一種汽車(chē)渦輪復(fù)合系統(tǒng)用液力偶合器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種液力偶合器，特別設(shè)及一種適用于汽車(chē)滿輪復(fù)合系統(tǒng)中傳遞高轉(zhuǎn) 速、高功率的的液力偶合器，屬于液力傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 液力偶合器是一種高效、節(jié)能的傳動(dòng)技術(shù)，其柔性傳動(dòng)的特點(diǎn)使其可W協(xié)調(diào)多動(dòng) 力機(jī)同步驅(qū)動(dòng)，減輕并隔離由于工況變化而引起的沖擊載荷，因此廣泛應(yīng)用于各種工程機(jī) 械W及車(chē)輛的傳動(dòng)系統(tǒng)中。在汽車(chē)的滿輪復(fù)合系統(tǒng)中，液力偶合器起著承前啟后的關(guān)鍵作 用，運(yùn)與它的工作特點(diǎn)密不可分：相比于傳統(tǒng)的剛性齒輪傳動(dòng)、電磁傳動(dòng)等方式，液力傳動(dòng) 可W有效減少?zèng)_擊載荷；實(shí)際路況充滿不確定性，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率隨時(shí)改變，而由于轉(zhuǎn) 速比的存在，液力偶合器的運(yùn)行工況能自動(dòng)根據(jù)負(fù)載的改變而調(diào)節(jié)；最重要的是，在滿輪復(fù) 合系統(tǒng)中，輸入發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的是內(nèi)燃機(jī)主動(dòng)力及動(dòng)力滿輪輔助動(dòng)力，運(yùn)兩種動(dòng)力同時(shí)輸入 需要協(xié)調(diào)一致，否則會(huì)相互干設(shè)、降低總輸入，而液力傳動(dòng)的"柔性"可W很好地協(xié)調(diào)多動(dòng)力 同時(shí)輸入。當(dāng)滿輪復(fù)合系統(tǒng)主要應(yīng)用在動(dòng)力需求大、排氣量大的柴油機(jī)時(shí)，動(dòng)力滿輪輸出轉(zhuǎn) 速較高，傳遞功率較大，而由于在車(chē)輛上發(fā)動(dòng)機(jī)安放空間有限，因此要求滿輪復(fù)合系統(tǒng)整體 結(jié)構(gòu)緊湊，導(dǎo)致偶合器的工作腔有效直徑較小。
[0003] 在液力傳動(dòng)領(lǐng)域，目前與本專利相關(guān)研究狀況如下：CN101473125A文獻(xiàn)公開(kāi)了 一種滿輪復(fù)合發(fā)動(dòng)機(jī)，文獻(xiàn)提及了液力偶合器，但該液力偶合器僅為其部件之一，未公開(kāi) 該偶合器的詳細(xì)內(nèi)部特征及運(yùn)行特性。CN101614269A、CN101709771A、CN103807403A、 CN1199810A等文獻(xiàn)公開(kāi)了不同形式的具有S維葉片的液力變矩器。與本專利區(qū)別在于： 雖然液力變矩器與液力偶合器工作原理相似、都屬于液力傳動(dòng)元件的不同種類(lèi)，但兩者因 應(yīng)用方向不同，其葉片彎曲形式、S維葉型也完全不同，其中液力偶合器通常采用直葉片形 式。本課題組根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值仿真，設(shè)計(jì)了一種具有全=維葉片形式的適用于小 尺寸、高功率的液力偶合器，該葉片的葉片角扭曲范圍及運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速區(qū)間，上述文獻(xiàn)都尚無(wú) 相關(guān)論述。
