掉变矩器内环使得循环圆继续扁平，变矩器的启动变矩比和效率都有所提高，减小了功率损耗，节约能源。用较小的有效直径满足相同功率发动机的匹配要求。解决了前驱传动系布置空间受限问题，提高了性能，降低了能耗。

Description

轿车扁平化无内环液力变矩器
技术领域：
本发明涉及一种应用于轿车自动变速器，尤其是具有空间扭曲叶片的轿车扁平化无内环液力变矩器。
背景技术：
液力变矩器是轿车液力自动变速器的关键部件之一。作为一种柔性动力传动装置，具有无级变速、变矩的能力，使车辆起步平稳，并能够减缓冲击，提高传动系寿命，因而广泛应用于轿车工业。随着汽车工业的整体技术进步，汽车设计越来越紧凑，特别是目前轿车多为前置发动机前轮驱动，传动系布置空间狭小，因此就相应要求减小液力变矩器的轴向和径向尺寸，液力变矩器扁平化成为轿车变矩器发展的一个主要方向。
八十年代末，日本的马自达公司Shigemasa设计出一款扁平型液力变矩器，其叶栅系统是由铸造的导轮叶片、冲压的涡轮叶片和泵轮叶片组成。自此，二十年来，扁平化变矩器在日本轿车工业领域得到普及、推广和应用。Nissan公司研究中心Ejiri和MasaaKi Kuro研究了变矩器结构扁平后对性能的影响，分析了扁平化变矩器的流动损失情况，研究表明变矩器扁平化后其性能有所下降。丰田发动机公司研发的多种型号的自动变速器广泛应用了扁平化液力变矩器，并在2006年研发了一种用于轿车FSS(Flex start system)系统更为扁平的液力变矩器。美国Daimler-chrysler公司、德国ZF和LUK公司都业已开发出用于轿车的扁平化液力变矩器。
轿车液力变矩器系统一般由液力变矩器、闭锁离合器、离合器、减震器等组成。由于前置发动机前轮驱动轿车的空间结构有限，为给发动机与变速器其它部件创造更多的空间并更好的满足轿车动力性与经济性的要求，轿车液力变矩器正向扁平循环圆、无气蚀、高偶合点、小容量系数等方向发展。循环圆扁平率定义为循环圆宽度和有效直径之比。研究表明，当循环圆扁平率低于0.21时，上述有内环扁平化液力变矩器的整体性能会显著变差。上世纪八十年代，美国的科研工作者Z.Szydelshi研制了一种无内环液力变矩器，它在结构上介于液力变矩器和液力偶合器之间。与液力偶合器相似的地方是，它没有内环，泵轮和涡轮叶片均为平面倾斜叶片；与液力变矩器相似的地方是，具有固定不动的导轮，也没有内环。这种变矩器与普通液力变矩器相比，失速变矩系数较小(1.3-1.5)，叶片较平直，使得变矩器可作为偶合器工作。
对于前驱的液力自动变速中高档轿车而言，扁平率大于等于0.21的情况下，依旧不能满足整车对发动机空间的需要。为进一步拓展空间，在不降低液力变矩器整体性能的同时，继续减小变矩器轴向和径向尺寸。我国轿车自动变速器和其核心部件液力变矩器主要依赖进口，关于轿车液力变矩器扁平化的研究较少。因此，掌握轿车自动变速器核心技术并开发具有自主知识产权的具有空间扭曲叶片的轿车扁平化无内环液力变矩器具有重要的现实意义。
发明内容：
本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种轿车扁平化无内环液力变矩器。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
泵轮、涡轮和导轮在结构上没有内环，变矩器循环圆为扁平椭圆形，椭圆宽度w为变矩器有效直径D的0.18-0.21倍。
泵轮叶片为空间扭曲叶片，工作面为空间曲面，是由外环空间曲线与进口边和出口边两条直线组成，用等角射影法将外环空间曲线展开到平面上，其进口角α1为103°-106°，其出口角α2为57°-60°，其拐点P1位于有效直径D顶端50-65mm处，出口边在平面上，于Y轴之间的夹角α为4°-8°，由于没有内环，叶片的出口边和进口边相交于一点P，P点位于有效直径D顶端60-70mm.
