CN106090176A - 一种节能液力变矩器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液力变矩器，尤其公开了一种节能液力变矩器，包括外壳，外壳内设有泵轮组件、导轮组件、涡轮组件以及前罩组件、后罩组件、输入轴与输出轴，所述的泵轮组件、涡轮组件与导轮组件分别与输入轴、输出轴和前罩组件相连，后罩组件与前罩组件相互密封，所述导轮组件位于泵轮组件与涡轮组件之间，所述泵轮组件包括泵轮与泵轮外壳，泵轮外壳设置在泵轮外侧，所述涡轮组件为涡轮叶片。本发明为节能液力变矩器，是传动系统的车辆自动变速和扭矩是关键部件之一，它的主要功能是自动适应负载转矩变化的改变，并能实现自动传输，可以实现工作效率的改善，提高能源的利用率以及产品的可靠性。

Description

一种节能液力变矩器

技术领域

本发明涉及液力变矩器，尤其涉及了一种节能液力变矩器。

背景技术

目前，国外普遍使用液压传动在汽车、公共汽车、豪华巴士,等车辆,如美国,自70年代开始,每年对汽车使用液力变矩器设备率超过90％,产量在800万多个单位,城市公交车,液力变矩器设备率接近100％,重型卡车,30-80吨载货能力的重型矿山设备几乎全部采用液压传动。到目前为止,在超过735千瓦的电力,超过100吨载货能力的重型卡车,液压传动应用。如阿里森(ALLISON)CLBT9680系列液压机械传动应用于882.6千瓦的力量,承载能力108吨的矿山设备,在特定的越野车,在大多数的坦克和军用车辆配备了液压传动。近年来在欧洲和日本,配备了液压驱动车辆大幅增加。外国大吨位装载机、推土机等工程机械主要采用液压传动。

变矩器在中国比在国外的研究实验和理论研究都有很大的差异，后期开始，起点低。我们国家在50年代和液力变矩器的应用红旗轿车，开创了独立的液力变矩器设计和制造在我国的历史。液压传动应用于60年代在国内工程机械，机械工厂在厦门和天津工程机械研究院开发zl435装载机装有液力变矩器。之后，又开发出大功率，大容量，高速度的液力变矩器，以满足使用，达到国际先进水平的军用车辆的要求，军用车辆液力变矩器。与国外相比，中国的汽车液力变矩器的应用，虽然有一定的基础。但数量少，应用范围窄，在公共汽车上、越野车辆如汽车、中型卡车很少甚至没有应用。

现在虽然使用的液力变矩器开始增多，但是不够省油，在使用的过程中造成了浪费。

发明内容

本发明针对现有技术中不够节能以及不够省油等缺点，提供了一种节能液力变矩器。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种节能液力变矩器，包括外壳，外壳内设有泵轮组件、导轮组件、涡轮组件以及前罩组件、后罩组件、输入轴与输出轴，所述的泵轮组件、涡轮组件与导轮组件分别与输入轴、输出轴和前罩组件相连，后罩组件与前罩组件相互密封，所述导轮组件位于泵轮组件与涡轮组件之间，所述泵轮组件包括泵轮与泵轮外壳，泵轮外壳设置在泵轮外侧，所述涡轮组件为涡轮叶片。

作为优选，在所述后罩组件中设有辅助输出齿轮与辅助输出轴，所述辅助输出轴为辅助输出齿轮的中心轴。

作为优选，前罩组件包括前端外壳与护板，所述护板设置在前端外壳的外侧。

作为优选，所述输入轴与输出轴为同轴。

作为优选，所述前罩组件与后罩组件通过密封圈密封。

作为优选，所述后罩组件为一体成型结构。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

本发明为节能液力变矩器，是传动系统的车辆自动变速和扭矩是关键部件之一，它的主要功能是自动适应负载转矩变化的改变，并能实现自动传输，可以实现工作效率的改善，提高能源的利用率以及产品的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的整体结构图。

标号说明：1—外壳、2—泵轮组件、3—导轮组件、4—涡轮组件、5—前罩组件、6—后罩组件、7—输入轴、8—输出轴、51—前端外壳、52—护板、61—辅助输出齿轮、62—辅助输出轴。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1：

一种节能液力变矩器，如图1所示，包括外壳1，外壳1内设有泵轮组件2、导轮组件3、涡轮组件4以及前罩组件5、后罩组件6、输入轴7与输出轴8，泵轮组件2、涡轮组件4与导轮组件3分别与输入轴7、输出轴8和前罩组件5相连，后罩组件6与前罩组件5相互密封，导轮组件3位于泵轮组件2与涡轮组件4之间，泵轮组件2包括泵轮与泵轮外壳，泵轮外壳设置在泵轮外侧，涡轮组件4为涡轮叶片。

实施例2：

一种节能液力变矩器，如图1所示，包括外壳1，外壳1内设有泵轮组件2、导轮组件3、涡轮组件4以及前罩组件5、后罩组件6、输入轴7与输出轴8，泵轮组件2、涡轮组件4与导轮组件3分别与输入轴7、输出轴8和前罩组件5相连，后罩组件6与前罩组件5相互密封，导轮组件3位于泵轮组件2与涡轮组件4之间，泵轮组件2包括泵轮与泵轮外壳，泵轮外壳设置在泵轮外侧，涡轮组件4为涡轮叶片。

本实施例中，在后罩组件6中设有辅助输出齿轮61与辅助输出轴62，辅助输出轴62为辅助输出齿轮61的中心轴。为了更循环的使用液体，所以在输出轴的周围设计了辅助输出轴62与辅助输出齿轮61。前罩组件5包括前端外壳51与护板52，护板52设置在前端外壳51的外侧。输入轴7与输出轴8为同轴。前罩组件5与后罩组件6通过密封圈密封。后罩组件6为一体成型结构，不易让液体洒出。

