PL206881B1 - Przekładnia hydrostatyczna bezstopniowa zębata - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przekładnia hydrostatyczna bezstopniowa zębata o zmiennym przełożeniu.

Znana jest ze zgłoszenia wynalazku P 315748 Przekładnia hydrostatyczna zmienna bezstopniowa, która zawiera wałek wyjściowy połączony w taki sposób, że napędza hydrauliczny zespół pompowy, osadzony hydrauliczny zespół silnikowy oraz wałek wyjściowy. Na wałku wyjściowym jest obrotowo osadzona skośna tarcza i połączona w sposób umożliwiający odbieranie wyjściowego momentu obrotowego wynikającego z wymiany płynu hydraulicznego pod ciśnieniem pomiędzy zespołem pompowym a zespołem silnikowym za pośrednictwem specjalnie ukształtowanych otworów w skośnej tarczy. Napędzany hydraulicznie sterownik przełożenia jest połączony obrotowo ze skośną tarczą w celu wybiórczego zadawania kąta skośnej tarczy względem osi wałka wyjściowego, a tym samym do zmieniania przełożenia.

Znana jest ze zgłoszenia wynalazku P 316379 Przekładnia hydrostatyczna o przełożeniu zmienianym w sposób ciągły, zawierająca regulator przełożenia z modulacją szerokości impulsu, która ma regulator do zmiany przełożenia przekładni hydrostatycznej o przełożeniu zmienianym w sposób ciągły, określanym przez kątowe ustawienie tarczy skośnej, zawierający układ regulacyjny, mający cylinder, w który jest wsunięty tłok dla utworzenia pary komór. Para elektrozaworów, każdy skonfigurowany tak, aby łączyć odpowiednią komorę selektywnie z wyjściem pompy zasilającej lub ze zbiornikiem płynu pod ciśnieniem atmosferycznym, jest zasilana przez ciąg impulsów dla wytworzenia różnicy ciśnień płynu w komorach i przez to wytworzenie ruchu tłoka; ruch tłoka jest przenoszony na tarczę skośną dla wytworzenia odpowiedniej zmiany kątowego ustawienia tarczy skośnej. Szybkość zmian kątowego ustawienia tarczy skośnej jest regulowana przez modulowanie szerokości impulsów w ciągu impulsów.

Znana jest ze zgłoszenia wynalazku P 316634. Przekładnia hydrostatyczna o przełożeniu zmienianym w sposób ciągły, mająca elementy regulacyjne regulatora przełożenia umieszczone w wale wyjściowym, która dla regulacji przełożenia w przekładni hydrostatycznej o przełożeniu zmienianym w sposób ciągły, zawierającej wał wejściowy, wał wyjś ciowy, układ pompy, napędzany przez wał wejściowy, unieruchomiony układ silnika i klinową tarczę skośną, napędowo i przegubowo połączoną z wałem wyjściowym w torze przepływu płynu hydraulicznego między układem pompy a układem silnika, opracowany jest regulator przełożenia, mający tłok przesuwany hydraulicznie, umieszczony wewnątrz wału wyjściowego. Zawór sterujący, również umieszczony wewnątrz wału wyjściowego, powoduje wytwarzanie różnicy ciśnień płynu po przeciwnych stronach tłoka, wymuszając ruch osiowy tłoka i zmieniający przełożenie, przegubowy ruch tarczy skośnej, połączonej z tłokiem.

Znana jest ze zgłoszenia wynalazku P 317329 Przekładnia hydrostatyczna o przełożeniu zmiennym w sposób ciągły, która zawiera wał wejściowy połączony z napędem jednostki pompy hydraulicznej, przymocowaną jednostkę silnika hydraulicznego i wał wyjściowy. Tarcza sterująca w kształcie klina jest przegubowo zamontowana do wału wyjściowego w połączeniu napędowym aby przejąć moment wyjściowy wynikający z wymiany płynu hydraulicznego pod ciśnieniem między jednostkami pompy i silnika przez otwory w tarczy sterującej. Hydraulicznie poruszane urządzenie do sterowania przełożeniem jest przegubowo połączone z tarczą sterującą dla selektywnej nastawy tarczy sterującej w stosunku do osi wał u wyjś ciowego i w ten sposób zmiany przeł oż enia przekł adni.

