CZ285831B6

CZ285831B6 - Hydrodynamický variátor rychlosti s radiálními písty

Info

Publication number: CZ285831B6
Application number: CS904703A
Authority: CZ
Inventors: Giuseppe Speggiorin
Original assignee: Var-Spe S. P. A.
Priority date: 1989-09-28
Filing date: 1990-09-27
Publication date: 1999-11-17
Also published as: EP0428192B1; DE69018017D1; US5228290A; EP0428192A2; IT1234497B; ATE120263T1; IT8985653A0; CS470390A3; EP0428192A3; CA2022999A1; ES2071746T3; DE69018017T2

Abstract

Hydrodynamický variátor rychlosti s radiálními písty sestává z čerpadla (3) s radiálními písty a z hydromotoru (4) rovněž s radiálními písty. Alespoň čerpadlo (3) je uspořádáno s měnitelnou excentricitou a je opatřeno centrálním tělesem (56) s čelními děliči (30, 31), které komunikují s radiálními válci čerpadla (3) a hydromotoru (4) otvory ve vedení (32, 33). Měněním excentricity čerpadla (3) se mění rychlost průtoku kapaliny v čerpadle (3), což způsobuje změnu počtu otáček hydromotoru (4).ŕ

Description

Vynález se týká hydrodynamického variátoru rychlosti s radiálními písty, obsahujícího skříň, čerpadlo s rotačními písty a hydromotor s rotačními písty, přičemž rotační písty jsou vytlačovány k obvodu tlakem kapaliny a jsou přitlačovány k vnitřním kroužkům kuličkových ložisek s měnitelnou excentricitou. Zejména se vynález týká zlepšení hydrodynamických variátorů rychlosti s radiálními rotačními písty, jež jsou popsány v italském patentovém spise 790 434.

Dosavadní stav techniky

Zařízení, popsané ve shora uvedeném italském patentovém spise 790 434, sestává z čerpadla s radiálními písty a z hydromotoru, majícího rovněž radiální písty, navzájem spojených hřídelovým vedením s cirkulací kapaliny mezi nimi kanálky, vytvořenými v centrálním hřídeli. Měnitelná excentricita čerpadla a/nebo hydromotoru určuje otáčky hřídelového vedení.

Uvedený variátor, ačkoliv dosáhl v praxi pozoruhodného úspěchu zejména v oblasti malých a středních výkonů, vykazuje určité nedostatky.

Jedním z nedostatků je zejména nadměrné opotřebení hlavic radiálních pístů čerpadla a hydromotoru, které se projevuje zejména při velkých rychlostech. To si vyžaduje často výměnu kluzných kroužků těchže pístů, což představuje ztrátu času, náklady na demontáž a opětnou montáž variátoru v mechanické sestavě, do níž je variátor začleněn.

Druhým nedostatkem popsaného variátoru jsou značné výrobní náklady na středové části variátoru, jelikož středová část má takzvané oběžné čerpadlo, které podstatně zvyšuje celkové výrobní náklady na variátor. Kromě toho nelze přehlédnout hlučnost variátoru, zejména při vysokých otáčkách a v závislosti na přenášeném vysokém výkonu. Kromě toho se v důsledku nadměrného vyvíjeného tepla občas stává, že se zadřou pouzdra na hřídeli rozváděče.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje hydrodynamický variátor rychlosti s radiálními písty, obsahující skříň, čerpadlo s rotačními písty a hydromotor s rotačními písty, přičemž rotační písty jsou vytlačovány k obvodu tlakem kapaliny a jsou přitlačovány k vnitřním kroužkům kuličkových ložisek s měnitelnou excentricitou, podle vynálezu, jehož podstatou je, že je opatřen čelními rozváděči, které jsou spojeny vedeními, tvořenými uvnitř pevného válcového tělesa axiálními otvory, s radiálními válcovými dutinami, přičemž rotační písty čerpadla a hydromotoru jsou kluzně uloženy v radiálních válcových dutinách, přičemž čerpadlo a hydromotor jsou uloženy kluzně ve skříni excentricky a excentricita čerpadla je měnitelná.

