RU88088U1

RU88088U1 - HYDROMECHANICAL DEVICE FOR RETURNING RETURNING AND SURVIVAL MOTION TO ROTARY WITH TRANSMITTED CHANGE OF THE TRANSMISSION NUMBER

Info

Publication number: RU88088U1
Application number: RU2009116492/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Владимирович Горбачев
Original assignee: Николай Владимирович Горбачев
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2009-10-27

Abstract

1. Гидромеханическое устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, характеризующееся тем, что содержит, по меньшей мере, один поршневой насос, поршень которого связан с управляющим механизмом, при этом поршневой насос сообщен с циклическим гидроприводом с возможностью преобразования циклических угловых перемещений вала гидропривода во вращательное движение ведомого вала механической трансмиссии. ! 2. Поршневой насос для устройства по п.1, характеризующийся тем, что корпус насоса состоит из двух цилиндров различного сечения и свободно размещен между двух поршней различных диаметров, один из которых закрепляется неподвижно, а второй выполнен с возможностью совершения рабочего хода, при этом внутренний диаметр цилиндров D1 и D2 соответствует диаметрам поршней D1 и D2. ! 3. Управляющий механизм для устройства по п.1, характеризующийся тем, что выполнен из двух рычагов, один из концов которых шарнирно закреплен на поршне и цилиндре соответственно, а другими концами они шарнирно соединены друг с другом и закреплены на каретке, расположенной на направляющей и выполненной с возможностью совершения возвратно-поступательного движения по ней. ! 4. Управляющий механизм по п.3, отличающийся тем, что каретка выполнена с роликами. ! 5. Циклический гидропривод для устройства по п.1, характеризующийся тем, что выполнен в виде статора, ротора, ведущего вала, при этом между статором и ротором образована кольцевая полость, заполненная рабочей жидкостью. ! 6. Циклический гидропривод по п.5, отличающийся тем, что ротор и статор имеют выступы, разделяющие кольцевую полость на два изолированных объема. ! 7. Ци�1. A hydromechanical device for converting a reciprocating motion into a rotary one, characterized in that it comprises at least one piston pump, the piston of which is connected to a control mechanism, the piston pump being in communication with a cyclic hydraulic actuator with the possibility of converting the cyclic angular movements of the hydraulic drive shaft into rotational movement of the driven shaft of a mechanical transmission. ! 2. The piston pump for the device according to claim 1, characterized in that the pump casing consists of two cylinders of different sections and is freely placed between two pistons of different diameters, one of which is fixed motionless, and the second is made with the possibility of making a stroke, while the inside the diameter of the cylinders D1 and D2 corresponds to the diameters of the pistons D1 and D2. ! 3. The control mechanism for the device according to claim 1, characterized in that it is made of two levers, one of the ends of which is pivotally mounted on the piston and cylinder, respectively, and the other ends are pivotally connected to each other and mounted on a carriage located on the guide and made with the possibility of reciprocating motion on it. ! 4. The control mechanism according to claim 3, characterized in that the carriage is made with rollers. ! 5. The cyclic hydraulic actuator for the device according to claim 1, characterized in that it is made in the form of a stator, rotor, drive shaft, and an annular cavity filled with a working fluid is formed between the stator and the rotor. ! 6. The cyclic hydraulic actuator according to claim 5, characterized in that the rotor and stator have protrusions that divide the annular cavity into two isolated volumes. ! 7. Qi�

Description

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно, к гидромеханическим устройствам преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное с бесступенчатым изменением передаточного числа.The utility model relates to engine building, namely, to hydromechanical devices for converting reciprocating motion into rotational motion with stepless gear ratio change.

Патентуемое решение совместимо с любыми поршневыми двигателями и может быть применено непосредственно в их конструкции вместо кривошипно-шатунного механизма. Также предложенное устройство может использоваться как трансмиссия транспортных средств, в частности, приводимых в движение мускульной силой, в силовых приводах и приводах исполнительных механизмов.The patented solution is compatible with any piston engines and can be applied directly to their design instead of the crank mechanism. Also, the proposed device can be used as a transmission of vehicles, in particular, driven by muscular power, in power drives and actuator actuators.

На протяжении всего времени с тех пор, когда появились приводные механизмы, совершались попытки найти решения, направленные на снижение затрат сил, энергии и потерь при работе таких механизмов (а также наиболее рациональных способов изменения передаточного отношения).Throughout the time since the drive mechanisms appeared, attempts were made to find solutions aimed at reducing the costs of forces, energy and losses during the operation of such mechanisms (as well as the most rational ways to change the gear ratio).

Из уровня техники известны следующие запатентованные решения.The following patented solutions are known in the art.

