CN103206508A

CN103206508A - 新型液力变矩器

Info

Publication number: CN103206508A
Application number: CN 201210257543
Authority: CN
Inventors: 刘勇
Original assignee: 袁丽君
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2013-07-17

Abstract

本发明涉及一种新型液力变矩器，其结构主要包括：泵轮、从动轮、涡轮和行星齿轮机构。所述泵轮与所述行星齿轮机构和液力变矩器的输入轴相联结。其旋转面视图为圆形，其轴面剖视图为半圆弧形，并有径向弧形叶片。所述从动轮与所述液力变矩器的输出轴相联，并与泵轮相对安装，其旋转面视图为圆形，其轴面剖视图为半圆弧形，并有径向弧形叶片，泵轮和从动轮的叶片之间充满工作液。涡轮安装在泵轮和从动轮之间的工作液由从动轮回流到泵轮的区域，并靠近泵轮一侧，与行星齿轮机构联结。涡轮的叶片与转动方向成夹角。行星齿轮机构由太阳轮、齿圈、行星架和行星齿轮组成。行星齿轮安装于行星架的行星齿轮轴上，与齿圈和太阳轮两者啮合。行星架与泵轮及输入轴相联结。当太阳轮与涡轮相联结时，则齿圈固定。当齿圈与涡轮相联结时，则太阳轮固定。

Description

新型液力变矩器

发明领域：

本发明涉及一种新型液力变矩器。

发明背景：

本发明所涉及的新型液力变矩器，可广泛应用于汽车、越野汽车、挖掘机、拖拉机、矿区运输等工程机械的发动机动力的传输。

现有的广泛使用的液力变矩器，具有无级连续变速和改变转矩的能力，对外负载具有良好的自动调节和适应性，它使汽车起步平稳，加速迅速均匀，其减震作用降低了传动系统的动载和扭震，延长了传动系统的使用寿命，提高了舒适性、通过性、安全性以及行驶的平均速度。

但是目前使用的液力变矩器，普遍存在传动效率不够高的缺点。在中低速度行驶时，发动机的动力不能完全传递给变速器；在中高速度行驶时，又必须通过锁止器来提高效率。而在降速操作下，锁止器又要脱离锁止。如果处于多变工况状态下行驶，频繁地进行增速和降速的操作，则液力变矩器处于频繁的锁止和脱离锁止交替转换的状态下，则使系统的动力损耗增加，不利于节能减排。更何况目前现有的液力变矩器，在行驶阻力降低时，没有增速的功能，例如已经公开的专利有，德国专利技术No.94107829.9、No.99111343.8，日本专利技术No.00133785.8、No.200710154498.7等。

本发明提出了全新的设计，不仅保持了现有液力变矩器的各项优点，同时在中低速度行驶时，使得发动机的功率能够更高效率地传递给变速器；在中高速度行驶时，在无需锁止器锁止的情况下，依然能够高效率地传递发动机的功率。在行驶阻力降低的工况下，本发明能够在发动机输入速度不变的情况下，提供增速的功能。

关于本发明专利叙述中的名词解释：

1.轴面剖视图：在与转动轴线相重合的平面上剖切所得的视图。如图1所示。

2.旋转面视图：在与转动轴线相垂直的平面上剖切所得的视图。如图3所示。

3.转动轴线：转动体或旋转空间的转动轴线。如图1中的轴线O。

4.圆环轴线：轴面剖视图为圆形的三维体圆环，其圆的环绕轴线，如图1中的轴线Q。

发明内容：

本发明涉及一种新型液力变矩器，其结构主要包括：泵轮(BL)、从动轮(CP)、涡轮(WL)和行星齿轮机构(XC)。

其中泵轮(BL)与所述行星齿轮机构(XC)以及所述液力变矩器的输入轴相联结。其旋转面视图为圆形，其轴面剖视图为半圆弧形，并有径向弧形叶片。

从动轮(CP)与所述液力变矩器的输出轴相联，并与泵轮(BL)相对安装，其旋转面视图为圆形，其轴面剖视图为半圆弧形，并有径向弧形叶片，泵轮(BL)和从动轮(CP)的叶片之间充满工作液。

