CN102725556B - 液力机械、特别是液力减速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液力机械，该液力机械具有以它们与彼此一起形成环形的工作空间的方式彼此相对地布置的两个叶轮，其中所述空间能填充有工作介质，以通过工作室中的工作介质的循环流动液力地将转矩从第一叶轮传递至第二叶轮。第一叶轮围绕旋转轴线（4）旋转，并且第二叶轮在与第一叶轮的旋转方向相同或相反的旋转方向上围绕相同的旋转轴线旋转，或者保持静止。每个叶轮的叶片（5）以一弧从工作空间的径向内壁（6）上的径向内叶片端（5.1）延伸至工作空间的径向外壁（7）上的径向外叶片端（5.2），并且在平面图中在旋转轴线的方向上该弧具有每个叶轮上的圆弧的形状。

Description

液力机械、特别是液力减速器

本发明涉及一种具体地根据权利要求1的前序部分的液力机械（hydrodynamic machine），特别地涉及一种液力减速器（hydrodynamicretarder）。

液力机械包括至少两个装有叶片的叶轮，这些装有叶片的叶轮在下面将被称作叶轮并且它们共同形成环形的工作室。将恰好包括用于形成工作室的两个叶轮（即液力联接器和液力减速器）的这种液力机械与其中额外地在工作室中设有固定的或者可固定的导向叶片组件（所谓的液力转换器）的这种液力机械加以区别。本发明特别地涉及恰好具有两个叶片的前者的液力机械，并且特别地涉及这样的液力减速器：其中将驱动力或转矩从第一旋转叶轮传递至第二固定叶片，或者从第一旋转叶轮传递至相对于第一叶轮在相反方向上旋转以制动第一叶轮的第二叶轮。

在本发明可应用的车辆传动系统中，该液力机械，并且具体是液力减速器，得到广泛地使用，该液力机械包括两个叶轮，这两个叶轮具有平的叶片轮廓的叶片并且在轴向方向上彼此相对以形成环形工作室。叶片的相互面对的自由轴向端部（其也被称作叶片的前边缘）通常是直的并且在相应叶轮的径向方向上延伸。为了放大在液力机械的旋转方向上的动力传输，还提出为叶轮设置倾斜的叶片，使得叶片在上述旋转方向上以穿入（piercing）的方式相对于彼此布置。就叶片的前边缘在叶轮的径向方向上的直的进展而言，这什么也改变不了。还已提出了以成螺旋形（twisted）的方式布置叶片，以通过铸造以使得其能够旋转地脱模的方式整体地生产叶轮。叶片的前边缘在叶轮方向上的直的进展将不会由此而受影响。

US 5,147,181描述了一种与上述的叶片轮廓完全不同的叶片轮廓。在这种情形中，叶片以一弧（arc）从环形的工作室的径向内壁延伸直至工作室的径向外壁。根据该说明书，为了引导工作室中的液力循环流动的流动，相应地该弧设有非常特定的抛物线形状。

已公开的专利申请DE 2 239 562 A描述了一种具有类似的弧形叶片的液力制动器，其包括倾斜地在两个叶轮之间的分离间隙的平面上在俯视图中介于叶片的内表面与循环壳体的外表面之间的圆形交叉线。叶片的弧在叶轮的旋转轴线方向上的视图中具有椭圆形的形状。

文献US 2,126,751A描述了叶片的线性前边缘，一方面，叶片的前边缘相对于径向方向倾斜，而另一方面，叶片的前边缘在分离间隙的平面的俯视图中具有略微成弧形的形状。还通过文献GB 663 463 A示出了叶片的相应形状。US 2,889,013A提出了设置中空球截形形式的杯状叶片。

尽管已知具有各种叶片轮廓的液力机械，但是仍然需要将低生产成本和高可靠性相结合实现关于效率的最佳效果。另一重要特征是效率在各种速度期间或者在工作室的不同填充程度（完全填充与最小填充之间的填充操作状态）下的进展。

本发明基于提供一种这样的液力机械且特别是液力减速器的目的：其比先前已知的实施方式更好地实现所提及的要求。具体地，将有利地出现的液力机械或者液力减速器的潜在节省成本生产与效率在不同速度和工作室的不同填充状态下的有利进展相结合来实现高效率。

根据本发明的目的通过一种这样的液力机械且特别是液力减速器来实现：其有利地恰好包括两个叶轮，具有权利要求1的特征。在从属权利要求中提供了本发明的有利和特别适当的实施方式。

特别地布置为液力减速器的根据本发明的液力机械，包括至少两个叶轮，这至少两个叶轮以它们共同形成环形的工作室的方式彼此相对地布置，叶轮的叶片定位在该工作室中。工作室能填充有工作介质，或者根据一个实施方式，在能切断液力机械的驱动以使第一叶轮不起作用的情形中，工作室还能永久性地填充，以通过工作介质室中的工作介质的循环流动以液力的方式将转矩从第一叶轮传递至第二叶轮。如本领域的技术人员所深知的，通过第一叶轮的叶片将工作介质在工作室内径向地加速至外部，进入相对的第二叶轮，径向地迟滞于第二叶轮的内部并且进入第一叶轮径向地再次达到内部。由于该循环传递，执行转矩或者驱动力的期望传递。

