专利名称：新型液力变矩器的制作方法
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N0.94107829.9、N0.99111343.8，日本专利技术 N0.00133785.8、N0.200710154498.7 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Q0
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)、耦合差速器(YO)。其中泵轮(BL)的旋转面视图为圆形，轴面剖视图为半圆弧形，有径向弧形叶片，并与输入轴相联。从动轮(CP)的旋转面视图为圆形，轴面剖视图为半圆弧形，有径向弧形叶片，与泵轮(BL)相对安装，并与输出轴相联。泵轮(BL)与从动轮(CP)之间以及叶片之间充满工作液。耦合差速器(YO)由圆环缸体(GT)、螺旋筋板(LJ)、转动盘⑵和耦合转子(C)组成。其中圆环缸体(GT)是一个有圆环形空腔的缸体，空腔的轴面剖视图是圆形。螺旋筋板(LJ)位于圆环形空腔中，并沿圆弧表面分布，与圆环缸体(GT)联为一体，形成圆环涵道缸体。圆环涵道缸体上开有缸体环槽，转动盘(P)位于环槽中。耦合转子(C)安装在转动盘(P)上，位于圆环形空腔内。耦合转子(C)的外径边缘与圆环形空腔内表面相接触，其转动轴线与转动盘(P)的转动轴线垂直，并与圆环形空腔的圆环轴线相切。耦合转子(C)沿半径方向开有耦合槽，螺旋筋板((U)可以穿过耦合槽。当耦合转子(C)和转动盘(P)与圆环涵道缸体发生相对转动时，螺旋筋板(U)与耦合槽的滑动啮合推动耦合转子(C)围绕自身转动轴线自转。螺旋筋板(LJ)沿圆环形空腔的圆弧表面分布，使得耦合转子(C)随转动盘(P)与圆环涵道缸体产生相对旋转，并以均匀转速转动时，耦合转子(C)因耦合槽与螺旋筋板(LJ)的滑动啮合而围绕自身转动轴线以均匀转速自转。螺旋筋板(LJ)的起始端位于转动盘(P)的一侧，并与耦合转子(C)的耦合槽开始滑动啮合。随着转动盘(P)与圆环涵道缸体之间的相对转动，耦合转子(C)在螺旋筋板(LJ)的推力作用下自转约一周，到达转动盘(P)的另一侧的螺旋筋板(U)的终止端，则耦合槽与螺旋筋板(U)脱离啮合，继续转动，回到螺旋筋板(LJ)的起始端一侧，又开始下一个滑动啮合。圆环涵道缸体在转动盘(P)的两侧的螺旋筋板(LJ)的起始端和终止端附近的位置，开有工作液出入口。当转动盘(P)和耦合转子(C)与圆环涵道缸体产生相对转动时，工作液通过出入口流进及流出耦合差速器(YO)。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)的叶片向内流动，又返回泵轮(BL)，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。耦合差速器(YO)位于泵轮(BL)和从动轮(CP)之间，其中的圆环涵道缸体和转动盘(P)与泵轮(BL)或者从动轮(CP)联结。泵轮(BL)通过耦合差速器(YO)进出工作液的压力差，驱动从动轮(CP)转动，并带动输出轴输出转矩。在泵轮(BL)和从动轮(CP)之间，工作液从从动轮(CP)区域回流到泵轮(BL)的区域安装有导轮(DL)。导轮(DL)支承在单向离合器⑶上。单向离合器⑶使导轮(DL)只能与泵轮(BL)同向旋转。导轮(DL)的叶片与转动方向成夹角，使得从动轮(CP)的工作液流经导轮(DL)时改变方向，与泵轮(BL)的旋转方向一致，从而增大了泵轮(BL)的转矩。耦合差速器(YO)的圆环涵道缸体既可以与泵轮(BL)联结，也可以与从动轮(CP)联结，相对应的则是，转动盘(P)与从动轮(CP)联结或者与泵轮(BL)联结。