Podle výhodného provedení vynálezu je na hlavě skříně umístěno oběhové čerpadlo, které odpovídá čerpadlu, přičemž oběhové čerpadlo je spojeno sacím vedením s komorou, umístěnou v dolní části tělesa rámu, a přičemž komora tvoří nádrž pro kapalinu.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu jsou mezi čelními rozváděči a vedeními upravena prstencová těsnění, tvořená malými písty s kroužky, opatřenými pružinami.

Rotační písty čerpadla a hydromotoru jsou s výhodou uspořádány v rovinách skloněných vůči rovinám kolmým k ose otáčení variátoru.

-1 CZ 285831 B6

V pevném válcovém tělese jsou s výhodou uspořádány zpětné ventily pro regulaci maximálního tlaku kapaliny v okruhu a zpětné ventily, předepjaté pružinami do zavřené polohy.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu obsahuje čerpadlo ovládací kroužek, který je otočně uložen ve skříni na nosném otočném čepu, přičemž tento ovládací kroužek nese vnější kroužek ložiska, přičemž vnitřní kroužek ložiska je v kontaktu s pístem čerpadla, a přičemž v ovládacím kroužkuje upevněn čep s kulovou hlavou, kterýje uložen v pouzdru, v jehož otvoru se závitem je uspořádán šroub, opatřený ručním řídicím kolečkem.

Čerpadlo je s výhodou pevně spojeno s hnacím hřídelem a axiální otvory jsou spojeny se štěrbinami čelního rozváděče.

Axiální otvory v rotoru hydromotoru jsou s výhodou spojeny se štěrbinami v čelním rozváděči.

Zlepšený variátor podle vynálezu je daleko méně hlučný a značně ekonomičtější než známé variátory a kromě toho podléhá daleko méně opotřebení, zejména v drahách styku mezi radiálními písty a těsnicími kroužky.

Zejména zavedení samočinně vyrovnávajících čelních rozváděčů v hlavách rotorů, upevněných na rámu zařízení, představuje bezpochyby zlepšení co do funkčnosti zařízení, které lze také pak vyrábět s větší hospodárností.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález blíže objasňuje následující popis a připojené výkresy, na nichž obr. 1 znázorňuje podélný osový řez variátorem, obr. 2 řez Π-Π variátorem podle obr. 1, obr. 3 řez III-ΠΙ variátorem z obr. 1, obr. 4 řez IV-IV variátorem z obr. 1, obr. 5 řez V-V variátorem z obr. 1 a obr. 6 řez VI-VI variátorem z obr. 1.

Příklady provedení vynálezu

Jak je patmé z obr. 1, je hnací hřídel 1 spojen s hřídelovým vedením 2 hydrodynamickým převodem. Rotor čerpadla 3 je připojen k hnacímu hřídeli 1 a hřídelové vedení 2 je pevně spojeno s rotorem hydromotoru 4.

Hnací hřídel 1 a rotor čerpadla 3 jsou rotačně uloženy v ložiskách 5 a 6, zatímco hřídelové vedení 2 a rotor hydromotoru 4 jsou rotačně uloženy v ložiskách 7 a 8.

Rotor čerpadla 3 má radiální válce, v nichž jsou kluzně uloženy rotační písty 9. Rotační písty 9 jsou vytlačovány směrem k obvodu tlakem kapaliny a jsou přitlačovány k vnitřnímu kroužku 10 kuličkového ložiska 11 a kuličkové ložisko 11 má vnější kroužek 12, kterýje upevněn v rámu 13, přičemž může být přemísťován v příčném směru vůči rámu, jak je znázorněno na obr. 2.

Analogicky má rotor hydromotoru 4, znázorněného na obr. 5, radiální válce, v nichž jsou kluzně uloženy rotační písty 14. Rotační písty 14 jsou vytlačovány směrem k obvodu tlakem kapaliny a jsou přitlačovány k vnitřnímu kroužku 15 kuličkového ložiska 16, přičemž vnější kroužek 17 kuličkového ložiska 16 je upevněn v rámu 13.

Jak rotační písty 9, tak i rotační písty 14, mohou být uvedeny do polohy skloněné vůči rovinám kolmým kose variátoru pro splnění příslušných podmínek otáčení, které zlepšují funkčnost stroje. Jedno z ložisek 11, 16 nebo obě tato ložiska mohou mít proměnlivou excentricitu.

