ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА Российский патент 2014 года по МПК F16H41/24 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к конструкции размещения статора и односторонней муфты в преобразователе крутящего момента.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Преобразователь крутящего момента включает в себя ведущее лопастное колесо насоса, ведомое лопастное колесо турбины, лопастное колесо статора, крепящееся к картеру преобразователя крутящего момента, и одностороннюю муфту для ограничения направления вращения лопастного колеса статора одним направлением.

Дополнительно, известна конфигурация, в которой используются два лопастных колеса статоров, чтобы повышать эффективность трансмиссии, причем эти два лопастных колеса статоров размещаются рядом в осевом направлении так, что образуется заданный зазор между ними, и каждое из двух лопастных колес статоров включает в себя независимую одностороннюю муфту.

Тем не менее, поскольку две односторонних муфты размещаются рядом в осевом направлении на радиально внутренней стороне лопастных колес статоров в таком преобразователе крутящего момента, увеличиваются общие осевые размеры преобразователя крутящего момента.

Соответственно в публикации JP4-28258U раскрывается конфигурация, в которой из двух односторонних муфт одна односторонняя муфта выполняется на радиально внутренней стороне лопастных колес статоров, а другая односторонняя муфта выполняется во внутренней центральной части, расположенной на радиально внешней стороне лопастных колес статоров и окруженной посредством лопастного колеса насоса, лопастного колеса турбины и лопастных колес статоров.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Тем не менее, поскольку одна односторонняя муфта выполняется во внутренней центральной части в вышеуказанной традиционной технологии, внутренняя центральная часть становится большой, часть для текучей среды преобразователя крутящего момента становится большей, и увеличиваются осевые размеры преобразователя крутящего момента.

Настоящее изобретение направлено на то, чтобы уменьшать осевые размеры преобразователя крутящего момента при недопущении укрупнения внутренней центральной части.

Преобразователь крутящего момента согласно одному аспекту настоящего изобретения включает в себя лопастное колесо насоса, лопастное колесо турбины, лопастное колесо первого статора, лопастное колесо второго статора, первую одностороннюю муфту, выполняемую кольцеобразно на внутренней периферии лопастного колеса первого статора, и вторую одностороннюю муфту, выполняемую кольцеобразно от внутренней периферии первой односторонней муфты к внутренней периферии лопастного колеса второго статора. Лопастное колесо первого статора соединяется с неподвижным валом через первую и вторую односторонние муфты, а лопастное колесо второго статора соединяется с неподвижным валом только через вторую одностороннюю муфту.

Вариант осуществления и преимущества настоящего изобретения подробно описываются ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - схема принципиальной конфигурации, показывающая конфигурацию преобразователя крутящего момента в варианте осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг. 1 является схемой принципиальной конфигурации, показывающей конфигурацию преобразователя крутящего момента в варианте осуществления. Преобразователь 10 крутящего момента является четырехэлементным одноступенчатым трехфазным гидравлическим преобразователем крутящего момента и включает в себя лопастное колесо 11 насоса, лопастное колесо 12 турбины, первый статор 14 и второй статор 13, составляющие четыре элемента, и картер 15 и переднюю крышку 16 для размещения этих четырех элементов и задания пространства для заполнения рабочей текучей среды внутри.

Картер 15 является основным корпусом картера преобразователя 10 крутящего момента и вращается неразъемно с входным валом 17, соединенным с вращательным валом двигателя 1. Лопастное колесо 11 насоса размещается на внутренней стенке картера 15.

Передняя крышка 16 соединяется с входным валом 17 и входит в конец 15a отверстия картера 15 таким образом, что она вращается неразъемно с картером 15.

Лопастное колесо 11 насоса сформировано с возможностью образования проточного канала для рабочей текучей среды посредством множества лопастей 11a, размещаемых с заданными интервалами в направлении вдоль окружности на внутренней стенке картера 15, и заставляет рабочую текучую среду протекать от радиально внутренней стороны (нижняя часть фиг. 1) к радиально внешней стороне (верхняя часть фиг. 1) вдоль проточного канала посредством неразъемного вращения с картером 15.

