Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
VARIABLE HYDRAULIC TRANSMISSION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/030989
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention refers to hydraulic rotation transmissions and can be used in power transmissions and transmissions where the stepless ratio variation is essential. It can also be used as stepless speed transmission for vehicles (Fig. 1). Getting any transmission ratio with higher performance factor is achieved by applying in the hydraulic transmission new scheme, including motionless and movable bodies containing two coupled rotors, composing of camshafts with pistons and separated by movable wall. Transmission ratio varies from 0 to maximal value displacing the movable body in axial direction by means of overhanging control arm.˙

Inventors:
MIROPOLECS, Stanislavs (Burtnieku iela 35-76, Riga, 1084, LV)
MIROPOLECS, Pāvels (Ozolu iela 1A-10, Stopiņu nov, Dreiliņi, 2130, LV)
Application Number:
LV2012/000020
Publication Date:
February 27, 2014
Filing Date:
November 27, 2012
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
MIROPOLECS, Stanislavs (Burtnieku iela 35-76, Riga, 1084, LV)
MIROPOLECS, Pāvels (Ozolu iela 1A-10, Stopiņu nov, Dreiliņi, 2130, LV)
International Classes:
F16H39/26
Domestic Patent References:
WO1989005754A11989-06-29
Foreign References:
SU1712710A11992-02-15
SU203414A
SU175797A
GB1151671A1969-05-14
Other References:
See also references of EP 2889510A4
"Handbuch Verbrennungsmotor. Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven. 3.", ATZ / MTZ FACHBUCH
V.K. VAKHLAMOV; M.G. SHATROF; A.A. YURCHEVSKY: "Cars. Theory and construction of cars and motors. Textbook", 2010, PUBLISHING CENTRE ''ACADEMY
Download PDF:
Claims:
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Регулируемая гидропередача, содержащая корпус, крышки, два вала, устройство управления и роторный механизм взаимодействия с рабочей жид- костью, отличающаяся тем, что между каждой крышкой и поршнем роторного механизма установлена зубчатая передача.

2. Гидропередача по п.1, отличающаяся тем, что корпус имеет окно для выхода рычага управления и внутреннюю полость, полностью заполненную ра- бочей жидкостью и механизмом преобразования оборотов.

3. Гидропередача по п.2, отличающаяся тем, что устройство управления снабжено рычагом, соединенным неподвижно с внутренним механизмом пре- образования оборотов и выступающим наружу с возможностью продольного перемещения в окне корпуса.

4. Гидропередача по п.З, отличающаяся тем, что устанавливаемые на тор- цах корпуса крышки обработаны по внутреннему торцу для контакта со сколь- жением с торцом поршня, имеют в центре отверстие под опору проходного ва- ла, а также неподвижную центральную шестерню для внутреннего зацепления с зубчатым колесом поршня.

5. Гидропередача по п.4, отличающаяся тем, что валы имеют кулачок с ци- линдрической поверхностью и с эксцентриситетом е к оси вала для посадки поршня с возможностью вращения

6. Гидропередача по п.5, отличающаяся тем, что основными частями взаи- модействующего с рабочей жидкостью механизма являются поршни с торцами, обработанными для контакта со скольжением с торцами крышки и сердцевины, с утопленным внутрь зубчатым венцом, а также с наружной поверхностью, об- разованной гипотрохоидой с формулами в прямоугольных координатах:

X = е (5 sin τ— sin 2τ),

У = е (5 cos τ + cos 2τ),

где свободный параметр τ— 0, ... , 2тг.

7. Гидропередача по п.б; отличающаяся тем, что с торцов внутреннего пе- ремещаемого корпуса - гильзы внутрь обработаны центральные углубления для размещения других деталей, и на наружной поверхности гильзы находится место присоединения рычага управления, а профиль поперечного сечения внутреннего прохода гильзы - кривая внешнего контура эпитрохоиды с форму- лами:

X - ^ (24 sin т + 25 sin Зт), У = * (24 COS T 4- 25 COS 3T) .

8. Гидропередача по п.7, отличающаяся тем, что во внутреннем проходе гильзы установлена перегородка - сердцевина, которая имеет плоские торцы со скольжением контактирующие с торцами поршней, центральные отверстия для опорных подшипников валов и наружную поверхность, образованную та- кой же эпитрохоидой, как в профиле поперечного сечения внутреннего про- хода гильзы, но с отклонениями для возможности продольного перемещения гильзы относительно сердцевины.

9. Гидропередача по п.8, отличающаяся тем, что на торцах гильзы в углуб- лениях помещены подвижные стенки с возможностью скольжения по дну уг- лубления и по прижиму, выполненные в виде диска с наружным диаметром больше 16е и с центральным отверстием, образованным по такой же гипотро- хоиде, по которой образованы наружные поверхности поршней, но с отклоне- ниями для возможности перемещения поршня через отверстие.