涡轮叶片为空间扭曲叶片，工作面为空间曲面，是由外环空间曲线与进口边和出口边两条直线组成，外环空间曲线用等角射影法展开，其进口角为β1为36°-39°，其出口角β2为148°-151°，其拐点P3位于有效直径D一端35-50mm处，进口边在平面上，于Y轴之间的夹角α为9°-13°，由于没有内环，叶片的进口边和出口边相交于一点P2，P2点位于有效直径D顶端60-70mm。
有益效果：具有空间扭曲叶片无内环的扁平液力变矩器的K0为2.171，C0为
Figure GDA0000022066570000021
相应的公称转矩TBg0为15.737Nm。与具有空间扭曲叶片的有内环的扁平液力变矩器相比，K0由1.8升高到2.171，公称转矩TBg0由14.78N.m升高到了15.737N.m。去掉变矩器内环使得循环圆继续扁平，并且变矩器的启动变矩比和效率都有所提高，减小了功率损耗，节约能源。公称转矩亦得到了提高，用较小的有效直径满足相同功率发动机的匹配要求。与具有直叶片的无内环液力变矩器相比，K0由1.6升高到2.171，公称转矩TBg0由21.576N.m降低到了15.737N.m。解决了前驱传动系布置空间受限问题，提高了性能，降低了能耗。
附图说明：
附图1变矩器椭圆形循环圆主视图
附图2泵轮叶片叶形图
附图3涡轮叶片叶形图
附图4泵轮主视图
附图5泵轮剖视图
附图6涡轮主视图
附图7涡轮剖视图
附图8轿车扁平化无内环液力变矩器性能曲线图
1泵轮叶片外环空间曲线，2泵轮叶片出口边，3泵轮叶片进口边，4涡轮叶片外环空间曲线，5涡轮叶片进口边，6涡轮叶片出口边。
D变矩器有效直径，W椭圆形循环圆宽度，P泵轮叶片进口边与出口边在所在平面上的相交点，P1泵轮外环空间曲线用等角射影法展开到平面上的拐点，P2涡轮叶片进口边与出口边在所在平面上的相交点，P3涡轮外环空间曲线用等角射影法展开到平面上的拐点。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例作进一步的详细说明：
轿车扁平化无内环液力变矩器，是泵轮、涡轮和导轮在结构上没有内环，变矩器循环圆为扁平椭圆形，椭圆宽度w为变矩器有效直径D的0.18-0.21倍。
泵轮叶片为空间扭曲叶片，工作面为空间曲面，是由外环空间曲线与进口边和出口边两条直线组成，用等角射影法将外环空间曲线展开到平面上，其进口角α1为103°-106°，其出口角α2为57°-60°，其拐点P1位于有效直径D顶端50-65mm处，出口边在平面上，于Y轴之间的夹角α为4°-8°，由于没有内环，叶片的出口边和进口边相交于一点P，P点位于有效直径D顶端60-70mm.
涡轮叶片为空间扭曲叶片，工作面为空间曲面，是由外环空间曲线与进口边和出口边两条直线组成，外环空间曲线用等角射影法展开，其进口角为β1为36°-39°，其出口角β2为148°-151°，其拐点P3位于有效直径D顶端35-50mm处，进口边在平面上，于Y轴之间的夹角α为9°-13°，由于没有内环，叶片的进口边和出口边相交于一点P2，P2点位于有效直径D顶端60-70mm。
实施例1
轿车扁平化无内环液力变矩器，是泵轮、涡轮和导轮在结构上没有内环，变矩器循环圆为扁平椭圆形，椭圆宽度w为变矩器有效直径D的0.18倍。
泵轮叶片为空间扭曲叶片，工作面为空间曲面，是由外环空间曲线与进口边和出口边两条直线组成，用等角射影法将外环空间曲线展开到平面上，其进口角α1为103°°，其出口角α2为57°，其拐点P1位于有效直径D顶端50mm处，出口边在平面上，于Y轴之间的夹角α为4°，由于没有内环，叶片的出口边和进口边相交于一点P，P点位于有效直径D顶端60mm.
