CN103438121A - 一种汽车液力变矩器用单向离合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车液力变矩器用单向离合器，该单向离合器包括楔轮、滚子、簧片和固定轴套；所述楔轮套装在固定轴套外侧，在楔轮内表面分布若干个偏心圆弧，当楔轮与固定轴套装配后，每个偏心圆弧与对应的固定轴套外表面形成一个放置滚子的宽度由宽逐渐变窄的楔形空间，簧片一端设置在楔形空间内较宽一侧，另一端顶在滚子上。本发明与现有的楔块式单向离合器相比，其具有结构简单、制造容易、成本低廉、耐磨损性能好和工作可靠的优点。

Description

一种汽车液力变矩器用单向离合器

技术领域

本发明设计汽车综合式液力变矩器技术领域，具体涉及汽车综合式液力变矩器导轮内的单向离合器。

背景技术

汽车液力变矩器中的单向离合器，允许与楔轮联接的导轮只在一个方向自由旋转。当导轮受力方向与发动机相同时能够自由旋转，液力变矩器输出扭矩等于发动机输入扭矩；当导轮受力方向与发动机旋向相反时导轮固定，液力变矩器增大输出扭矩，同时提高了综合式液力变矩器的效率。现有产品为楔块式单向离合器，结构复杂、成本较高且不耐磨损，使用寿命短。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种结构简单、制造容易、成本低廉、耐磨损性能好且工作可靠的汽车液力变矩器用单向离合器。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种汽车液力变矩器用单向离合器，包括楔轮、滚子、簧片和固定轴套；所述楔轮套装在固定轴套外侧，在楔轮内表面分布若干个偏心圆弧，当楔轮与固定轴套装配后，每个偏心圆弧与对应的固定轴套外表面形成一个放置滚子的宽度由宽逐渐变窄的楔形空间，簧片一端设置在楔形空间内较宽一侧，另一端顶在滚子上。其作用是将滚子压向内外圈之间楔形空间的较窄部分，控制内外圈的接合与分离，当导轮逆时针旋转时，滚子在簧片压缩力的作用下向滚子空间窄的一侧滚动，直至卡紧不动为止，起到传递扭力作用，当导轮顺时针旋转时，滚子由楔轮带动向楔形空间宽的一侧移动，楔轮与固定轴套处于分离状态。

所述楔轮为凸轮结构，便于大批量粉末冶金加工。

所述偏心圆弧有八个，均匀分布在楔轮内表面，所述楔形空间也有八个。

所述楔轮外表面和固定轴套外表面为同心圆。

此单向离合器配合发动机扭矩为250N·m和350N·m。如图1-6所示，R₁为固定轴套的半径，为28.225mm，R₂为楔轮的内表面半径，为34.225mm，R₃为楔轮的外表面半径，为42.668mm，R₄为滚子的半径，为3.969mm，R₅为与发动机配合扭矩为250N·m相配合的导轮的外表面半径，R₆为与发动机配合扭矩为250N·m相配合的导轮的内表面半径，R₇为与发动机配合扭矩为350N·m相配合的导轮的外表面半径，R₈为与发动机配合扭矩为350N·m相配合的导轮的内表面半径，α为每个滚子与楔轮的内表面的偏心圆弧交点的切线与该滚子与对应固定轴套的外表面交点的切线的夹角，大小为16°，l为滚子的长度，为9.65mm，t为簧片安装状态下，压缩之后的簧片的长度，为2.29mm。

设计中需要校核的因素包括楔角、接触应力、扭矩、抗拉张力、弹簧力。楔角α见图2，楔角必须满足

μ为滚子与固定轴套和楔轮之间的静摩擦系数，同时α也要尽可能大，以保证传扭能力，这里α为16°；单向离合器材料的许用接触应力[σ_H]≤4000MPa；传扭能力公式为 $T_{\max }=\frac{1}{{184}^2}{\left[{\mathrm{\σ}}_H\right]}^2\mathrm{l\ρ}{R}_{1}n\tan \frac{\mathrm{\α}}{2}=420N\·m,$ 其中[σ_H]为材料的许用接触应力，l为滚子的长度，ρ为综合曲率半径

滚子与固定轴套之间的抱箍应力 $\mathrm{\σ}=F_N\frac{n\cos \frac{\mathrm{\α}}{2}}{2\mathrm{\π}{R}_{2}l}\frac{R_3^2+R_2^2}{R_3^2-R_2^2}=260.8\mathrm{MPa}\≤400\mathrm{MPa},$ 其中 $F_N=\frac{T_{\max }}{R_{1}n\tan \frac{\mathrm{\α}}{2}}=15642.5N;$ 在安装状态下，接触点A、B接触时的弹簧力为0.5N～5N，本专利中取3N，原簧片的自由长度为11.43mm，安装状态下压缩之后的弹簧长度为2.29mm。

