Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
AUTOMOTIVE HYDRAULIC DRIVE SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/091099
Kind Code:
A1
Abstract:
A hydraulic drive system comprises a hydraulic rotary vane pump and a hydraulic motor in a single housing, and a distributing disk. The rotor of the pump has a drum with a stator mounted therein via a plain bearing, said stator having a splined connection to a friction clutch which blocks rotation of the stator. Longitudinal movement of the stator, which can be held in position by a detent ball, is restricted on one side by the action of a regulating spring and on the other side by the action of a centrifugal regulator mounted on the rotor of the motor. The distributing disk is mounted inside the inner profiled cavity of the stator, which is eccentric to the axis of rotation of the stator itself, the distributing disk having, on either side, pump rotor and motor rotor bearing journals and vane hub journals, which are axially aligned with the inner profiled cavity of the stator and serve to fasten the vanes of the pump and the motor via cylindrical joints. As the stator moves, the outer generatrix of the distributing disk alternately closes off longitudinal ports provided in the inner profiled cavity of the stator, which are connected by hydraulic lines to the ports of other chambers that are formed in turn by butterfly valves having a central opening for admitting the rotor and radial slots for admitting the vanes, said valves being rotatably mounted together with sealing rings on either side of the stator.

Inventors:
AKHIIAROV, Farit Favarisovich (Zelenograd, korp. 1649 kv. 2, Moscow 5, 124635, RU)
Application Number:
RU2015/000817
Publication Date:
June 01, 2017
Filing Date:
November 25, 2015
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
AKHIIAROV, Farit Favarisovich (Zelenograd, korp. 1649 kv. 2, Moscow 5, 124635, RU)
International Classes:
F16H39/32
Foreign References:
RU2557105C12015-07-20
SU120999C
SU124264A11959-11-30
RU2061916C11996-06-10
US4646521A1987-03-03
Download PDF:
Claims:
Формула изобретения.

1. Гидропередача с пластинчатым гидронасосом и гидромотором в одном корпусе, имеющие роторы с пластинами, отличающаяся тем, что ротор насоса имеет барабан, внутри которого через подшипник скольжения установлен статор, имеющий шлицевое соединение с фрикционной муф- той блокирующим вращение статора, а в продольном перемещении, с возможностью позиционирования шариковым фиксатором статор огра- ничен, с одной стороны действием пружины регулятора, с другой сто- роны действием центробежного регулятора, установленного на роторе мотора, причем во внутренней профилированной проточке статора вы- полненной с эксцентриситетом к оси собственного вращения установлен распределительный диск имеющий по обе стороны опорные шейки ро- тора насоса и ротора мотора и шейки ступиц пластин, выполненных на одной оси с внутренней профилированной проточкой статора обеспечи- вающие закрепление через цилиндрические шарниры пластины насоса и мотора, причем распределительный диск при перемещении статора, внешней образующей, поочередно перекрывает выполненные во внут- ренней профилированной проточке статора продольные окна, связанные гидролиниями с окнами других камер, которые в свою очередь формиру- ются дисковыми заслонками имеющими центральное отверстие для про- пуска ротора и радиальные прорези для пропуска пластин и установлен- ными вместе с уплотнительными кольцами с возможностью вращения по обе стороны статора.

2. Гидропередача имеющая по п. 1 во внутренней профилированной про- точке статора, выполненной с эксцентриситетом к оси собственного вра- щения, распределительный диск отличается тем, что внутренняя профи- лированная проточка насоса и мотора выполнены с разными эксцентри- ситетами к оси вращения статора, а распределительный диск выполнен ступенчато.

б

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)

Description:
Автомобильная гидропередача.

Изобретение относится к машиностроению, а в частности к гидравлическим передачам и может быть использовано в трансмиссиях самоходных транс- портных средств и в приводах строительных машин.

Достаточно широкое распространение объёмные гидропередачи с приме- нением аксиально-поршневых гидронасосов и гидромоторов получили в приводах строительных машин, пластинчатые гидромашины нашли свое при- менение в объемных приводах металлорежущих станков. [1] Многочислен- ные попытки использовать объёмные гидропередачи для привода транс- портных средств не дали существенных результатов. Это объясняется тем, что не одна из известных объёмных гидропередач не может отвечать техни- ческим требованиям, предъявляемым к автомобильным трансмиссиям.