10. Гидропередача по п.9, отличающаяся тем, что к торцам гильзы при- креплены прижимы с плоским внутренним торцом, контактирующим со сколь- жением с подвижной стенкой, и имеющие центральное отверстие.

11. Регулируемая гидропередача, содержащая корпус, крышки, два вала, устройство управления и роторный механизм взаимодействия с рабочей жид- костью, отличающаяся тем, что между крышками и поршнями роторного меха- низма отсутствует зубчатая передача.

12. Гидропередача по п.11, отличающаяся тем, что корпус имеет окно для выхода рычага управления и внутреннюю полость, полностью заполненную ра- бочей жидкостью и механизмом преобразования оборотов.

13. Гидропередача no п.12, отличающаяся тем, что устройство управления снабжено рычагом, соединенным неподвижно с внутренним механизмом пре- образования оборотов и выступающим наружу с возможностью продольного перемещения в окне корпуса.

14. Гидропередача по п.13, отличающаяся тем, что устанавливаемые на торцах корпуса крышки обработаны по внутреннему торцу для контакта со скольжением с торцом поршня и имеют в центре отверстие под опору проход- ного вала.

15. Гидропередача по п.14, отличающаяся тем, что валы имеют кулачок с цилиндрической поверхностью и с эксцентриситетом е к оси вала для посадки вращающегося поршня.

16. Гидропередача по п.15, отличающаяся тем, что основными частями взаимодействующего с рабочей жидкостью механизма являются поршни с тор- цами, обработанными для контакта со скольжением с торцами крышки и серд- цевины, и с наружной поверхностью, образованной гипотрохоидой с формула- ми в прямоугольных координатах:

X— е (5 sin т— sin 2τ),

Υ = е (5 cos τ + cos 2τ),

где свободный параметр τ = 0, ... , 2зт.

17. Гидропередача по п.16, отличающаяся тем, что с торцов внутреннего перемещаемого корпуса - гильзы внутрь обработаны центральные углубления для размещения других деталей, и на наружной поверхности гильзы находится место присоединения рычага управления, а профиль поперечного сечения внутреннего прохода гильзы - кривая внешнего контура эпитрохоиды с форму- лами:

Х = ^ (24 sin τ + 25 sin 3τ), у = - (24 COS T + 25 cos Зт) .

7

18. Гидропередача по п.17, отличающаяся тем, что во внутреннем про- ходе гильзы установлена перегородка - сердцевина, которая имеет плоские торцы со скольжением контактирующие с торцами поршней, центральные от- верстия для опорных подшипников валов и наружную поверхность, образован- ную такой же эпитрохоидой, как в профиле поперечного сечения внутреннего прохода гильзы, но с отклонениями для возможности продольного перемеще- ния гильзы относительно сердцевины.

19. Гидропередача по п.18, отличающаяся тем, что на торцах гильзы в уг- лублениях помещены подвижные стенки с возможностью скольжения по дну углубления и по прижиму, выполненные в виде диска с наружным диамет- ром больше 1бе и с центральным отверстием, образованным по такой же ги- потрохоиде, по которой образованы наружные поверхности поршней, но с от- клонениями для возможности перемещения поршня через отверстие.

20. Гидропередача по п.19, отличающаяся тем, что к торцам гильзы при- креплены прижимы с плоским внутренним торцом, контактирующим со сколь- жением с подвижной стенкой, и имеющие центральное круглое или фигурное отверстие.

Description:
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

РЕГУЛИРУЕМАЯ ГИДРОПЕРЕДАЧА

Изобретение относится к гидравлическим передачам вращения и может быть ис- пользовано в силовых передачах и кинематических системах, где требуется бессту- пенчатое изменение передаточного отношения, в частности в трансмиссиях транспорт- ных средств.

Цель изобретения - повышение КПД передачи, максимальных оборотов, мощности и уменьшение габаритов устройства.

Известна автомобильная гидромеханическая передача [1; 2], содержащая гидро- трансформатор, механическую коробку передач, многодисковые фрикционные муфты и ленточные тормозные механизмы, заключенные в составной корпус.

Упомянутая передача имеет следующие недостатки:

- большие габариты и масса;

- сложность конструкции, повышающая трудоемкость изготовления и стоимость уст- ройства;

- большие потери мощности во фрикционных муфтах, ленточных тормозах и на пе- регрев рабочей жидкости, приводящие к уменьшению КПД.

Цель настоящего изобретения достигается использованием кулачковых валов с поршнем гипотрохоидного профиля, разделенных фигурной стенкой, помещенной внутрь гильзы. Эти конструктивные совершенствования при сочетании с известными конструкциями предусматривают следующее.

Внутренний механизм устройства компактно расположен в полом корпусе и со- стоит из управляемой гильзы, неподвижной разделительной перемычки-сердцевины внутри нее и двух роторов. Корпус имеет окно для выхода рычага управления, со- единенного с гильзой, а с торцов закрыт крышками. Сердцевина делит пространство внутри гильзы на две переменные части и вместе с крышками является опорой ку- лачковых валов с насаженными на них эксцентрично поршнями. Любой из рото- ров может быть и ведущим, и ведомым и допускает вращение в обе стороны.

