CZ285033B6 - Pohonná jednotka se spalovacím motorem a hydrodynamickým retardérem - Google Patents

Abstract

Předmětem je pohonná jednotka, zejména pro motorová vozidla, sestávající ze spalovacího motoru a hydrodynamického retardéru (2) pro recirkulaci chladicí kapaliny při bezbrzdném provozu i při brzdném provozu (tzv. retardér - vodní čerpadlo), který má stator, rotor a skříň, dále z chladicího systému přiřazeného motoru , s ventilátorem. Skříň retardéru sestává jednak ze zvonu (2.3) obklopujícího rotor (2.1) a jednak z tělesa krytu (2.4), obklopujícího stator (2.2). Těleso krytu (2.4) je vytvořeno z dutého tělesa, které má tři přípoje pro chladicí a pracovní tekutinu, a to dva přítoky a jeden odtok, a je kromě toho spojeno s pracovním prostorem retardéru (2).ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká pohonné jednotky, zejména pro motorová vozidla, sestávající ze spalovacího motoru a hydrodynamického retardéru pro recirkulaci chladící kapaliny při bezbrzdném provozu i při brzdném provozu (tzv. retardér-vodní čerpadlo), který má stator, rotor a skříň, dále z chladicího systému přiřazeného motoru, s ventilátorem.

Dosavadní stav techniky

Takováto pohonná jednotka je známa z DE 37 13 580 Cl.

Retardéry jsou u těžkých vozidel používány především proto, aby obzvláště při brzdění z počátečních vysokých rychlostí (přizpůsobovací brzdění) vstřebávaly vznikající kinetickou brzdnou energii a převáděly ji na teplo, ale retardéry jsou velmi vhodné i k použití při trvalém brzdění, například při konstantní rychlosti 30 km/h a při spádu 7 %. Jako provozní tekutina slouží zpravidla olej. Teplo, které v retardéru přechází na provozní tekutinu, musí být speciálními tepelnými výměníky předáváno buď chladicí kapalině, nebo odváděno do okolního vzduchu.

Retardér, známý z US 3 720 372 je integrován s hnacím motorem, trvale spojen s klikovou hřídelí a nepřetržitě jím protéká chladicí prostředek chladicího zařízení. Přitom slouží rotor retardéru jako cirkulační čerpadlo namísto odděleného čerpadla pro chladicí prostředek. Účelem tohoto zařízení je zahřívat pomocí retardéru chladicí prostředek pro vytápění vnitřku kabiny vozidla. Tomuto účelu slouží i řídicí zařízení situované na retardéru, které řídí vedení chladicího prostředku obtokovým potrubím chladiče v závislosti na jeho teplotě. ZDE-PS 33 01 560 je dále znám retardér, který je propojen s klikovou hřídelí hnacího motoru a s hnacími koly vozidla prostřednictvím řiditelné spojky. Úkolem retardéru však není přijímání velké kinetické brzdné energie vozidla a její přeměna na teplo. Retardér je provozován výlučně jako topidlo, přičemž topný výkon má být řízen s ohledem na hnací výkon, jenž je k dispozici. Chladicí směs motoru je současně i pracovní tekutinou retardéru.

Retardér známý z DE AS 1 946 167 (US 3 650 358) je poháněn klikovým hřídelem spalovacího motoru, jehož chladicí kapalina slouží rovněž i jako provozní tekutina pro retardér. Předostí tohoto systému je, že vznikající teplo je vyvíjeno bezprostředně v chladicí kapalině přiváděné k chladiči, a výměník tepla mezi dvěma tekutinami není proto nutný. Uložení rotoru je provedeno pomocí valivého ložiska a utěsnění mezi rámem a hřídelí rotoru zprostředkovávají dvě manžetová těsnění.

U pohonných jednotek tohoto druhuje usilováno o to, aby axiální konstrukční délka a hmotnost byla co nejnižší, zejména tehdy, pokud je pohonná jednotka určena pro motorová vozidla. U známých pohonných jednotek se však tento požadavek nedařilo splnit dostatečně uspokojivě.

