小功率液力傳動裝置起動變矩器導輪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了小功率液力傳動裝置起動變矩器導輪，變矩器導輪安裝于變矩器循環(huán)圓的直線段，且由位于最外環(huán)的導輪外環(huán)，位于最里環(huán)的導輪內(nèi)環(huán)和固定于導輪外環(huán)與導輪內(nèi)環(huán)之間的導輪葉片組成；變矩器導輪變矩器內(nèi)泵輪相鄰處加工成碟狀凹槽，且此處碟狀凹槽與泵輪相鄰部位形成導輪密封位Ⅰ，用于減少工作介質(zhì)流入，降低液流摩擦損失；變矩器導輪變矩器內(nèi)渦輪相鄰部位加工成凹槽，且此處凹槽與渦輪相鄰部位形成導輪密封位Ⅱ，且導輪密封位Ⅱ間隙略大于導輪密封位Ⅰ，此結(jié)構(gòu)其一便于排出由導輪密封位Ⅰ進入的少量工作介質(zhì)，其二能夠減小對渦輪甩出的工作介質(zhì)的量，進而減小局部擾動。
【專利說明】小功率液力傳動裝置起動變矩器導輪
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及小功率液力傳動裝置，特別涉及小功率液力傳動裝置起動變矩器導輪。
【背景技術(shù)】
[0002]目前液力傳動具有自動適應性、無級調(diào)速、防振隔振、良好的起動性能、限矩保護性能等優(yōu)點，應用于軌道機車車輛、工程機械、起重運輸機械、鉆探設(shè)備等傳動裝置上，而小功率液力傳動裝置以其高可靠性、高效率、高性價比和高技術(shù)成熟度更是被廣泛應用在內(nèi)燃動車組、高速軌道車上。小功率液力傳動裝置液力元件大多由變矩器+偶合器組成，變矩器用于起動、中低速范圍，偶合器用于高速范圍，這樣保證整個液力傳動裝置的高效率。本發(fā)明涉及的是用于起動和中低速范圍的變矩器，其由一個泵輪、渦輪和固定導輪組成。其中導輪呈環(huán)盤形，因其整體尺寸較小，采用整體鑄造后加工成型，環(huán)盤形結(jié)構(gòu)中間垂直固定有若干均勻排列的葉片組成的葉柵，葉片截面近似葉狀的弧形體。葉片截面從導輪心部至外沿方向由薄逐漸變厚，且葉片兩側(cè)面由不同曲率的弧線圓滑過渡而成。導輪一側(cè)緊鄰渦輪，另一側(cè)與其固定安裝件相接。目前，對于長圓形循環(huán)圓導輪來講，其葉型各異，整體結(jié)構(gòu)也不盡相同，尤其對于小尺寸的導輪仍存在不足之處:
[0003]1、構(gòu)成葉片流線型不明顯，液流沖擊損失較大。
[0004]2、葉片進口角或出口角過大或過小，造成液流損失較大或變矩比小。
[0005]3、與渦輪相鄰端面結(jié)構(gòu)不合理，造成流道不順暢、密封效果不佳。
[0006]4、固定側(cè)端面液流回流泵輪流道曲率不佳，影響液流回流速度。
[0007]5、由多件緊固而成，葉片分布不均勻，銜接處存在錯牙。
[0008]基于上述不足之處，對于小功率液力傳動裝置，液力元件的性能和效率顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明針對上述技術(shù)問題，提出一種能夠提高小功率液力傳動裝置用液力變矩器效率和性能，保證泵輪進口速度環(huán)量，提高泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)，保證較大變矩比的變矩器導輪整體結(jié)構(gòu)。
[0010]為達到以上目的，通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0011]小功率液力傳動裝置起動變矩器導輪，變矩器導輪安裝于變矩器循環(huán)圓的直線段，且由位于最外環(huán)的導輪外環(huán)，位于最里環(huán)的導輪內(nèi)環(huán)和固定于導輪外環(huán)與導輪內(nèi)環(huán)之間的導輪葉片組成；
