液力聯軸器的製作方法
2023-07-04 02:16:01 6
專利名稱：液力聯軸器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種液力聯軸器，用於通過利用例如油的流體的動能從驅動側向從動側傳遞動力，本發明尤其涉及這樣一種液力聯軸器，它具有用於將與原動機連接的驅動軸和與從動機連接的從動軸機械地連接在一起的離合機構，並且可以通過使從動軸的轉速與驅動軸的轉速相等而沒有轉差損耗，從而改善動力的傳遞效率。
背景技術：
已知有這樣一種液力聯軸器(液力耦合器)，它具有連接至驅動軸的泵推動器和連接至從動軸的輪機推動器，並且通過填充在殼體中的流體從驅動軸向從動軸傳遞動力。
當通過液力聯軸器進行轉速控制時，利用杓管可以使負載側的轉速從最小轉速無級變化到最大轉速，或者通過向液力聯軸器的連接部分輸送例如工作油的工作流體或者中斷向該連接部分輸送工作流體，從而可以獲得負載側上的最小轉速或者最大轉速。
無論在哪種情況下，當從動軸以最大轉速旋轉時，從動軸的最大轉速通常因為轉差而比例如電機或者引擎的原動機的輸入轉速約小2-3％。當負載側的轉速由液力聯軸器控制時，這種轉差是不可避免的。
具體的說，當液力聯軸器的連接部分填充有高達100％的工作流體時，從動軸的轉速達到驅動軸的轉速的97-98％，因此由於轉速的轉差導致的動力損耗不大於2-3％。所以，還沒有採取用於減少轉差導致的動力損耗的具體措施。
但是，近年來節能已經被高度重視，液力聯軸器中驅動軸和從動軸之間的轉差成為一個節能的課題，因此需要液力聯軸器在高轉速操作時消除所產生的這種轉差，由此實現節能。
發明概述本發明的一個目的是提供一種液力聯軸器，它在驅動軸側和從動軸側之間具有離合機構，通過使連接至從動機械的從動軸的轉速與連接至原動機的驅動軸的轉速相等而沒有任何轉差損耗，可以改善動力傳遞效率。
為了達到上述目的，根據本發明，提供一種液力聯軸器，包括設置在一驅動軸上的泵推動器；設置在一從動軸上的輪機推動器；固定於泵推動器上並且圍繞著輪機推動器的外殼；以及設置在驅動軸側和從動軸側之間的多片式離合器，通過該多片式離合器的操作將驅動軸和從動軸機械耦合，從而該驅動軸和從動軸按照同樣的轉速旋轉。
根據本發明，在液力聯軸器中的驅動軸側和從動軸側之間設置離合器，當從動軸的轉速達到最大值之後，操作該離合器將驅動軸和從動軸機械連接，由此機械耦合了驅動軸和從動軸，從而避免驅動軸和從動軸之間的轉差。該離合器包括一多片式離合器，它具有簡單的結構，容易控制，該離合器可以通過液壓(例如油壓)進行連接或者脫離連接。
在本發明的一優選方面，限制用於對液力聯軸器中的多片式離合器的離合板(摩擦板)施壓的活塞的衝程。
利用這種結構，當離合板(摩擦板)的磨損超過預定值時，即使活塞全衝程移動，摩擦板也不能施加用於傳遞動力的摩擦力。
在本發明的一優選方面，在驅動軸和從動軸上設置用於檢測轉速的檢測裝置。在活塞壓在離合板上的同時，當因為驅動軸和從動軸之間的轉差而產生驅動軸和從動軸之間的轉速差時，這種速度差由檢測裝置所檢測。由此，可以檢測離合板(摩擦板)的磨損達到預定值的狀態。
從以下結合附圖的詳細描述中可以更清楚地了解本發明的上述和其他目的、特徵和優點，這些附圖通過實施例的方式顯示了本發明的優選實施例。
附圖的簡要說明
圖1是表示本發明第一實施例的具有多片式離合器的液力聯軸器的全部結構的示意圖；圖2是表示本發明第一實施例的液力聯軸器的動力傳遞部分的剖視圖；圖3是表示本發明第二實施例的具有多片式離合器的液力聯軸器的全部結構的示意圖；圖4是表示本發明第二實施例的液力聯軸器的動力傳遞部分的剖視圖；圖5是表示根據本發明第二實施例的多片式離合器的剖視圖；圖6是表示本發明第三實施例的具有多片式離合器的液力聯軸器的全部結構的示意圖；圖7是表示本發明第三實施例的液力聯軸器的動力傳遞部分的剖視圖。