Передаточное отношение устройства изменяется перемещением гильзы за рычаг управления относительно неподвижного корпуса и сердцевины. При этом изменяется соотношение объемов двух частей пространства внутри гильзы и, следовательно, оборотов валов пропорционально смещению гильзы.

На представленных фигурах показано следующее:

фиг. 1 - основное устройство гидропередачи в продольном разрезе;

фиг. 2 - продольный разрез понижающей укороченной гидропередачи со стержне- вым рычагом, с подшипниками качения на валах и без зубчатой передачи для вариан- тов: а - с одноканальной сердцевиной и с компенсаторами качения вместо прижимов, b - с двуканальной сердцевиной и с посадкой поршней на валах без подшипников; фиг. 3 - поперечный разрез устройства по линии 3-3 фиг. 2Ь;

фиг.4 - разрезы и вид гильзы 7 на фиг. 1: а - продольный разрез гильзы, Ь - вид по стрелке 4 на фиг. 4а, с - поперечный разрез по линии 4 -4' на фиг. 4а; d - разрез по линии 4"-4" на фиг. 4с;

фиг. 5 - разрезы и вид гильзы 7' на фиг. 1: а - продольный разрез гильзы, b - вид по стрелке 5 на фиг. 5а, с - разрез по линии 5 '-5' на фиг. 5а;

фиг. б - разрезы и вид гильзы 7" на фиг. 2а: а - продольный разрез гильзы, Ь - вид по стрелке б на фиг. 6а, с - разрез по лини б'— 6' на фиг. 6а;

фиг. 7 - разрез и вид гильзы 7"' на фиг. 2а: а - продольный разрез гильзы, b - вид по стрелке 7 на фиг. 7а;

фиг. 8 - разрез и вид гильзы l w на фиг. 2b: а - продольный разрез гильзы, b - вид по стрелке 8 на фиг. 8а;

фиг. 9 - вид на торец сердцевины для вариантов: а -сердцевина простая 5 на фиг. 1, b - сердцевина 5' с 1 канальным отверстием на фиг. 2а, с - сердцевина 5" с 2 каналь- ными отверстиями на фиг. 2Ь;

фиг. 10 - поперечный разрез по линии 10-10 фиг. 1 для вариантов: а - с круглым центральным отверстием в прижиме 9, b - с фигурным центральным отверстием в прижиме 9';

фиг. 11 - проекции подвижных стенок для вариантов: а - стенка 10 под прижим на фиг. 1 и 2b, b - стенка 10' под компенсатор на фиг. 2а;

фиг. 12 - поперечный разрез по линии 12-12 фиг. 2а с последующим поворотом ку- лачка 17' и вала на угол а от вертикали для вариантов: а - с гильзой 7", b - с гильзой 7'"; фиг. 13 - поперечный разрез по линии 13-13 фиг. 2а после поворота кулачка 17 с валом на угол β от вертикали для вариантов: а - с гильзой 7", b - с гильзой 7"'. На фиг. 2 представлены следующие возможные изменения в гидропередаче по сравнению с основным вариантом на фиг. 1:

- укороченный вариант устройства с укороченным ведущим валом и поршнем 3";

- в опорах валов и поршней использованы подшипники качения 28, 29, 30 вместо подшипников скольжения 18, 19, 20 (фиг. 1);

- вариант подвижной посадки поршней на валы без подшипников (фиг. 2Ь);

- крышки и поршни не имеют зубчатых венцов 15 и 16, гидропередача выполняется без зубчатой передачи;

- вместо прижимов 9 и 9' используются опорные компенсаторы качения 27 (фиг.2а);

- вместо фланцевого рычага 6 применяется ввинчиваемый стержневой рычаг 6';

- вместо сердцевины 5 бес каналов используется сердцевина 5' или 5" с одним или двумя канальными отверстиями 32;

- новые гильзы 7", 7"' и 7" отличаются от гильз 7 и 7' основного варианта по ко- личеству и виду каналов перетекания жидкости согласно нижеприведенной таблице.

Первое изменение - укороченный вариант предназначено для понижающей пере- дачи с ведущим только коротким валом 1'.

Каждое из первых 6 изменений можно применять с любым одним или нескольки- ми другими изменениями. Но каждый вариант сердцевины можно использовать толь- ко с определенным вариантом гильзы, что отмечено знаком + в следующей таблице.

Фиг. 1 1; 9а 2а; 9Ь 2Ь; 9с т

Поз. сердцевины j 5 5' ! 5" .