[0012]變矩器導輪變矩器內(nèi)泵輪相鄰處加工成碟狀凹槽(以變矩器導輪為參照對象即為變矩器導輪軸向加工為帶有向變矩器導輪中心傾斜斜面的凹槽)，且此處碟狀凹槽與泵輪相鄰部位形成導輪密封位I (即如圖1所示，由導輪內(nèi)環(huán)碟狀凹槽內(nèi)壁與泵輪表面接觸處形成導輪密封位I )，用于減少工作介質(zhì)流入，降低液流摩擦損失；[0013]變矩器導輪變矩器內(nèi)渦輪相鄰部位加工成凹槽(以變矩器導輪為參照對象即為變矩器導輪軸向加工的凹槽)，且此處凹槽與渦輪相鄰部位形成導輪密封位II (即如圖1所示，由導輪內(nèi)環(huán)凹槽內(nèi)壁與渦輪表面接觸處形成導輪密封位II )，且導輪密封位II間隙略大于導輪密封位I，此結(jié)構(gòu)其一便于排出由導輪密封位I進入的少量工作介質(zhì)，其二能夠減小對渦輪甩出的工作介質(zhì)的量，進而減小局部擾動；
[0014]導輪外環(huán)環(huán)心部分逐漸內(nèi)收成喇叭形，導輪外環(huán)內(nèi)外側(cè)截面分別由第一圓弧，第二圓弧和第三圓弧曲線連接而成，且第一圓弧、第二圓弧和第三圓弧半徑比為39:65:18 ；導輪外環(huán)外緣設(shè)有用于導輪安裝定位于變矩器內(nèi)部的凸臺結(jié)構(gòu)(即導輪安裝位)；
[0015]導輪外環(huán)喇叭形外側(cè)面與變矩器內(nèi)部相鄰件圍成充油道，且充油道一端口與外部工作介質(zhì)入口連通另一端與變矩器流道的下沿和泵輪的入口連通，并且導輪外環(huán)喇叭形內(nèi)側(cè)面為變矩器流道外邊界的一部分，此結(jié)構(gòu)用于引導流經(jīng)導輪葉片的工作介質(zhì)重新流入泵輪入口，保證泵輪進口處的速度環(huán)量，減少沖擊損失，并且導輪外環(huán)沿著變矩器流道外邊界延伸部分輔助工作介質(zhì)導向重新流入泵輪入口 ；
[0016]如圖1所示導輪內(nèi)環(huán)與變矩器流道接觸部分由第四圓弧、第五圓弧和第六圓弧和兩段直線首尾相接組成，構(gòu)成變矩器流道內(nèi)邊界的一部分，且第四圓弧、第五圓弧和第六圓弧的半徑比為7.5:15:15,此種結(jié)構(gòu)便于工作介質(zhì)的穩(wěn)定流動,減少沖擊損失；
[0017]導輪葉片為一端向另一端厚度逐漸減小弧形葉片，且導輪葉片較厚端朝向變矩器導輪的外緣，導輪葉片較薄端朝向變矩器導輪的心部；導輪葉片較厚端朝向?qū)л喨~片內(nèi)弧面曲面頂點和導輪葉片內(nèi)弧面朝向變矩器導輪中心端部頂點的連線與變矩器導輪中心到導輪葉片內(nèi)弧面朝向變矩器導輪中心端部頂點的連線呈α=8.5_9°夾角；
[0018]綜上本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)勢:
[0019]1、導輪葉片截面呈流線型，工作介質(zhì)進口端曲率半徑較大，減少沖擊損失，提高效率。
[0020]2、導輪葉片出口端呈弧形，曲率過渡較平緩，對工作介質(zhì)起推擠作用，一方面增加工作介質(zhì)對渦輪的反作用力，提高渦輪輸出扭矩；另一方面降低葉片出口端流場的擾動。
[0021]3、葉片較厚和葉片較薄部位的連線與導輪中心到葉片較薄部位連線呈α=8.5_9°夾角，該范圍角度即保證了變矩器較大的變矩比，又保證了泵輪進口處的速度環(huán)量和轉(zhuǎn)矩系數(shù)，保證液力傳動裝置在中低速范圍的效率，減少了沖擊損失。