涡轮(WL)位于泵轮(BL)和从动轮(CP)之间的工作液从从动轮(CP)回流到泵轮(BL)的区域，并靠近泵轮(BL)一侧，与行星齿轮机构(XC)联结。涡轮(WL)的叶片与转动方向成夹角，使得涡轮(WL)转动时，涡轮(WL)的叶片推压工作液流向泵轮(BL)的方向。

行星齿轮机构(XC)由太阳轮(T)、齿圈(R)、行星架(S)和行星齿轮(u)组成。行星齿轮(u)安装于行星架(S)的行星齿轮轴上，与齿圈(R)和太阳轮(T)两者啮合。行星齿轮(u)既可以围绕行星齿轮轴自转，又可以在齿圈(R)内行走围绕太阳轮(T)公转。

本发明所涉及的液力变矩器，行星架(S)与泵轮(BL)及输入轴相联结。当太阳轮(T)与涡轮(WL)相联结时，则齿圈(R)固定。当齿圈(R)与涡轮(WL)相联结时，则太阳轮(T)固定。

泵轮(BL)被发动机驱动旋转时，工作液被泵轮(BL)的叶片带着旋转，并在离心力作用下，从叶片的内缘向外流动。工作液被甩到泵轮(BL)的外缘后，又冲向从动轮(CP)的外缘，再沿着从动轮(CP)的叶片向内缘流动，再从从动轮(CP)的内缘流向涡轮(WL)。因为泵轮(BL)与输入轴及行星齿轮机构(XC)的行星架(S)相联结，涡轮(WL)与太阳轮(T)或者齿圈(R)相联结，因此，涡轮(WL)以高于泵轮(BL)的转速旋转，所以，涡轮(WL)的叶片快速推压工作液，并使工作液快速和大流量地回流到泵轮(BL)的内缘。又被泵轮(BL)再次甩到外缘，这样不断循环，使得从动轮(CP)转动，并带动输出轴输出转矩。

在涡轮(WL)和从动轮(CP)之间的工作液由从动轮(CP)回流到涡轮(WL)及泵轮(BL)的区域安装有导轮(DL)。导轮(DL)支承在单向离合器(H)上。单向离合器(H)使导轮(DL)只能与泵轮(BL)同向转动。导轮(DL)的叶片与导轮(DL)的转动方向成夹角，使得从动轮(CP)回流的工作液流经导轮(DL)时改变方向，与涡轮(WL)的旋转方向一致。

同时，由于涡轮(WL)叶片的作用，无论从动轮(CP)在起动初期的低转速，还是后期的中高转速，涡轮(WL)都将工作液回流的被动过程转变为主动抽吸回流的过程。通过调整涡轮(WL)叶片与旋转方向的角度、经过涡轮(WL)的流体的截面积，以及太阳轮(T)、齿圈(R)、行星齿轮(u)之间的齿轮比，可以得到与泵轮(BL)匹配的工作液的单位回流量，这样，加大了泵轮(BL)外缘工作液的增量，从而增大了从动轮(CP)的输出转矩。

当从动轮(CP)在泵轮(BL)的驱动下，速度不断提高后，因为泵轮(BL)的曲线叶片的作用，在泵轮(BL)旋转时，叶片给工作液施加了一个向泵轮(BL)外缘的推力，因此，尽管从动轮(CP)的转速接近泵轮(BL)的转速，甚至同速，在涡轮(WL)和泵轮(BL)的曲线叶片的双重作用下，从动轮(CP)外缘依然受到工作液的冲击力，在输出轴阻力降低的情况下，这将使得从动轮(CP)的速度高于泵轮(BL)的速度。

附图说明：

图1本发明实施例之一的轴面剖视图

图2泵轮的三维视图

图3泵轮的旋转面视图

图4泵轮和从动轮的叶片的另一种形式

图5涡轮的轴面剖视图

图6导轮视图

在本发明专利的附图说明中，图示的零部件的结构、尺寸及形状并不代表实际的零部件的结构、尺寸及形状，也不代表零部件之间的实际大小比例关系，图示只是用简明的方式对本发明实施例予以说明。