[0004] 本課題組的研究人員，根據(jù)研究需要同期開(kāi)展了不同方向的研究工作，采用了二 維、準(zhǔn)=維、全=維彎曲葉片的研究，其中準(zhǔn)二葉片采用等厚布置，自葉片進(jìn)口至出口方向 進(jìn)行彎曲，運(yùn)行區(qū)間為3000r/min-7500r/min。該設(shè)計(jì)對(duì)液力偶合器性能具有一定提升，但 忽略了傳遞高轉(zhuǎn)速、高功率對(duì)液力偶合器時(shí)的穩(wěn)定性及可靠性。本專利考慮傳遞高轉(zhuǎn)速、高 功率對(duì)液力偶合器穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)需要，采用全=維彎曲葉片形式，并根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)研究及 數(shù)值仿真，確定了適用于超過(guò)l〇〇(K)r/min的葉片角扭曲范圍，目前可安全運(yùn)行至1200化/ mi打O
[0005] 主要
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種具有滿足高轉(zhuǎn)速、小尺寸、大功率的要求，具有S維彎曲 葉片結(jié)構(gòu)的液力偶合器。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[000引 （I)根據(jù)滿輪復(fù)合系統(tǒng)要求，液力偶合器有效圓直徑為140mm-160mm。
[0009] (2)根據(jù)（1)選取的工作腔有效圓直徑，液力偶合器累輪、滿輪葉片數(shù)量為20-25 片；
[0010] (3)葉片采用不等厚葉片，其特征為根部厚度大于葉尖厚度1. 2-1. 6倍，葉尖厚度 為 0. 7,Smm-1.8mm；
[0011] (4)液力偶合器累輪與滿輪葉片均采用全S維彎曲葉片，其中：累輪出口葉片角 度65-75°，累輪進(jìn)口葉片角度90-95°，滿輪進(jìn)口葉片角度63-68°，滿輪出口葉片角度 70-75。。
[0012] 本發(fā)明相對(duì)與現(xiàn)有直葉片式偶合器具有W下特點(diǎn)：高轉(zhuǎn)速、小尺寸、大功率。其中 設(shè)計(jì)的有效圓直徑150mm的液力偶合器，由傳統(tǒng)運(yùn)行最高轉(zhuǎn)速7500r/min提升超過(guò)1000化/ min,部分工況可安全運(yùn)行至1200化/min。對(duì)比轉(zhuǎn)速7500;r/min工況下，相對(duì)傳統(tǒng)直葉片偶 合器，在額定工況點(diǎn)i= 0. 96處能傳遞54. 2N'm的扭矩，傳遞42kW的功率，相同工況點(diǎn)下 的扭矩及功率增大2. 62倍。在轉(zhuǎn)速較高時(shí)，直葉片偶合器液力偶合器內(nèi)部流動(dòng)損失急劇增 大，導(dǎo)致傳動(dòng)效率降低、傳遞功率急劇下降；本專利通過(guò)采用葉片的全=維彎曲設(shè)計(jì)，使轉(zhuǎn) 輪葉片壓力面和吸力面的壓差明顯增加，作功能力增大；滿輪入口、累輪出口處的液流角幾 乎為零，滿結(jié)構(gòu)減少，流動(dòng)損失較少；兩輪葉片流道內(nèi)的軸向滿大大降低，從而改善了液力 偶合器內(nèi)部=維流場(chǎng)，提高了在高轉(zhuǎn)速工況下的穩(wěn)定特性。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 附圖1液力偶合器S維水力模型圖
【具體實(shí)施方式】
[0014] 實(shí)施例：
[0015] 主要參數(shù)如表1所示，葉片采用=維彎曲形式，其中特征參數(shù)為：累輪出口葉片 角度74.2。，累輪進(jìn)口葉片角度94.3。，滿輪進(jìn)口葉片角度64.5。，滿輪出口葉片角度 73.r。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2、表3。
[0016] 表1實(shí)施例模型主要幾何參數(shù)

[0019] 表2實(shí)施例工況I:?= 12000r/min試驗(yàn)結(jié)果（充液率：80% )