е

Характеристика · Без от- 1 отвер- 2 отвер- а

1 1 верстий стие стия

4 канала переменной глу-

1; 4 7

бины и 2 обводных +

2 глубоких канала, 4

1; 5 7' прорезных торцевых и

1 обводной канал

2 глубоких канала, 2

2а; 6 7" мелких канала и 1 об- водной +

2 мелких канала и 4

2а; 7 7"' прорезных торцевых +

2Ь;

4 мелких канала

8 1 + · Из всех возможных сочетаний гильза-сердцевина, представленных в таблице, наименьшими по продольным габаритам и по массе являются 7-5 и 7'-5, где сердце- вина имеет наименьшую толщину. Наименее трудоемким является сочетание 7"~5" 4 где в гильзе есть только 4 одинаковые мелкие проточные каналы и отсутствуют об- водные и прорезные торцевые каналы. В соответствии с вышеприведенным принци- пом конструкции и функционирования устройство основных узлов и деталей пере- дачи реализовано следующим образом.

КОРПУС 4 (фиг. 1, 2) представляет собой устройство, в котором размещен механизм преобразования оборотов. В средней части корпуса имеется продольное окно 12 для выхода рычага 6 или 6' управления гильзой, фиксирующее рычаг с гильзой от поворота и обеспечивающее им ход Н. Окон как и рычагов может быть несколько. На корпусе (или крышках 8 и 8') должны быть заглушаемые штуцеры 14 или отверстия, которые служат для залива-слива рабочей жидкости и ее пополнения в случае расхода из-за ис- парения или травления и для прокачки при перегреве. На торцах корпуса есть ряд резь- бовых отверстий для крепления крышек.

КРЫШКИ 8 и 8' (фиг. 1, 2) имеют центральное отверстие с обработкой под уплотне- ние и подшипник для опоры вала, а также простые крепежные отверстия напротив резьбовых отверстий на торцах корпуса. На крышке могут быть размещены вводные штуцеры, упомянутые выше. Крышки могут быть двух вариантов. Первый вариант 8 (фиг. 1) предусматривает наличие шестерни 16, выступающей внутрь гидропередачи. Диаметр делительной окружности шестерни равен четырем эксцентриситетам на ва- лу: da = 4ё. Шестерня может изготовляться заодно целое с остальной частью крышки или быть отдельной деталью, присоединяемой неподвижно к крышке. Второй вари- ант представляет крышку 8' без шестерни (фиг. 2).

Оба вала 1 (или ) и 2 (фиг. 1, 2) одинаковы по конструкции, но могут отличаться незначительно, например, длиной и выходными частями, подсоединяемыми к приводу или потребителю мощности любым известным способом. Часть вала, за- ключенная между крышкой и сердцевиной 5 (или 5', 5"), выполнена в виде цилиндри- ческого кулачка 17 или 17' с эксцентриситетом е к оси остальной части вала. Этот экс- центриситет определяет параметры шестерни, зубчатого колеса, гипотрохоиды поршня, профилей сердцевины и прохода в гильзе. Кулачок может быть монолитным с остальной частью вала или установленным на нем неподвижно. В первом случае для соблюдения условия сборки диаметр кулачка должен быть больше или равен сум- ме 2е и диаметра хотя бы одной части вала, стыкующейся с кулачком, т.е. d 17 2: d 0 + 2е (фиг. 1, 2).

Внутренняя конечная часть вала опирается на центральную часть сердцевины через подшипник скольжения 20 или качения 30, а выходная часть вала - на крышки 8 и 8' че- рез подшипники 18 или 28. В понижающей передаче для достижения минимальных га- баритов и массы один вал должен быть короче другого и являться только ведущим. Максимальная длина внутренней рабочей части гц тах (фиг. 2) короткого вала 1' с порш- нем 3" должна быть в 2 раза короче длины аналогичной части h2 max длинного вала 2.

Поршни 3 (или 3', 3") обоих роторов внутреннего механизма, как и сами валы, одинаковы по конструкции, но могут незначительно отличаться, например, длиной. Профиль поперечного сечения поршня - замкнутая кривая - гипотрохоида с тремя вер- шинами и диаметром описанной окружности d 3 =12e. Это треугольник Рёло. Формулы кривой приведены ниже. Поршни имеют осевое продольное отверстие для посадки на кулачок вала непосредственно, но подвижно или через подшипники скольжения 19 и качения 29. В первом случае поршень или кулачок вала должны изготавливаться из антифрикционного материала - бронзы и т.д. Могут применяться два варианта порш- ня. Первый вариант 3 (фиг. 1) предусматривает наличие на одной части около торца утопленного зубчатого колеса 15 внутреннего зацепления, диаметр делительной ок- ружности которого равен D 5 =6e. Зубчатое колесо может быть изготовлено заодно целое с поршнем или быть отдельной деталью, присоединяемой неподвижно к нему. Второй вариант представляет поршень 3' и 3" (фиг. 2) без зубчатого колеса. В пони- жающей передаче на ведущем валу устанавливается укороченный поршень 3".

