专利名称：液力偶合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液力偶合器，并且在此特别是涉及叶轮的支承。
背景技术：
液力偶合器是公知的。这种液力偶合器用于从传动系向被驱动的传动线路传递转矩。该传动系与液力偶合器的一个第一叶轮连接成传动连接，而被驱动的传动线路则与一个第二叶轮连接成传动连接。一般情况下，第一叶轮被称为泵轮并且第二叶轮被称为涡轮。
公知了，液力偶合器增强地在所谓的废气涡轮增压及冷却机组系统上使用。这种系统涉及具有废气能量利用的机动车传动系。这种机动车传动系包括一个内燃机，在该内燃机的废气流上连接一个废气利用透平。内燃机自然地驱动一个曲轴。同时废气利用透平的驱动功率被传递到曲轴上。在废气利用透平与曲轴之间的传动连接中连接一个液力偶合器，它主要用于从废气利用透平向曲轴上传递转矩。但通常该液力偶合器具有一个第二功能，即液力制动器的功能。这种液压制动器也以减速器的概念公知。如果液力偶合器作为减速器工作，那么其两个叶轮之一被机械地防扭转地锁止，确切地说是进行偶合器工作时被废气利用透平驱动的那个叶轮。因此得到下面的工作状态曲轴驱动未固定的叶轮，后者通过液力偶合器工作腔内的工作介质将转矩传递到固定的叶轮上并因此被制动。这导致曲轴的无磨损的制动并因此使机动车制动。
在这种废气涡轮增压及冷却机组(Turbocompound)系统上通常不提泵轮和涡轮，因为如所介绍的那样，有时这个叶轮被驱动，而有时那个叶轮被驱动并因此作为泵工作。因此常见的是，将与废气利用透平连接成传动连接的叶轮称为初级轮，而将与曲轴连接成传动连接的叶轮称为次级轮。
本发明特别是涉及一种液力偶合器，它在这种废气涡轮增压及冷却机组系统上或者相应的传动系上使用。
在所介绍的系统中，液力偶合器的泵轮和涡轮或者说初级轮和次级轮可彼此转动地被支承。在此，该支承通常这样设计，使得两个轮之间设置一个唯一的轴承装置。这种相对的支承例如可以包括两个球轴承，如公开号为EP 0 995918 A2的欧洲专利申请中所介绍的那样。
为达到对于使用用途来说最佳的支承，已经做出了多种努力。因此，所提到的欧洲专利申请从事在这种球轴承上使用的润滑剂的研究。与早期的实施方式相反，轴承被加注润滑脂并对外密封。然而，这种轴承装置以及其他此前公开的其他轴承装置的特征在于，它始终是球轴承或滚动轴承。
这一点具有以下背景显然，液力偶合器领域的设计者也了解滑动轴承。然而迄今为止，这种滑动轴承被认为不适用于支承特别是废气涡轮增压及冷却机组系统上的液力偶合器的叶轮。在这种偶合器上，一方面在某些工作状态下出现明显的径向力和特别是轴向力，这些力必须通过所设置的轴承截获。而在其他工作状态下仅出现很小的力。此外，叶轮之间的相对转速发生变化，特别是在废气涡轮增压及冷却机组系统的情况下。这样可以在进行涡轮偶合器工作时从每分钟约120-360转的相对转速，也就是初级轮与次级轮之间的转速差出发。这种转速差与液力偶合器的转差率相关，此外还与发动机转速和曲轴与液力偶合器之间的传动比相关。与进行减速器工作时100％的转差率相反，相对转速可以为每分钟4000-12000转。特别是进行偶合器工作时的较低的相对转速原则上滚动轴承特别适合采用油脂润滑。
然而液力偶合器的这些公知实施方式的缺点是，所使用的滚动轴承不特别适用于在高的相对转速情况下的工作，这导致轴承提前磨损。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种液力偶合器和特别是一种具有一个液力偶合器并且与现有技术相比得到改进的传动系。特别是要消除上述缺点。
本发明的目的通过权利要求1的液力偶合器和权利要求8的机动车传动系得以实现。从属权利要求描述了本发明的特别有利的进一步构型。