Znana jest ze zgłoszenia wynalazku P 317405 Przekładnia hydrostatyczna o przełożeniu zmiennym w sposób ciągły, mająca bloki cylindrów zamontowane na tarczy skośnej, która zawiera klinowatą tarczę skośną, roboczo umieszczoną między układem pompy hydraulicznej, napędzanym przez wał wejściowy, a unieruchomionym układem silnika hydraulicznego w sposób umożliwiający przepompowywanie płynu hydraulicznego między układami. Tarcza skośna, napędowo połączona z wał em wyjś ciowym, jest obracana przegubowo wokół osi obrotu, przecinają cej prostopadle oś wał u wyjściowego, w celu uzyskiwania ciągłej zmiany przełożenia przekładni. Łożyska prowadzące, zamontowane przy tarczy skośnej, podtrzymują bloki cylindrów pompy hydraulicznej i silnika hydraulicznego w sposób umożliwiający ruchy bloków wokół osi obrotu tarczy skośnej dla zminimalizowania wynikowego momentu obrotowego tarczy skośnej. Tłoczyska układów pompy hydraulicznej i silnika hydraulicznego są odchylone pod ostrymi kątami od osi wału wyjściowego dla zwiększenia zakresu dopuszczalnego przechylania tarczy skośnej przez regulator przełożenia.

Istotą wynalazku jest przekładnia hydrostatyczna bezstopniowa zębata składająca się z zębatej pompy hydraulicznej o zmiennej objętości roboczej i zębatego silnika hydraulicznego o zmiennej objęPL 206 881 B1 tości roboczej, charakteryzująca się tym, że zębata pompa hydrauliczna sprzężona jest hydraulicznie z zębatym silnikiem hydraulicznym i ma wewnętrzną regulację wydatku w hydraulicznej pompie zębatej z jednoczesną wewnętrzną regulacją chłonności zębatego silnika hydraulicznego. Przekładnia we wspólnym korpusie ma zębatą pompę hydrauliczną sprzężoną hydraulicznie z zębatym silnikiem hydraulicznym i ma zblokowaną wzajemnie wewnętrzną regulację wydatku w hydraulicznej pompie zębatej i wewnętrzną regulację chłonności zębatego silnika hydraulicznego przy korzystnym zachowaniu odwrotnie proporcjonalnego stosunku wydatku do chłonności lub innego. Wewnętrzną regulację wydatku zębatej hydraulicznej pompy oraz wewnętrzną regulację chłonności zębatego silnika hydraulicznego stanowią pary zazębionych, posadowionych na wałkach kół zębatych, które od czoła z jednej i z drugiej strony na wałku mają zespoły sprzężonych ze sobą obudów korzystnie o jednakowych średnicach zewnętrznych równych średnicy zewnętrznej kół zębatych, i mają od strony czołowej kół zębatych równą, wspólną płaszczyznę czołową, przy czym każdy zespół podwójnych obudów ma naprzemiennie jedną z obudów obrotową w stosunku do drugiej obudowy, i ma w obudowie obrotowej wewnętrzne uzębienie odwzorowujące uzębienie koła zębatego. Koła zębate osadzone są trwale, odpowiednio na wałku napędowym zębatej pompy hydraulicznej oraz wałku odbiorczym zębatego silnika hydraulicznego. Zębata pompa hydrauliczna i zębaty silnik hydrauliczny ma wspólny nieobrotowy wałek, przy czym umieszczone na wałku koła zębate są osadzone obrotowo. Współpracujące koła zębate zarówno w zębatej pompie hydraulicznej jak zębatym silniku hydraulicznym osadzone są suwliwie. Pary obudów zblokowane są wzajemnie klamrą, zaś naprzeciwległe pary obudów również zblokowane są wzajemnie klamrą. Koła zębate zarówno w zębatej pompie hydraulicznej jak zębatym silniku hydraulicznym osadzone są suwliwie w taki sposób, że zagłębiają się w gniazdo z wewnętrznym uzębieniem odwzorowującym uzębienie koła zębatego.