Гильза 7,..., 7" (фиг. 4,..., 8) может быть изготовлена в пяти вариантах, описанных ниже. Общие их данные следующие:

- наружная поверхность гильзы цилиндрическая с диаметром меньше внутреннего диаметра корпуса 4;

- на торцах гильзы имеется несколько резьбовых отверстий для крепления прижи- мов 9 и 9' (фиг. 1) или компенсаторов 27 (фиг. 2);

- на наружной поверхности может быть несколько продольных каналов 31 для луч- шей связи полостей вне гильзы друг с другом при перемещении гильзы; - внутри гильзы проделан сквозной продольный проход 38, контур поперечного се- чения которого представляет собой наружную часть эпитрохоиды в виде замкнутой ло- манной кривой с двумя осями симметрии длиной 1_ 5 = 14е и 1 5 = 10е (фиг. 4Ь, 8Ь), формулы которой приведены ниже; кривая со скольжением обкатывается изнутри гипотрохоидой поршня при вращении вала;

- обе концевые части гильзы расточены со стороны торца на глубину b 7 , которая должна быть меньше суммы толщины подвижной стенки 10 (фиг. 1, 11) и длины вне- дряемой в гильзу части прижима 9 (или 9') или упорного компенсатора 27 при его применении; диаметр углубления больше суммы диаметра подвижной стенки и двойного эксцентриситета (d 7 > D 10 + 2е);

- на обоих внутренних торцах гильзы вокруг выхода прохода 38 и близко к нему проходит канавка для уплотнения 23 (фиг.4Ь,..., 8Ь);

- номинальная длина между внутренними торцами гильзы рассчитывается по мак- симальной длине хода гильзы Н и толщине b s сердцевины: 1 7 = Н + Ь 5 (фиг. 1) - для ос- новного варианта гидропередачи и 1 7 = 2Н кор + Ь 5 (фиг. 2) - для укороченной пони- жающей передачи;

- снаружи должно быть предусмотрено место крепления рычага управления пере- мещением гильзы, например, резьбовое отверстие для вворачивания стержневого ры- чага 6' (фиг. 2) или местное углубление 13 с отверстиями под фланцевый рычаг 6 (фиг. 1); крепление может быть в любом месте внешней цилиндрической поверхности; мест креплений, как и рычагов, может быть несколько;

- вокруг места крепления рычага управления должна быть проделана замкнутая ка- навка на гильзе или корпусе под уплотнение 22 (фиг. 1, 2), окаймляющая окно корпуса; длина внешнего контура канавки L 22 на гильзе (фиг. 4а, ... » 8а) должна быть достаточ- ной, чтобы уплотнение не входило в пределы окна при крайних положениях гильзы;

- на стенках внутреннего прохода гильзы от торца до торца проделаны проточные каналы, соединяющие полости по обе стороны от сердцевины 5 или 5' и 5" друг с дру- гом; каналы должны располагаться близ и вдоль внутренних ребер прохода; количество каналов, их конструкция и длина зависят от вариантов гильзы, приведенных ниже.

I вариант гильзы 7 (фиг. 4) предназначен для варианта гидропередачи, в которой рабочая жидкость заключена внутри гильзы без сообщения с полостями вне нее; он предусматривает: - наличие четырех внутренних проточных каналов переменной глубины (фиг. 4d);

- диаметрально противоположные каналы сообщены друг с другом через 2 обвод- ных канала 33 или 34 (фиг. 4а, 4с);

- оси поперечных сечений соседних проточных каналов должны находиться под та- ким углом γ (фиг. 4Ь) друг к другу, который обеспечивает достаточную толщину и проч- ность перемычки между каналами;

- обводной канал может состоять из прямых участков 33 или быть сплошным криво- линейным 34, как изображено тонкими линиями на фиг. 4с; в последнем случае гильза стыкуется из частей по плоскости разреза, проходящей по каналу.

D вариант гильзы 7' (фиг. 5) предназначен для устройства, в котором одни полости внутри гильзы сообщаются друг с другом через полости вне ее, а другие - через кана- лы гильзы; вариант предусматривает:

- количество внутренних глубоких проточных каналов 35" - два, они расположены диаметрально противоположно и сообщаются друг с другом, как и в варианте I , через обводной канал 33 или 34 (фиг. 5с);

- на торцах гильзы прорезано по два радиальных торцевых канала 36 (фиг. 5а, 5Ь), глубина прорезей 1ЗБ, больше глубины Ь 7 приторцевой расточки гильзы на величину не менее ширины этих каналов.

Ш вариант гильзы 7" (фиг. б), как и вариант I , обеспечивает циркуляцию рабочей жидкости только внутри гильзы; вариант предусматривает:

- наличие двух мелких 35' и двух глубоких 35" проточных каналов, однотипные ка- налы располагаются диаметрально противоположно (фиг. 6Ь);

- глубокие проточные каналы сообщены друг с другом через обводной канал 33 или 34 (фиг. 6с).

В IV варианте гильзы 7"' (фиг. 7), как и во П варианте, рабочая жидкость циркулиру- ет и через проточные каналы внутри гильзы, и через полости вне гильзы; вариант пре- дусматривает:

- наличие двух мелких проточных каналов 35' (фиг. 7Ь);

- на торцах гильзы прорезано по 2 таких же радиальных канала 36, как в варианте П . V вариант гильзы 7' " (фиг. 8) предусматривает наличие одних 4 мелких проточных каналов 35' для циркуляции рабочей жидкости только внутри гильзы.