[0022]4、導輪內(nèi)環(huán)上設(shè)有兩道密封位，其中導輪密封位II間隙略大于導輪密封位I，即保證了局部液流的穩(wěn)定性，減少流入導輪與渦輪間隙內(nèi)工作介質(zhì)，減少其摩擦損失，又便于其內(nèi)工作介質(zhì)流出。
[0023]5、導輪外環(huán)不僅是變矩器流道的外邊界，也是導輪安裝的定位基準和外部工作介質(zhì)充油道的組成部件，且環(huán)心部分曲面圓滑過渡，減少了液流阻力。
[0024]6、工作介質(zhì)流經(jīng)導輪內(nèi)環(huán)、外環(huán)表面(即變矩器流道內(nèi)外邊界的一部分)曲線過渡圓弧，流道截面變化均勻，保證流場的均勻度。
[0025]7、導輪整體采用精鑄后加工，流道拋光處理，工作介質(zhì)流經(jīng)腔道的液流摩擦損失小。
[0026]8、本發(fā)明與現(xiàn)有小功率等級變矩器技術(shù)性能相比，最大變矩比達到5.8以上，變矩器效率提高4%以上。[0027]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]本發(fā)明共4幅附圖，其中:
[0029]圖1為本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2為本發(fā)明的導輪葉片裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖3為圖2A-A向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖4為導輪葉片直角坐標系中結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖中:1、充油道，2、凸臺結(jié)構(gòu)，3、變矩器導輪，3.1、導輪外環(huán)，3.2、導輪葉片，3.3、導輪內(nèi)環(huán)，4、導輪密封位I，5、變矩器流道，6、導輪密封位II，7、渦輪，8、泵輪；
[0034]R1、第一圓弧，R2、第二圓弧，R3、第三圓弧，R4、第四圓弧，R5、第五圓弧，R6、第六圓弧。
【具體實施方式】
[0035]如圖1、圖2和圖3所示的小功率液力傳動裝置起動變矩器導輪，變矩器導輪3安裝于變矩器循環(huán)圓的直線段，且由位于最外環(huán)的導輪外環(huán)3.1，位于最里環(huán)的導輪內(nèi)環(huán)3.3和固定于導輪外環(huán)3.1與導輪內(nèi)環(huán)3.3之間的導輪葉片3.2組成；
[0036]如圖1和圖3所示變矩器導輪3與變矩器內(nèi)泵輪8相鄰處加工成碟狀凹槽(以變矩器導輪3為參照對象即為變矩器導輪3軸向加工為帶有向變矩器導輪3中心傾斜斜面的凹槽)，且此處碟狀凹槽與泵輪8相鄰部位形成導輪密封位I 4 (B卩如圖1所示，由導輪內(nèi)環(huán)
3.3碟狀凹槽內(nèi)壁與泵輪8表面接觸處形成導輪密封位I 4)，用于減少工作介質(zhì)流入，降低液流摩擦損失；
[0037]如圖1和圖3所示變矩器導輪3與變矩器內(nèi)渦輪7相鄰部位加工成凹槽(以變矩器導輪3為參照對象即為變矩器導輪3軸向加工的凹槽)，且此處凹槽與渦輪相鄰部位形成導輪密封位II 6(即如圖1所示，由導輪內(nèi)環(huán)3.3凹槽內(nèi)壁與渦輪7表面接觸處形成導輪密封位II 6)，且導輪密封位II 6間隙略大于導輪密封位I 4，此結(jié)構(gòu)其一便于排出由導輪密封位I 4進入的少量工作介質(zhì)，其二能夠減小對渦輪7甩出的工作介質(zhì)的量，進而減小局部擾動；