耦合差速器(YO)的转动盘(P) —侧的进出口位于泵轮(BL)区域，转动盘(P)的另一侧的工作液进出口位于从动轮(CP)区域。耦合差速器(YO)可以是单条螺旋筋板(LJ)，也可以是多条螺旋筋板(LJ)。泵轮(BL)的叶片可以是半径方向直线展开，也可以由里向外曲线形式展开；从动轮(CP)的叶片可以是半径方向直线展开，也可以是由里向外曲线形式展开。这样设计的液力变矩器，在起动初期，从动轮(CP)与泵轮(BL)的相对速差较大。泵轮(BL)旋转产生的离心力使工作液高速冲击从动轮(CP)的叶片，同时耦合差速器(YO)的圆环涵道缸体与耦合转子(C)的相对转速差较大，使得大量工作液从一侧出入口流向另一侧泵轮(BL)区域的出入口，这样从动轮(CP)所受的扭力是非常大的，这比现有的液力变矩器在起动初期具有更大的输出转矩。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)，甚至同速，从动轮(CP)外缘依然受到工作液的冲击力，同时泵轮(BL)区域的工作液压力高于从动轮(CP)区域的工作液的压力，因此，与从动轮(CP)联结的耦合差速器(YO)的部件会受到工作液的压力作用，使其转速会高于另一个与泵轮(BL)联结的耦合差速器(YO)的部件的转速，这样，从动轮(CP)的输出速度会高于泵轮(BL)，也就是发动机的速度。
:图1本发明实施例之一的轴面剖视2泵轮的三维视3泵轮的旋转面视4泵轮和从动轮的叶片的另一种形式图5导轮视6耦合差速器的轴面剖视7耦合差速器的耦合转子视8耦合差速器工作原理示意图在本发明专利的
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)、耦合差速器(YO)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。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。耦合差速器(YO)位于泵轮(BL)和从动轮(CP)之间。图6更进一步通过耦合差速器(YO)的轴面剖视图显示了实施例之一的内部结构。耦合差速器(YO)主要由圆环缸体(GT)、螺旋筋板(LJ)、转动盘(P)、耦合转子(C)组成。其中圆环缸体(GT)是一个有圆环形空腔的缸体，圆环形空腔的轴面剖视图为圆形。螺旋筋板(U)位于圆环形空腔中，沿空腔圆弧表面分布，并与圆环缸体(GT)联结为一体成为圆环涵道缸体。圆环涵道缸体沿圆环形空腔开有缸体环槽，转动盘(P)位于缸体环槽中。在转动盘(P)的径向开有缺口，耦合转子(C)安装在此缺口中，并位于圆环形空腔内。图7显示了耦合转子(C)的视图。耦合转子(C)的外径边缘与圆环形空腔的内表面相接触，耦合转子(C)的转动轴线与转动盘(P)的转动轴线O相垂直，并与圆环形空腔的圆环轴线Q相切。耦合转子(C)沿半径方向开有耦合槽，从图示可以看出有四条耦合槽，螺旋筋板(U)可以穿过耦合槽。当耦合转子(C)和转动盘(P)与圆环涵道缸体发生相对转动时，螺旋筋板(U)与耦合槽的滑动啮合推动耦合转子(C)围绕自身转动轴线自转。螺旋筋板(LJ)沿圆环缸体(GT)的圆弧表面分布，使得耦合转子(C)随转动盘(P)与圆环缸体(GT)产生相对旋转，并以均匀速度转动时，耦合转子(C)因螺旋筋板(LJ)与耦合槽的滑动啮合而围绕自身转动轴线以均匀速度自转。螺旋筋板(LJ)的起始端位于转动盘(P)的一侧，并与转动盘(P)的盘面保持接触。其与耦合转子(C)的耦合槽开始滑动啮合，随着转动盘⑵与圆环缸体(GT)之间的相对转动，耦合转子(C)在螺旋筋板(LJ)的推力作用下自转约一周，到达转动盘(P)的另一侧的螺旋筋板(U)的终止端。螺旋筋板(LJ)的终止端同样与转动盘(P)的另一侧盘面保持接触。