В вариантах гильз 7, 7' и 7" обводные каналы устраняют неточности в притоках (оттоках) жидкости в полостях. При точном изготовлении и надежной герметизации ка- налы 33 и 34 можно не выполнять.

Сердцевина 5 или 5' и 5" (фиг. 1, 2, 9) расположена в середине устройства. От осевого смещения она удерживается торцами поршней 3, 3' и 3", а от поворота вокруг про- дольной оси устройства - гильзами 7, ...,7 ,v . Толщина сердцевины зависит от длин опорных частей валов, внедряемых в нее, и количества канальных отверстий 32. С обо- их торцов центральные части сердцевины расточены под опорные подшипники валов. Кривая поперечного сечения наружной поверхности сердцевины - такая же внешняя окантовка эпитрохоиды, как и в поперечном сечении продольного прохода гильзы, но с отклонениями для свободного и герметичного перемещения гильзы относительно сердцевины. На наружной поверхности сердцевины близ контура каждого торца допус- кается обработать канавки под уплотнение 24. Могут применяться 3 варианта сердце- вины. I вариант сердцевины 5 (фиг. 1, 9а) простой без канальных отверстий. П вариант сердцевины 5' (фиг. 2а, 9Ь) предусматривает одно канальное отверстие 32. В Ш вариан- те сердцевины 5" (фиг. 2Ь, 9с) - 2 такие отверстия. Канальные отверстия - сквозные, проходят параллельно торцам сердцевины и под таким же углом /2 к меньшей оси поперечного сечения детали, что и параметр наклона проточных каналов гильзы (фиг. 4,..., 8). В I и П вариантах сердцевины расточки под подшипники скольжения мо- гут быть сквозные. Канальные отверстия, как и обводные каналы гильзы, устраняют не- точности в притоках (оттоках) рабочей жидкости в полостях. При точном изготовлении и надежной герметизации канальные отверстия 32 и следовательно варианты серд- цевин 5' и 5" допускается не выполнять.

ПРИЖИМЫ 9 и 9' (фиг. 1, 10) устанавливаются на торцах гильзы. Они могут изготов- ляться в двух вариантах. Оба варианта имеют одинаковый фланец с наружным диамет- ро D 9 , меньше наружного диаметра гильзы D 7 (фиг. 10), и с крепежными отверстия- ми напротив резьбовых крепежных отверстий на торцах гильзы. Часть прижима, входя- щая в гильзу, имеет наружный диаметр D g ', равный диаметру d 7 (фиг. 1) приторцевой расточки гильзы. Варианты отличаются только центральным отверстием. В первом ва- рианте (фиг. 10а) отверстие 40 круглое с диаметром d 9 , большим, чем длина большей оси L 5 сердцевин 5, 5' и 5" (фиг. 9). На втором варианте (фиг. 10b) центральное от- верстие 40' фигурное, такое же, как поперечное сечение прохода гильзы 38.

Подвижная стенка 10 и 10' (фиг. 1, 2, 11) выполняется в виде шайбы с центральным отверстием 41, обработанным по такой же гипотрохоиде, как у поршня, но с припуском для свободного и герметичного перемещения поршня через это отверстие. По всему периметру отверстия может быть обработана канавка под уплотнение 25. На фиг. 1, 2Ь и 11а изображена стенка 10 под прижимы 9 и 9', оба торца которой абсолютно пло- ские. На фиг. 2а и lib представлена стенка 10' под упорный компенсатор качения 27, у которой один торец абсолютно плоский, а другой плоский, но с дорожкой качения ро- ликов компенсатора.

Рычаг б или 6' (фиг. 1, 2) управления перемещением гильзы может быть разнообраз- ной конструкции с приспособлениями для крепления к гильзе и деталям управляющего привода (например, гидравлического, механического с ходовым винтом, червячного и т. д.). На фиг. 2 изображен простейший вариант для ручного управления - стержневой рычаг 6' с резьбой у основания, вворачиваемого в гильзу. На фиг. 1 представлен флан- цевый вариант крепления рычага 6. Толщина части рычага, находящейся в окне корпу- са, должна быть равна ширине окна для ограничения поворота гильзы.

Регулировочные шайбы или вставки 11 (фиг. 1, 2) предназначены для регулировки прижатия крышек 8 и 8', а также прижимов 9 и 9' или компенсаторов 27 к торцам со- ответственно поршней 3, 3', 3" и подвижных стенок 10, 10', обеспечивая им свобод- ное, но без зазоров смещение во время работы гидропередачи. Регулировка осуще- ствляется ввинчиванием деталей крепления крышек и прижимов или компенсато- ров соответственно в корпус или гильзу. Шайбы вставляются под крепежные детали, а вставки - между ними. Шайбы и вставки могут быть металлическими, подогнан- ными по толщине, или неметаллическими - из упруго сжимаемого материала (рези- ны, полиуритана и т.д.). Вместо шайб или вставок могут применяться листовые кольца из таких же материалов с наружным и внутренним диаметрами, равными соответ- ствующим диаметрам корпуса и гильзы, а также с отверстиями под крепежные детали.