有益效果：本发明与现有的楔块式单向离合器相比，其具有结构简单、制造容易、成本低廉、耐磨损性能好和工作可靠的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A局部放大示意图；

图3为本发明楔轮的结构示意图；

图4为本发明固定轴套的结构示意图；

图5为实施例1的说明图；

图6为实施例2的说明图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例一：如图1-图5所示，一种汽车液力变矩器用单向离合器，包括楔轮1、滚子2、簧片3和固定轴套4；其中楔轮1套装在固定轴套4外侧，在楔轮1内表面均匀分布八个偏心圆弧5，当楔轮1与固定轴套4装配后，每个偏心圆弧5与对应的固定轴套4外表面形成一个放置滚子2的宽度由宽逐渐变窄的楔形空间6，所以楔形空间6也有八个。簧片3一端设置在楔形空间6内较宽一侧，另一端顶在滚子2上。其中楔轮1为凸轮结构，且楔轮1外表面和固定轴套4外表面为同心圆。

本实施例用于发动机最大扭矩为250N·m车型上的自动变速器用液力变矩器，具体安装部位是液力变矩器中的导轮，其外径是159mm，固定方式是通过固定轴套的内花键与变速器油泵支撑轴连接，该支撑轴固定不转并提供反作用力矩，并且通过楔轮的外齿与导轮的内孔实现过盈配合，当导轮叶片上承受到来自液力变矩器循环圆内的逆时针方向的液体动量矩时，该力矩通过楔孔与导轮的过盈配合传递给8个滚子和固定轴套，由于固定轴套与壳体固接，而且滚子无法进入由楔轮内径上的偏心圆弧和固定轴套外径上的圆柱面共同形成的楔形空间，所以此时导轮也固定不动，进而实现了液体流向改变，增加了汽车的启动扭矩，当涡轮转速增加到一定值后，导轮受到顺时针方向的液体动量矩作用，这时由于8个滚子可以向楔形空间宽的一侧移动，所以导轮可以顺时针旋转，簧片的作用是在导轮受到液力冲击变向的时候可以及时把滚子推入接触点A、B处，并减小导轮顺时针高速旋转时滚柱的浮动量，该实施例中，液力变矩器的变矩比范围是1.5～2.5。单向离合器上的扭矩范围是125N·m～375N·m，每个滚子承受的扭矩是15.6N·m～46.9N·m。

实施例二：本实施例结构与实施例一相同。

如图6所示，本实施例用于发动机最大扭矩为350N·m车型上的自动变速器用液力变矩器，具体安装部位是液力变矩器中的导轮，其外径是175.2mm，固定方式是通过固定轴套的内花键与变速器油泵支撑轴连接，该支撑轴固定不转并提供反作用力矩，并且通过楔轮的外齿与导轮的内孔实现过盈配合，当导轮叶片上承受到来自液力变矩器循环圆内的逆时针方向的液体动量矩时，该力矩通过楔孔与导轮的过盈配合传递给8个滚柱和固定轴套，由于固定轴套与壳体固接，而且滚柱无法进入由楔轮内径上的偏心圆弧和固定轴套外径上的圆柱面共同形成的楔形空间，所以此时导轮也固定不动，进而实现了液体流向改变，增加了汽车的启动扭矩，当涡轮转速增加到一定值后，导轮受到顺时针方向的液体动量矩作用，这时由于8个滚柱可以向楔形空间宽的一侧移动，所以导轮可以顺时针旋转，簧片的作用是在导轮受到液力冲击变向的时候可以及时把滚柱推入接触点A、B处，并减小导轮顺时针高速旋转时滚柱的浮动量，该实施例中，液力变矩器的变矩比范围是1.5～2.5。单向离合器上的扭矩范围是175N·m～525N·m，每个滚子承受的扭矩是21.9N·m～65.6N·m。

Claims (4)

1.一种汽车液力变矩器用单向离合器，其特征在于：包括楔轮（1）、滚子（2）、簧片（3）和固定轴套（4）；所述楔轮（1）套装在固定轴套（4）外侧，在楔轮（1）内表面分布若干个偏心圆弧（5），当楔轮（1）与固定轴套（4）装配后，每个偏心圆弧（5）与对应的固定轴套（4）外表面形成一个放置滚子（2）的宽度由宽逐渐变窄的楔形空间（6），簧片（3）一端设置在楔形空间（6）内较宽一侧，另一端顶在滚子（2）上。

2.根据权利要求1所述一种汽车液力变矩器用单向离合器，其特征在于：所述楔轮（1）为凸轮结构。

3.根据权利要求1所述一种汽车液力变矩器用单向离合器，其特征在于：所述偏心圆弧（5）有八个，均匀分布在楔轮（1）内表面，所述楔形空间（6）也有八个。

4.根据权利要求1所述一种汽车液力变矩器用单向离合器，其特征在于：所述楔轮（1）外表面和固定轴套（4）外表面为同心圆。

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