CN103185085A

CN103185085A - 一种液力缓速器

Info

Publication number: CN103185085A
Application number: CN2013101113816A
Authority: CN
Inventors: 王军; 柯瓦泽; 王亚锋; 王凯峰; 芮井中; 赵会强; 伏春乾; 毕乾坤
Original assignee: Xian FC Intelligence Transmission Co Ltd
Current assignee: Xian FC Intelligence Transmission Co Ltd
Priority date: 2013-04-01
Filing date: 2013-04-01
Publication date: 2013-07-03

Abstract

本发明提供了一种液力缓速器，包括转轮和定轮，转轮和定轮叶片为沿转轮和定轮径向设置的U型叶片，转轮和定轮的U型叶片相向设置，将液力循环腔内、外环的油液充分集中到轴向液力循环圆空间最大的地方进行冲击、搅动；叶片前端厚度小中间厚度大，且前端设置有拔模斜角，叶片上表面为弧形面，两个相向的U型叶片上表面的半圆形弧形面在转轮与定轮间形成另外一个循环圆，可在叶片上部进行搅动循环冲击，进一步增进液流的相互冲击，U型叶片与定轮和动轮的铸造连接面积更大，叶片的两边类似于两根支撑筋增加叶片刚度，结构坚固，不容易损坏，采取增大循环圆直径的方式，减少整个变速器的轴向尺寸，占用空间小、铸造难度低。

Description

一种液力缓速器

技术领域

本发明属于汽车领域，涉及一种液力缓速器。

背景技术

商用车辆及工程车辆经常工作于不同的道路环境下，随着当今动力系统能力的提升，商用车辆的载重越来越大，行驶车速越来越高，但是现有车辆的尺寸及制动鼓与轮胎的直径都无所变化，这给商用车辆的制动系统提出了更高的要求；随着人们对安全的日益重视，对于客车等商用车辆除行车制动外，辅助制动装置的安装也越发必要。

液力耦合器和液力缓速器是利用液体为工作介质，利用动液传动，即通过液体在循环流动过程中，液体动能变化来传递动力，这种传动称为液力传动。

液力机械的主要零件是两个直径相同的叶轮，称为工作轮，包括由发动机曲轴通过输入轴驱动的泵轮，与输出轴装在一起的涡轮，叶轮内部装有许多径向叶片，在各叶片之间充满工作液体。两个叶轮装合后相对端面之间约有2-5mm间隙。它们的内腔共同构成圆形或椭圆形的环状空腔称为循环圆；循环圆的剖面图如图1所示，a1为涡轮，a2为泵轮，a3为环流，a4为涡流：该剖面图是通过输入轴与输出轴所作的截面，称为轴截面（包含螺旋轴线的剖面，又称为子午面），通常把轴截面内所形成的内环与外环间的面积称为液力机械的循环圆，由循环圆所构成的回转体空间则是液力机械内油液进行循环的空间。

泵轮和涡轮形成的工作油腔内的油自泵轮内侧引人后，在离心力的作用下被甩到油腔外侧形成高速的油流，冲向对面的涡轮叶片，驱动涡轮一同旋转。然后，工作油又沿涡轮叶片流向油腔内侧并逐渐加速，流回到泵轮内侧，构成一个油液的循环流动圆。

油液在液力机械内部的运动可以分为两种：

环流—液体的圆周运动，与泵轮转动方向一致；

涡流—液体在泵轮和涡轮之间的循环流动，发生在泵轮与涡轮存在转速差时。

液力缓速器为液力机械的一个特殊种类，其涡轮固定不动，所以通常来说液力缓速器的泵轮称为转轮，涡轮称为定轮。

由于液力机械的力矩与功率符合以下公式：

M=λ_ΜΒρgD⁵n²

P=λ_PρgD⁵n²

M-液力缓速器的制动扭矩

P-液力缓速器的制动功率

D-液力缓速器循环圆有效直径

n-液力缓速器动轮的转速

λ_ΜΒ-液力缓速器的制动扭矩系数

λ_P-液力缓速器制动功率系数

ρ-油液密度

g-重力加速度

所以如果想增大液力缓速器的制动扭矩与功率可通过提高转速n与增加循环圆直径D两种方式，但是提高动轮转速意味着要提高机加工零件的精度和制造难度，很难实现。所以现有的措施通常为提高循环圆的直径，并且扭矩和功率与循环圆直径D是5次方的关系，与转轮转速n为2次方的关系，提高循环圆直径将更容易带来更好的效果。

但是当循环圆直径增大后在液力机械内部的两种流动将会有所变化，随着循环圆直径的增大环流的速度将增长，液体将会由于惯性作用直接被动轮带入环流一方，参与涡流的油液量将减少。如图2所示为动轮转速较低时液流示意图，如图3所示为动轮转速较高时液流示意图。