Из описания к авторскому свидетельству СССР №808746 (опубликовано 28.02.1981) известна гидростатическая трансмиссия, содержащая ведущий и ведомый валы, две регулируемые аксиально-поршневые машины, каждая из которых содержит наклонную шайбу, ось которой перпендикулярна оси ведущего вала, блок цилиндров и установленный между ними распределитель и две пары шестерен, связывающие ведущий и ведомый валы, причем шестерни ведомого вала связаны с ним жестко. При этом блоки цилиндров неподвижно закреплены на ведущем валу, каждая из наклонных шайб связана с соответствующей шестерней ведущего вала, распределитель выполнен разрезным, а каждая шестерня соединена с соответствующей его частью, а пары шестерен имеют различные передаточные числа.From the description of USSR author's certificate No. 808746 (published on 02.28.1981), a hydrostatic transmission is known that contains drive and driven shafts, two adjustable axial piston machines, each of which contains an inclined washer, the axis of which is perpendicular to the axis of the drive shaft, the cylinder block and installed between they distributor and two pairs of gears connecting the drive and driven shafts, and the gears of the driven shaft are rigidly connected with it. In this case, the cylinder blocks are fixedly mounted on the drive shaft, each of the inclined washers is connected to the corresponding gear of the drive shaft, the distributor is split, and each gear is connected to its corresponding part, and the pairs of gears have different gear ratios.

Кроме этого, известна бесступенчатая механическая трансмиссия, содержащая входной и выходной валы, связанные между собой планетарным рядом, две гидравлически соединенные объемные гидромашины, каждая из которых связана с соответствующим звеном планетарного ряда, при этом одна из них выполнена реверсивной и регулируемой, гидронасос подпитки, подключенный к гидролиниям гидромашин и кинематически соединенный с входным валом трансмиссии, две сблокированные между собой управляемые муфты включения зубчатых передач. При этом другая гидромашина выполнена реверсивной и регулируемой и соединена с коронной шестерней, а первая гидромашина соединена с солнечной шестерней, входной и выходной валы установлены с возможностью соединений между собой одной из управляемых муфт включения зубчатых передач. Водило планетарного ряда кинематически связано с входным валом, а одно из звеньев этого ряда кинематически связано с выходным валом посредством муфт включения (а.с. СССР №1194715, опубликовано 07.02.1987).In addition, a stepless mechanical transmission is known that contains input and output shafts connected to each other by a planetary gear set, two hydraulically connected volumetric hydraulic machines, each of which is connected to the corresponding link of the planetary gear set, one of which is made reversible and adjustable, a feed pump connected to hydraulic lines of hydraulic machines and kinematically connected to the input shaft of the transmission, two controlled gear clutches interlocked with each other. At the same time, the other hydraulic machine is reversible and adjustable and is connected to the ring gear, and the first hydraulic machine is connected to the sun gear, the input and output shafts are installed with the possibility of interconnecting one of the controlled gear clutches. The planetary carrier drove kinematically connected to the input shaft, and one of the links of this series is kinematically connected to the output shaft through the inclusion clutches (AS USSR No. 1194715, published on 02/07/1987).

Также из описания к патенту РФ №2133895 (опубликован 27.07.1999) известна бесступенчатая трансмиссия с возможностью управления крутящим моментом типа полоса - желобочные колеса, содержащая блок управления, управляемый водителем или другим оператором (посредством управляющего элемента), изменяющий передаточное отношение компонент, содержащий, по меньшей мере, одну полосу, находящуюся в приводном контакте с двумя узлами шкивов, имеющими параллельные, но находящиеся на расстоянии одна от другой оси вращения и лежащие, по существу, в общей радиальной плоскости, в котором каждый узел шкива имеет вал и установленные на нем два желобочных колеса с возможностью изменения расстояния между осями желобочных колес, чувствительную к крутящему моменту связь между, по меньшей мере, одним узлом шкива и его валом и средство для создания между ними осевой силы, которая представляет собой функцию величины и направления крутящего момента, который передается узлом шкива, и нагрузочные средства, воздействующие на узлы шкивов для воздействия нагрузочной силы на желобочные колеса, при этом чувствительная к крутящему моменту связь на одном из валов содержит шариковинтовое сцепление между ним и желобочным колесом.Also, from the description of the patent of the Russian Federation No. 2133895 (published July 27, 1999), a continuously variable transmission with the ability to control the torque of the strip type is known as groove wheels, comprising a control unit controlled by a driver or other operator (by means of a control element) that changes the gear ratio of a component containing at least one strip in drive contact with two pulley assemblies having parallel but spaced apart from one another axis of rotation and lying substantially radially in common plane, in which each pulley assembly has a shaft and two grooved wheels mounted on it with the possibility of changing the distance between the axes of the grooved wheels, a torque-sensitive connection between at least one pulley assembly and its shaft and means for creating an axial between them forces, which is a function of the magnitude and direction of the torque transmitted by the pulley assembly, and load means acting on the pulley assemblies to exert a loading force on the groove wheels, while feeling te a torque relationship on one of the shafts comprises a ball screw coupling between them sheave.