[0038]如圖1和圖3所示導輪外環(huán)3.1環(huán)心部分逐漸內(nèi)收成喇叭形，導輪外環(huán)3.1內(nèi)外側(cè)截面分別由第一圓弧R1，第二圓弧R2和第三圓弧R3曲線連接而成，且第一圓弧R1、第二圓弧R2和第三圓弧R3半徑比為39:65:18 ;導輪外環(huán)3.1外緣設(shè)有用于導輪安裝定位于變矩器內(nèi)部的凸臺結(jié)構(gòu)2 (即導輪安裝位)；
[0039]如圖1和圖3所示導輪外環(huán)3.1喇叭形外側(cè)面與變矩器內(nèi)部相鄰件圍成充油道1，且充油道I一端口與外部工作介質(zhì)入口連通另一端與變矩器流道5的下沿和泵輪8的入口連通，并且導輪外環(huán)3.1喇叭形內(nèi)側(cè)面為變矩器流道5外邊界的一部分，此結(jié)構(gòu)用于引導流經(jīng)導輪葉片的工作介質(zhì)重新流入泵輪入口，保證泵輪進口處的速度環(huán)量，減少沖擊損失，并且導輪外環(huán)3.1沿著變矩器流道5外邊界延伸部分輔助工作介質(zhì)導向重新流入泵輪入口 ；[0040]如圖1和圖3所示導輪內(nèi)環(huán)3.3與變矩器流道接觸部分由第四圓弧R4、第五圓弧R5和第六圓弧R6和兩段直線首尾相接組成，構(gòu)成變矩器流道內(nèi)邊界的一部分，且第四圓弧R4、第五圓弧R5和第六圓弧R6的半徑比為7.5:15:15,此種結(jié)構(gòu)便于工作介質(zhì)的穩(wěn)定流動，減少沖擊損失；
[0041]如圖1、圖2和圖4所示導輪葉片3.2為一端向另一端厚度逐漸減小弧形葉片，且導輪葉片3.2較厚端朝向變矩器導輪3的外緣，導輪葉片3.2較薄端朝向變矩器導輪3的心部；導輪葉片3.2較厚端朝向?qū)л喨~片3.2內(nèi)弧面曲面頂點和導輪葉片3.2內(nèi)弧面朝向變矩器導輪3中心端部頂點的連線與變矩器導輪3中心到導輪葉片3.2內(nèi)弧面朝向變矩器導輪3中心端部頂點的連線呈α=8.5_9°夾角，此結(jié)構(gòu)通過直角坐標系表示如下(導輪葉片為水平放置方向為X軸內(nèi)表面弧度凸起和外表面弧度凸起方向為Y軸，Yl為X軸至內(nèi)表面弧度凸起頂點距離，Υ2為X軸至外表面弧度凸起頂點距離):
[0042]如圖2和圖4所示導輪葉片3.2位于導輪內(nèi)環(huán)3.3與導輪外環(huán)3.1之間，導輪葉片3.2進口端Υ2與Yl差值較大，即葉片較厚(導輪葉片3.2較厚端)；葉片出口端Υ2與Yl差值較小，即葉片較薄(導輪葉片3.2較薄端);葉片較厚端(導輪葉片3.2較厚端)位于變矩器導輪3直徑的外緣，葉片較薄端(導輪葉片3.2較薄端)位于變矩器導輪3直徑的心部；
[0043]綜上本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)勢:
[0044]1、導輪葉片截面呈流線型，工作介質(zhì)進口端曲率半徑較大，減少沖擊損失，提高效率。
[0045]2、導輪葉片出口端呈弧形，曲率過渡較平緩，對工作介質(zhì)起推擠作用，一方面增加工作介質(zhì)對渦輪的反作用力，提高渦輪輸出扭矩；另一方面降低葉片出口端流場的擾動。
[0046]3、葉片較厚和葉片較薄部位的連線與導輪中心到葉片較薄部位連線呈α=8.5_9°夾角，該范圍角度即保證了變矩器較大的變矩比，又保證了泵輪進口處的速度環(huán)量和轉(zhuǎn)矩系數(shù)，保證液力傳動裝置在中低速范圍的效率，減少了沖擊損失。
[0047]4、導輪內(nèi)環(huán)上設(shè)有兩道密封位，導輪密封位II間隙略大于導輪密封位I，即保證了局部液流的穩(wěn)定性，減少流入導輪與渦輪間隙內(nèi)工作介質(zhì)，減少其摩擦損失，又便于其內(nèi)工作介質(zhì)流出。
[0048]5、導輪外環(huán)不僅是變矩器流道的外邊界，也是導輪安裝的定位基準和外部工作介質(zhì)充油道的組成部件，且環(huán)心部分曲面圓滑過渡，減少了液流阻力。