[0021] 表3實(shí)施例工況2 :?= 75(K)r/min試驗(yàn)結(jié)果（充液率：80% )
[002引 對(duì)比例1 :
[0024] 對(duì)比由本課題組成員駱翼撰寫(xiě)的碩±論文：《高速小型液力偶合器內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值 模擬及性能預(yù)測(cè)》，葉片安放形式為徑向安放等厚直葉片。主要幾何參數(shù)如表4所示，試驗(yàn) 結(jié)果見(jiàn)表5。
[00巧]表4徑向直葉片模型參數(shù)

[0028] 表5對(duì)比例riB= 7500r/min試驗(yàn)結(jié)果（充液率：80% )
[0030] 根據(jù)表2可知，實(shí)施例可運(yùn)行在1200化/min,而比較例給定的最高轉(zhuǎn)速為7500r/ min。根據(jù)表3與表5,在轉(zhuǎn)速75(K)r/min工況下，實(shí)施例相對(duì)與對(duì)比例，在額定工況點(diǎn)i= 0. 96處能傳遞54. 2N?m的扭矩，傳遞42kW的功率，相同工況點(diǎn)下的扭矩及功率增大2. 62 倍。因此，本發(fā)明的液力偶合器相對(duì)常規(guī)直葉片液力偶合器傳遞扭矩和功率明顯提升，適用 于高速、傳遞大功率，在轉(zhuǎn)速120(K)r/min，可安全穩(wěn)定傳遞功率150千瓦，而有效圓直徑僅 為150mm，滿足安放在空間有限、結(jié)構(gòu)緊湊的車(chē)輛上發(fā)動(dòng)機(jī)的需求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種適用于汽車(chē)渦輪復(fù)合系統(tǒng)中傳遞高轉(zhuǎn)速、高功率的的液力偶合器，其特征在 于： (1) 根據(jù)禍輪復(fù)合系統(tǒng)要求，液力偶合器有效圓直徑為140mm-160mm; (2) 根據(jù)（1)選取的工作腔有效圓直徑，液力偶合器栗輪、渦輪葉片數(shù)量為20-25片； (3) 葉片采用不等厚葉片，其特征為根部厚度大于葉尖厚度1. 2-1. 6倍，葉尖厚度為 0. 75mm-l. 8mm； (4) 液力偶合器栗輪與渦輪葉片均采用全三維彎曲葉片，其中：栗輪出口葉片角度 65-75°，栗輪進(jìn)口葉片角度90-95°，渦輪進(jìn)口葉片角度63-68°，渦輪出口葉片角度 70-75。 。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適用于汽車(chē)渦輪復(fù)合系統(tǒng)中傳遞高轉(zhuǎn)速、高功率的液力偶合器，所述偶合器根據(jù)渦輪復(fù)合系統(tǒng)要求，有效圓直徑為140mm-160mm；根據(jù)有效圓直徑泵輪、渦輪葉片數(shù)量為20-25片；葉片采用不等厚葉片，其特征為根部厚度大于葉尖厚度1.2-1.6倍，葉尖厚度為0.75mm-1.8mm；泵輪與渦輪葉片均采用全三維彎曲葉片，其中：泵輪出口葉片角度65-75°，泵輪進(jìn)口葉片角度90-95°，渦輪進(jìn)口葉片角度63-68°，渦輪出口葉片角70-75°。所述液力偶合器相對(duì)常規(guī)直葉片液力偶合器傳遞扭矩和功率可明顯提升，可適用于傳遞高速、高功率的汽車(chē)渦輪復(fù)合系統(tǒng)中，其最高轉(zhuǎn)速可達(dá)12000r/min，傳遞功率為150千瓦，而有效圓直徑降低，滿足安放在空間有限、結(jié)構(gòu)緊湊的車(chē)輛上發(fā)動(dòng)機(jī)的需求。
【IPC分類(lèi)】F16H41/04, F16H41/26
【公開(kāi)號(hào)】CN105402348
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510780372
【發(fā)明人】陳鐵軍, 左志鋼, 劉樹(shù)紅, 諸葛偉林
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年11月13日