Известные на сегодняшний день конструкции гидропередач в наибольшей степени подходят для передачи высоких моментов при низких скоростях вращения ведомых валов.The currently known hydraulic transmission designs are most suitable for transmitting high moments at low speeds of rotation of the driven shafts.

Недостатками известных устройств, применяемых для бесступенчатого изменения передаточного отношения в транспортных средствах с двигателями внутреннего сгорания, являются несовпадение угловых и линейных скоростей (проскальзывание), что влечет за собой ограничения по величине передаваемого момента, потери мощности и повышенный износ движущихся элементов конструкции.The disadvantages of the known devices used to continuously change the gear ratio in vehicles with internal combustion engines are the mismatch of the angular and linear speeds (slippage), which entails restrictions on the magnitude of the transmitted moment, power loss and increased wear of moving structural elements.

Патентуемое решение работоспособно и в условиях для передачи высоких моментов при низких скоростях вращения ведомых валов, но может быть применено и для создания повышающих передач.The patented solution is workable also in conditions for transmitting high moments at low speeds of rotation of the driven shafts, but can also be used to create overdrive gears.

Техническим результатом, достигаемым при использовании патентуемого решения, является, во-первых, исключение необходимости использования в конструкции транспортных средств механизмов сцепления и коробки передач, во-вторых, создание конструкции трансмиссии, при работе которой исключается эффект проскальзывания, связанный с несовпадением угловых и линейных скоростей, что влечет за собой ограничение по величине передаваемого момента, потери мощности и повышенный износ движущихся элементов конструкции, кроме этого, при использовании предлагаемого устройства в конструкции силовых приводов движителей и исполнительных механизмов сохраняются все компоновочные преимущества гидравлических передач.The technical result achieved by using the patented solution is, firstly, eliminating the need to use clutch and gear mechanisms in vehicle designs, and secondly, creating a transmission design that eliminates the slippage effect associated with the mismatch of angular and linear speeds , which entails a limitation in the magnitude of the transmitted moment, power loss and increased wear of moving structural elements, in addition, when using edlagaemogo device all advantages of the layout of hydraulic transmissions are stored in the design of actuators and propulsors actuators.

Кроме этого, техническим результатом является упрощение конструкции устройства и исключение «неуравновешенности», возникающей при вращении коленчатого вала, моментов, приводящих к перекосу поршней в цилиндрах, требующих для своего устранения применения крейцкопфов и подобных устройств, а также снижение материалоемкости за счет исключения необходимости создания больших внутренних объемов картера коленчатого вала.In addition, the technical result is to simplify the design of the device and eliminate the "imbalance" that occurs when the crankshaft rotates, the moments leading to the misalignment of the pistons in the cylinders, which require crossheads and similar devices to be eliminated, as well as reducing material consumption by eliminating the need to create large internal crankcase crankcase volumes.

Также использование патентуемого решения приводит к бесступенчатому изменению передаточного числа, управление которым осуществляется посредством совершенно новой конструкции управляющего механизма, применение которого позволит повысить производительность устройства и снизить потери при его работе.Also, the use of a patented solution leads to a stepless change in the gear ratio, which is controlled by a completely new design of the control mechanism, the use of which will increase the productivity of the device and reduce losses during its operation.

Патентуемое решение может быть применено в конструкции поршневых двигателей вместо кривошипно-шатунного механизма, принципиальные недостатки которого, такие как «неуравновешенность», возникающая при вращении коленчатого вала, моменты, приводящие к перекосу поршней в цилиндрах, требующие для своего устранения применения крейцкопфов и подобных устройств, компоновочная необходимость создания больших внутренних объемов картера коленчатого вала и, соответственно - большая материалоемкость - хорошо известны.The patented solution can be used in the design of piston engines instead of a crank mechanism, the fundamental disadvantages of which, such as the “imbalance” that occurs when the crankshaft rotates, the moments leading to the distortion of the pistons in the cylinders, which require crossheads and similar devices to eliminate them, the layout need for creating large internal volumes of the crankcase crankshaft and, consequently, high material consumption, are well known.

Кроме этого, при использовании, например, в конструкции велосипеда, по сравнению с используемыми цепными передачами с изменением передаточного числа, достигается следующий результат:In addition, when used, for example, in the construction of a bicycle, in comparison with the used chain gears with a change in the gear ratio, the following result is achieved:

- уменьшение веса за счет исключения таких систем, как ведущие и ведомые звездочки, суппортов в цепи;- weight reduction due to the exclusion of systems such as leading and driven sprockets, calipers in the chain;

- отсутствие явлений, подобных перекосу цепной передачи, которые приводят к уменьшению К.П.Д. и повышенному износу;- the absence of phenomena similar to the distortion of the chain transmission, which lead to a decrease in KPD and increased wear;

- бесступенчатое изменение передаточного числа, управляемое одним исполнительным механизмом;- stepless gear ratio change, controlled by one actuator;

- компоновочные преимущества, состоящие в увеличении дорожного просвета за счет отсутствия большой ведущей звездочки и заднего суппорта и возможности создания переднеприводных и полноприводных мускульных транспортных средств;- layout advantages, consisting in increasing ground clearance due to the lack of a large drive sprocket and rear caliper and the possibility of creating front-wheel and all-wheel drive muscular vehicles;

- возможность реализации предлагаемого решения в картере, защищающем его от механических воздействий и загрязнений при постоянной смазке в масляной ванне, обеспечивающая повышенный эксплуатационный ресурс.- the possibility of implementing the proposed solution in the crankcase, which protects it from mechanical stress and contamination with constant lubrication in an oil bath, providing increased operational life.

