Гидротрансформатор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕ НТУ п 11 458994 Союз Советских СоциалистическихРеспублик 1) Зависимый от патента 22) Заявлено 18.05.72 (21) 1787813/24-6(31) 15812 32) Приоритет 19.05 33) Великобритания Государственный комитет Совета Министров СССР Опубликовано 30.01.75. Дата опубликования оп 53) УДК 627,226.5(088.8) юллетень4 ло делам изобретени и открытийия 07.03.75 72) Авторы изобретен Ино вард Ф (Велик транецедерик Хобсбритания)ая фирмак Драйвз Либритания)(71) Заявител Иностран эйбл КинетиВ те ИДРОТРАНСФОРМАТО Изобретение относится к области энергетического машиностроения, производящей гидро- динамические передачи, и в частности, гидро- трансформаторы.Известны гидротрансформаторы, содержащие насосное колесо, связанное с входным валом, две турбины, связанные одна с другой планетарным механизмом, солнечная шестерня которого взаимодействует с неподвижным валом реактора через муфту свободного хода. 10Однако такие гидротрансформаторы не позволяют получить в широком диапазоне передаточных отношений высокие значения тяговых усилий и к. п. д. Некоторое улучшение экономичности известных передач либо для 15 малых, либо для больших передаточных отношений можно получить, меняя геометрические параметры элементов планетарного механизма, связывающего две турбины.Предлагаемый гидротрансформатор отли чается от известных тем, что в нем первая турбина через планетарный механизм связана с входным валом гидротрансформатора, а между выходным валом и второй турбиной установлена зубчатая дифференциальная пе редача; на выходном валу установлено с возможностью осевого перемещения зубчатое реверсирующее колесо, связанное с синхронизи 2рующим устройством, установленным с помощью муфты свободного хода в корпусе гидротрансформатора.Гидротрансформатор содержит дополнительный выходной вал, связанный механической передачей с второй турбиной.Подобные отличия позволяют расширить диапазон экономичной работы, так. как обеспечивается меньшая скорость вращения первой турбины по сравнению со скоростью вращения входного вала при малых передаточных отношениях и большая скорость при больших передаточных отношениях.Кроме того, возможно осуществление реверса выходного вала и даже независимый отвод мощности от двух выходных валов.На фиг. 1 схематически показан предлагаемый гидротрансформатор, разрез; на фиг. 2 - гидротрансформатор с реверсирующей передачей для автомобиля, разрез; на фиг. 3 - график, показывающий характеристики этого гидротрансформатора (где А - коэффициент трансформации момента; В - скорость на входе; С - к.п.д В - передаточное отношение); на фиг. 4 - график, показывающий переменные скорости первой турбины и насосного колеса в зависимости от выходной скорости; на фиг. 5 - модифицированная конструкциягидротрансформатора с вторым выходным валом, разрез.Гидротрансформатор имеет входной вал 1и выходной вал 2. Насосное колесо 3 соединено с входным валом с помощью вращающегося корпуса 4, первая турбина 5 установленана детали 6, вторая турбина 7 присоединенак выходному валу 2 с помощью опоры 8, и реактор 9 установлен на неподвижном валу 10через устройство обратной связи в виде муфты 11 свободного хода.Вращающийся корпус 4 связан с цилиндрической шестерней 12, которая входит в зацепление с рядом сателлитных шестерен 13, входящих в свою очередь в зацепление с солнечным колесом 14. Опора 15, в которой смонтированы шестерни 13, образует часть детали 6,связанной с первой турбиной 5. Элементы12 - 15 составляют первую передачу.Солнечное колесо 14 фиксировано по отношению к шестерне 16, которая входит в зацепление с коническими шестернями 17, сцепленными с коническим зубчатым колесом 18,которое взаимодействует с неподвижным валом 10 через систему обратной связи в видемуфты 19 свободного хода. Шестерни 17 смонтированы на опоре 8. Элементы 16 - 19 составляют вторую передачу, которая является дифференциальной передачей.Лопасти первой турбины 5 или некоторыеиз них установлены на осях 20 и упруго поджаты, например, с помощью пружин. Могутбыть использованы также стопоры, чтобы ограничить изменения по углу (на фиг. 1 не показаны).Неподвижный картер 21 (фиг. 2) содержитгидротрансформатор и несет подшипники дляразличных вращающихся элементов. Входнойвал 1 несет пластину 22, которая привернутаболтами к вращающемуся корпусу 4. Задняячасть корпуса 4 прикреплена винтами к насосному колесу 3 и к фланцу 23 на полом валу24, который размещен в подшипнике 25 в неподвижном картере 21,Вращающийся корпус 4 снабжен подшипником для центрирующего выступа 26 на переднем конце выходного вала 2. Элементы 14 и16 образованы на детали 27, шестерня 16 входит в зацепление с шестерней (не показана),подобной шестерне 17, и последняя входит взацепление с шестерней, ось которой размещена в детали 28, являющейся частью опоры 8,и прикреплена винтами 29 к второй трубине 7.Втулка 30 посажена на шлицы выходного вала 2.