当耦合转子(C)的耦合槽到达螺旋筋板(LJ)的终止端，则与螺旋筋板(LJ)脱离啮合，并继续转动，又回到螺旋筋板(U)的起始端的一侧，又开始下一个滑动啮合。图6和图7显示了圆环缸体(GT)内有四个均匀分布相互对称的耦合槽。4条螺旋筋板(U)的起始端沿转动盘(P)的一侧盘面依次与耦合转子(C)的4个耦合槽产生滑动啮合，又与转动盘(P)的另一侧盘面相接触的4个终止端依次脱离滑动啮合后，再次依次进入下一个滑动P齿合。圆环涵道缸体在转动盘(P)的两侧的螺旋筋板(LJ)的起始端和终止端附近的位置开有工作液出入口。当转动盘(P)和耦合转子(C)与圆环缸体(GT)产生相对转动时，工作液通过进出口流进及流出耦合差速器(YO)。图8显示了螺旋筋板(LJ)沿圆环缸体(GT)的圆环形空腔的圆弧截面Imn展开的平面展开图。尽管沿圆环形空腔表面分布的螺旋筋板(U)展开为平面斜线会失去精确度，但是可以简明地说明耦合差速器(YO)的工作原理。如果圆环缸体(GT)与泵轮(BL)相联结，转动盘(P)与从动轮(CP)相联结，则当图中所示螺旋筋板(U)向左转动时，则泵轮(BL)位于圆环缸体(GT)的下侧区域，从动轮(CP)位于圆环缸体(GT)的上侧区域。在起动初期，输出轴速度低于输入轴速度，也就是转动盘(P)和耦合转子(C)的速度低于圆环缸体(GT)和螺旋筋板(LJ)的速度。工作液从从动轮(CP)区域的出入口吸入，在泵轮(BL)区域的出入口排出，而此时泵轮(BL)的速度远高于从动轮(CP)的速度。也就是泵轮(BL)区域出入口的压力大于从动轮(CP)区域出入口的压力。这就增大了耦合转子(C)在圆环缸体(GT)内的运动阻力。泵轮(BL)与从动轮(CP)的速度差越大，则耦合转子(C)在圆环缸体(GT)内相对运动的阻力就越大，输出轴提供的转矩就越大。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，在泵轮(BL)与从动轮(CP)之间，工作液从从动轮(CP)区域回流到泵轮(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5显示了导轮(DL)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)的工作液流经导轮(DL)时改变方向，与泵轮(BL)的旋转方向一致，从而增大了泵轮(BL)的转矩。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。因从动轮(CP)和泵轮(BL)均在中高速度下运行，泵轮(BL)区域外缘附近的工作液压力要高于从动轮(CP)区域外缘附近的工作液压力，这时，两个区域的工作液因压力差的作用，从耦合差速器(YO)的泵轮(BL)区域的入口导入，耦合转子(C)受到较高压力作用会向较低压力一侧运动，也就是会向比圆环缸体(GT)速度大的方向转动，这使得耦合转子(C)的速度大于圆环缸体(GT)的速度。对工作液出入口位置的调整和出入口形状的改变，会得到不同的增速效果。米用一个I禹合转子(C)在圆环缸体(GT)内转动一周则吸入排出一个圆环缸体(GT)含量的工作液，如果用多个耦合转子(C)和多组螺旋筋板(LJ)，则耦合转子(C)在圆环缸体(GT)内转动一周将吸入排出多个圆环缸体(GT)含量的工作液。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。
权利要求
1.本发明涉及一种新型液力变矩器，其主要结构包括:泵轮、从动轮、耦合差速器。
本发明所述液力变矩器，其特征在于:所述泵轮与输入轴相联。其旋转面视图为圆形，其轴面剖视图为圆弧形，并有径向弧形叶片； 所述从动轮与输出轴相联，并与泵轮相对安装，其旋转面视图为圆形，其轴面剖视图为圆弧形，并有径向弧形叶片，泵轮和从动轮以及叶片之间充满工作液。泵轮的外缘与从动轮的外缘相通。