在一些液力机械中，特别是布置为液力转化器的那些液力机械，叶片也能以偏离如上所述的工作室中的布置的方式来定位，使得循环流动进入第一叶轮和第二叶轮的入口或者循环流动离开第一叶轮和第二叶轮的出口能位于不同的直径上。

根据本发明，至少第一叶轮围绕一旋转轴线旋转。在作为液力联接器或者作为液力转换器的实施方式中，第二叶轮与第一叶轮一样在相同的旋转方向上围绕相同的旋转轴线旋转。在作为液力减速器的实施方式的情形中，第二叶轮是固定的或者从外部与第一叶轮的旋转方向相反地围绕相同的旋转轴线而驱动以形成反旋转减速器。

每个叶轮的叶片根据开头所提及的US 5,147,181以弧的形式从工作室的径向内壁上的径向内叶片端延伸至工作室的径向外壁上的径向外叶片端。

根据本发明，其中叶片从它们的径向内叶片端延伸至它们的径向外叶片端的弧在每个叶轮的旋转轴线的方向上在俯视图中具有圆弧的形状。该圆弧的形状因此至少在从在每个叶轮上的分离间隙观看时获得。

有利地，径向内叶片端和径向外叶片端在一直线（理论上的）上定位在叶片上，该直线垂直于旋转轴线而竖立并且因此穿过叶轮的中心点延伸。

根据本发明，叶片垂直于穿过两个叶轮之间的分离间隙延伸的一平面布置，并在垂直于穿过分离间隙的所述平面而竖立的旋转轴线的方向上延伸。弧的形状是有利的，其中叶片从它们的径向内叶片端延伸至它们的径向外叶片端，和/或在与穿过叶片的液力机械的旋转轴线相关的每个轴向部分中，当在旋转轴线的方向上一个接一个地并且在平行平面中绘制轴向部分时，叶片横截面大致地或者完全地相同。因此还可以将叶片描述为垂直地布置在分离间隙上的柱面区段。

由于叶片具有一定的叶片厚度，因此其中叶片从它们的径向内叶片端延伸至它们的径向外叶片端的弧的限定能以多种方式来选择。弧根据在此所采取的第一限定通过叶片的中心线形成。叶片的中心线是一条这样的理论线：其在它的每个点上具有距离在叶片的中心线的两侧上延伸且关于叶片的中心线的半径彼此相对地布置的叶片表面相同的距离。换句话说，叶片的中心线由叶片的彼此背离的表面上的两条相对切线之间的每个中心点形成。

另一可能的限定使弧参照两个叶片表面中的一个。

当叶片在叶轮的半径上具有恒定的叶片厚度时，两个所提及的限定相对于叶片的弧状进展是相同的。然而，优选的，叶片且特别是从它们的顶点区域开始（这意味着它们的中心点位于它们的叶片表面中的一个上）在它们的横截面中朝向径向内叶片端和径向外叶片端逐渐变细。

如在沿着旋转轴线的轴向截面图中所看到的，彼此面向的两个叶轮的叶片的前边缘（即在旋转轴线的方向上彼此面向的叶片的自由轴向端）有利地具有凸出弯曲形状。应理解的是，例如诸如S形弧或者凹入弧的其他弧的形状也是可能的。

根据一个实施方式，第一叶轮的叶片和第二叶轮的叶片具有相对于彼此相同的轮廓，然而其中每个叶轮的叶片的数量可以彼此不同。此外，根据第一可替代方案可能的是，同一叶轮的所有叶片具有相对于彼此相同的叶片轮廓。根据第二可替代方案，同一叶轮的叶片具有彼此不同的轮廓，但是这些不同的轮廓也可以在所描述的有利实施方式中的其他叶轮中找到。

现在将通过参照可能的示例性实施方式并且通过参照附图更加详细地解释本发明，其中：

图1示出了穿过液力减速器的示意性轴向截面图；

图2示出了根据图1的减速器的叶轮在旋转轴线的方向上的俯视图；

图3以放大图示出了根据图2的俯视图的叶片的弧形形状；

图4以穿过环形的工作室的轴向截面图示出了放大示意图以及前自由叶片端（叶片的前端）的进展。

图1以示意图示出了包括旋转的第一叶轮1和静止的第二叶轮2的液力减速器。这两个叶轮1，2共同形成环形的工作室3，相应的第一叶轮1和第二叶轮2的叶片定位在该工作室中。