工作原理：利用工作流体的旋转运动沿着叶片流道流动，形成一个复合运动,用于实现能量传递和转换。引擎通常接近恒速驱动泵叶轮，叶轮的旋转的机械能可以转化为液体，液体流入高速涡轮机。在涡轮叶片涡轮旋转运动，液体的动能可以转化为液体，由涡轮机轴功率输出；涡轮流动的液体通过导轮改变流动方向，然后流入泵轮。

本发明中还设计一个涡轮叶片设计的方法，如下：

涡轮叶片的进口角：β_T1＝42°出口角：β_T2＝142°

涡轮叶片计算与泵轮叶片计算顺序相似

根据前期循环圆的确定，在泵轮转矩方程T_B＝ρQ(v_uB2r_B2-v_ub1r_B1)中的v_uB2r_B2-v_uB1r_B1项是确定泵轮动量矩变化的一个因数，计算进口泵轮外环半径测量是97mm,内环是125.5mm；出口外环半径是198mm，内环为169mm,其速度比0.56,2180r/min时输出扭矩为73N·m。

然后由公式：

计算出循环轴面流速为9.632m/s

对泵轮带入这些数值v_uB1r_B1＝r_B1(u_B1+v_B1cotβ_B1) (4-17)

所得数值为:0.802

类似的，在出口处v_uB2r_B2＝r_B2(u_B2+v_B2cotβ_B2) (4-18)

所得数值为：3.1865则v_ur改变量，即v_uB2r_B2-v_uB1r_B1得：3.1865-0.802＝2.3845

表4-3变矩器涡轮角度计算参数

表4-4涡轮叶片最终尺寸

${\mathrm{cot\β}}_s=\frac{r_s}{r}\cot \mathrm{\β}$

v_uβ2r_β2＝r_β2(u_β2+v_mβ2cotβ_β2)

$\cot \mathrm{\β}c=\frac{r_c}{r}\cot \mathrm{\β}$

还有导轮组件3的导轮叶片的设计方法：

角度要求：入口角β_D1＝124°；出口角β_D2＝40°

对于导轮，可以按照泵轮叶片的设计方法进行叶片计算，因此设计转速比为0.55，由于在液力变矩器中，轮子不转，不需要计算圆周速度u，简化了计算计算简化。

将泵轮的出口角，入口角带入下列公式计算：

v_ur＝rv_mcotβ (4-20)

在入口处可得：

v_u1r₁＝0.0913×9.745×cot124°＝-0.4975

在出口处：

v_u2r₂＝0.0913×9.745×cot40°＝0.6816

如果像泵轮和涡轮叶片，使用叶片长度的线性分布的导轮会导致金属模具铸造问题。结果,如表中变化的分布，以缩短叶片。出口附近的叶片边缘形成拔模角度，以便铸造。经验表明，其不使性能下降。

液力变矩器叶片厚度和变厚度的两种。一般叶片铸造都是厚叶片，也就是在入口和出口的地方叶片薄，这样可减少冲击损失，改善效率。一般要求叶片厚度保持均匀，使其均匀变化,减少流动损失。通过分析各种液力变矩器的叶片形状。统计，获得了一些规则。通过统计数据显示，设计流程,外部循环管路，叶片厚度的内流的变化规律是一致的，与最小二乘法和几个公式，选择一些初始设计参数，计算公式的应用程序可以得到三个流线型叶片厚度。

同样的，为了确定元线与内环之交点处的叶片角β_c，采用按反势流分布计算公式算得所以在叶片入口0处：

具体元线0到10上的内外环角度整理为表4-5。

表4-5变矩器导轮角度计算参数

最后根据之前设计泵轮涡轮叶片的公式，将利用内外环半径和偏移量，对1～10元线上的内、外环偏移量x₀～x₁₀计算，可以方便并精准的确定叶片形状，注意分清楚泵轮的吸入侧和压力侧，最终具体尺寸见表4-6。

表4-6导轮叶片最终尺寸

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种节能液力变矩器，包括外壳(1)，外壳(1)内设有泵轮组件(2)、导轮组件(3)、涡轮组件(4)以及前罩组件(5)、后罩组件(6)、输入轴(7)与输出轴(8)，其特征在于：所述的泵轮组件(2)、涡轮组件(4)与导轮组件(3)分别与输入轴(7)、输出轴(8)和前罩组件(5)相连，后罩组件(6)与前罩组件(5)相互密封，所述导轮组件(3)位于泵轮组件(2)与涡轮组件(4)之间，所述泵轮组件(2)包括泵轮与泵轮外壳，泵轮外壳设置在泵轮外侧，所述涡轮组件(4)为涡轮叶片。

2.根据权利要求1所述的一种节能液力变矩器，其特征在于：在所述后罩组件(6)中设有辅助输出齿轮(61)与辅助输出轴(62)，所述辅助输出轴(62)为辅助输出齿轮(61)的中心轴。

3.根据权利要求1所述的一种节能液力变矩器，其特征在于：前罩组件(5)包括前端外壳(51)与护板(52)，所述护板(52)设置在前端外壳(51)的外侧。

4.根据权利要求1所述的一种节能液力变矩器，其特征在于：所述输入轴(7)与输出轴(8)为同轴。

5.根据权利要求1所述的一种节能液力变矩器，其特征在于：所述前罩组件(5)与后罩组件(6)通过密封圈密封。

6.根据权利要求1所述的一种节能液力变矩器，其特征在于：所述后罩组件(6)为一体成型结构。