CN109163066A - 一种自带离合液力变矩器 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种自带离合液力变矩器，包括涡轮组件、泵轮组件和导轮组件，所述涡轮组件上连接有输入轴，所述泵轮组件上连接有输出轴，所述涡轮组件通过所述导轮组件和液压油驱动所述泵轮组件反向转动；所述涡轮组件上沿圆周放向固定设置有第一线圈，所述泵轮组件上沿圆周方向固定设置有第二线圈，所述导轮组件上沿圆周方向固定设置有永磁环；所述第一线圈和所述第二线圈的螺旋方向相同。具有能传输同步转速，且转动稳定，结构紧凑，体积小，动力传递效果好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及机械设备技术领域，尤其涉及液力变矩器领域。
背景技术
液力变矩器(Fluid Torque Converter)由泵轮、涡轮、导轮组成的液力元件。安装在发动机和变速器之间，以液压油(ATF)为工作介质，起传递转矩、变矩、变速及离合的作用。液力变矩器靠液体与叶片相互作用产生动量矩的变化来传递扭矩。液力变矩器不同于液力耦合器的主要特征是它具有固定的导轮。导轮对液体的导流作用使液力变矩器的输出扭矩可高于或低于输入扭矩，因而称为变矩器。输出扭矩与输入扭矩的比值称变矩系数，输出转速为零时的零速变矩系数通常约2～6。变矩系数随输出转速的上升而下降。液力变矩器的输入轴与输出轴间靠液体联系，工作构件间没有刚性联接。液力变矩器的特点是：能消除冲击和振动，过载保护性能和起动性能好；输出轴的转速可大于或小于输入轴的转速，两轴的转速差随传递扭矩的大小而不同；有良好的自动变速性能，载荷增大时输出转速自动下降，反之自动上升；保证动力机有稳定的工作区，载荷的瞬态变化基本不会反映到动力机上。
但是在很多工作环境下，既要保留液力变矩器能消除冲击和振动，过载保护性能和起动性能好的优点，又要其传递稳定且同步转速。针对这种情况，目前市场上的液力变矩器一定要使用离合器才能达到传递同步转速的目的。但是，离合器的使用增加了液力变矩器自身的体积、重量和造价成本，这些特征制约了液力变矩器的发展。
因此，如何对现有的液力变矩器进行改进，使其克服上述问题，是本领域技术人员亟待解决的一个问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供的一种能传输同步转速，且转动稳定，结构紧凑，体积小，动力传递效果好的自带离合液力变矩器。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种自带离合液力变矩器，包括涡轮组件、泵轮组件和导轮组件，所述涡轮组件上连接有输入轴，所述泵轮组件上连接有输出轴，所述涡轮组件通过所述导轮组件和液压油驱动所述泵轮组件反向转动；其特征在于：
所述涡轮组件上沿圆周放向固定设置有第一线圈，所述泵轮组件上沿圆周方向固定设置有第二线圈，所述导轮组件上沿圆周方向固定设置有永磁环；所述第一线圈和所述第二线圈的螺旋方向相同；
所述输入轴内滑动设置有顶出轴，且所述顶出轴和所述输入轴绝缘连接，所述顶出轴上设置有动接触块，所述输入轴上设置有定接触块，所述顶出轴在所述输入轴上滑动时，所述动接触块可电性接触所述定接触块；所述第一线圈一端电性连接所述动接触块，所述第一线圈另一端电性连接所述定接触块，所述动接触块和所述定接触块电性接触时，所述第一线圈为闭环结构，所述动接触块和所述定接触块分离时，所述第一线圈为开环结构；
所述顶出轴上固定设置有第一永磁块；所述涡轮组件和所述导轮组件之间具有速度差，所述第一线圈可相对所述永磁环发生运动；当所述第一线圈为闭环结构且所述涡轮组件和所述导轮组件差速转动时，所述第一线圈相对所述永磁环发生切割磁感线动作，使得所述第一线圈内产生感应电流，感应电流又使得所述第一线圈产生第一磁场力，所述第一磁场力作用于所述第一永磁块，可使所述顶出轴向前滑动；
