ГИДРОВАРИАТОР Российский патент 1998 года по МПК F16H39/06 F16H39/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, в частности в трансмиссиях механических передач транспортных средств.

Известны вариаторы, являющиеся бесступенчатыми передачами, служащими для плавного изменения передаточного отношения.

Наиболее распространены фрикционные вариаторы с гибким звеном (клиновой рамень или специальная цепь) и раздвижными коническими шкивами с жесткими звеньями (Политехнический словарь Издание третье. -М.: Советская энциклопедия, 1989, с. 53-54).

Недостатками таких вариаторов являются большие габариты и вес.

Известен гидравлический вариатор, описанный в патенте DE N 430489 A1, кл. F 16 H 39/06, 1993 и содержащий корпус, внутри которого расположены коловратный насос и коловратный гидродвигатель с параллельным расположением осей и подвижный элемент с двумя внутренними цилиндрическими поверхностями для насоса и гидродвигателя. Перемещением подвижного элемента в плоскости, включающей оси насоса и гидродвигателя, происходит одновременное изменение эксцентриситетов роторов насоса и гидродвигателя с лопастями и, тем самым, изменение передаточного отношения. Этому устройству также присущи недостатки. Лопасти в роторах выдвигаются в пазах в радиальном направлении, что требует больших усилий и приводит к большому износу лопастей и цилиндрической поверхности подвижного элемента, в том числе за счет инерционных сил лопастей. Кроме того, из-за изменения угла наклона лопастей к цилиндрической поверхности трудно обеспечить надежное уплотнение лопастей при больших давлениях в устройстве. Из-за соединения роторов насоса и двигателя через систему радиальных и продольных каналов в промежуточном элементе возникают существенные гидравлические потери, приводимые к снижению КПД передачи.

Задачей изобретения является увеличение КПД гидровариатора, надежности и ресурса работы.

Указанный технический результат достигается тем, что каналы перетекания жидкости от насоса к гидродвигателю выполнены по прямой схеме (аналог цепной передачи) с минимальным гидравлическим сопротивлением, а роторы насоса и гидродвигателя выполнены пустотелыми, внутри которых размещена свободная ось, на ней закреплены лопасти, что обеспечивает постоянный контакт лопастей с цилиндрической поверхностью промежуточного элемента и радиальное направление лопастей к этой поверхности. Такое соединение лопастей уменьшает силы трения лопастей о цилиндрическую поверхность промежуточного элемента, за счет разгрузки от центробежных сил упрощает уплотнение лопастей с данным элементом.

На фиг. 1 представлен поперечный разрез вариатора, на фиг. 2 изображен его продольный разрез, на фиг. 3 схематично представлена работа вариатора при эксцентриситете ротора насоса равном нулю, на фиг. 4 - при отрицательном эксцентриситете ротора насоса, а на фиг. 5 - при его положительном эксцентриситете.

Гидровариатор содержит корпус 1, включающий центральную часть и две крышки, коловратный насос, состоящий из пустотелого ротора 2, лопастей 4, вкладышей 5, оси 10 закрепления лопастей. Гидровариатор также включает в себя гидродвигатель, состоящий из пустотелого ротора 3, лопастей 6, вкладышей 7, оси 11 закрепления лопастей. Вкладыши 5 и 7 размещены в стаканах корпусов роторов 2 и 3. Между корпусом 1 и роторами 2 и 3 размещен промежуточный элемент 8 с двумя внутренними и двумя наружными цилиндрическими поверхностями для роторов 2 и 3 и каналами D и B для перетока жидкости, причем каналы D, B выполнены параллельно образующим, соединяющим наружные цилиндрические поверхности промежуточного элемента 8, а внутренняя и наружная части промежуточного элемента 8 соединены радиальными перегородками. Перемещение промежуточного элемента 8 обеспечивается за счет скрепленного с ним штока 9.