優選實施例的詳細說明以下參考圖1和圖2描述本發明第一實施例的液力聯軸器。
本發明的液力聯軸器在驅動軸側和從動軸側之間具有多片式離合器。當向液壓缸提供例如加壓油的加壓流體時，多片式離合器彼此相壓，由此連接離合器。在這種情況下，作為產生加壓流體的方法，一種方法是採用通過施加在與驅動側旋轉體一同旋轉的油上的離心力所產生的壓力，另一種方法是採用機械連接至驅動軸的液壓泵所產生的油壓，還有一種方法是採用電機驅動的液壓泵所產生的油壓。圖1和圖2所示的液力聯軸器採用通過施加在與驅動側旋轉體一同旋轉的油上的離心力所產生的壓力。
如圖1所示，驅動軸1由徑向軸承2和推力軸承3旋轉支撐。泵推動器4、液力聯軸器外殼20以及離合器外殼13固定在驅動軸1的前端。在離合器外殼13中，設有多個驅動側摩擦板7以及一個離合器活塞11。由離合器外殼13和離合器活塞11限定出液壓缸腔10。
從動軸9靠近驅動軸1設置，並由徑向軸承2和推力軸承3旋轉支撐。輪機推動器(轉子)5固定在從動軸9的前端，並被設置成面對泵推動器4。在從動軸9上設置多個從動側摩擦板12，這些從動側摩擦板12被設置成在離合器外殼13中與驅動側摩擦板7相交錯。驅動側摩擦板7和從動側摩擦板12作為離合器板，並交錯設置，從而共同構成多片式離合器。靜止板22固定設置在離合器外殼13中(見圖2)。
如圖1所示，例如工作油的工作流體存儲在液力聯軸器殼體30的下部。液力聯軸器殼體30內的工作流體由機械連接至驅動軸1的泵16泵抽，並通過液力聯軸器的螺線管控制閥15在基本沒有壓力的情況下輸送給液力聯軸器的泵推動器4。
圖1表示通過向液力聯軸器的螺線管控制閥15提供能量而由泵16對工作油進行泵抽、並提供給泵推動器4的狀態。通過泵推動器4向所提供的油施加動能，然後該油衝擊輪機推動器5，以向輪機推動器5施加能量，由此從驅動軸1向從動軸9傳遞動力。向容納泵推動器4和輪機推動器5的液力聯軸器外殼20輸送的工作油通過外殼20旋轉所產生的離心力而從設置在液力聯軸器外殼20的外周部分中的排放噴嘴6進行排放。所排放的工作油返回到液力聯軸器殼體30的下部。
因為通過供應管17輸送的工作油的量大於從排放噴嘴6排放的工作油的量，所以該液力聯軸器外殼20迅速充滿工作油，從動軸9的轉速在小於5秒的短時間內快速提高並達到最大值。當從動軸9以最大轉速旋轉時，在驅動軸1和從動軸9之間產生2-3％的轉差。在這種情況下，通過向離合器螺線管控制閥14提供能量而向離合器外殼13內的液壓缸腔10輸送工作油，進入到液壓缸腔10內的工作油因為工作油與離合器外殼13內表面以及離合器活塞1表面之間的摩擦而開始按照與離合器外殼13同樣的轉速旋轉。因此，由工作油在液壓缸腔10內的旋轉所產生的離心力得到離心壓力，並施加在離合器活塞11上，該活塞因此向前推動，由此在多片式離合器內將驅動側摩擦板7壓在從動側摩擦板12上。因為驅動側摩擦板7和從動側摩擦板12是按照交錯的列設置的，因此從動側摩擦板12按照與驅動側摩擦板7同樣的轉速旋轉。由此驅動軸1和從動軸9按照同樣的轉速旋轉而沒有轉差，並從驅動軸1向從動軸9傳遞動力。
在離合器外殼13的外周部分中設置有排放噴嘴8，液壓缸腔10內的工作油通過驅動軸1的旋轉而從該排放噴嘴8逐漸地不斷排放。因此，當離合器螺線管控制閥14的供能停止時，工作油不會保留在液壓缸腔10內。結果，由離合器活塞11對驅動側摩擦板7施壓的作用力消失，多片式離合器的機械耦合被脫開。