Все уплотнения - кольцевого типа из шнура круглого или другого профиля попе- речного сечения. Материал уплотнений - упругая маслобензостойкая резина, поли- уритан и т.д. Уплотнения размещаются на соответствующих деталях в канавках. Уплот- нения 22,..., 26 предназначены для герметичного контакта деталей, подвижных отно- сительно друг друга; уплотнение 21 - для неподвижных деталей (фиг. 1, 2). При точной подгонке деталей друг к другу часть этих уплотнений можно не применять. Для предотвращения вибрации и шума во время работы гидропередачи каждая ее вращающаяся деталь и оба ротора в сборе должны быть подвергнуты статической и динамической балансировке. Ее можно осуществлять двумя способами:

- роторы уравновешиваются путем установки на внешних частях валов балансиров как противовесов эксцентричным частям валов с поршнями;

- балансировка осуществляется выемкой материала изнутри по всей длине вала (насквозь) со стороны эксцентриситета, такая же сторона кулачка вала должна быть пус- тотелой. Стороны, противоположные выемкам, должны быть утяжелены.

На основе детально описанной выше конструкции устройства ниже описана последо- вательность функционирования передачи на примере варианта устройства по фиг. 2а. За исходные положения возьмем следующие данные:

- используем вал 1' как ведущий, а 2 - как ведомый;

- рассмотрим установившийся режим, когда передаточное отношение и не изме- няется и когда положение рычага управления 6' соответствует равному расстоянию подвижных стенок 10' о сердцевины 5', т.е. ru = h 2 ;

- исходному положению устройства соответствуют фрагменты поршней 3 0 ι и 3 02 (в тонких линиях на фиг. 12 и 13), относящиеся соответственно к ведущему валу 1' и к ве- домому 2.

В любой момент времени в поперечном сечении устройства профиль поршня имеет не менее 4 точек контакта с гильзой, которые делят пространство между поршнем и гильзой на переменные по объему части. Исходные протяженности (вдоль продольной оси устройства) всех полостей внутри гильзы одинаковы, следовательно, общий объем полостей вокруг ведущего вала равен общему объему вокруг ведомого вала.

При повороте вала 1' с кулачком 17' на угол а по часовой стрелке поршень занима- ет положение З а , жидкость вытесняется из полостей Ai, Ь\, затем через каналы 35" (фиг. 12а) или 36 (фиг. 12Ь) и область вне гильзы поступает в полости А 2 и а 2 (фиг. 13а и 13Ь), вращая вал 2 с кулачком 17 в обратном направлении на угол β. Одновременно ведомый поршень занимает положение 3 β , жидкость вытесняется из полостей В 2 , Ь 2 и по каналам 35' поступает в расширяемые полости Βι, Ь х (фиг. 12а, 12Ь). При этом не- равномерность изменения количества жидкости в однотипных по давлению полостях выравнивается перетеканием ее по обводному каналу 33 (фиг. 12а) и канальному от- верстию 32 (фиг. 12а, 12Ь). Такие процессы циркуляции жидкости происходят постоянно во всех каналах и по- вторяются непрерывно в разных полостях, воздействуя давлением последовательно на каждый участок поршня и этим вращая непрерывно ведомый вал.

При вращении вала 1' в обратном направлении - против часовой стрелки все выше- приведенные потоки жидкости меняют направление течения и воздействия на поршни и этим изменяют направление вращения ведомого вала на противоположное.

Скорости вращения валов разнонаправлены, но вначале из-за равенства объемов жидкости вокруг поршней равны по абсолютной величине. При изменении положения рычага управления 6' так, чтобы h i * h 2 , объемы жидкости внутри гильзы справа и слева от сердцевины 5' также будут неравные, приведя к неравенству скоростей Π χ и п 2 вращения ва- лов 1' и 2. Передаточное отношение равно и = п 2 /п ! = Ь г / лх . Его можно изменять от 0 (ведомый вал неподвижен) до максимума.

Исходными параметрами для определения габаритов и мощности гидропередачи являются:

- основной конструктивный параметр - эксцентриситет между осями вращения поршней и валов е ;

- максимальное давление рабочей жидкости р т3 х;

- максимальный ход рычага управления (смещения гильзы) Н;

- толщина сердцевины Ь 5 .

Для нормальной работы устройства необходимо соблюдать следующие соотноше- ния, где все формулы и обозначения в пунктах 1- 4 и 8 относятся ко всем вариантам гидропередачи, а в пунктах 5, 6 и 7 даны отдельно формулы для основного (фиг. 1) и укороченного понижающего (фиг. 2) варианта.

