RU2107858C1 - Hydraulic variable-speed drive - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering; transmissions of mechanical drives of transport facilities. SUBSTANCE: arranged inside housing of hydraulic variable-speed drive are lobar impeller pump, bladed hydraulic motor and intermediate member provided with two inner cylindrical surfaces and located between pump and hydraulic motor and housing. Intermediate member is mounted for motion in plane passing through axes of rotors of pumps and hydraulic motors. Rotors are hollow. Their bodies are provided with cylindrical sleeves for receiving the inserts through which blades are passed. Blades are secured on axles inside rotors and radial and angular displacement. Passages provided between pump and hydraulic motor are used for flow of hydraulic fluid. Passages are parallel to generatrices connecting the outer cylindrical surfaces of intermediate member. EFFECT: enhanced efficiency. 5 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, в частности в трансмиссиях механических передач транспортных средств. The invention relates to mechanical engineering and can be used, in particular in transmissions of mechanical transmissions of vehicles.

Известны вариаторы, являющиеся бесступенчатыми передачами, служащими для плавного изменения передаточного отношения. Variators are known, which are continuously variable transmissions, which serve to smoothly change the gear ratio.

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). The most common friction variators with a flexible link (V-belt or a special chain) and sliding conical pulleys with rigid links (Polytechnical Dictionary Third Edition. -M .: Soviet Encyclopedia, 1989, p. 53-54).

Недостатками таких вариаторов являются большие габариты и вес. The disadvantages of such variators are large dimensions and weight.

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. Known hydraulic variator described in patent DE N 430489 A1, CL. F 16 H 39/06, 1993 and comprising a housing inside of which a rotary pump and rotary hydraulic motor with parallel axes and a movable element with two inner cylindrical surfaces for the pump and hydraulic motor are located. By moving the movable element in a plane including the axes of the pump and the hydraulic motor, the eccentricities of the rotors of the pump and hydraulic motor with blades change simultaneously, thereby changing the gear ratio. This device also has disadvantages. The blades in the rotors extend in the grooves in the radial direction, which requires great effort and leads to great wear of the blades and the cylindrical surface of the movable element, including due to the inertial forces of the blades. In addition, due to changes in the angle of inclination of the blades to the cylindrical surface, it is difficult to ensure reliable sealing of the blades at high pressures in the device. Due to the connection of the pump and motor rotors through a system of radial and longitudinal channels in the intermediate element, significant hydraulic losses occur, leading to a decrease in transmission efficiency.

Задачей изобретения является увеличение КПД гидровариатора, надежности и ресурса работы. The objective of the invention is to increase the efficiency of the hydraulic variator, reliability and service life.

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. The specified technical result is achieved by the fact that the channels of fluid flow from the pump to the hydraulic motor are made in a straightforward manner (similar to a chain drive) with minimal hydraulic resistance, and the rotors of the pump and hydraulic motor are hollow, inside which there is a free axis, blades are fixed on it, which ensures constant the contact of the blades with the cylindrical surface of the intermediate element and the radial direction of the blades to this surface. This connection of the blades reduces the friction forces of the blades on the cylindrical surface of the intermediate element, due to unloading from centrifugal forces, it simplifies the sealing of the blades with this element.

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. In FIG. 1 is a cross-sectional view of a variator; FIG. 2 shows a longitudinal section thereof, in FIG. 3 schematically shows the operation of the variator with an eccentricity of the pump rotor equal to zero, in FIG. 4 - with a negative eccentricity of the pump rotor, and in FIG. 5 - with his positive eccentricity.

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. The hydraulic variator comprises a housing 1, including a central part and two covers, a rotary pump, consisting of a hollow rotor 2, blades 4, liners 5, axis 10 of fixing the blades. The hydraulic variator also includes a hydraulic motor, consisting of a hollow rotor 3, blades 6, liners 7, axis 11 for fixing the blades. The liners 5 and 7 are placed in the cups of the bodies of the rotors 2 and 3. Between the body 1 and the rotors 2 and 3 there is an intermediate element 8 with two inner and two outer cylindrical surfaces for the rotors 2 and 3 and channels D and B for fluid flow, the channels D , B are made parallel to the generatrix connecting the outer cylindrical surfaces of the intermediate element 8, and the inner and outer parts of the intermediate element 8 are connected by radial partitions. The movement of the intermediate element 8 is provided due to the rod 9 attached to it.

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). On the intermediate element 8 installed safety and non-return valves (not shown) for communication of the working cavities D and B with the cavity F (between the housing 1 and the movable intermediate element 8).

В рабочем положении все полости заполнены жидкостью за исключением воздушной подушки в полости F. In the working position, all cavities are filled with liquid except for the air cushion in cavity 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.There are four modes of operation of the device:
1st mode, when the eccentricity of the pump rotor 2 is zero ε _n , the axis of the pump rotor 2 and the cylindrical surface of the element 8 are the same, the pump rotor 2 can rotate or be stationary, and the rotor 3 of the hydraulic motor in any case remains stationary (water tightening);
2nd mode. The movable intermediate element 8 is shifted down, the eccentricity of the pump rotor 2 is negative, the hydraulic motor rotor 3 rotates in the opposite direction to the pump, the direction of fluid movement is shown by arrows, in this case there is increased hydraulic resistance, but the maximum eccentricity of the hydraulic motor rotor 3 provides the maximum output torque a shaft (rotor 3 of a hydraulic motor);
3rd mode - basic. The movable intermediate element 8 is shifted upward, the eccentricity of the pump rotor 2 is positive, the eccentricity of the hydraulic motor rotor 3 is reduced, the hydraulic motor rotor 3 rotates in the same direction as the pump rotor 2, in this case the hydraulic resistance is minimal, the efficiency is maximum (analogue of a chain transmission);
4th mode (not shown). Further movement of the intermediate element 8 upwards reduces the eccentricity of the rotor 3 of the hydraulic motor to zero ε = 0, the output shaft rotates freely, the rotor 2 of the pump is stationary (disconnected from the drive or the drive (motor) does not work) - towing mode of the vehicle with the engine off.

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. To avoid jamming of the rotors 2 and 3, the blades are mounted on the axes 10 and 11 with the possibility of radial and angular movement in the liners 5 and 7, placed in cylindrical cups made in the bodies of the rotors 2 and 3 parallel to the axes.

Claims (1)

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. A hydraulic variator comprising a housing, a rotary vane pump placed inside the housing, a rotary vane hydraulic motor with a parallel arrangement of their rotor axes, and also an intermediate element located between them and the housing with two outer and two inner cylindrical surfaces and with channels for flowing the working fluid between the pump and the hydraulic motor, moreover, the intermediate element is mounted to move in a plane passing through the axis of the rotors of the pump and hydraulic motor, characterized in that the rotors the pump and the hydraulic motor are hollow, cylindrical cups are made in the rotor bodies to accommodate the liners, through which the blades are passed, mounted on the axes inside the rotors with the possibility of radial and angular movement, while the channels for the flow of the working fluid between the pump and the hydraulic motor are made in parallel with the connecting external cylindrical surfaces of the intermediate element.

Images