-2 CZ 285831 B6

Například při provedení podle obr. 2 je vnější kroužek 12 ložiska 11 připevněn k ovládacímu kroužku 18, který se otáčí na nosném otočném čepu 19, takže je možno s ním pohybovat příčně vůči podélné ose zařízení ovládací sestavou. Tato ovládací sestava je tvořena čepem 20 s kulovou hlavou, který je uložen v pouzdru 21, které má otvor se závitem, do něhož zasahuje šroub 22. Tento šroub 22 má válcové části 23 a 24. které se mohou otáčet uvnitř otvorů, vytvořených ve skříni rámu 13, a otáčet jimi lze ručním řídicím kolečkem 25. Změna excentricity ložiska 11 způsobuje odpovídající změnu maximálního zdvihu rotačních pístů 9 uvnitř příslušných válců a v důsledku toho změnu polohy každého rotačního pístu 9.

V provedení, znázorněném na obrázcích, má hydromotor 4 konstantní excentricitu, zatímco otáčivé čerpadlo 3 může měnit svou excentricitu v jednom směru nebo ve směru opačném. Je však zřejmé, že také hydromotor 4 lze provést s měnitelnou excentricitou při uspořádání podobném, jako je u čerpadla 3. Každý radiální válec čerpadla 3 nebo hydromotoru 4 je umístěn vůči axiálním otvorům 26 na obr. 2 a axiálním otvorům 27 na obr. 5 tak, že se otevřou do štěrbin 28 a 29, znázorněných na obr. 1, přičemž tyto štěrbiny 28 a 29 jsou lépe patrné na obr. 6, čelních rozváděčů 30 a 31, jak je zřejmé z obr. 1. Do spojovací polohy se tyto čelní rozváděče 30 a 31 dostávají prostřednictvím otvorů vedení 32 a 33, znázorněných na obr. 4, s radiálními válci, odpovídajícími hydromotoru 4, znázorněnému na obr. 1. Podélná vedení 32 a 33 jsou propojena příčným vedením 34 a 35, znázorněným na obr. 4, s komorou 36, přičemž tato komora 36 je spojena prostřednictvím ventilů 37 a 38 s výstupní komorou oběhového čerpadla 39, znázorněného na obr. 3. Ventily 37 a 38, které jsou normálně uzavřeny pružinami, fungují alternativně v závislosti na tom, zda se hydromotor 4 otáčí ve stejném smyslu nebo v opačném smyslu vůči čerpadlu 3, to je tak, že odpovídá excentricitě, která může být souhlasná nebo opačná vůči excentricitě čerpadla 3.

Oběh, zprostředkovaný oběhovým čerpadlem 39, znázorněný na obr. 3, vždy odpovídá vratnému vedení kapaliny z hydromotoru 4 do čerpadla 3, přičemž je zajišťován rotorem, opatřeným radiálními dutinami, v nichž klouzají válečky 40, přičemž rotor je k hnacímu hřídeli 1 připojen klíčem 41.

Sací komora 42 oběhového čerpadla 39, znázorněná na obr. 3, je spojena sacím vedením 43 s komorou 44, znázorněnou na obr. 4, která je vytvořena ve spodní části rámu 13. přičemž tato sací komora 42 tvoří zásobník kapaliny.

Ventil 45, znázorněný na obr. 4, je udržován v uzavřeném stavu pružinou 46, přidržovanou šroubem 47 a umožňuje vypouštění kanálem 48 do komory 44 přebytečné kapaliny oběhového čerpadla 39, viz obr. 3.

Kanál 49, uzavřený zátkou 50, která funguje jako šroub, komunikuje s výtlačnou komorou 51 čerpadla 39 a umožňuje tak aplikaci například manometru k měření tlaku kapaliny uvnitř výtlačné komory 51, čímž umožňuje eventuální odběr tlakové kapaliny k plnění, například servomechanismů, používaných k ovládání variátorů.

Ventily 52 a 53, znázorněné na obr. 4, omezují maximální tlak kapaliny v témže okruhu. Jsou udržovány v uzavřeném stavu cejchovanými pružinami 54 a 55, čímž umožňují vypouštění kapaliny do komory 44, která je umístěna pod válcovým tělesem 56, když například vlivem zastavení hydromotoru v něm dosáhne tlak nebezpečných hodnot.