Лопастное колесо 12 турбины проходит вдоль поверхности внутренней стенки передней крышки 16 и находится на заданном расстоянии от передней крышки 16, так что оно располагается напротив лопастного колеса 11 насоса между лопастным колесом 11 насоса и передней крышкой 16. Лопастное колесо 12 турбины сформировано с возможностью образования проточного канала для рабочей текучей среды посредством множества лопастей 12a, размещаемых с заданными интервалами в направлении вдоль окружности, и соединяется за счет шлица с выходным валом 19, который является входным валом трансмиссии 3, через ступицу 18 турбины. Лопастное колесо 12 турбины может вращаться концентрически с лопастным колесом 11 насоса и вращается за счет потока рабочей текучей среды из лопастного колеса 11 насоса вдоль проточного канала от радиально внешней стороны (верхняя часть фиг. 1) к радиально внутренней стороне (нижняя часть фиг. 1), чтобы передавать движущую силу на выходной вал 19.

Ступица 18 турбины соединяется с выходным валом 19 таким образом, что она включает в себя дискообразный участок 18a увеличенного диаметра на диске, и лопастное колесо 12 турбины соединяется с дискообразным участком 18a увеличенного диаметра.

Первый и второй статоры 14, 13 выполняются между лопастным колесом 11 насоса и лопастным колесом 12 турбины так, что они располагаются рядом с радиально внутренней стороной 11b лопастного колеса 11 насоса и радиально внутренней стороной 12b лопастного колеса 12 турбины, и каждый из них образует проточный канал для рабочей текучей среды посредством множества лопастей 13a, 14a, размещаемых с заданными интервалами в направлении вдоль окружности.

Первый статор 14 выполняется на стороне лопастного колеса 12 турбины между лопастным колесом 11 насоса и лопастным колесом 12 турбины и корректирует ход рабочей текучей среды, протекающей обратно от радиально внутренней стороны 12b лопастного колеса 12 турбины к радиально внутренней стороне 11b лопастного колеса 11 насоса, аналогично второму статору 13. Первый статор 14 соединяется с валом 20 статора, который является неподвижным валом, через первую одностороннюю муфту 23 и вторую одностороннюю муфту 21.

Второй статор 13 выполняется на стороне лопастного колеса 11 насоса между лопастным колесом 11 насоса и лопастным колесом 12 турбины и корректирует ход рабочей текучей среды, протекающей обратно от радиально внутренней стороны 12b лопастного колеса 12 турбины к радиально внутренней стороне 11b лопастного колеса 11 насоса. Второй статор 13 соединяется с валом 20 статора через вторую одностороннюю муфту 21.

Вторая односторонняя муфта 21 состоит из цилиндрического внутреннего кольца 21a, второго наружного кольца 21b, сформированного с возможностью иметь цилиндрическую форму, имеющую больший диаметр, чем внутреннее кольцо 21a, и множества вторых роликов 21c, размещаемых с заданными интервалами в направлении вдоль окружности между внутренним кольцом 21a и вторым наружным кольцом 21b.

Внутреннее кольцо 21a выполняется на внешней периферии вала 20 статора. Второе наружное кольцо 21b предоставляется радиально снаружи внутреннего кольца 21a и на внутренней периферии 13b второго статора 13. Вторые ролики 21c ограничивают направление вращения второго наружного кольца 21b заданным одним направлением (направлением, идентичным направлению вращения лопастного колеса насоса).

Упорный подшипник 22 предоставляется на боковой поверхности 13c радиально внутри лопастей 13a второго статора 13. Упорный подшипник 22 поддерживает второй статор 13 в осевом направлении при предоставлении возможности относительного вращения второго статора 13 и картера 15.

Первая односторонняя муфта 23 состоит из второго наружного кольца 21b, описанного выше, первого наружного кольца 23b, сформированного с возможностью иметь цилиндрическую форму, имеющую больший диаметр, чем второе наружное кольцо 21b, и множества первых роликов 23c, размещаемых с заданными интервалами в направлении вдоль окружности между вторым наружным кольцом 21b и первым наружным кольцом 23b.

Первое наружное кольцо 23b размещается радиально снаружи второго наружного кольца 21b и на внутренней периферии 14b первого статора 14. Первые ролики 23c ограничивают относительное вращение первого наружного кольца 23b и второго наружного кольца 21b только заданным одним направлением, которое является идентичным с направлением для второй односторонней муфты 21. В частности, первая и вторая односторонние муфты 23, 21 совместно используют второе наружное кольцо 21b.