由上述理论可知，当该理论应用于液力缓速器时，由于涡轮称为定轮所以液体在液力缓速器循环圆内的流动更加依靠于这两种液流的分配情况。液力缓速器是一种利用动轮将油液甩起并冲击定轮，通过油液间相互冲击、摩擦，急剧改变液流流道从而将机械能转换为热能的机械。

如图4所示，现有设计的液力缓速器为了增加制动扭矩多采取斜直叶片的形式，这样可以充分的发挥环流与涡流集成后的实际液流，增加制动效果，但是斜直叶片铸造和加工非常困难，铸造模具复杂，脱模产生废品率高，不利于产品成本的降低；同时，斜直叶片与定轮和转轮铸造连接积小，在动轮快速运转时油液高速撞击叶片，对叶片冲击力大，由于液力冲击产生振动、疲劳的情况，时常出现叶片被打断的问题，叶片损坏率高，导致液力缓速器工作效率低，甚至无法正常工作。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷提供一种能实现更高制动效果，且占用空间小、结构牢固的液力缓速器。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种液力缓速器，包括转轮和定轮，转轮和定轮叶片为沿转轮和定轮径向设置的、将直叶片两边倾斜形成能汇集油液的U型叶片，转轮和定轮的U型叶片相向设置。

所述U型叶片上表面为弧形面。

所述U型叶片前表面为竖直面，后表面为倾斜面，上表面与后表面相交处为倒角设计。

所述U型叶片前端厚度小、中间厚度大且前端设置有拔模斜角。

所述转轮两面对称，均设置有U型叶片，转轮两侧均设置有定轮，两个定轮与动轮的两侧循环半圆相对应。

所述定轮与动轮叶片形成的循环圆内环直径为D1、外环直径为D2，D1/D2＞0.7。

所述定轮叶片数量为偶数，转轮叶片数量为奇数，并且转轮叶片数量多于定轮叶片数量。

本发明所述的液力缓速器，将定轮和动轮的叶片由传统的斜直型改为将直叶片的两边倾斜，使得其能汇集油液，并起到固定、增强叶片强度的U型叶片，U型叶片相向设置，将液力循环腔内、外环的油液充分集中到轴向液力循环圆空间最大的地方进行冲击、搅动，最大化的利用循环液流，增加缓速器制动效果；通过U型叶片设计增大循环圆直径的方式，提高缓速器制动扭矩，减少了整个变速器的轴向尺寸，占用空间小；同时，相比斜直叶片，U型叶片与定轮和动轮的铸造连接面积更大，叶片的两边类似于两根支撑筋增加叶片刚度，可有效降低液动力引起的叶片振动，结构坚固，不容易损坏。

进一步，定轮与转轮叶片上表面为弧形面，两个相向的U型叶片上表面的半圆形弧面在转轮与定轮间形成另外一个循环圆，可在叶片上部进行搅动循环冲击，进一步增进液流的相互冲击、达到更好的制动效果。

进一步，U型叶片前端厚度小中间厚度大、且前端设置有拔模斜角，铸造难度低，成品率高。

进一步，叶片上表面与后表面相交处为倒角设计，叶片后部有很大的倒角，可以实现斜叶片的功能，可以充分利用工作腔的空间，减少循环工作时的液流阴影区，减少不参与工作的死区。

进一步，定轮叶片数量为偶数，转轮叶片数量为奇数，并且转轮叶片数量多于定轮叶片数量，防止形成液力共振的情况，保证缓速器工作稳定。

进一步，所述转轮两面对称，均设置有U型叶片，转轮两侧均设置有定轮，两个定轮与动轮的两侧循环半圆相对应，通过双循环圆的方式进一步增大制动效果；并且通过双循环圆对称的效应，使得作用于动轮两侧的液压力相同，避免动轮仅受到一侧的弯矩，防止动轮的振动、摆动，减少噪声和轴承、密封件的磨损，增长使用寿命。

附图说明

图1为液力缓速器的轴截面图；

图2为动轮转速较低时的液流示意图；

图3为动轮转速较高时的液流示意图；

图4为现有设计液力缓速器的结构示意图；

图5为本发明中U型叶片的结构示意图；

图6为本发明中U型叶片的主视图；

图7为本发明中动轮和定轮叶片形成的环流循环圆示意图；

图8为本发明中动轮和定轮叶片上表面形成的涡流循环圆示意图；

图9为本发明动轮和定轮位置示意图；

图10为本发明液力缓速器的径向剖视图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述：

如图5和图6所示，本发明公开了一种液力缓速器，包括转轮和定轮，转轮和定轮叶片为沿转轮和定轮径向设置的、将直叶片两边倾斜形成能汇集油液的U型叶片，转轮和定轮的U型叶片相向设置，叶片前端厚度小中间厚度大、且前端设置有拔模斜角4，叶片分为上表面2、前表面1和后表面3三个面，与液流正面冲击的面为前表面1，与前表面1相对的面为后表面3，叶片上部为上表面2；叶片上表面2为弧形面，叶片前表面1为竖直面，后表面3为倾斜面，上表面2与后表面3相交处5为倒角设计。