圖2是根據本發明具有多片式離合器的液力聯軸器的動力傳遞部分的剖視圖。如圖2所示，離合器外殼13固定在液力聯軸器外殼20上，離合器從動盤轂21固定在輪機推動器5上。驅動側摩擦板7由離合器外殼13所保持，從而可以沿著驅動軸1的軸向移動。從動側摩擦板12由離合器從動盤轂21所保持，從而可以沿著從動軸9的軸向移動。更具體地說，驅動側摩擦板7與離合器外殼13一起旋轉，但是可以沿著離合器外殼13的軸向移動。從動側摩擦板12可以與離合器從動盤轂21一起旋轉，但是可以沿著離合器從動盤轂21的軸向移動。
離合器活塞11設置在離合器外殼13中。當工作油輸送給離合器外殼13中的液壓缸腔10的時候，在離合器腔10內產生離心壓力，因此驅動側摩擦板7被壓在從動側摩擦板12上。因此該多片式離合器處於耦合或者連接狀態。由此，驅動軸1和從動軸9按照同樣的轉速旋轉而沒有轉差。另外，在離合器外殼13內離合器從動盤轂21之間設置一徑向軸承31。
在具有上述結構的液力聯軸器中，從殼體中形成的油入口24輸送的工作油進入固定在驅動軸1上的泵推動器4中，由該泵推動器4向工作油施加能量，然後工作油進入輪機推動器5，由此從驅動軸1向從動軸9傳遞動力。排放噴嘴6連接至液力聯軸器外殼20。當停止向油入口24輸送工作油時，泵推動器4和輪機推動器5中已經存在的工作油就從中排放出來，不再留在其中，因此不能進行動力傳遞。
在驅動軸1和離合器外殼13旋轉的狀態下，從油入口23向液壓缸腔10輸送工作油，液壓缸腔10內的工作油旋轉，以通過工作油的離心力而產生壓力。因此，由該壓力將離合器活塞11向前推，以將驅動側摩擦板7壓在從動側摩擦板12上。結果，驅動軸1和從動軸9機械耦合，驅動軸1和從動軸9按照同樣的轉速旋轉而沒有轉差，並從驅動軸1向從動軸9傳遞動力。
因為液壓缸腔10內的工作油始終從排放噴嘴8排放，當停止向油入口23輸送工作油時，驅動軸1和從動軸9之間的機械耦合就脫開了。
圖3-圖5是表示本發明第二實施例的液力聯軸器的視圖。圖3是其中具有多片式離合器的液力聯軸器的示意圖。圖4是該液力聯軸器的動力傳遞部分的剖視圖。圖5是多片式離合器的橫截面圖。在圖3-圖5的液力聯軸器中，設有對液力聯軸器中的多片式離合器的離合器板施壓的活塞衝程進行限制的裝置以及檢測多片式離合器的摩擦板的磨損量的裝置。
在圖3至圖5中，與圖1和圖2同樣的部件或者元件用同樣的附圖標記來表示。
圖3所示的液力聯軸器的結構大致與圖1所示的液力聯軸器的結構相同。如圖3所示，用於檢測驅動軸轉速的檢測裝置32安裝在驅動軸1上，用於檢測從動軸轉速的檢測裝置33安裝在從動軸9上。
如果驅動軸1的轉速和從動軸9的轉速之間產生差異，那麼檢測裝置32和33就發出警告，以告知摩擦板的磨損。
具有大摩擦係數並且厚度約為1-2mm的紙基摩擦材料連接至驅動側摩擦板7和從動側摩擦板12的表面，或者在驅動側摩擦板7和從動側摩擦板12的表面沉積燒結合金。
另外，如圖4和5所示，在離合器外殼13和離合器活塞11之間設置衝程調整墊圈39和錐形盤簧40。圖3-圖5所示的液力聯軸器的其他結構與圖1和圖2所示的液力聯軸器的結構相同。
圖4表示如下狀態對離合器螺線管控制閥14供能，向液壓缸腔10輸送工作油以通過離合器活塞11使摩擦板彼此相壓，由此機械連接多片式離合器。具體的說，在圖4所示狀態中，對離合器螺線管控制閥14供能，驅動側摩擦板7由離合器活塞11壓在從動側摩擦板12上，以機械連接多片式離合器，因此驅動軸1和從動軸9按照同樣的轉速旋轉，並從驅動軸1向從動軸9傳遞動力。在構成液壓缸腔10外圓周的離合器外殼13的外周部分中設置排放噴嘴8，液壓缸腔10內的工作油始終通過驅動軸1的旋轉而逐漸排放到外面。因此，當停止向離合器螺線管控制的閥14提供能量時，工作流體從液壓缸腔10中排放，不會保留在其中，用於通過離合器活塞11將驅動側摩擦板7壓在從動側摩擦板12上的作用力就消失了。由此，通過位於衝程調整墊圈39和離合器活塞11之間的錐形盤簧40的推動力而將離合器活塞推回，所以多片式離合器的機械連接被脫開。