Поскольку устройство может быть выполнено как в одном блоке с двигателем, так и в варианте, в котором с двигателем сблокирован только насос, а гидропривод и механическая трансмиссия выполнены в блоке с движителем (колесом, ротором летательного аппарата и т.п.) и связаны между собой только гибкими рукавами - гидролиниями, возможность изменения вектора тяги движителя достигается без применения механических узлов (шарниров равных угловых скоростей, автоматов перекоса и т.п.).Since the device can be made both in one unit with the engine, and in the version in which only the pump is blocked with the engine, and the hydraulic drive and mechanical transmission are made in the unit with the propulsion (wheel, rotor of the aircraft, etc.) and are connected between only flexible hoses - hydraulic lines, the ability to change the thrust vector of the propulsion is achieved without the use of mechanical components (hinges of equal angular speeds, swashplate, etc.).

Заявленный технический результат достигается за счет применения гидромеханического устройства преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, которое содержит, по меньшей мере, один поршневой насос, поршень которого связан с управляющим механизмом, при этом поршневой насос сообщен с циклическим гидроприводом, угловое перемещение вала которого преобразуется во вращение ведомого вала посредством механической трансмиссии.The claimed technical result is achieved through the use of a hydromechanical device for converting reciprocating motion into rotary, which contains at least one piston pump, the piston of which is connected to a control mechanism, while the piston pump is in communication with a cyclic hydraulic drive, the angular displacement of the shaft of which is converted into rotation of the driven shaft by means of a mechanical transmission.

В качестве поршневого насоса могут быть использованы поршневые насосы различных конструкций, обеспечивающих изменение производительности и развиваемого усилия при совершении одного такта.As a piston pump, piston pumps of various designs can be used, providing a change in productivity and the developed force when making one stroke.

Для упрощения конструкции и повышения производительности, может быть использован насос, корпус которого состоит из двух цилиндров различного сечения и свободно размещен между двух поршней различных диаметров, один из которых закрепляется неподвижно, а второй выполнен с возможностью совершения рабочего хода, при этом внутренний диаметр цилиндров D1 и D2 соответствует диаметрам поршней D1 и D2.To simplify the design and increase productivity, a pump can be used, the casing of which consists of two cylinders of various sections and is freely placed between two pistons of various diameters, one of which is fixedly mounted, and the second is made with the possibility of making a stroke, while the inner diameter of the cylinders D1 and D2 corresponds to the diameters of the pistons D1 and D2.

В частности, в конструкции также может быть применен поршневой насос с одним поршнем и цилиндром постоянного диаметра, при этом производительность одного такта нагнетания насоса должна определяться и управляться величиной рабочего хода поршня.In particular, a piston pump with one piston and a cylinder of constant diameter can also be used in the design, while the performance of one pumping stroke must be determined and controlled by the magnitude of the piston stroke.

Для управления перемещением насоса в конструкцию устройства входит управляющий механизм, который выполнен в виде двух сочлененных рычагов, один из концов которых шарнирно закреплен на поршне и цилиндре, соответственно, а другими концами они шарнирно соединены друг с другом и закреплены на каретке, расположенной на направляющей и выполненной с возможностью совершения возвратно-поступательного движения по ней.To control the movement of the pump, the device includes a control mechanism, which is made in the form of two articulated levers, one of the ends of which is pivotally mounted on the piston and cylinder, respectively, and the other ends are pivotally connected to each other and mounted on a carriage located on the guide and made with the possibility of reciprocating motion on it.

Возвратно-поступательное движение каретка может совершать за счет ее выполнения с роликами.The carriage can reciprocate due to its implementation with the rollers.

Данная конструкция управляющего механизма позволит упростить управление насосом и обеспечить бесступенчатое изменение передаточного числа.This design of the control mechanism will simplify pump control and provide a stepless change in gear ratio.

Циклический гидропривод устройства выполнен в виде статора, ротора, ведущего вала, при этом между статором и ротором образована кольцевая полость, заполненная рабочей жидкостью, и имеющая (два штуцера для сообщения с насосами или насосом и емкостью для вытесненного рабочего тела).The cyclic hydraulic drive of the device is made in the form of a stator, rotor, drive shaft, while an annular cavity is formed between the stator and rotor, filled with working fluid, and having (two fittings for communication with pumps or a pump and a container for an expelled working fluid).