Первая турбина 5 прикреплена винтами 31к детали 32, которая несет оси шестерен 13.Звездочка 33 муфты 11 свободного ходареактора 9 имеет нарезанные шлицы 34 на наружной поверхности, Ролики 35 входят вконтакт с внутренней поверхностью втулки 36муфты, которая насажена на шлицы втулки37. Втулка 37 прикреплена винтами 38 к детали 39, которая сама прикреплена винтами40 к неподвижному картеру 21. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4Втулка 36 муфты предназначена также для муфты 19, которая имеет ролики 41 внутри звездочки 42, прикрепленной зубом 43 к шестерне 16.Первая турбина 5 несет также оси 44, на которых установлены противовесы 45 и которые удерживаются в исходном положении пружинами 46, Рычаги 47, образующие часть противовесов, входят в пазы кольца 48. Когда противовесы движутся наружу при увеличивающейся скорости, рычаги 4 поворачивают кольцо, которое действует на рычаги 49, чтобы повернуть ось 20, для изменения угла лопастей. Угол лопастей может быть изменен другим устройством или дополнительным устройством, например поршнем, на который действует давление жидкости.С другой стороны, первая турбина 5 может иметь неподвижные лопасти. Полый вал 24 приводит в движение шестерни 50 и 51 насоса, который имеет предохранительный клапан 52, пружину 53 и выпускной канал 54, чтобы поддерживать необходимое давление подпитки гидротрансформатора. Реверсирующая коробка передач установлена со стороны выходной части гидротрансформатора. Она включает зубчатое колесо 55, насаженное на шлицы выходного вала 8 и находящееся в зацеплении с шестернями 56. Шестерни 56 входят в зацепление с другими шестернями (не показаны), которые входят в зацепление с зубчатым колесом 57, насаженным на шлицы концевой части выходного вала 58.Шестерни 56 расположены на осях 59, которые в свою очередь расположены в подшипниках 60 втулки 61. Другая втулка 62 расположена вокруг нее и прикреплена к втулке 61. Зубчатая втулка 63 установлена подвижно на втулке 62, и ее шлицы 64 могут зацепляться для реверса с неподвижным зубом 65 или для переднего хода с зубом 66, когда зубчатые колеса и шестерни заклинены против относительного движения. Втулка 63 также имеет зуб 67, который может зацеплять неподвижный зуб 68 для так называемого стояночного стопора. Зуб 66 находится на шестерне 69, закрепленной на концевой части выходного вала 58.Синхронизирующий блок 70 связан через шлицевое соединение с втулкой 63. Кольца 71 и 72 прикрепляются к картеру трансмиссии.Вал 73 с вилкой 74 передвигает втулку 63 и устройство в виде защелки 75, чтобы зафиксировать втулку на реверс, нейтраль, передний ход или для стоянки, Когда зацепление происходит на передний ход или реверс из нейтрали, блок 70 переводится в зацепление с кольцом 71 или 72, и благодаря давлению, требуемому, чтобы передвинуть нагруженный пружиной шарик или шарики 76 из впадины 77, трение между блоком 70 и кольцом 71 или кольцом 72 известным способом воздействует на подшипник 60 и втулку 63, чтобы перевести в состояние покоя так, чтобы зуб 6550 55 60 б 5 5или 66 мог быть зацеплен без шума и ударов,Когда выбран передний ход, шарик 76 локализует блок так, что отсутствует зацепление кольца 71 или 72,Зуб для стояночного стопора имеет подходящую форму для того, чтобы способствовать расцеплению. Управление вперед - назад может осуществлять выключатель так, чтобы отключить зажигание входной машины и чтобы облегчить расцепление зубьев 65 и 66.При работе гидротрансформатора вал 1 вращает насосное колесо 3, Жидкость, покидающая насосное колесо, вращает первую турбину 5 так, что она всегда вращается, когда вращается насосное колесо и в том же направлении. Жидкость, покидающая первую турбину, вращает вторую турбину 7. Момент, развиваемый турбиной 5, воздействует на шестерни 13, которые создают момент на шестерне 12 и на зубчатом колесе 14. Момент с шестерни 12 воздействует на насосное колесо, значительно увеличивая момент, движущий насосное колесо, Таким образом, с помощью первой передачи увеличивается скорость первой турбины и значит скорость выходного вала. Момент от колеса 14 передается элементам 16 и 18, далее выходному валу и устройству обратной связи. Вторая передача увеличивает момент, воздействующий на выходной вал. Мощность, передаваемая первой турбиной, может быть изменена путем варьирования угла ее лопастей. Выходные скорости и момент на выходном валу могут быть таким образом изменены.Если шестерня 13 первой передачи сделана большей по отношению к размерам шестерни 12, на насосное колесо передается меньшая мощность, и больший момент для данной входной мощности подается на вторую передачу и выходной вал гидротрансформатора.Если солнечная шестерня 16 сделана меньше или зубчатое колесо 18 гораздо больше диаметра роликов муфты 19 обратной связи, то на вал 2 передается увеличенный момент.Из фиг, 4 видно, что первая и вторая зубчатые передачи позволяют первой турбине вращаться медленнее, чем насосное колесо на стопе (т. е. когда выходной вал неподвижен), .