Дискообразная пластина 24, расположенная напротив ступицы 18 турбины, сгибается и крепится к боковой поверхности 14c первого статора 14 на стороне лопастного колеса 12 турбины. Пластина 24 идет радиально от внутренней периферии 14b первого статора 14 к внутреннему кольцу 21a второй односторонней муфты 21, и упорный подшипник 25 предоставляется на боковой поверхности пластины 24 на стороне лопастного колеса 12 турбины. Упорный подшипник 25 поддерживает первый статор 14 в осевом направлении при предоставлении возможности относительного вращения лопастного колеса 12 турбины и первого статора 14.

Концевой подшипник 21d предоставляется на стороне передней крышки 16 второй односторонней муфты 21. Дополнительно, внутреннее кольцо 21a и второе наружное кольцо 21b запрессовываются в опорный элемент 13d на стороне картера 15 второй односторонней муфты 21, тем самым диктуя радиальные размеры второй односторонней муфты 21. Поскольку опорный элемент 13d выполнен с возможностью диктовать радиальные размеры посредством концевого подшипника, концевой подшипник не должен обязательно размещаться на стороне картера 15, и могут сокращаться осевые размеры второй односторонней муфты 21.

Как также очевидно из фиг. 1, первая и вторая односторонние муфты 23, 21 состоят из внутреннего кольца 21a, первого наружного кольца 23b, второго наружного кольца 21b, первых роликов 23c и вторых роликов 21c. Первая и вторая односторонние муфты 23, 21 размещаются в порядке второй односторонней муфты 21 и первой односторонней муфты 23 к радиально внешней стороне от вала 20 статора. Поскольку второй статор 13 соединяется с внешней периферией второй односторонней муфты 21, и первая односторонняя муфта 23 размещается на этой внешней периферии, вторая односторонняя муфта 21 имеет осевые размеры, превышающие осевые размеры первой односторонней муфты 23.

Дополнительно, первая и вторая односторонние муфты 23, 21 размещаются в части, окруженной посредством лопастей 11a, 12a, 13a и 14a лопастного колеса 11 насоса, лопастного колеса 12 турбины, первого статора 14 и второго статора 13, и на стороне радиально внутри внутренней центральной части 26, в которой отсутствуют лопасти при виде в сечении по фиг. 1.

Преобразователь 10 крутящего момента в этом варианте осуществления сконфигурирован так, как описано выше, и первая и вторая односторонние муфты 23, 21 размещаются коаксиально, и обе из них размещаются радиально внутри внутренней центральной части 26.

В общем, масляный насос для циркуляции рабочей текучей среды преобразователя крутящего момента зачастую размещается рядом с преобразователем крутящего момента в осевом направлении. Таким образом, уменьшение осевых размеров радиально внутренней стороны внутренней центральной части является эффективным для того, чтобы уменьшать общее осевое направление трансмиссии, включающей в себя преобразователь крутящего момента, масляный насос и трансмиссионный механизм.

Тем не менее, в традиционной конструкции, в которой две односторонних муфты размещаются рядом в осевом направлении на радиально внутренней стороне внутренней центральной части, увеличиваются осевые размеры радиально внутренней стороны внутренней центральной части, и не могут быть уменьшены общие осевые размеры трансмиссии.

Дополнительно, известна конструкция, спроектированная с возможностью не допускать увеличения осевых размеров радиально внутренней стороны внутренней центральной части посредством размещения одной из двух односторонних муфт во внутренней центральной части, а другой - на радиально внутренней стороне внутренней центральной части. Тем не менее, в такой конструкции, поскольку одна односторонняя муфта размещается во внутренней центральной части, увеличиваются осевые размеры внутренней центральной части. Таким образом, если размер проточного канала для рабочей текучей среды, расположенного вокруг внутренней центральной части, задается согласно конструктивно максимальному передаваемому крутящему моменту, требуемому для преобразователя крутящего момента, становятся большими общие осевые размеры преобразователя крутящего момента, и снижается простота и удобство монтажа в транспортном средстве. Дополнительно, если осевые размеры лопастного колеса насоса и лопастного колеса турбины уменьшаются с учетом простоты и удобства монтажа в транспортном средстве, не может обеспечиваться достаточный проточный канал для рабочей текучей среды, и не может передаваться достаточный крутящий момент.

Поскольку две односторонних муфты 21, 23 размещаются рядом в радиальном направлении на радиально внутренней стороне внутренней центральной части 26, как описано выше в преобразователе 10 крутящего момента по этому варианту осуществления, могут быть уменьшены осевые размеры радиально внутренней стороны внутренней центральной части 26, и могут быть уменьшены общие осевые размеры трансмиссии, включающей в себя преобразователь 10 крутящего момента.