Cílem vynálezu je proto zkonstruovat pohonnou jednotku výše popsaného typu tak, aby její axiální délka i hmotnost byly menší než u známých pohonných jednotek.

- 1 CZ 285033 B6

Podstata vynálezu

Tohoto cíle se dosahuje pohonnou jednotkou, zejména pro motorové vozidla, sestávající ze spalovacího motoru a hydrodynamického retardéru pro recirkulaci chladicí kapaliny při bezbrzdném provozu i při brzdném provozu (tzv. retardér - vodní čerpadlo), který má stator, rotor a skříň, dále z chladicího systému přiřazeného motoru, s ventilátorem, podle vynálezu, jehož podstata spočívá vtom, že skříň retardéru sestává jednak ze znovu obklopujícího rotor a jednak z tělesa krytu obklopujícího stator, přičemž těleso krytu je vytvořeno z dutého tělesa, které má tři přípoje pro chladicí a pracovní tekutinu, a to dva přítoky a jeden odtok, a je kromě toho spojeno s pracovním prostorem retardéru.

Toto řešení má zejména následující výhody.

Na základě letmého uložení rotoru retardéru odpadá zvláštní ložisko, nebo dokonce dvě zvláštní ložiska pro rotor retardéru. Tímto se zmenšuje axiální konstrukční délka.

I u předem daného spalovacího motoru se dá využít prostor mezi ventilátorem a klikovou skříní uspořádáním retardéru na čelní straně spalovacího motoru, bez nutnosti podstatných změn klikové skříně a ventilátoru.

S rotorem retardéru je většinou pevně spojen tlumič vibrací. Aplikací řešení podle vynálezu je možno tento tlumič vibrací redukovat v objemu, a to i v axiálním směru. Při vhodných poměrech není vůbec nutné tlumič vibrací použít.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresů, na kterých jednotlivé obrázky představují:

Obr. 1 ukazuje pohonnou jednotku v bokorysu, a sice částečně v axiálním řezu podle roviny řezu A - A z obr. 2.

Obr. 2 ukazuje stejnou pohonnou jednotku v pohledu seshora ve směru na hřídel motoru při odejmutém kolu ventilátoru; obvod kola ventilátoru je vyznačen tečkovanou čárou.

Obr. 3 je zvětšený řez podle roviny řezu B - B z obr. 2.

Obr. 4 je zvětšený řez podle roviny D - D z obr. 2.

Obr. 5 ukazuje mezitěleso mezi klikovou skříní a retardérem v pohledu, který je analogický s obr. 2.

Obr. 6-9 ukazují výřezy z obr. 1 pro upřesnění detailů.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je vyznačeno jen několik málo částí motoru, mezi jiným klikový hřídel 1, ojnice 1.1 a čep 1.2 hřídele, upevněný z čelní strany na klikové hřídeli 1, jakož i kliková skříň 1.3.

Na obr. 1 je vlevo od klikové skříně 1.3 zobrazen retardér 2, a dále pak ventilátor 3.

Retardér 2 má jedno lopatkové kolo rotoru 2.1 a jedno lopatkové kolo statoru 2.2. Lopatkové kolo rotoru je letmo uloženo na čepu 1.2 hřídele. Retardér má skříň, která je vytvořena ze zvonu

-2 CZ 285033 B6

2.3, jenž obklopuje lopatkové kolo rotoru, a dále pak z tělesa krytu 2.4. Čep L2 hřídele dále nese tlumicí zařízení 2.5, jež je pevně spojeno s čepem 1.2 hřídele.

Ventilátor 3 je poháněn klikovým hřídelem 1 motoru prostřednictvím sady hnacích kol, která jsou na obr. zachycena pouze částečně. Jak je z obr. 1 zřejmé, probíhá hřídel 32 ventilátoru paralelně s čepem 1.2 hřídele.

Toto uspořádání je natolik zdařilé, že retardér 2 prakticky vyplňuje celý prostor, jenž je ohraničen čelní plochou klikové skříně 1.3 přiléhající k retardéru, popř. sadou hnacích kol, která pohání ventilátor 3, dále pak hřídelem 3.2 ventilátoru a konečně zadní hranou kola 3.1 ventilátoru. Přitom se těleso krytu 2,4 retardéru 2 v čelním pohledu podle obr. 2 nachází uvnitř oběžného kruhu kola 3.1 ventilátoru 3. Takto je daný prostor optimálně využit.