经由旋转轴线4使叶轮1旋转，通过该旋转轴线，工作介质被径向地加速至外部并且在工作室3中形成循环流动（参见工作室3中的箭头）。

如图2中所示，叶片5在俯视图中在旋转轴线4的方向上具有弧8的形状，该弧从工作室3的径向内壁6延伸至工作室3的径向外壁7。径向内叶片端5.1位于径向内壁6上，并且径向外叶片端5.2位于外壁7上。

如图3中再次以放大比例示出的，弧8形成圆弧。另一弯曲形状也将是可能的，例如抛物线的形状。由于叶片5的横截面在这种情形中从其最高点5.3的区域朝向径向内叶片端5.1和径向外叶片端5.2延伸，因此弧8以其弧的形状恰好穿过叶片的中心线11形成。叶片的中心线11距离布置在其任一侧上的叶片表面具有相同的距离或者距离在这些表面上延伸的切线具有相同的距离，如通过示出的箭头所示出的，最短距离的路径垂直于所述切线。

径向内叶片端5.1和径向外叶片端5.2定位在垂直于旋转轴线4（图3中未示出）的直线9上。

如图4中所示，叶片5的在液力减速器的轴向方向上面向彼此的自由轴向端5.4具有凸出的弧的形状，如在沿着旋转轴线4的轴向截面图中所看到的和如图4中所示出的。

图4还示出了平面10，该平面穿过两个叶轮1，2之间的分离间隙延伸，并且叶片5特别地垂直地竖立在该平面上，至少在叶片的自由轴向端的区域中或者在其整个轴向延伸部分上是这样。

尽管每个叶片5的弧8在示出的实施方式中在180°上延伸，但是通常可以考虑更大或者更小的弧的长度，特别地在120°至<180°或者>180°至195°之间的范围中。

Claims (9)

1.一种液力机械，包括两个叶轮(1，2)，所述两个叶轮以它们共同形成环形的工作室(3)的方式彼此相对，所述工作室能填充有工作介质，以通过所述工作室(3)中的所述工作介质的循环流动液力地将转矩从所述两个叶轮中的第一叶轮(1)传递至所述两个叶轮中的第二叶轮(2)，其中

所述第一叶轮(1)围绕一旋转轴线(4)旋转，并且所述第二叶轮(2)在与所述第一叶轮(1)的旋转方向相同或相反的旋转方向上围绕相同的所述旋转轴线(4)旋转，或者以静止的方式保持，并且

所述两个叶轮中的每个叶轮(1，2)的叶片(5)以一弧(8)从所述工作室(3)的径向内壁(6)上的径向内叶片端(5.1)延伸至所述工作室(3)的径向外壁(7)上的径向外叶片端(5.2)，其特征在于，

所述叶片(5)与一平面(10)垂直地布置，所述平面形成所述两个叶轮(1，2)之间的分离间隙且所述旋转轴线(4)垂直地竖立在所述平面上，并且所述叶片在所述旋转轴线(4)的方向上延伸，并且

所述弧(8)在所述每个叶轮(1，2)的俯视图中在所述旋转轴线(4)的方向上具有圆弧的形状。

2.根据权利要求1所述的液力机械，其特征在于，同一叶片(5)的所述径向内叶片端(5.1)和所述径向外叶片端(5.2)定位在一直线(9)上，所述直线垂直于所述旋转轴线(4)而竖立。

3.根据权利要求1或2所述的液力机械，其特征在于，所述弧(8)通过所述叶片的中心线(11)形成，所述中心线穿过叶片(8)的彼此背离的表面上的两条相对切线之间的每个中心点延伸，并且所述叶片(5)在它们横截面中逐渐变细。

4.根据权利要求1或2所述的液力机械，其特征在于，如在沿着所述旋转轴线(4)的轴向截面图中所看到的，所述两个叶轮(1，2)的所述叶片(5)的自由轴向端(5.4)具有凸出弧的形状，所述自由轴向端在所述旋转轴线(4)的方向上彼此面对。

5.根据权利要求3所述的液力机械，其特征在于，如在沿着所述旋转轴线(4)的轴向截面图中所看到的，所述两个叶轮(1，2)的所述叶片(5)的自由轴向端(5.4)具有凸出弧的形状，所述自由轴向端在所述旋转轴线(4)的方向上彼此面对。

6.根据权利要求1或2所述的液力机械，其特征在于，所述第一叶轮(1)的所述叶片(5)和所述第二叶轮(2)的所述叶片(5)具有相对于彼此相同的轮廓。

7.根据权利要求5所述的液力机械，其特征在于，所述第一叶轮(1)的所述叶片(5)和所述第二叶轮(2)的所述叶片(5)具有相对于彼此相同的轮廓。

8.根据权利要求1所述的液力机械，其特征在于，所述液力机械为液力减速器。

9.根据权利要求3所述的液力机械，其特征在于，所述叶片(5)从它们的顶点(5.3)的区域开始至所述径向内叶片端和所述径向外叶片端(5.1，5.2)逐渐变细。