1. Диаметр делительной окружности неподвижной шестерни 16

da = 4е

2. Диаметр делительной окружности подвижного зубчатого колеса 15

D a = 6e

3. Кривая профиля поршня 3, 3' и 3" (фиг. 1, 2) - гипотрохоида с формулами впря- моугольных координатах:

Хз = е (5sin τ— sin 2τ),

Υ 3 = e (5cos τ + cos 2τ),

где τ - свободный параметр, τ = 0, ..., 2π. 4. Контуры наружной поверхности сердцевин 5, 5', 5" (фиг. 9) и поперечного се- чения внутреннего прохода 38 гильз 7,..., 7" (фиг. 4,..., 8) - ломанная замкнутая кривая, это наружная часть эпитрохоиды, обкатываемая со скольжением изнутри гипотрохоидой поршня и имеющая две оси симметрии:

- длина большей оси L 5 = 14е;

- длина малой оси 1 5 = 10е.

Формулы эпитрохоиды в прямоугольных координатах:

Х 7 = (е/7) (24sinx + 25sin3x),

Y 7 = (е/7) (24COST + 25cos3t).

5. Внутренняя длина гильзы (внутреннего прохода 38):

- L 7 > Н + b s для основного варианта передачи (фиг. 1);

- 17 ΐ> 2Н кор< + Ь 5 для укороченной понижающей передачи (фиг. 2)

6. Длина поршня должна быть:

- L 3 > 1 7 - b 5 для не укороченных поршней обоих вариантов передачи (фиг. 1, 2а);

- L 3kop ,> (1 7 5 )/2 для короткого поршня понижающей укороченной передачи (фиг. 2а).

7. Длина полости внутри корпуса - между внутренними торцами крышек:

- Ц = 2L 3 + b 5 для основного варианта (фиг. 1);

- KOP = Ц +Цкор + Ь 5 для понижающей укороченной передачи (фиг. 2а).

8. Передаточное отношение гидропередачи равно отношению расстояний hi и h 2 сердцевины от подвижных стенок (фиг. 1, 2):

где Γΐ и п 2 - скорости вращения ведущего и ведомого валов.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Richard van Basshuysen/ Fred Schafer (Hrsg.). Handbuch Verbrennu- ngsrriotor. Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven. 3., vollstandig

uberarbeitete und erweiterte Aufla. ATZ/ MTZ Fachbuch.

2. B.K. Вахламов, М.Г. Шатров, А. А. Юрчевскй. Автомобили. Теория

и конструкция автомобиля и двигателя. Учебник. Москва. Издательский

центр„Академия". 2010. СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ (ПОЗИЦИЙ) ЭЛЕМЕНТОВ НА ФИГУРАХ - вал левый; 10 - стенка подвижная под прижим;

1' - вал ведущий укороченный; 10'- стенка подвижная под компенса- - вал правый; тор;

- поршень с зубчатым венцом; 11 - шайба регулировочная;

' - поршень простой; 12 - окно корпуса;

"- поршень укороченный; 13 - место крепления рычага управле- - корпус; ния;

- сердцевина простая; 14 - штуцер;

' - сердцевина с 1 канальным 15 - колесо зубчатое;

отверстием; 16 - шестерня;

"- сердцевина с 2 канальными 17 - кулачок вала;

отверстиями; 17'- кулачок вала укороченный;

- рычаг фланцевый; 18 - подшипник скольжения крышки; - рычаг стержневой; 19 - подшипник скольжения поршня; - гильза с 4 разно глубокими про- 20 - подшипник скольжения сердце- точными каналами; вины;

'- гильза с 4 торцевыми и 2 проточ- 21 - уплотнение крышки;

ными глубокими каналами; 22 - уплотнение окна корпуса;

"- гильза с мелкими и глубокими 23 - уплотнение гильзы;

проточными каналами; 24 - уплотнение сердцевины;

'"- гильза с 2 мелкими проточными 25 - уплотнение подвижной стенки; и 4 торцевыми каналами; 26 - уплотнение вала;

"- гильза с 4 мелкими проточными 27 - упорный компенсатор качения; каналами; 28 - подшипник качения крышки;

- крышка с зубчатым венцом; 29 - подшипник качения поршня;

'- крышка простая; 30 - подшипник качения сердцевины; -прижим с круглым отверстием; 31 - внешний продольный канал гильзы; '- прижим с фигурным отверстием; 32 - канальное отверстие в сердцевине; - комбинированный обводной канал 39 - крепежное резьбовое отверстие в гильзы; гильзе;

- окружной обводной канал; 40 - центральное круглое отверстие при- - разно глубокий проточный канал ; жима;

'- мелкий проточный канал гильзы; 40' - центральное фигурное отверстие "- глубокий проточный канал гильзы; прижима;

- прорезной торцевой канал гильзы; 41 - гипотрохоидальное отверстие под- - приторцевая расточка гильзы; вижной стенки;

- продольный проход в гильзе; 42 - заглушка обводного канала.