图1显示了本发明实施例之一的轴面剖视图，从图中可以看出：液力变矩器的结构主要包括：与输入轴相联结的泵轮(BL)、与输出轴相联结的从动轮(CP)、涡轮(WL)、行星齿轮机构(XC)以及导轮(DL)，在液力变矩器内充满了工作液。

图2和图3则显示了泵轮(BL)的三维视图和旋转面视图。其旋转面视图为圆形，而轴面剖视图形状为半圆弧形，并有径向弧形叶片。泵轮(BL)与输入轴以及行星齿轮机构(XC)的行星架(S)相联结。从动轮(CP)与泵轮(BL)相对安装，并保持适当的间隙。其形状和结构与泵轮(BL)相似，旋转面视图为圆形，轴面剖视图为半圆弧形，并有径向弧形叶片，与输出轴相联结。

涡轮(WL)位于泵轮(BL)和从动轮(CP)之间的工作液由从动轮(CP)回流到泵轮(BL)的区域，并靠近泵轮(BL)一侧，与行星齿轮机构(XC)的太阳轮(T)相联结。图5显示了涡轮(WL)的轴面剖视图以及涡轮(WL)叶片的排布形式之一。涡轮(WL)的叶片与转动方向成夹角，使得涡轮(WL)转动时，涡轮(WL)的叶片推压工作液流向泵轮(BL)的方向。涡轮(WL)的叶片分段对工作液进行导流，可降低叶片对工作液流动时产生的阻力。

从图1中可见，行星齿轮机构(XC)由太阳轮(T)、齿圈(R)、行星架(S)和行星齿轮(u)组成。行星齿轮(u)安装于行星架(S)的行星齿轮轴上，与齿圈(R)和太阳轮(T)两者啮合。行星齿轮(u)既可以围绕行星齿轮轴自转，也可以在齿圈(R)内行走，围绕太阳轮(T)公转。图1所示，齿圈(R)固定。假设泵轮(BL)和行星架(S)的转速为N_s，齿圈(R)的齿数为Z_r，太阳轮(T)齿数为Z_t，则涡轮(WL)的转速N_t为：N_t＝N_s(1+Z_r/Z_t)。

另一方面，发动机驱动泵轮(BL)旋转时，工作液被泵轮(BL)的叶片带着旋转，并在离心力的作用下，从叶片的内缘向外流动，工作液被甩到泵轮(BL)的外缘后又冲向从动轮(CP)的外缘，再沿着从动轮(CP)的叶片向内缘流动，最终又返回泵轮(BL)，再次被泵轮(BL)甩到外缘，这样不断循环，使得从动轮(CP)转动，并带动输出轴输出转矩，这一点与目前使用的液力变矩器的原理相似。

从图1可以看出，在涡轮(WL)与从动轮(CP)之间由从动轮(CP)回流到涡轮(WL)及泵轮(BL)的区域安装有导轮(DL)。导轮(DL)支承在单向离合器(H)上。单向离合器(H)使导轮(DL)只能与泵轮(BL)同向转动。图6显示了导轮的三维视图。导轮(DL)的叶片与导轮(DL)的转动方向成夹角，使得从动轮(CP)回流的工作液流经导轮(DL)时改变方向，与涡轮(WL)的旋转方向一致。

泵轮(BL)被发动机驱动旋转时，工作液被泵轮(BL)的叶片带着旋转，并在离心力作用下，从叶片的内缘向外流动。工作液被甩到泵轮(BL)外缘后，又冲向从动轮(CP)的外缘，再沿着从动轮(CP)的叶片向内缘流动，再从从动轮(CP)的内缘流向导轮(DL)。当泵轮(BL)与从动轮(CP)的转速差较大时，从动轮(CP)的工作液冲向导轮(DL)的正面，导轮(DL)由于单向离合器(H)的作用不能反转，因此，流经导轮(DL)的工作液就改变了流动方向，直接作用于涡轮(WL)叶片的后部。由于泵轮(BL)通过行星齿轮机构(XC)与涡轮(WL)联结，就降低了涡轮(WL)运行的阻力，增大了泵轮(BL)的转矩，转速差越大，则升矩的程度就越大。当从动轮(CP)的转速不断增大，逐步与泵轮(BL)同速时，从动轮(CP)与导轮(DL)之间的工作液流动的角度变小，使得工作液冲向导轮(DL)叶片的背面，此时，导轮(DL)开始旋转，使工作液以最低的阻力流向涡轮(WL)。