Ротор и статор имеют выступы, разделяющие кольцевую полость на два изолированных объема. Выступы могут быть выполнены в форме усеченной призмы.The rotor and stator have protrusions that divide the annular cavity into two isolated volumes. The protrusions can be made in the form of a truncated prism.

Вал и ротор могут быть выполнены в виде одной детали.The shaft and rotor can be made in one piece.

Для преобразования углового перемещения вала гидропривода во вращательное движение ведомого вала и окончательного определения соотношения количества рабочих циклов гидропривода и количества оборотов ведомого вала, служит трансмиссия - механическая шестеренчатая передача, которая включает, по меньшей мере, две шестеренчатые пары, образуемые, соответственно, ведущей шестерней, размещенной на ведущем валу, и ведомой шестерней, размещенной на ведомом валу, при этом шестерни, образующие пары, (исходя из компоновки) выполнены разного диаметра, но имеют одинаковое передаточное отношение.To transform the angular displacement of the hydraulic drive shaft into the rotational movement of the driven shaft and finally determine the ratio of the number of hydraulic drive cycles and the number of revolutions of the driven shaft, a transmission is used - a mechanical gear transmission, which includes at least two gear pairs formed, respectively, by a pinion gear, placed on the drive shaft and driven gear placed on the driven shaft, while the gears forming pairs (based on the layout) are made of different diameters pa, but have the same gear ratio.

С целью уменьшения трения деталей, ведомый вал с шестерней размещен в картере, заполненном смазкой.In order to reduce the friction of parts, the driven shaft with the gear is placed in the crankcase filled with grease.

Ведомый вал трансмиссии может являться одновременно и валом движителя транспортного средства.The drive shaft of the transmission can also be the shaft of the vehicle propulsion.

В частности, шестерни могут быть выполнены косозубыми, а их передаточное отношение должно быть больше или равно 4:1.In particular, the gears can be helical, and their gear ratio should be greater than or equal to 4: 1.

Использование патентуемой конструкции трансмиссии позволяет исключить несовпадение угловых и линейных скоростей и приведет к увеличению КПД.Using the patented transmission design eliminates the mismatch of angular and linear speeds and will lead to an increase in efficiency.

Далее решение поясняется ссылками на фигуры.Next, the solution is illustrated by reference to the figures.

Так, на фиг.1 изображена схема варианта компоновки двухцилиндрового поршневого двигателя, объединяющего все узлы предлагаемой конструкции.So, figure 1 shows a diagram of a variant of the layout of a two-cylinder piston engine that combines all the nodes of the proposed design.

На фиг.2 - поршневой насос переменной производительности и стадии его работыFigure 2 - piston pump of variable capacity and stages of its operation

На фиг.3-конструкция управляющего механизмаFigure 3-design of the control mechanism

На фиг.4- циклический гидроприводFigure 4 - cyclic hydraulic drive

На фиг.5 - механическая трансмиссия.Figure 5 - mechanical transmission.

Гидромеханическое устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, конструкция которого приведена на фиг.1, содержит два поршневых насоса 1 с подвижным 2 и неподвижным 3 поршнями, циклический гидропривод 4, выполненный в виде статора 5, ротора 6, и ведущего вала 7, механической трансмиссии, включающей ведомый вал 8, шестеренчатую пару, образованную шестерней 9, размещенной на ведомом валу 8 и шестерней 10, размещенной на ведущем валу 7, при этом между статором 5 и ротором 6 образована кольцевая полость 11, заполненная рабочей жидкостью, имеющая два штуцера, сообщающих ее с полостью корпусов 12 поршневых насосов 1 и выполненных в виде неподвижного поршня 3 насоса 1.The hydromechanical device for converting reciprocating motion into rotational motion, the design of which is shown in Fig. 1, contains two piston pumps 1 with a movable 2 and a fixed 3 pistons, a cyclic hydraulic actuator 4, made in the form of a stator 5, a rotor 6, and a drive shaft 7, mechanical a transmission including a driven shaft 8, a gear pair formed by a gear 9 located on the driven shaft 8 and a gear 10 located on the drive shaft 7, while an annular cavity 11 is formed between the stator 5 and the rotor 6, filled with p bochey fluid, having two fitting reporting it to the body cavity 12 of piston pumps 1 and formed in a fixed piston 3 of the pump 1.

Рассматриваемая на фиг.1 компоновка двухцилиндрового поршневого двигателя может быть применена в двигателях внутреннего сгорания, двигателях внешнего сгорания, в том числе паровых двигателях, двигателях Эриксона и Стирлинга.Considered in figure 1, the layout of a two-cylinder reciprocating engine can be applied in internal combustion engines, external combustion engines, including steam engines, Erickson and Stirling engines.