圖5是多片式離合器部分的剖視圖，表示多片式離合器脫開的狀態。具體地說，在圖5所示狀態中，停止對離合器螺線管控制閥14的供能，具有例如5mm預設衝程(S)的離合器活塞11被錐形盤簧40的推動力推回，該多片式離合器脫離連接。
根據該實施例，如圖3-5所示，用於對液力聯軸器中採用的多片式離合器的離合器板(摩擦板)施壓的離合器活塞11的衝程受到衝程調整墊圈39的限制。因此，當離合器板(摩擦板)的磨損量超過了預定值時，即使離合器活塞11全衝程移動，也不能發揮摩擦板傳遞動力的摩擦力。
另外，在驅動軸1上設置用於檢測驅動軸轉速的檢測裝置32，在從動軸9上設置用於檢測從動軸轉速的檢測裝置33。因此，當因為驅動軸1和從動軸9之間的轉差而在驅動軸的轉速與從動軸的轉速之間產生差異時，檢測裝置32和33檢測到已經達到預定值的離合器板(摩擦板)的磨損，並發出警告。檢測裝置32和33可以結合起來，以構成用於檢測驅動軸1的轉速和從動軸9的轉速之間的差異的單個檢測裝置。
圖6和圖7是表示本發明第三實施例的液力聯軸器的視圖。圖6是其中具有多片式離合器的液力聯軸器的示意圖，圖7是液力聯軸器的動力傳遞部分的剖視圖。
在圖6和圖7所示的實施例中，在供應管17的一定位置處，設置旁路通道Bp，它具有對從有液力聯軸器螺線管控制閥15的主通道繞行的工作油(見圖6)進行最小量設定的孔41。另外，在排放噴嘴6內的位置處，設置從液力聯軸器外殼20的內壁表面向內徑向伸出的堰42(見圖7)。可以由堰42設定液力聯軸器的最小轉速。具體的說，液力聯軸器的最小轉速可以通過改變堰42距離液力聯軸器外殼20的內壁表面的高度h來調整，因此該堰42構成最小轉速設定堰。
在圖6和圖7所示的實施例中，液力聯軸器螺線管控制閥15在最小轉速操作過程中關閉，孔41所確定的工作油的量輸送給泵推動器4、輪機推動器5(轉輪)以及液力聯軸器外殼20所構成的工作油腔內，然後所輸送的工作油溢出堰42。此後，工作油從排放噴嘴6排放，並返回到液力聯軸器殼體30的下部。此時，通過孔41向工作油腔輸送的工作油的量小於通過排放噴嘴6從工作油腔排放的工作油的量，因此從動軸9按照工作油腔內堰42的高度h所設定的工作油量而確定的最小轉速旋轉。
當液力聯軸器螺線管控制閥15被供能並打開時，因為通過液力聯軸器螺線管控制閥15以及孔41向工作油腔輸送的工作油量大於通過排放噴嘴6從工作油腔內排放的工作油量，因此工作油腔迅速充滿工作油。由此，從動軸9的轉速迅速提高，並在小於5秒的時間內達到最大值。從動軸9的最大轉速對應於從驅動軸1的轉速中減去轉差量的速度。在這種狀態下，離合器螺線管控制閥14被供能，離合器被連接。結果，驅動軸1和從動軸9機械耦合，驅動軸1和從動軸9按照同樣的速度旋轉而沒有轉差。
具有最小油量設定孔和最小轉速設定堰的快速加速型液力聯軸器特別適合於需要使從最小轉速至最大轉速的響應時間以及從最大轉速至最小轉速的響應時間非常短的用途。也就是，這種快速加速型液力聯軸器適合於頻繁地重複有負載運行和無負載運行的從動機械的轉速控制，例如熱軋系統中用於除去氧化皮設備的泵。
如圖6和7所示，通過在快速加速型液力聯軸器中採用本發明的離合機構，在從動軸達到最大轉速之後連接離合器，以避免驅動軸和從動軸之間的轉差，因此可以極大地節省能量。
在圖1-圖7所示的實施例中，作為對多片式離合器中的離合器板施加的裝置，向離合器板加壓腔(液壓缸腔10)施加因為驅動側旋轉體旋轉導致的離心力所產生的油壓，以將離合器板彼此相壓，由此將驅動軸1和從動軸9機械耦合。但是，也可以採用以下裝置來對離合器板施壓。
(1)作為對多片式離合器中的離合器板施加的裝置，向離合器板加壓腔(液壓缸腔10)施加驅動軸所驅動的液壓泵產生的油壓，以對離合器板施壓，由此將驅動軸1和從動軸9機械耦合。
