CN101846168A - 一种新的液力偶合器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种新的液力偶合器。它区别于现有的液力偶合器与液力变矩器，其特点在于：泵轮叶片的半径小于涡轮叶片的半径，不带有液力变矩器中的导轮。本发明是为了消除液力偶合器不能变矩与液力变矩器构造复杂，效率低等缺点所作的改革。其具有装置构造简单，效率高，输出力矩大于输入力矩，制造成本低等特点。

Description

一种新的液力偶合器

技术领域

本发明是一种液力偶合器。

背景技术

现有的液力传动装置包括液力偶合器，液力变矩器两种。其中液力偶合器包括泵轮，涡轮。泵轮驱动液体带动涡轮工作。液力变矩器比偶合器多了一个固定的导轮，用来把工作液体的速度头转换为压力头提高涡轮的力矩，使输出力矩大于输入力矩，但固定的导轮的添置也使液力变矩器的效率有所降低，另外，液力变矩器的叶片也是曲面形状的，加工难度增大，设计不易优化。

从较早的机械工业出版社一九八四年十二月翻译出版的《机械技术手册》中册9-88至9-99页中所介绍的液力偶合器与液力变矩器，到较近的国防工业出版社二〇〇〇年五月出版的《液力调速与节能》，以及机械工业出版社二〇〇二年十月出版的《自动变速器结构原理图册》，以及最近检索的中国专利文献，申请号为：200620094057.3，和申请号为：200910219246.7，的专利文献中对两种液力传动装置所做的改变中，可以看出液力传动装置的一般原理及其结构到现在一直没有太大的改变与革新。

液力偶合器是后于液力变矩器而出现的液力传动装置。它的构造比较简单，现在都是无内环结构，平直叶片，泵轮也是由外壳与叶片为一体的整体构成，效率比液力变矩器高，制造和设计都比液力变矩器简单些，但泵轮与涡轮叶片的半径是相等的，因此两轮的力矩也就相等，起动时原动机容易过载，不能改变泵轮与涡轮之间的力矩比例。

现在液力变矩器多用于汽车方面而液力偶合器多用于节能设备上面。它们的上述缺点一直没有大的改观。

发明目的

本发明的目的是：用新的原理来改变现有液力偶合器不能变矩的缺点。使新的液力偶合器也能够具有液力变矩器那样改变力矩的功能。且去掉导轮这样的部件。

发明内容

本发明的技术方案之要点在于：该液力传动装置的泵轮叶片的半径小于涡轮叶片的半径。对应的涡轮叶片的半径同其外壳仍然保持同一尺寸不变，两轮的半径相同，但叶片的尺寸不同，同时泵轮叶片的顶端也就形成了一个径向开口与一个与涡轮叶片开口相对的轴向开口。本发明的名称虽然是“液力偶合器”但已与其有性质上的不同，已经不在是传统意义上的液力偶合器了。

液力传动装置的力矩同其直径的五次方成正比。在泵轮的腔室中叶片的半径小于腔室（外壳）的半径，而在涡轮中腔室的半径与叶片的半径是一样的。也就是说，如果与现有的液力偶合器相比较，本发明就是把现有的液力偶合器泵轮的叶片从顶上去除一部分，形成了叶片顶端的径向开口，这样泵轮叶片就多了一个径向的开口（如果把流出泵轮叶片时液流的方向做出规定的话，那么从泵轮叶片中直接流入涡轮叶片的是轴向液流，而流出叶片后经过外壳改变方向进入涡轮叶片的是径向液流）。它就成为了和本发明一样的液力传动装置了。现有的液力偶合器按照上面的规定它都是轴向液流，而本发明则出现了径向和轴向两个方向的液流。

泵轮叶片的半径与涡轮叶片半径不同，所以作用于它们的力矩也就大小不同，半径大的力矩大，半径小的力矩就小。两轮力矩之比为两轮叶片直径之比的五次方，这就是本发明的理论依据。泵轮的半径小，输入的驱动力矩也就小，涡轮的半径大，输出的力矩也就比泵轮的力矩大。

现有技术中液力偶合器的泵轮叶片的出口与涡轮叶片的进口相对应，工作液体在从泵轮到涡轮时作轴向流动。现在泵轮的叶片被去除一部分之后，泵轮叶片形成了一个径向开口使液流经由外壳导入涡轮叶片中。而此开口与泵轮外壳之间形成了一个空腔，这个空腔在泵轮叶片开口与涡轮叶片开口之间类似于一只连通的弯头，外壳把泵轮流出的径向液流改变方向导入涡轮叶片。工作时，在失速状态下（涡轮静止时）涡轮力矩与泵轮力矩之比最大，此后随着转差率不断缩小，涡轮力矩与泵轮力矩之比也逐渐接近于一，也就是接近液力偶合器（现有的叶片半径相同的液力偶合器）的工作状态，两轮之间的力矩趋于相等。