Конструкция поршневого насоса переменной производительности, приведенная на фиг.2, включает цилиндр 12 переменного сечения с внутренними диаметрами D1 и D2 и два поршня различных диаметров, соответствующих D1 и D2.The design of the variable displacement piston pump shown in FIG. 2 includes a variable-section cylinder 12 with inner diameters D1 and D2 and two pistons of different diameters corresponding to D1 and D2.

Один из поршней - поршень 13 с диаметром D2 - закрепляется неподвижно, а второй - поршень 14 (2) с диаметром D1 совершает рабочий ход А-А1.One of the pistons - the piston 13 with a diameter of D2 - is fixed motionless, and the second - the piston 14 (2) with a diameter of D1 makes a working stroke A-A1.

Цилиндр 12 размещен между поршнями свободно с возможностью осевого перемещения при перемещении подвижного поршня 14 (2) на расстояние А-А1 на такое же расстояние.The cylinder 12 is placed between the pistons freely with the possibility of axial movement when moving the movable piston 14 (2) at a distance A-A1 at the same distance.

Таким образом, производительность насоса при постоянной величине перемещения (рабочего хода) будет определяться перемещением (рабочим ходом) цилиндра 12.Thus, the pump capacity at a constant value of displacement (stroke) will be determined by the displacement (stroke) of the cylinder 12.

Если цилиндр при рабочем ходе поршня 14 (2) остается неподвижным (стадия 3), объем вытесненного рабочего тела (масла или аналога тормозной жидкости) пропорционален квадрату диаметра D1, умноженному на величину А-А1.If the cylinder remains stationary during the piston stroke 14 (2) (stage 3), the volume of the displaced working fluid (oil or brake fluid analog) is proportional to the square of the diameter D1 times A-A1.

Если цилиндр совершает перемещение А-А1 (стадия 1), объем вытесненного рабочего тела пропорционален квадрату D2, умноженному на величину А-А1.If the cylinder moves A-A1 (stage 1), the volume of the displaced working fluid is proportional to the square D2 times A-A1.

Если цилиндр перемещается на часть величины рабочего хода поршня 14 (2), объем вытесненного рабочего тела пропорционален ходу цилиндра и находится в промежутке между стадиями 1 и 2.If the cylinder moves by a part of the stroke of the piston 14 (2), the volume of the displaced working fluid is proportional to the stroke of the cylinder and lies between the stages 1 and 2.

Таким образом, производительность насоса пропорциональна величине хода цилиндра, а развиваемое усилие - прямо пропорционально величине хода цилиндра. Производительность и развиваемое усилие, в свою очередь, находятся между собой в обратно пропорциональной зависимости и это соотношение изменяется плавно, без ступеней.Thus, the performance of the pump is proportional to the magnitude of the stroke of the cylinder, and the developed force is directly proportional to the magnitude of the stroke of the cylinder. Productivity and the developed effort, in turn, are inversely proportional to each other and this ratio changes smoothly, without steps.

Без управляющего воздействия цилиндр насоса совершит максимальное перемещение. Для управления насосом в конструкцию введен управляющий механизм, конструкция и принцип работы которого раскрыты на фиг.3. Управляющий механизм шарнирно соединен посредством двух (рычагов) с подвижным поршнем насоса и с цилиндром насоса. Оба (рычага) также шарнирно соединены друг с другом и закреплены на каретке, которая совершает возвратно-поступательные движения при работе насоса вдоль направляющей. Направляющая может быть выполнена в виде линейки с прорезью, размер которой соответствует размеру (ширине) каретки.Without control action, the pump cylinder will make maximum movement. To control the pump, a control mechanism is introduced into the structure, the design and operation of which are disclosed in Fig. 3. The control mechanism is pivotally connected by means of two (levers) to the movable piston of the pump and to the pump cylinder. Both (levers) are also pivotally connected to each other and mounted on the carriage, which performs reciprocating movements when the pump is running along the guide. The guide can be made in the form of a ruler with a slot, the size of which corresponds to the size (width) of the carriage.

На фиг.4 приведен эскиз конструкции гидропривода в поперечном разрезе. Конструктивно гидропривод 4 состоит из статора 5 с цилиндрической внутренней поверхностью, вала 7 и ротора 6. Ротор и статор имеют выступы 15, выполненные в форме усеченной призмы. Между статором и ротором образуется кольцевая полость 11, которая заполняется рабочим телом. Выступы разделяют внутренний объем кольцевой полости 11 на две изолированные объемы переменной величины. Торцевые окончания статора закрыты крышками с соосными отверстиями для установки герметичных подшипников вала, которые на фигуре, представляющей поперечный разрез устройства, не показаны. Вал 7 и ротор 6 могут быть выполнены в виде одной детали, так как их продольные размеры в пределах автора равны либо жестко связаны между собой.Figure 4 shows a sketch of the design of the hydraulic actuator in cross section. Structurally, the hydraulic actuator 4 consists of a stator 5 with a cylindrical inner surface, a shaft 7 and a rotor 6. The rotor and stator have protrusions 15 made in the form of a truncated prism. An annular cavity 11 is formed between the stator and the rotor, which is filled with a working fluid. The protrusions divide the internal volume of the annular cavity 11 into two isolated volumes of variable size. The end ends of the stator are closed with caps with coaxial holes for installing sealed shaft bearings, which are not shown in the figure representing a transverse section of the device. The shaft 7 and the rotor 6 can be made in the form of a single part, since their longitudinal dimensions within the author are equal or rigidly interconnected.