(2)作為對多片式離合器中的離合器板施加的裝置，向離合器板加壓腔(液壓缸腔10)施加電機所驅動的液壓泵產生的油壓，以對離合器板施壓，由此將驅動軸1和從動軸9機械耦合。
如上所述，根據本發明的液力聯軸器，儘管與傳統的液力聯軸器一樣可以容易地啟動和停止大型旋轉機械，但是在該大型旋轉機械啟動並達到預定轉速之後，可以將液力聯軸器中的驅動軸和從動軸機械耦合，因此避免了任何的轉差，從而實現節能。
另外，根據本發明，即使施加在液力聯軸器所採用的多片式離合器中的驅動側摩擦板和從動側摩擦板表面的紙類摩擦材料或者燒結合金髮生磨損，在摩擦板的母材金屬暴露之前可以用新的摩擦板更換該摩擦板。這是因為可以檢測到多片式離合器中驅動軸和從動軸之間的轉差。摩擦材料已經磨損的摩擦板可以修復和重新使用。
儘管已經詳細顯示和描述了本發明的一些優選實施例，但是可以理解，在脫離所附權利要求的範圍的情況下可以對其作出各種改動和改進。
工業實用性本發明用於通過利用例如油的流體的動能從驅動側(例如原動機)向從動側(例如從動機械)傳遞動力的液力聯軸器，尤其是用於熱軋系統除氧化皮設備的泵的液力聯軸器。
權利要求
1.一種液力聯軸器，包括設置在一驅動軸上的泵推動器；設置在一從動軸上的輪機推動器；固定於所述泵推動器上並且圍繞著所述輪機推動器的外殼；以及多片式離合器，它設置在驅動軸側和從動軸側之間，所述多片式離合器被操作從而使所述驅動軸和所述從動軸機械耦合，從而所述驅動軸和所述從動軸按照同樣的轉速旋轉。
2.如權利要求1的液力聯軸器，其特徵在於，還包括用於對所述多片式離合器中的離合器板施壓的加壓裝置，所述加壓裝置包括離合器板加壓腔，以向該腔中施加驅動側旋轉體旋轉產生的離心力導致的流體壓力。
3.如權利要求1的液力聯軸器，其特徵在於，還包括用於對所述多片式離合器中的離合器板施壓的加壓裝置，所述加壓裝置包括離合器板加壓腔，以向該腔中施加由所述驅動軸驅動的液壓泵產生的流體壓力。
4.如權利要求1的液力聯軸器，其特徵在於，還包括用於對所述多片式離合器中的離合器板施壓的加壓裝置，所述加壓裝置包括離合器板加壓腔，以向該腔中施加由電機驅動的液壓泵產生的流體壓力。
5.如權利要求1的液力聯軸器，其特徵在於，還包括用於對所述多片式離合器中的離合器板施壓的加壓裝置；所述加壓裝置包括離合器板加壓腔，以向該腔中施加流體壓力；設置在所述離合器板加壓腔中的活塞，用於對所述離合器板施壓；以及用於限制所述活塞衝程的裝置。
6.如權利要求5的液力聯軸器，其特徵在於，還包括用於調整所述活塞的所述衝程的衝程調節裝置。
7.如權利要求1的液力聯軸器，其特徵在於，還包括檢測裝置，用於檢測所述驅動軸的轉速和所述從動軸的轉速之間的差異。
8.如權利要求7的液力聯軸器，其特徵在於，當所述檢測裝置檢測到所述差異時發出警告。
全文摘要
一種液力聯軸器，通過利用流體例如油的動能而從驅動側將動力傳遞給從動側。該液力聯軸器包括設置在驅動軸(1)上的泵推動器(4)；設置在從動軸(9)上的輪機推動器(5)；固定於所述泵推動器(4)上並且圍繞著所述輪機推動器(5)的外殼(20)；以及設置在驅動軸側和從動軸側之間的多片式離合器。所述多片式離合器被操作以將所述驅動軸(1)和所述從動軸(9)機械耦合，從而所述驅動軸和所述從動軸以相同轉速轉動。因此，因為在驅動軸的轉速和從動軸的轉速之間沒有轉差，該液力聯軸器改善了動力傳遞效率。
文檔編號F16H61/14GK1592826SQ0181996
公開日2005年3月9日 申請日期2001年12月4日 優先權日2000年12月4日
發明者木村克己, 服部和男, 緒方大洋, 形谷吉則, 杉山和彥 申請人:株式會社荏原製作所