所述耦合差速器由圆环缸体、螺旋筋板、转动盘、耦合转子组成，其中圆环缸体是一个有圆环形空腔的缸体。圆环形空腔的轴面剖视图为圆形。所述螺旋筋板位于所述圆环形空腔中，沿圆弧面分布，并与圆环缸体联结为一体成为圆环涵道缸体，圆环涵道缸体沿圆环形空腔开有缸体环槽，所述转动盘位于缸体环槽中。所述耦合转子安装在转动盘上，位于圆环形空腔内。耦合转子外径边缘与圆环形空腔内表面相接触，其转动轴线与转动盘转动轴线垂直，并与圆环形空腔的圆环轴线相切；耦合转子沿半径方向开有耦合槽，螺旋筋板可以穿过耦合槽。当耦合转子和转动盘与圆环涵道缸体发生相对转动时，螺旋筋板与耦合槽的滑动啮合推动耦合转子围绕自身转动轴线自转。
所述螺旋筋板的起始端位于转动盘的一侧，并与耦合转子的耦合槽开始滑动啮合，随着转动盘与圆环涵道缸体之间的相对转动，耦合转子在螺旋筋板的推力作用下自转约一周，到达转动盘的另一侧的螺旋筋板的终止端，则螺旋筋板与耦合槽脱离啮合。耦合转子继续转动，又回到螺旋筋板起始端的一侧，又开始下一次的滑动啮合。
所述圆环涵道缸体在转动盘两侧，螺旋筋板起始端和终止端附近的位置开有工作液出入口。当转动盘和耦合转子与圆环涵道缸体产生相对转动时，工作液通过出入口流进及流出率禹合差速器。
所述耦合差速器位于泵轮和从动轮之间，其中的圆环涵道缸体和转动盘分别与泵轮或从动轮联结。泵轮 通过耦合差速器进出的工作液的压力差，驱动从动轮转动并通过输出轴输出转矩。
2.由权利要求1所述的液力变矩器，其特征在于: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旋转方向成夹角，使得从动轮的工作液流经导轮时改变方向，与泵轮的旋转方向一致。
3.由权利要求1所述的液力变矩器，其特征在于:耦合差速器的圆环涵道缸体与从动轮联结在一起，并随从动轮一起转动，耦合差速器的转动盘与泵轮联结在一起，并随泵轮一起转动。
4.由权利要求1所述的液力变矩器，其特征在于:耦合差速器的圆环涵道缸体与泵轮联结在一起，并随泵轮一起转动。耦合差速器的转动盘与从动轮联结在一起，并随从动轮一起转动。
5.由权利要求1所述的液力变矩器，其特征在于:耦合差速器的螺旋筋板沿所述圆环形空腔的圆弧表面分布。使得耦合转子随转动盘与圆环涵道缸体产生相对转动并以均匀相对转速转动时，耦合转子因耦合槽与螺旋筋板的滑动啮合而围绕自身转动轴线以均匀转速自转。
6.由权利要求1所述的液力变矩器，其特征在于:所述耦合差速器的转动盘一侧工作液的出入口位于泵轮区域，则转动盘另一侧的工作液出入口位于从动轮区域。
7.由权利要求3和4所述的液力变矩器，其特征在于:所述耦合差速器装有多条螺旋筋板。
8.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。
9.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。
全文摘要
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)、耦合差速器(YO)。其中泵轮(BL)的旋转面视图为圆形，轴面剖视图为半圆弧形，有径向弧形叶片，并与输入轴相联。从动轮(CP)的旋转面视图为圆形，轴面剖视图为半圆弧形，有径向弧形叶片，与泵轮(BL)相对安装，并与输出轴相联。泵轮(BL)与从动轮(CP)之间以及叶片之间充满工作液。耦合差速器(YO)由圆环缸体(GT)、螺旋筋板(LJ)、转动盘(P)和耦合转子(C)组成。
文档编号F16H41/26GK103195899SQ20121025755
公开日2013年7月10日 申请日期2012年7月24日 优先权日2012年7月24日
发明者刘勇 申请人:袁丽君