Изолированные внутренние объемы статора через штуцеры сообщаются с поршневыми насосами переменной производительности. Поскольку внутренних объемов переменной величины - два, и для сообщения статору и валу углового перемещения необходимо производить нагнетание рабочей жидкости через один штуцер и откачку равного объема жидкости через второй, в предлагаемом гидромеханическом устройстве могут быть применены два насоса переменной производительности, работающие в противофазе (фиг.1). Также может быть применен и один насос двойного действия или же один из штуцеров должен сообщаться со свободным объемом для закачки и откачки рабочей жидкости.The isolated internal volumes of the stator through the fittings communicate with variable displacement piston pumps. Since the internal volumes of variable size are two, and for the stator and the shaft to move angularly, it is necessary to pump the working fluid through one fitting and pump out an equal volume of fluid through the second, in the proposed hydromechanical device two variable-capacity pumps operating in antiphase can be used (Fig. one). One double-acting pump can also be used, or one of the fittings must communicate with the free volume for pumping and pumping out the working fluid.

При попеременной подаче жидкости в изолированные объемы автора, ротор совершает циклические угловые перемещения на величину до 360 градусов. При этом величина перемещения прямо пропорциональна объему поданной жидкости (производительности насоса), а момент на валу привода при применении насоса описанной конструкции обратно пропорционален объему поданной жидкости.With alternate flow of fluid into the isolated volumes of the author, the rotor performs cyclic angular movements up to 360 degrees. In this case, the amount of displacement is directly proportional to the volume of liquid supplied (pump capacity), and the moment on the drive shaft when using a pump of the described design is inversely proportional to the volume of liquid supplied.

Для преобразования углового перемещения ведущего вала (вала гидропривода) во вращательное движение ведомого вала и определения соотношения количества рабочих циклов насоса и количества оборотов ведомого вала служит механическая шестеренчатая передача с двумя обгонными муфтами, изображенная на фиг.5. Рассматриваемая в данном примере трансмиссия конструктивно состоит из двух пар шестерней (предпочтительно, косозубых) с разными диаметрами, но одинаковым передаточным отношением (4:1). Две ведущие шестерни размещены на ведущем валу (валу гидропривода), две ведомые - соответственно, на ведомом валу, который может являться одновременно и валом движителя транспортного средства. При необходимости достижения больших передаточных чисел может быть введена третья и последующие ступени трансмиссии - простые пары шестерней.To convert the angular displacement of the drive shaft (hydraulic drive shaft) into the rotational movement of the driven shaft and determine the ratio of the number of pump operating cycles and the number of revolutions of the driven shaft, a mechanical gear transmission with two overrunning clutches is shown in FIG. 5. The transmission considered in this example constructively consists of two pairs of gears (preferably helical gears) with different diameters, but the same gear ratio (4: 1). Two drive gears are located on the drive shaft (hydraulic drive shaft), two driven gears, respectively, on the driven shaft, which can simultaneously be the shaft of the vehicle propulsion. If it is necessary to achieve large gear ratios, a third and subsequent transmission stages can be introduced - simple pairs of gears.

Большая по размерам пара шестерней в первой ступени трансмиссии сцеплена напрямую, а меньшая - через дополнительную (паразитную шестерню), поэтому при любом направлении вращения ведущих шестерней, вращение ведомых шестерней остается однонаправленным. Поскольку обе пары шестерней постоянно находятся в зацеплении, трансмиссия становится работоспособной только при использовании в конструкции двух обгонных муфт, предпочтительно, кулачковых. Обгонные муфты могут быть размещены как внутри ведущих шестерней (при разнонаправленных свободных ходах муфт), так и внутри ведомых (при одинаковом направлении свободного хода муфт). Выбор варианта размещения зависит от условий компоновки. В повышающей передаче обгонные муфты целесообразнее размещать в ведущих шестернях.A larger pair of gears in the first stage of the transmission is directly coupled, and a smaller one through an additional (spurious gear), therefore, for any direction of rotation of the drive gears, the rotation of the driven gears remains unidirectional. Since both pairs of gears are constantly engaged, the transmission becomes operational only when two overrunning clutches, preferably cam, are used in the design. Overrunning clutches can be placed both inside the drive gears (with multidirectional freewheels of the couplings) and inside the driven gears (with the same direction of free play of the couplings). The choice of accommodation option depends on the layout conditions. In an overdrive, overrunning clutches are more appropriate to be placed in drive gears.

