專利名稱：液力偶合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液力偶合器、尤其是用于該液力偶合器內(nèi)部的工作介質(zhì)的管路布置。
液力偶合器已被公開。一個(gè)特殊的應(yīng)用領(lǐng)域是渦輪復(fù)合系統(tǒng)(Turbocompoundsystem)的領(lǐng)域，在這種渦輪復(fù)合系統(tǒng)中，廢氣渦輪在驅(qū)動(dòng)路徑中設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)的廢氣流中并且與曲軸驅(qū)動(dòng)連接。在這樣的系統(tǒng)中，在廢氣渦輪與曲軸之間的驅(qū)動(dòng)連接中有利地連接有一個(gè)用于傳遞功率或轉(zhuǎn)矩的液力偶合器。當(dāng)這樣的液力偶合器的初級(jí)輪被廢氣渦輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，該初級(jí)輪通過液力偶合器的工作室中的工作介質(zhì)環(huán)流驅(qū)動(dòng)液力偶合器的次級(jí)輪，該次級(jí)輪通常通過適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)裝置與曲軸相連接。該第一驅(qū)動(dòng)模式也被稱為渦輪偶合器模式。
只要液力偶合器裝備有用于無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地鎖止初級(jí)輪的裝置，該液力偶合器就可在一個(gè)第二模式——緩速器模式——中用來制動(dòng)曲軸。在該模式中，次級(jí)輪被曲軸驅(qū)動(dòng)，初級(jí)輪無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地被鎖止，例如借助片式離合器來鎖止，并且通過從次級(jí)輪到初級(jí)輪的轉(zhuǎn)矩傳遞使曲軸制動(dòng)。由于在一種情況下(渦輪偶合器模式)初級(jí)輪被驅(qū)動(dòng)而在另一種情況下(緩速器模式)次級(jí)輪被驅(qū)動(dòng)，工作介質(zhì)循環(huán)的流動(dòng)方向在這兩種情況中是相反的。由此軸向推力的方向改變，這在設(shè)計(jì)軸承及軸密封裝置時(shí)必須加以考慮。
此外，轉(zhuǎn)速范圍在渦輪偶合器模式中與在緩速器模式中是不同的。通?？偟氐玫矫糠昼?000轉(zhuǎn)到每分鐘12000轉(zhuǎn)之間的轉(zhuǎn)速范圍。入口及出口密封裝置、即用來密封工作介質(zhì)輸入通道及工作介質(zhì)排出通道的密封裝置在該轉(zhuǎn)速范圍中工作。在所有的相對(duì)密封裝置中，即在這些部件之間的密封裝置中這些部件中的一個(gè)部件以與另一個(gè)部件不同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)以及這些部件中的一個(gè)部件轉(zhuǎn)動(dòng)而另一個(gè)部件不轉(zhuǎn)動(dòng)，尤其產(chǎn)生這樣的問題，即存在兩個(gè)明顯不同的工作范圍。因此，所述相對(duì)密封裝置傳統(tǒng)地以昂貴的滑環(huán)密封裝置的形式來實(shí)施。這種滑環(huán)密封裝置比較昂貴且易于產(chǎn)生故障。
本發(fā)明的任務(wù)在于，給出一種液力偶合器、尤其是用于渦輪復(fù)合系統(tǒng)中的液力偶合器，該液力偶合器相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)得到改進(jìn)。尤其是根據(jù)本發(fā)明的液力偶合器用少量的滑環(huán)密封裝置便可滿足。
根據(jù)本發(fā)明的任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的液力偶合器來解決。權(quán)利要求8描述了一種相應(yīng)的根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)路徑。從屬權(quán)利要求描述了本發(fā)明的特別有利的進(jìn)一步構(gòu)型。