Podle speciálního provedení variátorů podle vynálezu existuje možnost, že těsnění mezi čelními rozváděči 30 a 31 a vedením 32 a 33, vytvořeným v centrálním válcovém tělese 56 zařízení, je zajišťováno vhodnými písty s kroužky 57, opatřenými pružinami 58, jak je znázorněno na obr. 1.

Funkce variátorů je zřejmá z výkresů a z uvedeného popisu. Jakmile se začne otáčet hnací hřídel 1, přenáší pohyb na oběhové čerpadlo 39, které přes ventily 37 a 38 vytvoří tlak v hydraulickém

-3CZ 285831 B6 obvodu zařízení tím, že nasaje kapalinu, obsaženou v komoře 44, která je pod ním umístěna. Po několika otáčkách vyplní tlaková kapalina úplně válce, uzavřené rotačními písty 9 v čerpadle 3 a rotačními písty 14 v hydromotoru 4. Hydromotor 4 se začne otáčet v opačném smyslu vůči smyslu otáčení čerpadla 3, jestliže je jeho excentricita ve stejném směru jako excentricita čerpadla 3.

Při smyslu otáčení, vyznačeném šipkou 59 na obr. 3, jsou rotační písty 9 v horním polokruhu vytlačovány směrem k obvodu jak působením odstředivých sil, tak působením tlakové kapaliny, která vstupuje do příslušných válců otvory 26 ve vedení 32, čímž způsobí, že kapalina projde hydromotorem 4, kde dochází k opačnému pochodu.

Měněním excentricity čerpadla 3 je možno měnit množství kapaliny v čerpadle 3, což se v důsledku projeví změnou počtu otáček hydromotoru 4. Zvětšení excentricity čerpadla 3 se projeví obzvláště ve větším množství proudícího oleje a v důsledku toho ve zvýšení počtu otáček hydromotoru 4. Naopak zmenšení excentricity čerpadla 3 způsobí pokles otáček hydromotoru 4. Jestliže se excentricita čerpadla 3 eliminuje, hydromotor 4 se zastaví, zatímco zaujme-li excentricita čerpadla 3 opačnou polohu, smysl otáčení hydromotoru a hřídelového vedení 2 se reverzuje.

Ve skutečnosti rotační písty 9 ve spodním polokruhu jsou vytlačovány směrem nahoru k obvodu kapalinou, která vstupuje otvory 26 a z vedení 32, zatímco rotační písty 9 horního polokruhu protlačují kapalinu otvory 26 do vedení 33 a do hydromotoru 4.

Podle druhého provedení vynálezu je také možné, aby excentricita hydromotoru byla také měnitelná, takže v tomto případě počet otáček hřídelového vedení je větší než počet otáček motorového hřídele bez jakéhokoliv dalšího omezení v jednom smyslu stejně jako ve smyslu opačném.

Zařízení podle vynálezu pracuje s konstantním výkonem, přirozeně nepřihlížíme-li ke ztrátám třením nebo ke ztrátám oleje netěsnostmi v mezích, stanovených rozměry zařízení, nebo až do hodnot tlaku, daných cejchováním ventilů 52 a 53, viz obr. 4.

Ventily 52 a 53, které působí jako pojistné ventily, zabraňují tomu, aby při náhlém zastavení hřídelového vedení stoupnul tlak kapaliny na nebezpečnou výši. Variátor ovšem může zaujímat také jiný tvar, než je zde uvedeno. Například čerpadlo může být od hydromotoru odděleno a propojeno s ním trubičkami.

Je také možné, že hřídelové vedení vystupuje kolmo vůči hřídeli hydromotoru 4, aniž by tím bylo řešení podle vynálezu nějak omezeno.

Přednosti zařízení podle vynálezu jsou zřejmé jak z eliminace mechanických spojů, jako jsou spoje typu Obdan na vstupním hřídeli a na výstupním hřídeli, tak v poloze mechanického čerpadla, které je umístěno na čele stroje, čímž je čerpadlo přístupné údržbě a výměně dílů. Stejně příznivé je zvláštní uspořádání válečků, radiálně posouvatelných a podrobených účinku odstředivé síly, a stejně tak vlastnostmi válečků, spočívajících v lichoběžníkových sedlech, což je skutečnost, která usnadňuje přilnutí válečků k vnější tvořící křivce.