Zcela zásadní výhodou tohoto uspořádání retardéru 2 ve zmíněném prostoru mezi klikovou skříní

1.3, hřídelí 3.2 ventilátoru a kolem 3.1 ventilátoru je, že proud vzduchu vytvářený kolem 3.1 ventilátoru 3 odvádí díky malé vzdálenosti mezi kolem 3.1 ventilátoru 3 a retardérem 2 z jeho vnějších ploch teplo vznikající při brzdění. Výměník tepla, přiřazený k retardéru, je tímto značně zbaven zátěže.

Protože je retardér 2 uspořádán bezprostředně před motorem (chladná strana chlazení motoru(, mohou být vodní masa, která se nachází mezi vstupem do retardéru a chladičem, dále masa motorového oleje, jakož i částečně masa kovu chladicího systému včetně motoru, využity ke kapacitnímu příjmu tepla. Tím má retardér vyšší kapacitu. Brzdný výkon může krátkodobě vyvíjet více energie, než může chladič trvale přenášet.

Díky kompaktnímu uspořádání podle vynálezu jsou nutná potrubí redukována na minimální délku. Tím jsou minimalizovány i problémy, které vznikají u konvenčních pohonných jednotek kvůli poměrně dlouhým potrubním cestám.

Výše zmíněné těleso krytu 2,4 má vícero funkcí:

Vytváří jednu část skříně retardéru tím, že obklopuje lopatkové kolo 2.2 statoru.

Jako duté těleso tvoří sběrnou komoru se třemi přípojnými hrdly, a sice se dvěma přítoky a jedním odtokem pro médium, které je díky koncepci této pohonné jednotky zároveň chladicím i pracovním médiem (tzv. retardér-vodní čerpadlo). Jedna z těchto tří přípojek - přípojné hrdlo 2.8, které přivádí chladicí kapalinu z chladiče vozidla, je znázorněna na obr. 1, a obě další přípojky 2,9 na obr. 3 a 4.

Těleso krytu 2.4 se opírá o klikovou skříň 1.3, nebo jinak o pevné okolí, a vytváří tak oporu točivému momentu.

Těleso krytu 2.4 je spojeno se skříní rotoru, tvořenou zvonem 2.3 nastrčením - viz cylindrická lícovací plocha 2.6. Nese tedy zvon 23. Kromě toho slouží pro tento zvon 2.3 jako centrovací prvek, kdy současně centruje kluzný těsnicí kroužek mezi zvonem 2.3 a čepem 1.2 hřídele.

Těleso krytu 2,4 nese lopatkové kolo statoru 2.2 a je také s tímto kolem spojeno nástrčným spojem, tzn. opírá se o dosedací plochy 27.

Těleso krytu 2.4 je propojeno s pracovním prostorem retardéru 2 prostřednictvím otvorů 28 v zadní stěně lopatkového kola statoru 22, takže může probíhat výměna tekutiny mezi pracovním prostorem retardéru na straně jedné, a vnitřním prostorem tělesa krytu 24.

- 3 CZ 285033 B6

Toto uspořádání má řadu výhod. Především tvar a uspořádání tělesa krytu přispívá ke kompaktnosti konstrukce. Celá pohonná jednotka má snadnou údržbu, protože odejmutím kola 3.1 ventilátoru 3, případně i tělesa krytu 2.4, je volný přístup ke všem důležitým součástem.

I když je u příkladu provedení použit zvláštní čep 1.2 hřídele, je samozřejmě také možné takovýto čep hřídele vytvarovat přímo na klikové hřídeli 1, takže čep 1.2 hřídele a kliková hřídel 1 tvoří jeden konstrukční celek.

Obr. 3 a 4 znázorňují důležité konstrukční díly, pokud se tyto vztahují ke konstrukci retardéru. Obzvláště je zde patrné, že těleso krytu 2.4 je napojeno prostřednictvím nástrčných spojů na odpovídající přípojky potrubí.