根據(jù)本發(fā)明的液力偶合器的特征在于在驅(qū)動(dòng)初級(jí)輪的驅(qū)動(dòng)軸中構(gòu)造有一個(gè)用于將工作介質(zhì)輸入到工作室中的輸入通道及一個(gè)用于同時(shí)從工作室排出工作介質(zhì)的排出通道。當(dāng)然也可設(shè)置多個(gè)輸入通道及多個(gè)排出通道。尤其考慮一個(gè)中央輸入通道及多個(gè)圍繞該中央輸入通道的排出通道。
通過在驅(qū)動(dòng)軸內(nèi)部設(shè)置輸入通道或排出通道，所有的通道都以相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，由此相對(duì)傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式可取消至少一個(gè)昂貴的滑環(huán)密封裝置，在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式中輸入通道構(gòu)造在一個(gè)具有第一轉(zhuǎn)速的部件中而排出通道構(gòu)造在一個(gè)具有第二轉(zhuǎn)速的部件中并且必須相應(yīng)地單獨(dú)相對(duì)靜止部件密封。取而代之的是，可在輸入通道與排出通道之間使用一個(gè)較簡單的縫隙密封裝置。
該輸入通道或這些輸入通道及該排出通道或這些排出通道在驅(qū)動(dòng)軸中在軸向方向上有利地至少在一個(gè)預(yù)給定的區(qū)段上延伸。該排出通道或這些排出通道有利地設(shè)置在該輸入通道或這些輸入通道的徑向外部。由此一方面可特別簡單地進(jìn)行通道之間的密封，另一方面設(shè)置在徑向外部的排出通道通到液力偶合器的工作室的較大圓周的區(qū)域中并且徑向內(nèi)部的輸入通道通到工作室的位于徑向較靠內(nèi)部的區(qū)域中。尤其是對(duì)于這些徑向內(nèi)部的通入部位，考慮徑向內(nèi)圓周與工作室中間高度的圓周之間的區(qū)域。尤其是工作介質(zhì)直接在中央即循環(huán)流的中點(diǎn)上導(dǎo)所謂的緩速器眼中。
尤其是如果液力偶合器不僅在渦輪偶合器模式中而且在緩速器模式中運(yùn)行，則通入部位在工作室的預(yù)給定高度上定位是有利的。即在緩速器工況中由于工作室中的發(fā)熱量高而需要工作介質(zhì)的大的通流量，以便通過工作介質(zhì)排出所產(chǎn)生的熱量。通過在外圓周上、即在環(huán)形室形式的工作室的最大直徑的區(qū)域中設(shè)置的排出通道——這些排出通道的口與緩速器工況中工作室的外圓周上的工作介質(zhì)循環(huán)的流動(dòng)方向相反，由于這些口的逆著在此存在的子午流向的定向，工作介質(zhì)的顯著部分直接從工作室流出。而在渦輪偶合器工況中——在該渦輪偶合器工況中由于較小的轉(zhuǎn)差率(該轉(zhuǎn)差率在緩速器工況中為100％，在渦輪偶合器工況中有利地為3％至5％)發(fā)熱少得多，需要工作介質(zhì)通過液力偶合器較小的通流量。因?yàn)樵诖饲闆r下子午流動(dòng)反向，所以工作介質(zhì)的絕大部分通過排出通道的位于徑向外部的、現(xiàn)在沿工作介質(zhì)流的方向定向的口流走，得到相應(yīng)小的通流量。排出通道在工作室的圓周上、尤其是外圓周上的通入部位由此有利地切向地尤其構(gòu)造在初級(jí)輪中，即在流動(dòng)方向上觀察的連接在排出通道在工作室中的通入部位上的第一區(qū)段與工作室的尤其是最大直徑的區(qū)域中的圓周切向地構(gòu)造在初級(jí)輪中。該區(qū)域有利地與液力偶合器的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線軸向平行地延伸。這在后面參照

圖1更詳細(xì)地描述。
下面借助于一個(gè)實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。附圖表示圖1根據(jù)本發(fā)明的液力偶合器的實(shí)施例的一個(gè)縱截面視圖；圖2沿圖1中剖切線B-B的一個(gè)橫剖的視圖3沿圖1中剖切線A-A的一個(gè)橫剖的視圖；圖4根據(jù)本發(fā)明的液力偶合器在一個(gè)渦輪復(fù)合系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)路徑中的布置。