本发明人成功地与迄今为止的实施方式相反，将滑动轴承作为初级轮与次级轮之间的相对轴承(Relativlager)使用。为了能够在不同的工作状态下可靠地控制变化的轴向力并且不存在轴承的负载能力被超过的危险，滑动轴承的轴承压力，也就是轴承流体的静压压力被根据工作腔内通过工作介质的循环形成的压力调节。在此特别具有优点的是，使用的工作介质一部分作为轴承流体，其中，该部分从工作腔导入轴承内。
在液力偶合器工作腔内的工作介质回路中在外缘上存在一个高压，而在环形工作腔的内部，即在所谓的减速器孔内存在一个低压。为了可在滑动轴承中实现用于很大的待被支承的力的高压，因此工作介质有利地从工作腔内出现的流动回路的外缘分出。鉴于工作腔与滑动轴承之间的管路路径较短，例如在环形工作腔的径向内圆周上设置一个相应的分出口。
根据本发明的一个有利的实施方式，滑动轴承为所谓的推力/径向轴承，也就是既吸收轴向力也吸收径向力的轴承。这种滑动轴承尤其是作为设置在初级轮与次级轮之间的相对轴承的唯一轴承。
如果工作介质的一部分作为轴承介质，那么滑动轴承有利地由减速器回路供给介质，该介质随后被排向减速器内的入口通道。在循环回路排空的情况下存在滑动轴承干运行的危险。但循环回路的排空可以通过合适的加注控制可靠地避免。
根据本发明的滑动轴承实施方式利用以下认识在进行减速器工作时，其中初级轮与次级轮之间出现所要通过相对轴承导出的大的力，液力偶合器的工作腔内存在高的子午流动速度并因此存在高的流动压力(静压压力，特别是在流动回路的外缘上)。因为根据本发明，由此在滑动轴承内也建立一个高的压力，所以滑动轴承可以吸收大的轴向力，而不存在彼此相对运动的轴承部件的冲击(Anlaufen)的危险。
而在进行偶合器工作时，存在较小的子午流动速度并因此存在较小的流动压力。待被吸收的轴向力很小。由于工作腔内压力较低，滑动轴承内也出现的较低的压力。但这种压力在这种工作状态下是足够的，因为待被吸收的轴向力很小。
下面借助实施例和附图对本发明进行详细说明。其中图1示出具有本发明的滑动轴承的液力偶合器；图2示出液力偶合器在传动系上的设置。
具体实施例方式
图1示出依据本发明构成的液力偶合器主要的部分区域的轴向剖面。可以看到设有叶片的初级轮1和设有叶片的次级轮2。两个叶轮1和2这样相对地设置，使得它们相互构成一个环形的工作腔3。在废气涡轮增压及冷却机组系统中使用的情况下，在进行离少合器工作时初级轮1至间接地通过废气利用透平驱动。与此相应，在初级轮1中的工作介质径向向外加速，并且在工作腔3中在初级轮1与次级轮2之间出现以箭头TK(涡轮偶合器工作)标明方向的圆形流动。通过这种圆形流动的建立，转矩被从初级轮1传递到次级轮2上。
在进行减速器工作时，初级轮1固定，也就是说机械地抗扭转地锁止。次级轮2由发动机的曲轴至少间接地驱动，由此使次级轮2内的工作介质径向向外加速并出现以通过箭头R所示方向的工作介质回路。从次级轮2借助于流动回路传递到初级轮1上的转矩通过一个合适的锁止机构例如一个片式偶合器输出。
在图1中，缩写ANT表示废气利用透平，其支承在图1中右侧示出，而缩写KW表示曲轴，它通常通过一个合适的传动装置连接在图1的左侧上。
次级轮2与减速器输入轴5整体地构成。在进行减速器工作时，可能被也称为偶合器从动轴的减速器输入轴-如图所示-通过曲轴驱动。次级轮2借助于构造在减速器输入轴5上的轴承4支承。根据本发明，轴承4为具有两个彼此相对运动的轴承部件4.1和4.2的滑动轴承。第一轴承部件4.1以减速器输入轴5的速度并因此以次级轮2的速度旋转。第二轴承部件4.2以初级轮1的速度旋转。
在运行中，在两个轴承部件之间构成轴承介质的膜。这种轴承介质为工作介质的部分，它从工作腔3通过处于工作腔3最小圆周的半径上的分出点3.1排出。正如所介绍的那样，通过所选择的通道导向，首先径向向内，然后轴向进入轴承4内，在工作腔3与轴承4之间达到极短的流动行程，这导致小的压力损失。接着，工作介质轴向地从轴承4流出，重新径向向内转向并流入入口通道6内，工作介质通过该入口通道被输送到工作腔3内。