Lopatkové kolo statoru 2.2 a těleso krytu 2.4 mohou být vytvořeny jako jednodílné, tedy sestávající zjednoho kusu.

Jak vyplývá z výše uvedeného, je rotor 2.1 retardéru 2 s výhodou uložen letmo, je tedy nesen ložiskem klikového hřídele.

Obzvláště výhodně je vytvořeno mezitěleso 4. Toto se nachází mezi klikovou skříní 1.3 a ventilátorem 3. Je uloženo na klikové skříni 1.3 a napojuje se bezprostředně na těleso krytu 2.4. Nese množství prvků. V každém případě nese kompletní ventilátor 3 včetně jeho hřídele 3.2 s oběžným kolem 3.1 ventilátoru. Kromě toho centruje zvon 2.3 a těleso krytu 2.4 retardéru 2. Dále může nést další agregáty, jako například termostaty.

Obrysy mezitělesa 4 jsou na obr. 5 vyznačeny silnými čerchovanými čarami. Je zde možno rozpoznat vstupní otvor 4,9 pro chladicí kapalinu k motoru, dále výstupní otvor 4.10 z klikové skříně. Dále je možno rozeznat napínací kladku 4.11 pro hnací řemen pomocných agregátů. Dále jsou zde znázorněny body 4,12 pro nosný prvek 4.13 pomocných agregátů. Vpravo nahoře na obr. 5 se nachází výtokové hrdlo 4.8 pro chladicí kapalinu proudící k chladiči vozidla.

Obr. 6 ukazuje oblast hřídele 3.2 ventilátoru 3. Je zde vidět mezitěleso 4, kliková skříň 1.3, skříň termostatu 4.1 a termostaty 4.2 a dále kanál 4.4 jako spojení nakrátko pro tekutinu k retardéru 2.

Na obr. 7 je rovina řezu zvolena v jiném úhlu než na obr. 6. Je zde opět vidět již zmíněný kanál

4,4, těleso krytu 2.4 a nástrčné spojení 2.9.

Na obr. 8 je řez rovněž zvolen v jiné rovině než na obr. 6. Totéž platí i pro obr. 9. Z obr. 9 jsou mimo jiné seznatelné část 4.5 skříně jako ukončení pohonu ozubenými koly, dále hnací ozubená kola 4.7 k pohonu ventilátoru 3, hřídel 3.2 ventilátoru 3 a nástrčné spojení 2.9.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Pohonná jednotka se spalovacím motorem a hydrodynamickým retardérem (2) pro recirkulaci chladicí kapaliny při bezbrzdném provozu i při brzdném provozu (tzv. retardér-vodní čerpadlo), který má stator, rotor a skříň, dále z chladicího systému přiřazeného motoru, s ventilátorem, vyznačující se tím, že skříň retardéru sestává jednak ze zvonu (2.3) obklopujícího rotor (2.1) a jednak z tělesa krytu (2.4), obklopujícího stator (2.2), přičemž těleso krytu (2.4) je vytvořeno z dutého tělesa, které má tři přípoje pro chladicí a pracovní tekutinu, a to dva přítoky a jeden odtok, a je kromě toho spojeno s pracovním prostorem retardéru (2).

   -4 CZ 285033 B6
2. 2. Pohonná jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že těleso krytu (2.4) a zvon (2.3) jsou spojitelné prostřednictvím lícovací plochy (2.6).
3. 3. Pohonná jednotka podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že těleso krytu

   5 (2.4) je spojitelné s nosným prvkem ventilátoru (3) prostřednictvím nástrčného spojení (2.9).
4. 4. Pohonná jednotka podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že těleso krytu (2.4) nese lopatky statoru (2.2).

   10
5. 5. Pohonná jednotka podle nároku 4, vyznačující se tím, že těleso krytu (2.4) a stator (2.2) jsou spojeny nástrčnými spoji.
6. 6. Pohonná jednotka podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že těleso krytu (2.4) a stator (2.2) spolu tvoří jeden díl.
7. 7. Pohonná jednotka podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se t í m , že těleso krytu (2.4) má chladicí žebra.