在圖1中所示的軸向剖面中看到初級(jí)輪1，該初級(jí)輪設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸4上。詳細(xì)地講，初級(jí)輪1在端面這樣地被螺紋連接在驅(qū)動(dòng)軸4上并且被密封，使得驅(qū)動(dòng)軸4的端面輪廓構(gòu)成輸入通道5的端部區(qū)段的一部分，該輸入通道在圓周3.2的區(qū)域中通到工作室3的中央。附加地，輸入通道5在縱向方向上延伸在驅(qū)動(dòng)軸4的縱向軸線上并且在此構(gòu)造成通孔。這具有的優(yōu)點(diǎn)是，穿過輸入通道5的軸向區(qū)段可擰緊或卸下所示的螺釘，用這些螺釘將次級(jí)輪在端面聯(lián)接在軸7上，可以擰緊或松開。
在輸入通道5的徑向外部，在驅(qū)動(dòng)軸4中構(gòu)造有多個(gè)用于從液力偶合器的工作室3排出工作介質(zhì)的排出通道6。在所述縱向軸線上方看到這樣一個(gè)排出通道6的橫截面。多個(gè)排出通道6完全圍繞著輸入通道5，如尤其在圖2及圖3中可看到的那樣。
排出通道6基本上具有呈環(huán)形間隙扇段形狀的通流橫截面。而輸入通道在最大的軸向區(qū)域上具有圓形的通流橫截面，在初級(jí)輪的區(qū)域中才被徑向向外引導(dǎo)并且以多個(gè)分布在圓周3.2上的入流孔的形式通到工作室3的中央。
排出通道6首先也從驅(qū)動(dòng)軸4的驅(qū)動(dòng)側(cè)的端部4.1開始在軸向方向上延伸并且在初級(jí)輪1的區(qū)域中這樣徑向向外轉(zhuǎn)向，使得這些排出通道又在最大直徑3.3的區(qū)域中軸向地通到工作室3中。這呈現(xiàn)出上面已說明的優(yōu)點(diǎn)，即在緩速器工況中工作介質(zhì)流被直接壓入到出流通道6的通入部位中，導(dǎo)致通過液力偶合器的相應(yīng)大的通流量，因?yàn)樵诰徦倨鞴r中流體在次級(jí)輪2中徑向向外加速并且在外圓周3.3的區(qū)域中軸向地進(jìn)入到初級(jí)輪1中(在圖1中在從左向右的方向上)。而在渦輪偶合器工況中，工作介質(zhì)在循環(huán)流動(dòng)中在外圓周3.3的區(qū)域中從右向左流動(dòng)，即軸向地從初級(jí)輪流動(dòng)到次級(jí)輪中，并且工作介質(zhì)的相應(yīng)小的部分被出流通道6接收。工作介質(zhì)的最大份額通過排出通道6的出流口流走，在次級(jí)輪中徑向向內(nèi)減速并且在工作室3的內(nèi)圓周3.1的區(qū)域中又軸向地進(jìn)入到初級(jí)輪1中。
工作介質(zhì)通過驅(qū)動(dòng)軸4的端面4.1導(dǎo)入所述輸入通道5中并且從排出通道6導(dǎo)出。為此，驅(qū)動(dòng)軸4在端面設(shè)置有一個(gè)模件8，該模件具有一個(gè)中央通道9和一個(gè)圍繞該中央通道9的環(huán)形縫隙形的通道10。中央工作介質(zhì)通道9至少在朝著驅(qū)動(dòng)軸4的端部的區(qū)域中具有一個(gè)圓形的通流橫截面，其中，輸入通道5與工作介質(zhì)通道9彼此對(duì)齊。由于工作介質(zhì)通道10至少在模件8的朝著驅(qū)動(dòng)軸4的端部區(qū)域中的環(huán)形縫隙形的橫截面，排出通道6與工作介質(zhì)通道10也對(duì)齊。
排出通道6或工作介質(zhì)通道10相對(duì)環(huán)境的密封借助一個(gè)滑環(huán)密封裝置11來實(shí)現(xiàn)。不需要輸入通道5或工作介質(zhì)通道9的特殊密封，這里在驅(qū)動(dòng)軸4相對(duì)模件8的連接區(qū)域中僅設(shè)置有一個(gè)縫隙形式的密封裝置。從輸入通道5或工作介質(zhì)通道9到排出通道6或工作介質(zhì)通道10允許一定的泄漏流。