所述输出轴内滑动设置有点动轴，所述点动轴上设置有第二永磁块；所述泵轮组件和所述导轮组件之间具有速度差，所述第二线圈可相对所述永磁环发生运动；当所述泵轮组件和所述导轮组件差速转动时，所述第二线圈相对所述永磁环发生切割磁感线动作，使得所述第二线圈内产生感应电流，感应电流又使得所述第二线圈产生第二磁场力，所述第二磁场力和所述第一磁场力方向相反，所述第二磁场力作用于所述第二永磁块，可使所述点动轴向后滑动；所述点动轴向后滑动可作用于所述顶出轴，使得顶出轴向后滑动，并使所述动接触块电性接触所述定接触块；
所述导轮组件包括导轮架和叶片，多个所述叶片转动设置于所述导轮架上，且多个所述叶片沿圆周方向均匀分布；所述输出轴外部滑动设置有纠偏环，所述纠偏环穿过所述输出轴，且和所述点动轴固定连接；所述纠偏环向前滑动时，可作用于所述叶片，使得所述叶片的倾角发生变化。
本方案实现离合功能，保持同步传递的工作原理如下：
液力变矩器初始状态时，所述动接触块和所述定接触块处于分离状态；所述液力变矩器启动后，所述涡轮组件通过所述导轮组件和液压油驱动所述泵轮组件反向转动，同时所述第二线圈相对所述永磁环发生相对运动，所述第二线圈产生所述第二磁场力，作用于所述第二永磁块，推动所述点动轴向后运动；同时所述点动轴推动所述顶出轴向后运动，直到所述动接触块电性接触所述定接触块时，所述第一线圈呈闭环状态，所述第一线圈产生瞬时的所述第一磁场力，且所述第一磁场力远大于第二磁场力，所述第一磁场力作用于所述第一永磁块，瞬时推动所述顶出轴向前运动；同时所述顶出轴推动所述点动轴向前运动，所述点动轴带动所述纠偏环向前运动，所述纠偏环作用于所述叶片，所述叶片的倾角发生变化，向着更有利于液压油流动的方向转动，减少了涡轮组件和泵轮组件在同步时候，液压油所产生的阻力；此时所述动接触块和所述定接触块分离，又重复上述过程，从而达到动态平衡，实现所述液力变矩器转动和扭矩的同步传递。
作为优选，所述动接触块从后往前由内向外倾斜，所述定接触块面向所述动接触块的面为从后往前由内向外的斜面，所述动接触块和所述定接触块的接触面为斜面。上述结构接触更加可靠，也使得两者接触更加平和，避免两者接触时的剧烈碰撞。
作为改进，所述输出轴和所述点动轴之间设置有调节弹簧，所述调节弹簧产生弹力或拉力，用于补偿所述第一磁场力或第二磁场力；且当所述液力变矩器停止工作时，所述调节弹簧迫使所述点动轴恢复至初始位置。更加需要设置不同类型的调节弹簧，可以是压簧，也可以是拉簧，其最终目的还是实现传递动力时的动态平衡。
作为优选，所述调节弹簧包括主弹簧和副弹簧，所述主弹簧和所述副弹簧间隔设置，所述主弹簧的弹性力大于所述副弹簧的弹性力。两个弹性力不同的弹簧可以使平衡调节更加精确。
进一步改进，所述副弹簧设置于所述第二永磁块和所述输出轴之间，所述第二永磁铁上固定设置有调节杆，所述调节杆穿过所述输出轴且螺纹连接于所述输出轴上，转动所述调节杆用于调节所述第二永磁块和所述输出轴之间的距离。调节杆的设置可以实现在出厂之后，从外部随时对调节弹簧进行微调，以纠正长期使用过程中积累的误差。
作为优选，所述输出轴上开设有让位槽，所述纠偏环内侧设置有连接杆，所述连接杆穿过所述让位槽并固定连接于所述点动轴上。上述结构是一种简单可靠的固定连接方式。