Дополнительно, поскольку преобразователь 10 крутящего момента по этому варианту осуществления не включает в себя элементы, размещаемые во внутренней центральной части 26, могут быть уменьшены осевые размеры внутренней центральной части 26, и могут быть уменьшены общие осевые размеры трансмиссии, при этом обеспечивается достаточный проточный канал для рабочей текучей среды, соответствующий конструктивно максимальному передаваемому крутящему моменту.

Дополнительно, в преобразователе 10 крутящего момента по этому варианту осуществления внутренние диаметры R первого и второго статоров 14, 13 (внутренние диаметры частей лопастей статоров) увеличиваются, а осевые и радиальные размеры лопастного колеса 11 насоса и лопастного колеса 12 турбины уменьшаются (так называемый высокомоментный преобразователь круглого сечения). Таким образом, преобразователь 10 крутящего момента по этому варианту осуществления позволяет подавлять увеличение общих радиальных размеров преобразователя 10 крутящего момента, даже если две односторонних муфты 21, 23 размещаются рядом в радиальном направлении на радиально внутренней стороне внутренней центральной части 26.

Как описано выше, в этом варианте осуществления первая и вторая односторонние муфты 23, 21 для ограничения направлений вращения первого и второго статоров 14, 13 размещаются на внутренних перифериях первого и второго статоров 14, 13, и первая односторонняя муфта 23 предоставляется на внешней периферии второй односторонней муфты 21. Таким образом, две односторонних муфты 21, 23 размещаются на радиально внутренней стороне внутренней центральной части 26, и могут быть уменьшены осевые размеры преобразователя 10 крутящего момента без сопутствующего укрупнения внутренней центральной части 26 и укрупнения части для рабочей текучей среды, включающей в себя внутреннюю центральную часть 26.

Дополнительно, первая и вторая односторонние муфты 23, 21 совместно используют второе наружное кольцо 21b, и второе наружное кольцо 21b выступает в качестве наружного периферийного кольца второй односторонней муфты 21 и в качестве внутреннего периферийного кольца первой односторонней муфты 23. Это позволяет уменьшать радиальные размеры двух односторонних муфт 21, 23 в целом и позволяет уменьшать число компонентов, чтобы сокращать затраты.

Дополнительно, пластина 24, удерживающая упорный подшипник 25 для поддержки лопастного колеса 12 турбины и первого статора 14 в осевом направлении, сгибается и крепится к боковой поверхности 14c первого статора 14. Это позволяет уменьшать осевые размеры первого статора 14 за счет толщины пружинного стопорного кольца по сравнению с конструкцией для помещения пластины на статор посредством пружинного стопорного кольца, которая используется традиционно. Дополнительно, поскольку новые компоненты для прикрепления пластины 24 к первому статору 14 не требуются, может уменьшаться число компонентов, и могут быть сокращены затраты.

Кроме того, поскольку осевые размеры второй односторонней муфты 21 задаются так, что они превышают осевые размеры первой односторонней муфты 23, пространство в осевом направлении, чтобы размещать первую и вторую односторонние муфты 23, 21 рядом, может обеспечиваться на внешней периферии второй односторонней муфты 21.

Хотя выше описан вариант осуществления настоящего изобретения, вышеописанный вариант осуществления просто указывает некоторые примеры вариантов применения настоящего изобретения и не имеет цели ограничивать объем настоящего изобретения конкретной конфигурацией вышеописанного варианта осуществления.

Например, хотя в качестве примера в вышеприведенном варианте осуществления описан преобразователь 10 крутящего момента, включающий в себя два статора, ограничений на это нет, и настоящее изобретение также является применимым к преобразователю крутящего момента, включающему в себя три или более статоров. Дополнительно, хотя в вышеприведенном варианте осуществления использованы роликовые односторонние муфты, ограничений на это нет, и также возможно применение к обгонным односторонним муфтам.