Przekładnia prędkości obrotowej składa się z pompy hydraulicznej połączonej z silnikiem hydraulicznym w jednym, zespolonym z sobą układzie. Pozwala to na płynny przepływ cieczy hydraulicznej z pompy do silnika i odwrotnie. Połączenie między pompą i silnikiem jest wyłącznie hydrauliczne. Ponieważ jest to obwód zamknięty, objętość cieczy jest stała, a przekładnia stanowi monolityczny korpus z wałami wyprowadzonymi po obu jego stronach. Proponowane rozwiązanie może zwielokrotniać obroty ze źródła napędowego od prędkości znamionowej N1zn do 5-ciokrotnie większej N25zn w sposób ciągły (nie ma biegów ani sekwencji). Analogicznie uk ład pozwala także spowalniać obroty ze źródła napędowego o prędkości znamionowej N1zn aż 5-ciokrotnie w dół, to jest do N20,2zn. Obroty wału napędowego N1 mogą też być zmieniane w optymalnym zakresie, czyli, od 0,5*N1zn aż do 1,5*N1zn. Dla obrotów znamionowych: N1zn^±50%, czyli N1j możliwe jest uzyskanie prędkości wału odbiorczego N2 już od zera („0) do prędkości równej 0,2*N1j z coraz lepszym współczynnikiem sztywności przełożenia. Jeżeli zewnętrzne źródło napędu zmienia moc lub liczbę obrotów w granicach: (±50%)*N1zn, hydrauliczna przekładnia może adaptować swój wydatek, dając najlepszy możliwy stosunek lub utrzymując stały wydatek obrotów N2 w zakresie (od 0,2 do 5,0)*N1zn, przy zachowaniu bardzo dużej sztywności przełożenia obrotowego N1/N2 na poziomie 99%. Wałek napędowy (wejściowy) i odbiorczy (wyjściowy) są zawsze w tej samej pozycji, więc nie ma problemu z adaptacją do zewnętrznego źródła napędu lub z połączeniem wyjściowym (odbiorczym).

Wynalazek umożliwia przekładni pracę przy niskich i relatywnie wysokich ciśnieniach wewnętrznych. Oznacza to, że jednostka może być efektywnie uszczelniana standardowymi metodami. Regulacja prędkości odbywa się za pomocą ustawianego płynnie położenia dźwigni w sposób bezpośredni (ręcznie) lub pośrednio-automatycznie (np. elektromagnetycznie). Potencjalne korzyści z tego projektu są ogromne i obejmują wiele zastosowań. W przemyśle samochodowym przekładnia prędkości może być użyta w miejsce tradycyjnej, mechanicznej skrzyni biegów wraz z sprzęgłem. Turbiny wiatrowe mogą również skorzystać z tej technologii, ponieważ przekładnia bezstopniowa prędkości może stanowić sztywne połączenie pomiędzy turbiną i generatorem, pozwalając generatorowi na optymalną prędkość niezależną od siły wiatru. Inne zastosowania obejmują napędy do: wirówek, mikserów, motocykli, dźwigów, łodzi, okrętów, kombajnów górniczych, lokomotyw spalinowych, czołgów, helikopterów itp. Przekładnia może też być stosowana jako motoreduktor z silnikiem elektrycznym czy też służyć za sterownik dla radarów (gdyż możliwa jest przy jej pomocy płynna zmiana wychylenia czaszy radaru jak i kierunku jego obrotów).

Dla niskich obrotów przekładnia pracuje jak siłownik hydrostatyczny o wartości uzyskiwanego momentu obrotowego M1 i M2, na wałkach W1 i W2, wynikającego z ustawionego w danej chwili położenia Pij, to jest dla dowolnie wybranego przełożenia N1i/N2j,(czyli punktu pracy i/j) z przedziału znamionowego sterowania od 0,2 do 5,0.