涡轮叶片为空间扭曲叶片，工作面为空间曲面，是由外环空间曲线与进口边和出口边两条直线组成，空间曲面用等角射影法展开，其进口角为β1为36，其出口角β2为148°，其拐点P3位于有效直径D顶端35mm处，进口边在平面上，于Y轴之间的夹角α为9°，由于没有内环，叶片的进口边和出口边相交于一点P2，P2点位于有效直径D顶端60mm。
实施例2
轿车扁平化无内环液力变矩器，是泵轮、涡轮和导轮在结构上没有内环，变矩器循环圆为扁平椭圆形，椭圆宽度w为变矩器有效直径D的0.21倍。
泵轮叶片为空间扭曲叶片，工作面为空间曲面，是由外环空间曲线与进口边和出口边两条直线组成，用等角射影法将外环空间曲线展开到平面上，其进口角α1为106°，其出口角α2为60°，其拐点P1位于有效直径D顶端65mm处，出口边在平面上，于Y轴之间的夹角α为8°，由于没有内环，叶片的出口边和进口边相交于一点P，P点位于有效直径D顶端70mm.
涡轮叶片为空间扭曲叶片，工作面为空间曲面，是由外环空间曲线与进口边和出口边两条直线组成，外环空间曲线用等角射影法展开，进口角为β1为39°，其出口角β2为151°，其拐点P3位于有效直径D顶端50mm处，进口边在平面上，于Y轴之间的夹角α为13°，由于没有内环，叶片的进口边和出口边相交于一点P2，P2点位于有效直径D顶端70mm。
实施例3
轿车扁平化无内环液力变矩器，是泵轮、涡轮和导轮在结构上没有内环，变矩器循环圆为扁平椭圆形，椭圆宽度w为变矩器有效直径D的0.20倍。
泵轮叶片为空间扭曲叶片，工作面为空间曲面，是由外环空间曲线与进口边和出口边两条直线组成，用等角射影法将外环空间曲线展开到平面上，其进口角α1为105°，其出口角α2为59°，其拐点P1位于有效直径D顶端60mm处，出口边在平面上，于Y轴之间的夹角α为6°，由于没有内环，叶片的出口边和进口边相交于一点P，P点位于有效直径D顶端65mm.
涡轮叶片为空间扭曲叶片，工作面为空间曲面，是由外环空间曲线与进口边和出口边两条直线组成，外环空间曲线用等角射影法展开，其进口角为β1为38°，其出口角β2为150°，其拐点P3位于有效直径D顶端45mm处，进口边在平面上，于Y轴之间的夹角α为11°，由于没有内环，叶片的进口边和出口边相交于一点P2，P2点位于有效直径D顶端65mm。

Claims (3)

1.一种轿车扁平化无内环液力变矩器，是由连接爪焊接到液力变矩器罩轮上，液力变矩器罩轮与泵轮焊接为一体，涡轮焊接到锁止离合器上，锁止离合器通过花键联接到涡轮轴，导轮通过单向离合器安装到导轮座上，单向离合器通过花键联接到导轮座上，单向离合器通过止推轴承和止推轴承安装到涡轮和泵轮之间构成，其特征在于，泵轮、涡轮和导轮在结构上没有内环，变矩器循环圆为扁平椭圆形，椭圆宽度w为变矩器有效直径D的0.18-0.21倍。
2.按照权利要求1所述的轿车扁平化无内环液力变矩器，其特征在于，泵轮叶片为空间扭曲叶片，工作面为空间曲面，是由外环空间曲线与进口边和出口边两条直线组成，用等角射影法将外环空间曲线展开到平面上，其进口角α1为103°-106°，其出口角α2为57°-60°，其拐点P1位于有效直径D顶端50-65mm处，出口边在平面上，于Y轴之间的夹角α为4°-8°，由于没有内环，叶片的出口边和进口边相交于一点P，P点位于有效直径D顶端60-70mm。
3.按照权利要求1所述的轿车扁平化无内环液力变矩器，其特征在于，涡轮叶片为空间扭曲叶片，工作面为空间曲面，是由外环空间曲线与进口边和出口边两条直线组成，外环空间曲线用等角射影法展开，其进口角为β1为36°-39°，其出口角β2为148°-151°，其拐点P3位于有效直径D顶端35-50mm处，进口边在平面上，于Y轴之间的夹角α为9°-13°，由于没有内环，叶片的进口边和出口边相交于一点P2，P2点位于有效直径D顶端60-70mm。
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