[0049]6、工作介質(zhì)流經(jīng)導輪內(nèi)環(huán)、外環(huán)表面(即變矩器流道內(nèi)外邊界的一部分)曲線過渡圓弧，流道截面變化均勻，保證流場的均勻度。
[0050]7、導輪整體采用精鑄后加工，流道拋光處理，工作介質(zhì)流經(jīng)腔道的液流摩擦損失小。
[0051]8、本發(fā)明與現(xiàn)有小功率等級變矩器技術(shù)性能相比，最大變矩比達到5.8以上，變矩器效率提高4%以上。
[0052]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上訴揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.小功率液力傳動裝置起動變矩器導輪，其特征在于:變矩器導輪(3)安裝于變矩器循環(huán)圓的直線段，且由位于最外環(huán)的導輪外環(huán)(3.1)，位于最里環(huán)的導輪內(nèi)環(huán)(3.3)和固定于導輪外環(huán)(3.1)與導輪內(nèi)環(huán)(3.3)之間的導輪葉片(3.2)組成； 所述變矩器導輪(3)與變矩器內(nèi)泵輪(8)相鄰處加工成碟狀凹槽，且此處碟狀凹槽與泵輪(8)相鄰部位形成導輪密封位I (4);變矩器導輪(3)與變矩器內(nèi)渦輪(7)相鄰部位加工成凹槽，與渦輪相鄰部位形成導輪密封位II (6)，且所述導輪密封位II (6)間隙略大于導輪密封位1(4); 所述導輪外環(huán)(3.1)環(huán)心部分逐漸內(nèi)收成喇叭形，導輪外環(huán)(3.1)內(nèi)外側(cè)截面分別由第一圓弧(R1)，第二圓弧(R2)和第三圓弧(R3)曲線連接而成，且第一圓弧(R1)、第二圓弧(R2)和第三圓弧(R3)半徑比為39:65:18 ;所述導輪外環(huán)(3.1)外緣設(shè)有用于導輪安裝定位于變矩器內(nèi)部的凸臺結(jié)構(gòu)(2)； 所述導輪外環(huán)(3.1)喇叭形外側(cè)面與變矩器內(nèi)部相鄰件圍成充油道(1)，且充油道(I)一端口與外部工作介質(zhì)入口連通另一端與變矩器流道(5)的下沿和泵輪(8)的入口連通，并且導輪外環(huán)(3.1)喇叭形內(nèi)側(cè)面為變矩器流道外邊界的一部分； 所述導輪內(nèi)環(huán)(3.3)與變矩器流道(5)接觸部分由第四圓弧(R4)、第五圓弧(R5)和第六圓弧(R6)和兩段直線首尾相接組成，構(gòu)成變矩器流道內(nèi)邊界的一部分，且第四圓弧(R4)、第五圓弧(R5)和第六圓弧(R6)的半徑比為7.5:15:15。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小功率液力傳動裝置起動變矩器導輪，其特征在于:所述導輪葉片(3.2)為一端向另一端厚度逐漸減小弧形葉片，且導輪葉片(3.2)較厚端朝向變矩器導輪(3)的外緣，導輪葉片(3.2)較薄端朝向變矩器導輪(3)的心部；所述導輪葉片(3.2)較厚端朝向?qū)л喨~片(3.2)內(nèi)弧面曲面頂點和導輪葉片(3.2)內(nèi)弧面朝向變矩器導輪(3)中心端部頂點的連線與變矩器導輪(3)中心到導輪葉片(3.2)內(nèi)弧面朝向變矩器導輪(3)中心端部頂點的連線呈α=8.5-9°夾角。
【文檔編號】F16H41/24GK103644278SQ201310639997
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】王賀鵬, 張英爽, 朱家景 申請人:中國北車集團大連機車研究所有限公司