工作液从导轮(DL)流向涡轮(WL)，因涡轮(WL)比泵轮(BL)的转速高，因此，涡轮(WL)的叶片推压工作液，并使工作液快速回流到泵轮(BL)的内缘，然后又被泵轮(BL)再次甩到外缘，这样不断循环，使得从动轮(CP)转动，并带动输出轴输出转矩。

图4-1显示了泵轮(BL)的另一种叶片形式，其叶片从里向外呈曲线形式展开。当图示的泵轮(BL)以逆时针方向旋转时，叶片间的工作液不仅受到泵轮(BL)旋转产生的离心力的作用，向泵轮(BL)的外缘流动，而且受到叶片向外缘方向的推力作用。从动轮(CP)的叶片采用径向直线放射状，或采用与泵轮(BL)的叶片展开方向相反的方向展开的形式。如图4-2所示，从动轮(CP)与泵轮(BL)同样是逆时针方向旋转，则当泵轮(BL)的速度与从动轮(CP)的速度接近或者相同时，工作液在泵轮(BL)和从动轮(CP)的叶片的推力作用下，仍然继续保持循环流动状态。

关于行星齿轮机构(XC)的太阳轮(T)的固定、齿圈(R)与涡轮(WL)相联结的实施例，其机械结构的变化等是本专业技术人员容易实现的，在此，不再一一赘述。

关于单向离合器、以及密封装置、支承装置等，本领域的技术人员均已经知晓，并在本领域广泛应用，在此，不再一一赘述。

上述实施例以图示的方式说明了本发明，但是以图示方式说明的上述实施例不是对本发明的限制，本发明由权利要求限定。

Claims

1.本发明涉及一种新型液力变矩器，其结构主要包括：泵轮、从动轮、涡轮、行星齿轮机构。

本发明所述液力变矩器，其特征在于：所述泵轮与所述行星齿轮机构以及所述液力变矩器的输入轴相联结。其旋转面视图为圆形，其轴面剖视图为半圆弧形，并有径向弧形叶片；

所述从动轮与所述液力变矩器的输出轴相联，并与泵轮相对安装，其旋转面视图为圆形，其轴面剖视图为半圆弧形，并有径向弧形叶片，泵轮和从动轮的叶片之间充满工作液。

所述涡轮安装在泵轮和从动轮之间的工作液由从动轮回流到泵轮的区域，并靠近泵轮一侧，与行星齿轮机构联结。涡轮的叶片与转动方向成夹角，使得涡轮转动时，涡轮叶片推压工作液流向泵轮方向。

所述行星齿轮机构由太阳轮、齿圈、行星架和行星齿轮组成。

行星齿轮安装于行星架的行星齿轮轴上，与齿圈和太阳轮两者啮合。行星齿轮既可以围绕行星齿轮轴自转，又可以在齿圈内行走围绕太阳轮公转。

2.由权利要求1所述的液力变矩器，其特征在于：所述行星齿轮机构的行星架与所述液力变矩器的输入轴以及所述泵轮相联结，太阳轮与所述涡轮相联结，齿圈固定。

3.由权利要求1所述的液力变矩器，其特征在于：所述行星齿轮机构的行星架与所述液力变矩器的输入轴以及所述泵轮相联结，齿圈与所述涡轮相联结，太阳轮固定。

4.由权利要求1所述的液力变矩器，其特征在于：在涡轮和从动轮之间工作液由从动轮回流到涡轮及泵轮的区域安装有导轮。导轮支承在单向离合器上。单向离合器使导轮只能与泵轮同向转动。导轮的叶片与导轮的转动方向成夹角，使得从动轮回流的工作液流经导轮时改变方向，与涡轮的旋转方向一致。

5.由权利要求1所述的液力变矩器，其特征在于：所述泵轮的叶片由里向外以曲线形式展开。

6.由权利要求1所述的液力变矩器，其特征在于：所述从动轮的叶片由里向外以曲线形式展开。