因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式中工作介質(zhì)通過驅(qū)動(dòng)軸4輸入到工作室中并且工作介質(zhì)通過軸7從工作室排出，即使在軸7的位于遠(yuǎn)處的軸向端部的區(qū)域中也必須設(shè)置一個(gè)與滑環(huán)密封裝置11相應(yīng)的滑環(huán)密封裝置，所以所示實(shí)施例呈現(xiàn)出的優(yōu)點(diǎn)是，所需的滑環(huán)密封裝置減少一個(gè)。這使得成本降低并且使得運(yùn)行可靠性更高。
兩個(gè)輪、即初級(jí)輪1及次級(jí)輪2如所示的那樣懸臂地支承在相應(yīng)的軸4及7上。由此所有軸承可定位在液力偶合器的核心區(qū)域之外。
在圖4中看到一個(gè)液力偶合器22，該液力偶合器連接在曲軸KW與廢氣渦輪21(ANT)之間的驅(qū)動(dòng)連接中。眾所周知，曲軸20被一個(gè)內(nèi)燃機(jī)20驅(qū)動(dòng)，廢氣渦輪21布置在內(nèi)燃機(jī)20的廢氣流中，以便利用廢氣能量來驅(qū)動(dòng)曲軸(液力偶合器22的渦輪偶合器工況)。
在液力偶合器22的緩速器工況中，初級(jí)輪1借助片式離合器23被鎖止以免扭轉(zhuǎn)，由曲軸傳遞到次級(jí)輪2上的轉(zhuǎn)矩被初級(jí)輪1及片式離合器23導(dǎo)出，由此使曲軸制動(dòng)。
參考標(biāo)號(hào)清單1 初級(jí)輪 8 模件2 次級(jí)輪 9 工作介質(zhì)通道3 工作室 10 工作介質(zhì)通道4 驅(qū)動(dòng)軸 11 滑環(huán)密封裝置4.1驅(qū)動(dòng)軸的端面20 內(nèi)燃機(jī)5 輸入通道21 廢氣渦輪6 排出通道22 液力偶合器7 軸 23 片式離合器
權(quán)利要求
1.液力偶合器(1.1)，它具有一個(gè)初級(jí)輪(1)，具有一個(gè)次級(jí)輪(2)，該初級(jí)輪(1)與該次級(jí)輪(2)共同構(gòu)成一個(gè)圓環(huán)面狀的工作室(3)，該初級(jí)輪(1)布置在一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸(4)上或與該驅(qū)動(dòng)軸整體構(gòu)成，其特征在于在該驅(qū)動(dòng)軸(4)中構(gòu)造有至少一個(gè)用于將工作介質(zhì)輸入到該工作室(3)中的輸入通道(5)及至少一個(gè)用于同時(shí)從該工作室(3)排出工作介質(zhì)的排出通道(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的液力偶合器，其特征在于所述至少一個(gè)輸入通道(5)及所述至少一個(gè)排出通道(6)至少在一個(gè)預(yù)給定的區(qū)段上在軸向方向上在該驅(qū)動(dòng)軸(4)中延伸，其中，所述至少一個(gè)排出通道(6)設(shè)置在比所述至少一個(gè)輸入通道(5)更大的圓周上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的液力偶合器，其特征在于所述輸入通道(5)從該驅(qū)動(dòng)軸(4)的遠(yuǎn)離該工作室(3)的軸向的端部(4.1)直到至少接近該驅(qū)動(dòng)軸(4)另一端部處以該驅(qū)動(dòng)軸(4)的縱向軸線上的一個(gè)中央工作介質(zhì)通道的形式構(gòu)造并且被多個(gè)設(shè)置在徑向外部的排出通道(6)圍繞。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的液力偶合器，其特征在于所述排出通道(6)在外圓周(3.3)的區(qū)域中通到該工作室(3)中，所述輸入通道(5)在一個(gè)中間圓周(3.2)的區(qū)域中尤其以多個(gè)入流口的形式通到該工作室(3)中，該中間圓周位于該工作室(3)的內(nèi)圓周(3.1)與外圓周(3.3)之間的中間面附近。