具体的，所述叶片包括片体、转轴和抵触杆，所述转轴固定设置于所述片体上下两端，用于转动连接于所述导轮架上，所述抵触轴固定设置于下方的所述转轴上，用于接触所述纠偏环；至少一个所述转轴上套设有扭簧，所述扭簧作用于所述叶片和所述导轮架之间，迫使叶片在所述纠偏环远离所述抵触杆时进行复位。上述结构可以简单可靠的实现对叶片倾角的调节。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本方案的液力变矩器利用自身部件之间存在的相对运动，利用这种相对运动产生磁场，磁场可以为离合过程产生恰当的磁场力，完成离合过程，从而实现传输同步转速。而且本方案不需要增加额外的离合器，具有结构紧凑，体积小的优点。另外，本方案也能保持液力变矩器能消除冲击和振动，过载保护性能和起动性能好的优点。
附图说明
图1是根据本发明的一个优选实施例的立体结构示意图；
图2是根据本发明的一个优选实施例的半剖视图；
图3是根据本发明的一个优选实施例图2中A处的放大视图；
图4是根据本发明的一个优选实施例的爆炸视图；
图5是根据本发明的一个优选实施例中导轮组件的结构示意图；
图6是根据本发明的一个优选实施例中叶片的结构示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。本实施例中以输入轴端为后端，输出轴端为前端。
如图1～6所示，本发明的一个优选实施例包括涡轮组件1、泵轮组件2和导轮组件3，涡轮组件1上连接有输入轴4，泵轮组件2上连接有输出轴5，涡轮组件1通过导轮组件3和液压油驱动泵轮组件3反向转动。需要说明的是，本实施例中涡轮组件1的涡轮，泵轮组件2的泵轮均为现有技术，为减少不必要的干扰因素，保证附图的清楚明确，故在附图中文未显示涡轮和泵轮，但这并不妨碍上述结构为本实施例隐含的技术特征。本实施例的关键之处在于：
涡轮组件1上沿圆周放向固定设置有第一线圈11，泵轮组件2上沿圆周方向固定设置有第二线圈21，导轮组件3上沿圆周方向固定设置有永磁环31；第一线圈11和第二线圈21的螺旋方向相同。
输入轴4内滑动设置有顶出轴12，且顶出轴12和输入轴4绝缘连接，顶出轴12上设置有动接触块13，输入轴4上设置有定接触块14，顶出轴12在输入轴4上滑动时，动接触块13可电性接触定接触块14；第一线圈11一端电性连接动接触块13，第一线圈11另一端电性连接定接触块14，动接触块13和定接触块14电性接触时，第一线圈11为闭环结构，动接触块13和定接触块14分离时，第一线圈11为开环结构。
顶出轴12上固定设置有第一永磁块15；涡轮组件1和导轮组件3之间具有速度差，第一线圈11可相对永磁环31发生运动；当第一线圈11为闭环结构且涡轮组件1和导轮组件3差速转动时，第一线圈11相对永磁环31发生切割磁感线动作，使得第一线圈11内产生感应电流，感应电流又使得第一线圈11产生第一磁场力，第一磁场力11作用于第一永磁块15，可使顶出轴12向前滑动。需要说明的是，根据电磁感应原理可知，当第一线圈11为开环结构的时候，将不会产生感应电流，也将不会产生感应磁场，这是本实施例可以实现的关键点。
输出轴5内滑动设置有点动轴22，点动轴22上设置有第二永磁块23；泵轮组件2和导轮组件3之间具有速度差，第二线圈21可相对永磁环31发生运动；当泵轮组件2和导轮组件3差速转动时，第二线圈21相对永磁环31发生切割磁感线动作，使得第二线圈21内产生感应电流，感应电流又使得第二线圈21产生第二磁场力，第二磁场力和第一磁场力方向相反，第二磁场力作用于第二永磁块23，可使点动轴22向后滑动；点动轴22向后滑动可作用于顶出轴12，使得顶出轴12向后滑动，并使得动接触块13电性接触定接触块14。
导轮组件3包括导轮架32和叶片33，多个叶片33转动设置于导轮架32上，且多个叶片33沿圆周方向均匀分布；输出轴5外部滑动设置有纠偏环6，纠偏环6穿过输出轴5，且和点动轴22固定连接；纠偏环6向前滑动时，可作用于叶片33，使得叶片33的倾角发生变化。