Čelní rozváděče, vytvořené s čepičkou a samočinně vyvážené, zvětšují přilnavost v závislosti na tlaku, odvozeném od pohybujících se párů a od párů v klidu.

Písty s kroužky 57 a s pružinami 58 zaručují utěsnění mezi čelními rozváděči 30 a 31 a vedeními 32 a 33.

-4CZ 285831 B6

Výraznou předností vynálezu je skutečnost, že cejchované pružiny 54 a 55 umožňují vypuštění kapaliny do komory 44, umístěné pod válcovitým tělesem 56, jestliže tlak kapaliny dosáhne nebezpečných hodnot.

Popsané příkladné provedení vynález nijak neomezuje, pouze ho objasňuje.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Hydrodynamický variátor rychlosti s radiálními písty, obsahující skříň (13), čerpadlo (3) s rotačními písty (9) a hydromotor (4) s rotačními písty (14), přičemž rotační písty (9, 14) jsou vytlačovány k obvodu tlakem kapaliny a jsou přitlačovány k vnitřním kroužkům (10, 15) kuličkových ložisek (11, 16) s měnitelnou excentricitou, vyznačující se tím, že je opatřen čelními rozváděči (30, 31), které jsou spojeny vedeními (32, 33), tvořenými uvnitř pevného válcového tělesa (56) axiálními otvory (26, 27), s radiálními válcovými dutinami, přičemž rotační písty (9, 14) čerpadla (3) ahydromotoru (4) jsou kluzně uloženy v radiálních válcových dutinách, přičemž čerpadlo (3) a hydromotor (4) jsou uloženy kluzně ve skříni (13) excentricky a excentricita čerpadla (3) je měnitelná.
2. Hydrodynamický variátor rychlosti podle nároku 1, vyznačující se tím, že na hlavě skříně (13) je umístěno oběhové čerpadlo (39), které odpovídá čerpadlu (3), přičemž oběhové čerpadlo (39) je spojeno sacím vedením (43) s komorou (44), umístěnou v dolní části tělesa rámu (13), a přičemž komora (44) tvoří nádrž pro kapalinu.
3. Hydrodynamický variátor rychlosti podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že mezi čelními rozváděči (30, 31) a vedeními (32, 33) jsou upravena prstencová těsnění, tvořená malými písty s kroužky (57), opatřenými pružinami (58).
4. Hydrodynamický variátor rychlosti podle jednoho z nároků laž3, vyznačující se tím, že rotační písty (9, 14) čerpadla (3) a hydromotoru (4) jsou uspořádány v rovinách skloněných vůči rovinám kolmým k ose otáčení variátoru.
5. Hydrodynamický variátor rychlosti podle jednoho z nároků laž4, vyznačující se tím, že v pevném válcovém tělese (56) jsou uspořádány zpětné ventily (52, 53) pro regulaci maximálního tlaku kapaliny v okruhu a zpětné ventily (37, 38), předepjaté pružinami do zavřené polohy.
6. Hydrodynamický variátor rychlosti podle jednoho z nároků laž5, vyznačující se tím, že čerpadlo (3) obsahuje ovládací kroužek (18), který je otočně uložen ve skříni (13) na nosném otočném čepu (19), přičemž tento ovládací kroužek (18) nese vnější kroužek (12) ložiska (11), přičemž vnitřní kroužek (10) ložiska (11) je v kontaktu s pístem (9) čerpadla (3), a přičemž v ovládacím kroužku (18) je upevněn čep (20) s kulovou hlavou, který je uložen v pouzdru (21), v jehož otvoru se závitem je uspořádán šroub (22), opatřený ručním řídicím kolečkem (25).
7. Hydrodynamický variátor rychlosti podle jednoho z nároků laž6, vyznačující se tím, že čerpadlo (3) je pevně spojeno s hnacím hřídelem (1) a axiální otvory (26) jsou spojeny se štěrbinami (28, 29) čelního rozváděče (30).

-5CZ 285831 B6
8. Hydrodynamický variátor rychlosti podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že axiální otvory (27) v rotoru hydromotoru (4) jsou spojeny se štěrbinami (29) v čelním rozváděči (31).

6 výkresů

-6CZ 285831 B6

26 19 6 30 32 31 27 13 17

-7CZ 285831 B6