и при меньших скоростях выходного вала, и вращаться быстрее, чем насосное колесо, при сцеплении и при более высоких скоростях выходного вала. Передаточные числа, обеспеченные передачами, определяют скорости, с которыми может вращаться первая турбина.Таким образом, изобретение обеспечивает большую циркуляцию мощности при остановке и при низких скоростях выходного вала, Момент на первой турбине зависит от различия между тангенциальной составляющей скорости потока на входе и выходе из нее. Когда первая турбина вращается медленнее, чем насосное колесо, различие больше, и вторая турбина развивает большую мощность. Часть момента передается также зубчатыми передачами к выходному валу. Максимальное пре 5 10 15 20 25 30 35 40 45 образование момента и к.п.д. при малых скоростях тем самым существенно увеличиваются.При более высоких скоростях первая турбина вращается быстрее, чем насосное колесо, и при сцеплении первая турбина может не догонять его, оставаясь, таким образом, неэффективной, т. е. поток может проходить через нее без существенного изменения момента количества движения. Например, при полной мощности преобразование момента может иметь место при близких передаточных отношениях по скорости между входным и выходным валами и, если мощность уменьшается, первая турбина может не догонять насосное колесо, обеспечивая сцепление.На фиг, 4 величина Н - скорость насосного колеса; Т - скорость первой турбины. Разности этих скоростей никогда не являются большими, Следовательно, первая турбина может быть эффективной в широком диапазоне скоростей выходного вала.Установка муфт 11 и 19 обеспечивает передачу увеличенной мощности и более высокую эффективность.Когда противовесы 45 вращаются с первой турбиной, которая вращается медленнее при стопе, чем при сцеплении (см. фиг, 4), центробежные силы меняются значительно, и противовесы могут располагаться так, что позволяют лопастям повернуться на максимальный угол при остановке и быстро перейти к меньшему углу при увеличении выходной скорости.Это происходит всегда, когда приходится поддерживать постоянной входную скорость или увеличивать ее при увеличении скоростей выходного вала.Первая турбина может иметь неподвижные лопатки, например, когда отсутствует реактор 9, Первая и вторая зубчатые передачи могут быть любого подходящего типа, например ременные или фрикционные, размещенные внутри или снаружи гидротрансформатора. Первая и вторая передачи могут включать фрик. ционные элементы, подобные канавкам для качения шариков. Гидротрансформатор, показанный на фиг. 5, имеет два выходных вала и подходи" для четырехколесного движителя. Зубчато колесо 14 установлено на валу 78. который несет шестерню 16, Опора 8 установлена на полом валу 79, который обхватывает вал 78 и несет зубчатое колесо 80, вращающее зубчатое колесо 81 на втором выходном валу 82. Шестерни 16 размещены с помощью опоры 83 на выходном валу 2.При стоянке момент на опоре 8 может, например, составлять 2/3 от общего в соответс вии с передаточными числами передач. При условии сцепления все выходные моменты воздействуют на опору 8, При передаточном отношении 2: 1 распределение моментов остается приблизительно 2/3: 1/3.В гидротрансформаторе, показанном на фиг. 5, при пробуксовывании одного ряда колес уменьшенный момент воздействует на другой ряд, но входной движитель не разгоняется при уменьшении передаточного числа,В устройствах, которые используют, например, свободные колеса или сцепление в передачах известных четырехколесных машин, взаимодействие между валами 2 и 82 может быть использовано так, что, если один ряд колес пробуксовывает, к другому ряду может быть приложен увеличенный момент.Предмет изобретения1. Гидротрансформатор, содержащий насосное колесо, связанное с входиым валом, две турбины, связанные одна с другой планетарным механизмом, солнечная шестерня которого взаимодействует с неподвижным валом реактора через муфту свободного хода, отлич а ю щи й ся тем, что, с целью обеспечения меньшей скорости вращения первой турбины по сравнению со скоростью вращения входного вала при малых передаточных отношениях и большей скорости при больших передаточных 5 отношениях и расширения таким образом диапазона экономичной работы, первая турбина через планетарный механизм связана с входным валом гидротрансформатора, а между выходным валом и второй турбиной установ лена зубчатая дифференциальная передача.2. Гидротрансформатор по п. 1, отличающ и й с я тем, что на выходном валу установлено с возможностью осевого перемещения зубчатое реверсирующее колесо, связаннное с 15 синхронизирующим устройством, установленным с помощью муфты свободного хода в корпусе гидротрансформатора.3. Гидротрансформатор по пп. 1 и 2, отлич а ю щ и й с я тем, что он содержит дополни тельный выходной вал, связанный механиче.ской передачей с второй турбиной.