本实施例的工作原理如下：液力变矩器初始状态时，动接触块13和定接触块14处于分离状态；液力变矩器启动后，涡轮组件1通过导轮组件3和液压油驱动泵轮组件2反向转动，同时第二线圈21相对永磁环31发生相对运动，第二线圈21产生第二磁场力，作用于第二永磁块23，推动点动轴22向后运动；同时点动轴22推动顶出轴12向后运动，直到动接触块13电性接触定接触块14时，第一线圈11呈闭环状态，第一线圈11产生瞬时的第一磁场力，且第一磁场力远大于第二磁场力，第一磁场力作用于第一永磁块15，瞬时推动顶出轴12向前运动；同时顶出轴12推动点动轴22向前运动，点动轴22带动纠偏环6向前运动，纠偏环6作用于叶片33，叶片33的倾角发生变化，向着更有利于液压油流动的方向转动，减少了涡轮组件1和泵轮组件2在同步时候，液压油所产生的阻力；此时动接触块13和定接触块14分离，又重复上述过程，从而达到动态平衡，实现液力变矩器转动和扭矩的同步传递。还需要说明的是，第一磁场力对第二永磁块的作用力，以及第二磁场力对第一永磁块的作用力，可以通过磁场屏蔽、合适的距离设置、适当的线圈数量旋转、永磁块磁力大小的设置等手段来竟可能减少其影响，这里不具体展开，本实施例仅对其最基本的工作原理进行描述。
为了更好实现动作效果，动接触块13从后往前由内向外倾斜，定接触块14面向动接触块13的面为从后往前由内向外的斜面，动接触块13和定接触块14的接触面为斜面。
另外，输出轴5和点动轴22之间设置有调节弹簧，调节弹簧产生弹力或拉力，用于补偿第一磁场力或第二磁场力；且当液力变矩器停止工作时，调节弹簧迫使点动轴22恢复至初始位置。调节弹簧包括主弹簧24和副弹簧25，主弹簧24和副弹簧25间隔设置，主弹簧24的弹性力大于副弹簧25的弹性力。副弹簧25设置于第二永磁块23和输出轴5之间，第二永磁铁23上固定设置有调节杆26，调节杆26穿过输出轴5且螺纹连接于输出轴5上，转动调节杆26用于调节第二永磁块23和输出轴5之间的距离。
本实施例中，输出轴5上开设有让位槽51，纠偏环6内侧设置有连接杆61，连接杆61穿过让位槽51并固定连接于点动轴22上。叶片33包括片体331、转轴332和抵触杆333，转轴332固定设置于片体331上下两端，用于转动连接于导轮架32上，抵触轴333固定设置于下方的转轴332上，用于接触纠偏环6；至少一个转轴332上套设有扭簧(扭簧的设置方式为现有技术，又因为其体积较小，固未在附图中显示)，扭簧作用于叶片33和导轮架32之间，迫使叶片33在纠偏环6远离抵触杆333时进行复位。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (7)
1.一种自带离合液力变矩器，包括涡轮组件、泵轮组件和导轮组件，所述涡轮组件上连接有输入轴，所述泵轮组件上连接有输出轴，所述涡轮组件通过所述导轮组件和液压油驱动所述泵轮组件反向转动；其特征在于：
所述涡轮组件上沿圆周放向固定设置有第一线圈，所述泵轮组件上沿圆周方向固定设置有第二线圈，所述导轮组件上沿圆周方向固定设置有永磁环；所述第一线圈和所述第二线圈的螺旋方向相同；
所述输入轴内滑动设置有顶出轴，且所述顶出轴和所述输入轴绝缘连接，所述顶出轴上设置有动接触块，所述输入轴上设置有定接触块，所述顶出轴在所述输入轴上滑动时，所述动接触块可电性接触所述定接触块；所述第一线圈一端电性连接所述动接触块，所述第一线圈另一端电性连接所述定接触块，所述动接触块和所述定接触块电性接触时，所述第一线圈为闭环结构，所述动接触块和所述定接触块分离时，所述第一线圈为开环结构；
所述顶出轴上固定设置有第一永磁块；所述涡轮组件和所述导轮组件之间具有速度差，所述第一线圈可相对所述永磁环发生运动；当所述第一线圈为闭环结构且所述涡轮组件和所述导轮组件差速转动时，所述第一线圈相对所述永磁环发生切割磁感线动作，使得所述第一线圈内产生感应电流，感应电流又使得所述第一线圈产生第一磁场力，所述第一磁场力作用于所述第一永磁块，可使所述顶出轴向前滑动；