На промежуточном элементе 8 установлены предохранительный и обратный клапаны (не показаны) для сообщения рабочих полостей D и B с полостью F (между корпусом 1 и подвижным промежуточным элементом 8).

В рабочем положении все полости заполнены жидкостью за исключением воздушной подушки в полости F.

Возможны четыре режима работы устройства:
1-ый режим, когда эксцентриситет ротора 2 насоса равен нулю ε_н , оси ротора 2 насоса и цилиндрической поверхности элемента 8 совпадают, ротор 2 насоса может вращаться или быть неподвижным, а ротор 3 гидромотора в любом случае остается неподвижным (гидрозащемление);
2-ой режим. Подвижный промежуточный элемент 8 смещен вниз, эксцентриситет ротора 2 насоса отрицательный, ротор 3 гидродвигателя вращается в обратном направлении по отношению к насосу, направление движения жидкости показано стрелками, в этом случае наблюдается повышенное гидравлическое сопротивление, но максимальный эксцентриситет ротора 3 гидродвигателя обеспечивает максимальный момент на выходном валу (роторе 3 гидродвигателя);
3-ий режим - основной. Подвижный промежуточный элемент 8 смещен вверх, эксцентриситет ротора 2 насоса положительный, эксцентриситет ротора 3 гидродвигателя уменьшен, ротор 3 гидродвигателя вращается в том же направлении, что и ротор 2 насоса, в этом случае гидравлическое сопротивление минимально, КПД максимален (аналог цепной передачи);
4-ый режим (не показан). Дальнейшее движение промежуточного элемента 8 вверх уменьшает эксцентриситет ротора 3 гидродвигателя до нуля ε=0, выходной вал свободно вращается, ротор 2 насоса неподвижен (отключен от привода или привод (двигатель) не работает) - режим буксировки транспортного средства с неработающим двигателем.

Во избежание заклинивания роторов 2 и 3 лопасти закреплены на осях 10 и 11 с возможностью радиального и углового перемещения во вкладышах 5 и 7, размещенных в цилиндрических стаканах, выполненных в корпусах роторов 2 и 3 параллельно осям.

Использование: в машиностроении, в частности в трансмиссиях механических передач транспортных средств. Сущность изобретения: внутри корпуса гидровариатора размещены коловротный лопастной насос, лопастной гидродвигатель и расположенный между ними и корпусом промежуточный элемент с двумя внутренними цилиндрическими поверхностями, причем промежуточный элемент установлен с возможностью перемещения в плоскости, проходящей через оси роторов насоса и гидродвигателя, указанные роторы выполнены пустотелыми, в их корпусах выполнены цилиндрические стаканы для размещения вкладышей, через которые пропущены лопасти, закрепленные на осях внутри роторов с возможностью радиального и углового перемещения, а между насосом и гидродвигателем выполнены каналы для перетекания рабочей жидкости, расположенные параллельно образующим, соединяющим наружные цилиндрические поверхности промежуточного элемента. 5 ил.

Гидровариатор, содержащий корпус, размещенные внутри корпуса коловратные лопастной насос, лопастной гидродвигатель с параллельным расположением их осей роторов, а также расположенный между ними и корпусом промежуточный элемент с двумя наружными и двумя внутренними цилиндрическими поверхностями и с каналами для перетекания рабочей жидкости между насосом и гидродвигателем, причем промежуточный элемент установлен с возможностью перемещения в плоскости, проходящей через оси роторов насоса и гидродвигателя, отличающийся тем, что роторы насоса и гидродвигателя выполнены пустотелыми, в корпусах роторов выполнены цилиндрические стаканы для размещения вкладышей, через которые пропущены лопасти, закрепленные на осях внутри роторов с возможностью радиального и углового перемещения, при этом каналы для перетекания рабочей жидкости между насосом и гидродвигателем выполнены параллельно образующим, соединяющим наружные цилиндрические поверхности промежуточного элемента.