泵轮叶片与其外壳的尺寸之差就是泵轮叶片与涡轮叶片的尺寸之差，受泵轮的最高转速的高低与该液力传动装置直径的大小制约，在设计时，转速高两轮的叶片半径差可加大，直径大两叶片尺寸之差也可加大，说到底就是初始离心力的大小决定两叶片半径之差的大小，它们之间是成正比的关系。所以泵轮叶片半径小于涡轮叶片的具体数值是随着上述诸项条件的改变而改变的，只能在作具体设计时才能确定。

虽然液力偶合器与液力变矩器是两种不同的液力器件，但在这里特别要说明的是，现有的液力变矩器中也有泵轮叶片半径小于涡轮叶片半径的设计，但与本发明不同的是它们的叶片开口都是上下排列径向对置的，泵轮叶片的半径加上涡轮叶片的半径等于该液力装置的有效半径，泵轮与涡轮都有内环作为液流的导向环，这样布置的方式与带有液流导环的叶片不能起到改变力矩的作用，无技术上的意义，所以要用导轮来改变液流的运动方向使速度头与压力头相互转换，来增大涡轮的力矩。它们不能随着转差的改变而改变其液流作用于涡轮的半径，而这正是本发明的变矩原理。而本发明的泵轮与涡轮是左右排列轴向对置的液力偶合器，泵轮的径向开口流出的液流经由外壳导入涡轮。它们不是同一类器件，而且它们之间的工作原理也不同。

按照所需设计的不同要求，调整泵轮叶片与其涡轮半径尺寸的比例就能得到相应的输入输出力矩比的液力传动装置，在其液力传动装置的最大半径确定后，涡轮叶片不作调整和改变，主要是改变泵轮叶片的半径的长短，这也是本发明的要点。

泵轮叶片的开口与泵轮外壳之间形成的空腔类似于泵轮与涡轮之间的导管，由于泵轮叶片尺寸小于其外壳直径的尺寸所以形成一个无叶片作用的腔室部分，该部分腔室同涡轮一起构成了从泵轮径向开口处的高压区到泵轮轴心处的低压区的一个液流通道，液流靠泵轮叶片旋转产生的离心力的压力经由外壳流向涡轮，驱动涡轮工作。再从涡轮中回到泵轮的轴心处完成一个循环。

优点和积极效果

由于现有的两种液力传动装置：液力偶合器，液力变矩器，一个不具有改变力矩的能力，但构造简单，效率高，设计制造容易。另一个具有改变力矩的能力，但构造复杂，带有导轮，效率低，设计制造难，成本高。

与上面两种液力传动装置相比，本发明具有同液力偶合器相似的构造，设计制造容易同时又具有改变力矩的功能，运行效率比液力偶合器高，使本发明能够具有液力变矩器改变力矩的工作特点，去掉了导轮，具有节能高效，简易的优点。说到此发明比现有液力偶合器的工作效率高，是因为液力偶合器的效率等于涡轮转速与泵轮转速之比，其实，它应该再乘以涡轮与泵轮的力矩之比才等于它的工作效率，之所以没有乘以两轮的力矩之比是因为现有的液力偶合器的力矩之比等于一。所以液力偶合器的工作效率等于两轮转速之比，现在本发明的液力装置中在偶合器工作状态之外的工作状态中两轮力矩之比大于一，因为涡轮力矩大于泵轮力矩，所以在运行工作的过渡状态中本发明的效率是要高于现有的液力偶合器的。

说明书附图说明及实施方式

说明书附图中：图1就是本发明所说的一种新的液力偶合器的剖视简图。

其中标记为：

1是泵轮外壳，2是涡轮外壳，3是涡轮叶片，4是泵轮叶片。从简图中可以看到泵轮叶片比其外壳的半径小，泵轮叶片的上方是一个空腔，这个空腔也是泵轮叶片上方开口流向涡轮的，类似泵轮与涡轮之间的导管的部分。（此图如需要可用作说明书摘要的附图）

在具体实施中，上面已经说明，只要按照现有的液力偶合器的设计方法设计后，再把泵轮叶片按比例截短一部分，就可以构成本发明所说的新的液力传动装置了，但所需的额定功率应按泵轮叶片的直径来计算，其它部分和液力偶合器没有什么不同。

还有一种实施方式：为两个涡轮叶片中间夹着一个泵轮叶片，也就是双涡轮的实施方式。但泵轮叶片的半径小于涡轮叶片的半径这一点不变，叶片具有两个开口方向这一点也都是不变的，与权利要求是同样吻合的。这时泵轮叶片跟水泵的开放式泵轮类似。

Claims (2)

1.    本发明是一种液力偶合器，其中包括轴向排列的，泵轮，涡轮，其特征在于：泵轮叶片的半径小于涡轮叶片的半径。

2.    根据权利要求1所说的液力偶合器，其特征在于：泵轮叶片具有一个顶端开放的径向开口和一个与涡轮叶片开口相对的轴向开口。

Images