如图7所示，该液力缓速器定轮与转轮叶片在液流环流方向是V型设计，并且互相冲击液流方向相反，可以充分的将液力循环腔内、外环的油液集中到轴向液力循环圆空间最大的地方进行冲击、搅动，最大化的利用循环液流，增加缓速器制动效果。

如图8所示，叶片上表面2是弧形面，定轮与转轮的两个相向的U型叶片上表面的弧形面可形成一个相对的液力循环腔，这样液流可在叶片上部进行搅动循环冲击，使得转轮和定轮各个叶片上表面都能起到相应的搅流损失的作用，这样即使将叶片做的相对厚些也能利用叶片厚度进行液流搅动及减速工作。

如图5所示，叶片的前表面1为竖直面，后表面3为倾斜面，叶片前端仅有非常小的拔模斜角4，这样当两相向的叶片相互运动时对液流起到很大的阻碍与切断作用，急剧的改变液流方向，形成更有利的搅流作用，前表面1与上表面2的交线铸造倒角非常小，类似于斜直叶片的刃边作用；如图6所示，后表面3做了比较大的拔模角度，这样可以减小铸造难度，并且后表面与上表面的相交处5做了很大的倒角，以适合液流的方向，液体在旋转过程中既有离心方向的速度，又有圆周方向的速度，速度的和方向是斜的，将后表面的倒角做大就以适合斜的液流方向，液流可以流到叶片后表面，这样两相邻叶片间的空腔就可以充分的被利用，减少循环工作时的液流阴影区，减少不参与工作的死区，大大增加液流搅动的效果。

本发明设计的是一种集成在变速器后部的液力缓速器，现有车辆对变速器的轴向尺寸要求很严，所以为了达到更高的制动效果，本发明的液力缓速器采取增大循环圆直径的方式，减少整个变速器的轴向尺寸。该液力缓速器集成在自动变速器后部，转轮两面对称，均设置有U型叶片，转轮两侧均设置有定轮，两个定轮与动轮的两侧循环半圆相对应；如图9所示，由变速器盖做为液力缓速器的一侧定轮202，变速器壳体与后盖之间还有另一侧的定轮201，液力缓速器动轮301固连在变速器输出轴上，处于两个定轮之间，这种双循环圆结构的设计使得作用于动轮两侧的液压力相同，可以抵消液力循环中定轮所受的单侧压力，减少弯矩，防止动轮的振动、摆动，减少噪声和轴承、密封件的磨损，增大扭矩，延长各部件使用寿命。定轮叶片数量为偶数，转轮叶片数量为奇数，并且转轮叶片数量多于定轮叶片数量，防止形成液力共振的情况，保证缓速器工作稳定。

如图10所示，液流环流循环圆的内环直径为D1，循环圆外环直径为D2，为了实现增加径向尺寸，减小缓速器轴向尺寸的目的，要求D1/D2＞0.7，使得循环圆的轴截面是一对较小的圆，进一步减小液力缓速工作腔所占的空间。

综上所述，本发明的缓速器充分利用了叶片各个方向的表面提高制动效果，具有以下优点：

1.利用定轮与转轮叶片在液流环流方向形成两个相互对冲的V型设计，将循环油道的液流集中到循环腔的尺寸最大处，充分利用空间让液流相互冲击。

2.利用直叶片厚度的效果，叶片上表面设计成两个相对的弧面，使得两相对叶片的上表面空间也成为了一个参与循环的相互作用表面。

3.尽量将叶片前面做的直立，后面做的倾斜，并且充分利用倒角来实现液力理论中刃边与斜直边的效果，使得直叶片在其最有效循环圆上实现了斜直叶片的效果。

Claims

1.一种液力缓速器，其特征在于：包括转轮和定轮，转轮和定轮叶片为沿转轮和定轮径向设置的、将直叶片两边倾斜形成能汇集油液的U型叶片，转轮和定轮的U型叶片相向设置。

2.根据权利要求1所述的液力缓速器，其特征在于：所述U型叶片上表面（2）为弧形面。

3.根据权利要求1所述的液力缓速器，其特征在于：所述U型叶片前表面（1）为竖直面，后表面（3）为倾斜面，上表面（2）与后表面（3）相交处（5）为倒角设计。

4.根据权利要求1所述的液力缓速器，其特征在于：所述U型叶片前端厚度小、中间厚度大且前端设置有拔模斜角（4）。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的液力缓速器，其特征在于：所述转轮两面对称、均设置有U型叶片，转轮两侧均设置有定轮，两个定轮与动轮的两侧循环半圆相对应。

6.根据权利要求1、2、3或4所述的液力缓速器，其特征在于：所述定轮与动轮叶片形成的循环圆内环直径为D1、外环直径为D2，D1/D2＞0.7。

7.根据权利要求1、2、3或4所述的液力缓速器，其特征在于：所述定轮叶片数量为偶数，转轮叶片数量为奇数，并且转轮叶片数量多于定轮叶片数量。