В автомобильных трансмиссиях широкое распространение получили гидро- динамические передачи, так называемые гидротрансформаторы, обеспечи- вающие передачу крутящего момента за счет гидродинамического воздей- ствия направленного потока рабочей жидкости от насосного колеса на ло- патки роторного колеса. [2] Гидротрансформаторы, по причине невысокого коэффициента трансформации крутящего момента (меньше трех в режиме остановки ведомого вала) используются совместно с гидромеханическими коробками перемены передач, образуя общий узел, имеющий название ав- томатической коробки перемены передач (АКПП) являющейся технологиче- ски достаточно сложным и дорогостоящим агрегатом, имеющим на единицу передаваемой мощности значительную массу и внушительные габаритные размеры. [3]

В результате проведенного поиска и анализа объёмных и гидродинамиче- ских передач, известную гидромашину, способную самостоятельно, без пре- образования крутящего момента во вспомогательных агрегатах, обеспечить, выполнение всех требуемых для автомобильной трансмиссии параметров обнаружить не удалось.

Прототипом предлагаемой автомобильной гидропередачи является гидрав- лическая передача (патент RU 2557105) с пластинчатым гидронасосом и гид- ромотором в одном корпусе, имеющие общий статор, распределительный диск и ленточный тормоз, а также дисковые заслонки образующие рабочие камеры.

1

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) В заявленной автомобильной гидропередаче в отличии от прототипа статор установлен через подшипник скольжения в барабан ротора насоса и имеет шлицы, связывающие его с фрикционной муфтой и проточки для шарикового фиксатора положения. Регулировка положения статора осуществляется с од- ной стороны посредством пружины, имеющей упор через подшипник, с дру- гой стороны центробежным регулятором. Пластины ротора насоса и гидро- мотора закреплены посредством звеньев цилиндрических шарниров через ступицы на шейках, выполненных с эксцентриситетом к главной оси на рас- п редел ительном диске. В сопряжении статора с дисковыми заслонками и пластинами в канавках установлены уплотнительные кольца.

Описание чертежей.

На фиг.1 изображен продольный разрез автомобильной гидропередачи.

На фиг2 изображен поперечный разрез автомобильной гидропередачи.

В корпусе 1 в подшипнике 2 с манжетой 3 и уплотнительным кольцом 4 установлены ротор насоса 5 и ротор мотора б имеющие пластины 7 закреп- ленные через звенья 8 и ступицы 9 на шейках ступиц 10 выполненных сов- местно с шейками роторов 11 на распределительном диске 12, причем на роторе мотора установлены центробежные регуляторы 13, а на роторе насоса барабан 14 имеющий подшипник 15 и пружину регулятора 16 с упо- ром на подшипник 17 статора 18 имеющего дисковые заслонки 19 с уплотни- тельными кольцами 20, а также шлицевую втулку 21 для связи с фрикцион- ной муфтой 22 и проточки 23 под шариковый фиксаторы 24. В напорной ка- мере насоса 25 и камере нагнетания мотора 26, во внутренней проточке ста- тора выполнены продольные окна 27 связанные между собой гидролиниями 28, а продольные окна 29 камеры вытеснения мотора 30 связаны гидролини- ями 31 с серповидными окнами 32 камеры заполнения насоса 33.

Осуществление изобретения.

Вращение ротора насоса, ротора мотора, барабана и статора производится вокруг центральной оси. Шейка ступицы пластин и внутренняя профилиро- ванная проточка статора выполнены в одной оси имеющей эксцентриситет к центральной оси. Общий для насоса и мотора статор совместно с подшипни- ком скольжения образуют кинематическую пару с двумя степенями свободы: - вращение статора вызвано возникающим крутящим моментом в следствии действия давления рабочей жидкости на внутреннюю профилированную по-

2

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) верхность выполненную с эксцентриситетом к центральной оси и регулиру- ется фрикционной муфтой через шлицевое соединение.

- скольжение регулируется действием пружины и центробежным регулято- ром, установленным на роторе мотора, а позиционируется шариковым фик- сатором.