PL 206 881 B1

Przedmiot wynalazku uwidoczniony został na rysunku, gdzie fig. 1, przedstawia schematyczne połączenie zębatej pompy hydraulicznej z zębatym silnikiem hydraulicznym. fig. 2, przedstawia przekładnię zębatą hydrostatyczną w półprzekroju w ujęciu schematycznym. fig. 3, przedstawia widok z góry zblokowanych obudów. fig. 4, przedstawia przekrój zblokowanych obudów w rzucie z boku.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania stanowi przekładnię hydrostatyczną bezstopniową zębatą, która składająca się z zębatej pompy hydraulicznej 1 o zmiennej objętości roboczej i zębatego silnika hydraulicznego 4 o zmiennej objętości roboczej. Zębata pompa hydrauliczna 1 sprzężona jest hydraulicznie z zębatym silnikiem hydraulicznym 4 i ma wewnętrzną regulację wydatku 2 w hydraulicznej pompie zębatej 1 z jednoczesną wewnętrzną regulacją chłonności 3 zębatego silnika hydraulicznego 4. Przekładnia hydrostatyczna ma wspólny korpus 14, w którym ma zębatą pompę hydrauliczną i sprzężoną hydraulicznie z zębatym silnikiem hydraulicznym 4 i ma zblokowaną wzajemnie wewnętrzną regulację wydatku 2 w hydraulicznej pompie zębatej 1 i wewnętrzną regulację chłonności 3 zębatego silnika hydraulicznego 4 przy zachowaniu odwrotnie proporcjonalnego stosunku wydatku do chłonności. Wewnętrzną regulację wydatku 2 zębatej hydraulicznej pompy 1 oraz wewnętrzną regulację chłonności 3 zębatego silnika hydraulicznego 4 stanowią pary zazębionych, posadowionych na wałkach 5 i 22 kół zębatych 8 i 18, które od czoła z jednej i z drugiej strony na wałku 5 i 22 mają zespoły sprzężonych ze sobą obudów 6 i 20 o jednakowych średnicach zewnętrznych równych wewnętrznym średnicom korpusu 10 w części umieszczenia zębatej pompy hydraulicznej 1 i średnicy korpusu 13 w części umieszczenia silnika hydraulicznego 4 oraz równych średnicy zewnętrznej kół zębatych 8 i 18, i mają od strony czołowej kół zębatych 8 i 18 równą, wspólną płaszczyznę czołową 9, przy czym każdy zespół podwójnych obudów 6 i 20 ma naprzemiennie jedną z obudów 6 i 17 obrotową w stosunku do drugiej obudowy 20 i 11, i ma w obudowie obrotowej 6 i 17 wewnętrzne uzębienie 7 i 19 odwzorowujące uzębienie koła zębatego 8 i 18. Koła zębate 8 osadzone są trwale, odpowiednio na wałku napędowym 5 zębatej pompy hydraulicznej 1 oraz wałku odbiorczym 15 zębatego silnika hydraulicznego 4. Zębata pompa hydrauliczna 1 i zębaty silnik hydrauliczny 4 ma wspólny nieobrotowy wałek 16, przy czym umieszczone na wałku koła zębate 18 są osadzone obrotowo. Współpracujące koła zębate 8 i 18 zarówno w zębatej pompie hydraulicznej 1 jak zębatym silniku hydraulicznym 4 osadzone są suwliwie wzdłuż swoich osi. Pary obudów 6 i 20 zblokowane są wzajemnie klamrą 21, zaś pary obudów 11 i 17 zblokowane są wzajemnie klamrą 12. Koła zębate 8 i 18 zarówno w zębatej pompie hydraulicznej 1 jak zębatym silniku hydraulicznym 4 osadzone są suwliwie w taki sposób, że zagłębiają się w gniazdo 23 z wewnętrznym uzębieniem 7 i 19 odwzorowującym uzębienie koła zębatego 8 i 18 obudów 6 i 17.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Przekładnia hydrostatyczna bezstopniowa zębata składająca się z zębatej pompy hydraulicznej o zmiennej objętości roboczej i zębatego silnika hydraulicznego o zmiennej objętości roboczej, znamienna tym, że zębata pompa hydrauliczna (1) sprzężona jest hydraulicznie z zębatym silnikiem hydraulicznym (4) i ma wewnętrzną regulację wydatku (2) w hydraulicznej pompie zębatej (1) z jednoczesną wewnętrzną regulacją chłonności (3) zębatego silnika hydraulicznego (4).
2. 2. Przekładnia hydrostatyczna według zastrz. 1, znamienna tym, że we wspólnym korpusie (14) ma zębatą pompę hydrauliczną (1) sprzężoną hydraulicznie z zębatym silnikiem hydraulicznym (4) i ma zblokowaną wzajemnie wewnętrzną regulację wydatku (2) w hydraulicznej pompie zębatej (1) i wewnętrzną regulację chłonności (3) zębatego silnika hydraulicznego (4) przy korzystnym zachowaniu odwrotnie proporcjonalnego stosunku wydatku do chłonności lub innego.
3. 3. Przekładnia hydrostatyczna według zastrz. 1 i 2, znamienna tym, że wewnętrzną regulację wydatku (2) zębatej hydraulicznej pompy (1) oraz wewnętrzną regulację chłonności (3) zębatego silnika hydraulicznego (4) stanowią pary zazębionych, posadowionych na wałkach (5) i (22) kół zębatych (8) i (18), które od czoła z jednej i z drugiej strony na wałku (5) i (22) mają zespoły sprzężonych ze sobą obudów (6) i (20) korzystnie o jednakowych średnicach zewnętrznych równych średnicy zewnętrznej kół zębatych (8) i (18), i mają od strony czołowej kół zębatych (8) i (18) równą, wspólną płaszczyznę czołową (9), przy czym każdy zespół podwójnych obudów (6) i (20) ma naprzemiennie jedną z obudów (6) i (17) obrotową w stosunku do drugiej obudowy (20) i (11), i ma w obudowie obrotowej (6) i (17) wewnętrzne uzębienie (7) i (19) odwzorowujące uzębienie koła zębatego (8) i (18).