图2示出相应的液力偶合器13在由内燃机10驱动的曲轴11与通过内燃机10的废气驱动的废气利用透平12之间的传动连接中的设置。液力偶合器的初级轮1可以借助于片式离合器14制动并旋转地锁止。在这种状态下，液力偶合器作为减速器工作，也就是说通过一个传动装置与减速器输入轴5连接的曲轴11驱动次级轮2并由此被制动。
参考标号表1初级轮 6入口通道2次级轮 10内燃机3工作腔 11曲轴4轴承 12废气利用透平4.1第一轴承部件 13液力偶合器4.2第二轴承部件 14片式离合器5减速器输入轴
权利要求
1.液力偶合器，1.1具有一个设有叶片的初级轮(1)；1.2具有一个设有叶片的次级轮(2)；1.3初级轮(1)和次级轮(2)相互构成一个可注入工作介质的工作腔(3)；1.4初级轮(1)和次级轮(2)可相对转动地被支承，其中，一个轴承(4)至少间接地装入初级轮(1)与次级轮(2)之间，该轴承接收在这些叶轮(1、2)之间作用的径向力和/或轴向力；其特征在于，1.5所述轴承(4)作为滑动轴承构成，在液力偶合器工作时，在该轴承的相对彼此运动的轴承部件(4.1、4.2)之间构成被施加静压压力的轴承流体的膜，以及1.6轴承流体的压力取决于工作介质在工作腔(3)内建立的压力。
2.按权利要求1所述的液力偶合器，其特征在于，所述轴承流体为工作介质的从工作腔(3)导入轴承(4)中的部分。
3.按权利要求1或2之一所述的液力偶合器，其特征在于，所述轴承(4)为一个推力/径向轴承。
4.按权利要求2或3之一所述的液力偶合器，其特征在于，工作介质的所述从工作腔(3)导入轴承(4)中的部分由在工作腔(4)内出现的流动回路的外边缘分出。
5.按权利要求1-4之一所述的液力偶合器，其特征在于，液力偶合器具有两个工作模式，包括5.1一个第一偶合器工作模式，其中，初级轮(1)被驱动并且通过工作腔(3)中的工作介质的流动回路通过转矩传递驱动次级轮(2)，以及5.2减速器工作模式，其中，初级轮(1)被机械地防扭转地锁止，而次级轮(2)被驱动并且通过工作腔(3)中的工作介质的流动回路将转矩传递到初级轮(1)上。
6.按权利要求1-5之一所述的液力偶合器，其特征在于，次级轮(2)无相对转动地由一个减速器输入轴(5)承载，而初级轮(1)借助于轴承(4)可相对减速器输入轴转动并支承在减速器输入轴(5)上。
7.按权利要求1-6之一所述的液力偶合器，其特征在于，在初级轮(1)与次级轮(2)之间设置一个唯一的轴承(4)。
8.机动车传动系，8.1具有一个驱动一个曲轴(11)的内燃机(10)；8.2有一个废气利用透平(12)，它可与曲轴(11)这样连接成一个传动连接，使得曲轴(11)由废气利用透平(12)驱动；其特征在于，8.3在该传动连接中装入一个按权利要求1-7之一所述的液力偶合器(13)，其中，初级轮(1)通过废气利用透平(12)至少间接地驱动。
9.按权利要求8所述的机动车传动系，其特征在于，初级轮(1)可通过一个片式离合器(14)机械地防扭转地锁止。
10.按权利要求8或9所述的机动车传动系，其特征在于，液力偶合器(13)的工作介质为机动车冷却循环回路的冷却介质，特别是水或者水混合物。
全文摘要
本发明涉及液力偶合器，具有一个设有叶片的初级轮；具有一个设有叶片的次级轮；初级轮和次级轮相互构成一个可注入工作介质的工作腔；初级轮和次级轮可相对转动地被支承，其中，一个轴承至少间接地装入初级轮与次级轮之间，该轴承接收在这些叶轮之间作用的径向力和/或轴向力。根据本发明的液力偶合器的特征在于以下特征所述轴承作为滑动轴承构成，在液力偶合器工作时，在该轴承的相对彼此运动的轴承部件之间构成被施加静压压力的轴承流体的膜，以及轴承流体的压力取决于工作介质在工作腔内建立的压力。
文档编号F02B41/00GK1910383SQ200480038394
公开日2007年2月7日 申请日期2004年12月8日 优先权日2003年12月22日
发明者马库斯·克莱 申请人:福伊特涡轮机两合公司