Диаметры ротора насоса и мотора, а также диаметр внутренней профилиро- ванной проточки и объемы рабочих камер подбираются таким образом, чтобы обеспечить необходимое давление и соответственно объем потока ра- бочей жидкости для создания требуемого крутящего момента на роторе мо- тора, в большей степени за счет действия центробежных сил, при номиналь- ных оборотах работы двигателя. Обеспечивается возможность увеличения диаметра внутренней профилированной проточки закреплением пластин че- рез цилиндрические шарниры, а возможность передачи крутящего момента в большей степени за счет гидродинамического воздействия обеспечивается радиальным размещением продольных окон на внутренней профилирован- ной поверхности статора, способствующих вытеснению рабочей жидкости под действием центробежных сил, а подачу потока в направлении движения пластин ротора мотора. Дисковые заслонки, выполненные с плотной сколь- зящей посадкой на ротор и с прорезями для пропуска пластин, установлены с возможностью вращения по обе стороны статора, и имеющие в месте кон- такта, плотно посаженное на пластины уплотнительное кольцо из армиро- ванного фторопласта. Изменение объема рабочих камер, ограниченных дис- ковыми заслонками, производится ступенчато в соответствии с размеще- нием канавок шарикового фиксатора и размещением продольных окон на внутренней профилированной поверхности статора, которые также ступен- чато, при перемещении статора, перекрываются внешней образующей рас- пределительного диска.

Работа автомобильной гидропередачи.

При неподвижном состоянии транспортного средства, в положении рычага управления трансмиссией, соответствующее обозначению «Р» (парковка) или «Ν» (нейтральная передача) пружина регулятора удерживает статор в положении первой передачи движения вперед, но при этом фрикционная муфта, имеющая свободно разомкнутые диски, позволяет статору свободно вращаться. Вращение ротора насоса, действием центробежных сил, создает небольшое давление рабочей жидкости, которое одновременно действует на стенки профилированной проточки статора в напорной камере насоса и в з

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) камере нагнетания мотора, но в силу значительной разницы их площадей в статоре возникает небольшой по значению крутящий момент, имеющий направление, противоположное направлению вращения ведущего вала. Ро- тор мотора, при этом имеет процентов на двадцать крутящий момент по ве- личине выше, а направление имеет противоположное, совпадающие с направлением вращения ведущего вала, но в связи с тем, что статор имеет наименьшее сопротивление вращению, чем вся трансмиссия в целом, ротор мотора остается неподвижным.

При переключении рычага управления трансмиссией в положение «D» (Drive) давление рабочей жидкости (от внешнего насоса) вместе с фрикцион- ной муфтой блокирует и вращение статора. Возрастающее давление рабочей жидкости в камере нагнетания создает на роторе мотора необходимый кру- тящий момент для начала движения автомобиля. По мере увеличения скоро- сти вращения ротора мотора возрастает и действие центробежного регуля- тора на статор, а при достижении заданных оборотов вращения, это дей- ствие преодолевает сопротивление шарикового фиксатора и действие пру- жины регулятора последовательно переключая гидропередачу на режим с меньшим передаточным числом, до положения соответствующее прямой пе- редачи, когда объемы рабочих камер насоса и мотора сравняются.

В режиме прямой передачи отключение фрикционной муфты сопровожда- ется началом вращения статора с выходом на режим самоблокировки гидро- передачи, когда ротор насоса, ротор мотора, статор вращаются с равными уг- ловыми скоростями, без взаимного перемещения трущихся элементов, без перемещения рабочей жидкости обеспечивая работу с минимальными поте- рями. (потери энергии в данном режиме имеются только в двух подшипни- ках роторов и в сопряжении фрикционных дисков гидромуфты)

Увеличение нагрузки на роторе мотора, в любом из режимов работы в поло- жении «D», сопровождается увеличением давления рабочей жидкости с па- дением оборотов двигателя и ротора мотора, а следовательно и снижение силы воздействия центробежного регулятора, до момента когда сила реак- ции пружины регулятора преодолев сопротивление шарикового фиксатора и действия центробежного регулятора переместит статор в положение соот- ветствующее более низкой передаче.

4

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Режим «R» (Reverse) задний ход включается при заблокированной фрикци- онной муфте принудительным перемещением статора в крайнее положение, при котором в напорной камере насоса остается открытым одно окно, свя- занное гидролинией с крайним окном камеры вытеснения мотора, открыва- ющимся распределительным диском только в этом режиме.

Технический результат заявленной автомобильной гидропередачи заключа- ется в снижении затрат энергии на трение в подшипнике скольжения статора и в сопряжении статора с пластинами, в увеличении объемного КПД, в след- ствии установки уплотнительного кольца на участке контакта статора с диско- выми заслонками, в возможности автоматического регулирования и позици- онирования статора в зависимости от нагрузки на ведомом валу, а также уве- личение надежности и ресурса работы в результате закрепления пластин.

5

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)