Изобретение относится к конструкции размещения статора и односторонней муфты в преобразователе крутящего момента. Преобразователь крутящего момента включает в себя лопастное колесо насоса, лопастное колесо турбины, лопастное колесо первого статора, лопастное колесо второго статора, первую одностороннюю муфту, выполняемую кольцеобразно на внутренней периферии лопастного колеса первого статора, и вторую одностороннюю муфту, выполняемую кольцеобразно от внутренней периферии первой односторонней муфты к внутренней периферии лопастного колеса второго статора. Лопастное колесо первого статора соединяется с неподвижным валом через первую и вторую односторонние муфты, а лопастное колесо второго статора соединяется с неподвижным валом только через вторую одностороннюю муфту. Достигается повышение компактности устройства. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Преобразователь крутящего момента, содержащий:
лопастное колесо насоса, соединенное с входным валом и образующее проточный канал для рабочей текучей среды, протекающей от радиально внутренней стороны к радиально внешней стороне, посредством множества лопастей, размещаемых с заданными интервалами в направлении вдоль окружности вокруг входного вала;
лопастное колесо турбины, соединенное с выходным валом и образующее проточный канал для рабочей текучей среды, протекающей от радиально внешней стороны к радиально внутренней стороне, посредством множества лопастей, размещаемых с заданными интервалами в направлении вдоль окружности вокруг выходного вала, так что оно располагается напротив лопастного колеса насоса;
лопастное колесо первого статора, устанавливаемое между лопастным колесом насоса и лопастным колесом турбины и образующее проточный канал для рабочей текучей среды, протекающей обратно от радиально внутренней стороны лопастного колеса турбины к радиально внутренней стороне лопастного колеса насоса, посредством множества лопастей, устанавливаемых с заданными интервалами в направлении вдоль окружности вокруг неподвижного вала, концентрического с входным валом и выходным валом, и размещаемых на стороне лопастного колеса турбины;
лопастное колесо второго статора, устанавливаемое между лопастным колесом насоса и лопастным колесом турбины и образующее проточный канал для рабочей текучей среды, протекающей обратно от радиально внутренней стороны лопастного колеса турбины к радиально внутренней стороне лопастного колеса насоса, посредством множества лопастей, устанавливаемых с заданными интервалами в направлении вдоль окружности вокруг неподвижного вала, концентрического с входным валом и выходным валом, и размещаемых на стороне лопастного колеса насоса;
первую одностороннюю муфту, выполняемую кольцеобразно на внутренней периферии лопастного колеса первого статора и ограничивающую направление вращения лопастного колеса первого статора только заданным одним направлением; и
вторую одностороннюю муфту, выполняемую кольцеобразно от внутренней периферии первой односторонней муфты к внутренней периферии лопастного колеса второго статора и ограничивающую направление вращения лопастного колеса второго статора только заданным одним направлением;
при этом лопастное колесо первого статора соединено с неподвижным валом с помощью первой и второй односторонних муфт, а лопастное колесо второго статора соединено с неподвижным валом только через вторую одностороннюю муфту.

2. Преобразователь крутящего момента по п.1, в котором:
вторая односторонняя муфта включает в себя цилиндрическое внутреннее кольцо, выполняемое на внешней периферии неподвижного вала, цилиндрическое второе наружное кольцо, соединенное с внутренней периферией лопастного колеса второго статора, и множество вторых роликов, размещаемых с заданными интервалами в направлении вдоль окружности между внутренним кольцом и вторым наружным кольцом и выполненных с возможностью вращения только тогда, когда второе наружное кольцо вращается в заданном одном направлении; и
первая односторонняя муфта включает в себя второе наружное кольцо, первое наружное кольцо, соединенное с внутренней периферией лопастного колеса первого статора и имеющее больший диаметр, чем второе наружное кольцо, и множество первых роликов, размещаемых с заданными интервалами в направлении вдоль окружности между первым наружным кольцом и вторым наружным кольцом и выполненных с возможностью вращения только тогда, когда первое наружное кольцо вращается в заданном одном направлении относительно второго наружного кольца.

3. Преобразователь крутящего момента по п.1, дополнительно содержащий:
ступицу турбины, соединяющую лопастное колесо турбины с внешним валом и включающую в себя дискообразный участок увеличенного диаметра рядом в осевом направлении со стороной лопастного колеса первого статора радиально внутри лопастей;
дискообразную пластину, соединенную с боковой поверхностью стороны лопастного колеса первого статора внутри лопастей, так что она располагается напротив участка увеличенного диаметра ступицы турбины; и
упорный подшипник, выполненный на боковой поверхности пластины и поддерживающий лопастное колесо первого статора в осевом направлении с обеспечением возможности относительного вращения ступицы турбины и пластины,
при этом пластина неразъемно прикреплена к лопастному колесу первого статора за счет сгиба.

4. Преобразователь крутящего момента по п.1, в котором осевые размеры второй односторонней муфты превышают осевые размеры первой односторонней муфты.