所述输出轴内滑动设置有点动轴，所述点动轴上设置有第二永磁块；所述泵轮组件和所述导轮组件之间具有速度差，所述第二线圈可相对所述永磁环发生运动；当所述泵轮组件和所述导轮组件差速转动时，所述第二线圈相对所述永磁环发生切割磁感线动作，使得所述第二线圈内产生感应电流，感应电流又使得所述第二线圈产生第二磁场力，所述第二磁场力和所述第一磁场力方向相反，所述第二磁场力作用于所述第二永磁块，可使所述点动轴向后滑动；所述点动轴向后滑动可作用于所述顶出轴，使得顶出轴向后滑动，并使所述动接触块电性接触所述定接触块；
所述导轮组件包括导轮架和叶片，多个所述叶片转动设置于所述导轮架上，且多个所述叶片沿圆周方向均匀分布；所述输出轴外部滑动设置有纠偏环，所述纠偏环穿过所述输出轴，且和所述点动轴固定连接；所述纠偏环向前滑动时，可作用于所述叶片，使得所述叶片的倾角发生变化；
液力变矩器初始状态时，所述动接触块和所述定接触块处于分离状态；所述液力变矩器启动后，所述涡轮组件通过所述导轮组件和液压油驱动所述泵轮组件反向转动，同时所述第二线圈相对所述永磁环发生相对运动，所述第二线圈产生所述第二磁场力，作用于所述第二永磁块，推动所述点动轴向后运动；同时所述点动轴推动所述顶出轴向后运动，直到所述动接触块电性接触所述定接触块时，所述第一线圈呈闭环状态，所述第一线圈产生瞬时的所述第一磁场力，且所述第一磁场力远大于第二磁场力，所述第一磁场力作用于所述第一永磁块，瞬时推动所述顶出轴向前运动；同时所述顶出轴推动所述点动轴向前运动，所述点动轴带动所述纠偏环向前运动，所述纠偏环作用于所述叶片，所述叶片的倾角发生变化，向着更有利于液压油流动的方向转动，减少了涡轮组件和泵轮组件在同步时候，液压油所产生的阻力；此时所述动接触块和所述定接触块分离，又重复上述过程，从而达到动态平衡，实现所述液力变矩器转动和扭矩的同步传递。
2.根据权利要求1所述的一种自带离合液力变矩器，其特征在于：所述动接触块从后往前由内向外倾斜，所述定接触块面向所述动接触块的面为从后往前由内向外的斜面，所述动接触块和所述定接触块的接触面为斜面。
3.根据权利要求1所述的一种自带离合液力变矩器，其特征在于：所述输出轴和所述点动轴之间设置有调节弹簧，所述调节弹簧产生弹力或拉力，用于补偿所述第一磁场力或第二磁场力；且当所述液力变矩器停止工作时，所述调节弹簧迫使所述点动轴恢复至初始位置。
4.根据权利要求3所述的一种自带离合液力变矩器，其特征在于：所述调节弹簧包括主弹簧和副弹簧，所述主弹簧和所述副弹簧间隔设置，所述主弹簧的弹性力大于所述副弹簧的弹性力。
5.根据权利要求4所述的一种自带离合液力变矩器，其特征在于：所述副弹簧设置于所述第二永磁块和所述输出轴之间，所述第二永磁铁上固定设置有调节杆，所述调节杆穿过所述输出轴且螺纹连接于所述输出轴上，转动所述调节杆用于调节所述第二永磁块和所述输出轴之间的距离。
6.根据权利要求1所述的一种自带离合液力变矩器，其特征在于：所述输出轴上开设有让位槽，所述纠偏环内侧设置有连接杆，所述连接杆穿过所述让位槽并固定连接于所述点动轴上。
7.根据权利要求1所述的一种自带离合液力变矩器，其特征在于：所述叶片包括片体、转轴和抵触杆，所述转轴固定设置于所述片体上下两端，用于转动连接于所述导轮架上，所述抵触轴固定设置于下方的所述转轴上，用于接触所述纠偏环；至少一个所述转轴上套设有扭簧，所述扭簧作用于所述叶片和所述导轮架之间，迫使叶片在所述纠偏环远离所述抵触杆时进行复位。
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