   PL 206 881 B1
4. 4. Przekładnia hydrostatyczna według zastrz. 3, znamienna tym, że koła zębate (8) osadzone są trwale, odpowiednio na wałku napędowym (5) zębatej pompy hydraulicznej (1) oraz wałku odbiorczym (15) zębatego silnika hydraulicznego (4).
5. 5. Przekładnia hydrostatyczna według zastrz. 3, znamienna tym, że zębata pompa hydrauliczna (1) i zębaty silnik hydrauliczny (4) ma wspólny nieobrotowy wałek (16), przy czym umieszczone na wałku koła zębate (18) są osadzone obrotowo.
6. 6. Przekładnia hydrostatyczna według zastrz. 3, znamienna tym, że współpracujące koła zębate (8) i (18) zarówno w zębatej pompie hydraulicznej (1) jak zębatym silniku hydraulicznym (4) osadzone są suwliwie.
7. 7. Przekładnia hydrostatyczna według zastrz. 3, znamienna tym, że pary obudów (6) i (20) zblokowane są wzajemnie klamrą (21), zaś pary obudów (11) i (17) zblokowane są wzajemnie klamrą (12).
8. 8. Przekładnia hydrostatyczna według zastrz. 3, znamienna tym, że koła zębate (8) i (18) zarówno w zębatej pompie hydraulicznej (1) jak zębatym silniku hydraulicznym (4) osadzone są suwliwie w taki sposób, że zagłębiają się w gniazdo (23) z wewnętrznym uzębieniem (7) i (19) odwzorowującym uzębienie koła zębatego (8) i (18).