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中一項(xiàng)的液力偶合器，其特征在于該初級(jí)輪(1)及該次級(jí)輪(2)分別懸臂地支承在一個(gè)軸(4，7)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中一項(xiàng)的液力偶合器，其特征在于該初級(jí)輪(1)可被機(jī)械地鎖止以免扭轉(zhuǎn)，由此當(dāng)該次級(jí)輪(2)被驅(qū)動(dòng)時(shí)該液力偶合器執(zhí)行緩速器的功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的液力偶合器，其特征在于所述至少一個(gè)排出通道(6)在切向上逆著當(dāng)該初級(jí)輪(1)被機(jī)械地鎖止以免扭轉(zhuǎn)時(shí)工作介質(zhì)循環(huán)流的流動(dòng)方向通入，尤其是所述至少一個(gè)排出通道(6)的后區(qū)段在所述后區(qū)段通入該工作室(3)中之前在該工作室(3)的外圓周(3.3)的區(qū)域中與該液力偶合器的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線軸向平行地構(gòu)造在該初級(jí)輪(1)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中一項(xiàng)的液力偶合器，其特征在于在該驅(qū)動(dòng)軸(4)的相對(duì)該工作室(3)位于遠(yuǎn)處的端部上在端面設(shè)置有一個(gè)模件(8)，該模件具有一個(gè)至少在連接到該驅(qū)動(dòng)軸(4)上的區(qū)域中橫截面為圓形或環(huán)形縫隙形的、與所述輸入通道(5)導(dǎo)流地連接的內(nèi)部工作介質(zhì)通道(9)和一個(gè)圍繞該內(nèi)部工作介質(zhì)通道(9)的、至少在連接到該驅(qū)動(dòng)軸(4)上的區(qū)域中橫截面為環(huán)形縫隙形的、與該驅(qū)動(dòng)軸(4)中的所述至少一個(gè)排出通道(6)導(dǎo)流地連接的外部的工作介質(zhì)通道(10)。
9.驅(qū)動(dòng)路徑，它包括一個(gè)內(nèi)燃機(jī)(20)、一個(gè)布置在該內(nèi)燃機(jī)(20)的廢氣流中的廢氣渦輪(21)，該廢氣渦輪(21)與一個(gè)被該內(nèi)燃機(jī)(20)驅(qū)動(dòng)的曲軸連接成驅(qū)動(dòng)連接，其特征在于在該廢氣渦輪(21)與該曲軸之間的驅(qū)動(dòng)連接中設(shè)置有一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至8中一項(xiàng)的液力偶合器(22)，其中，初級(jí)輪(1)可被該廢氣渦輪(21)驅(qū)動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的驅(qū)動(dòng)路徑，其特征在于初級(jí)輪(1)可被機(jī)械地鎖止以免扭轉(zhuǎn)，由此該液力偶合器(22)液力地制動(dòng)該曲軸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液力偶合器，它具有一個(gè)初級(jí)輪，具有一個(gè)次級(jí)輪，該初級(jí)輪與該次級(jí)輪共同構(gòu)成一個(gè)圓環(huán)面狀的工作室，該初級(jí)輪布置在一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸上或與該驅(qū)動(dòng)軸整體構(gòu)成，其中，在該驅(qū)動(dòng)軸中構(gòu)造有至少一個(gè)用于將工作介質(zhì)輸入到該工作室中的輸入通道及至少一個(gè)用于同時(shí)從該工作室排出工作介質(zhì)的排出通道。
文檔編號(hào)F16D33/00GK1898480SQ200480038254
公開日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2004年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月22日
發(fā)明者馬庫斯·克萊 申請(qǐng)人:福伊特渦輪機(jī)兩合公司