В обоих вариантах компоновки направление вращения ведомого вала задано направлениями свободных ходов обгонных муфт.In both versions of the layout, the direction of rotation of the driven shaft is given by the directions of free travels of the freewheels.

Для реверсирования направления вращения ведомого вала может быть применен вариант трансмиссии с двумя блоками ведущих и ведомых шестерней. При этом направление свободных ходов обгонных муфт в этих двух блоках должно быть противоположным.To reverse the direction of rotation of the driven shaft, a transmission option with two blocks of driving and driven gears can be used. In this case, the direction of free travels of overrunning clutches in these two blocks should be opposite.

В целом, устройство работает следующим образом.In General, the device operates as follows.

При совершении движения подвижного поршня и цилиндра первого насоса по направлению к неподвижному поршню, являющимся также и штуцером, происходит вытеснение объема рабочего тела, за счет давления которого на выступ ротора он перемещается, уменьшая один из изолированных объемов в кольцевой полости, создавая угловое перемещение вала гидропривода. Соответственно, рабочее тело из другого объема поступает в полость цилиндра второго насоса через штуцер и воздействует на подвижный поршень и цилиндр второго насоса, которые начинают перемещаться в направлении, противоположном движению первого насоса.When the movable piston and cylinder of the first pump move towards the stationary piston, which is also a fitting, the volume of the working fluid is displaced, due to the pressure of which it moves to the protrusion of the rotor, reducing one of the isolated volumes in the annular cavity, creating an angular movement of the hydraulic drive shaft . Accordingly, the working fluid from a different volume enters the cylinder cavity of the second pump through the fitting and acts on the movable piston and the cylinder of the second pump, which begin to move in the opposite direction to the movement of the first pump.

При следующем такте работы второй насос работает на нагнетание, первый насос - на откачку рабочего тела. При этом направление углового перемещения вала гидропривода меняется на противоположное первоначальному.At the next cycle of operation, the second pump works to discharge, the first pump - to pump the working fluid. In this case, the direction of the angular displacement of the hydraulic drive shaft changes to the opposite of the original one.

При постоянной величине рабочего хода подвижных поршней обоих насосов производительность насосов зависит от величины перемещения цилиндров, регулируемой управляющим механизмом. Если линейка управляющего механизма параллельна оси перемещения подвижного поршня и цилиндра, цилиндр совершает движение на расстояние, равное рабочему ходу поршня. Если линейка отклонена на некоторый угол, перемещение цилиндра будет меньше рабочего хода поршня насоса.With a constant value of the working stroke of the movable pistons of both pumps, the performance of the pumps depends on the amount of displacement of the cylinders controlled by the control mechanism. If the ruler of the control mechanism is parallel to the axis of movement of the movable piston and cylinder, the cylinder makes a movement at a distance equal to the stroke of the piston. If the ruler is deflected by a certain angle, the movement of the cylinder will be less than the stroke of the pump piston.

При каждом такте - попеременном нагнетании и откачке рабочего тела в изолированные объемы гидропривода вал гидропривода совершает угловые перемещения, которые с помощью механической трансмиссии преобразуются во вращательное движение ведомого вала.At each cycle - alternately pumping and pumping the working fluid into the isolated volumes of the hydraulic drive, the hydraulic drive shaft makes angular movements, which are transformed by means of a mechanical transmission into the rotational movement of the driven shaft.

Claims

1. A hydromechanical device for converting a reciprocating motion into a rotary one, characterized in that it comprises at least one piston pump, the piston of which is connected to a control mechanism, the piston pump being in communication with a cyclic hydraulic actuator with the possibility of converting the cyclic angular movements of the hydraulic drive shaft into rotational movement of the driven shaft of a mechanical transmission.

2. The piston pump for the device according to claim 1, characterized in that the pump casing consists of two cylinders of different sections and is freely placed between two pistons of different diameters, one of which is fixed motionless, and the second is made with the possibility of making a stroke, while the inside the diameter of the cylinders D1 and D2 corresponds to the diameters of the pistons D1 and D2.

3. The control mechanism for the device according to claim 1, characterized in that it is made of two levers, one of the ends of which is pivotally mounted on the piston and cylinder, respectively, and the other ends are pivotally connected to each other and mounted on a carriage located on the guide and made with the possibility of reciprocating motion on it.

4. The control mechanism according to claim 3, characterized in that the carriage is made with rollers.

5. The cyclic hydraulic actuator for the device according to claim 1, characterized in that it is made in the form of a stator, rotor, drive shaft, and an annular cavity filled with a working fluid is formed between the stator and the rotor.

6. The cyclic hydraulic actuator according to claim 5, characterized in that the rotor and stator have protrusions that divide the annular cavity into two isolated volumes.

7. The cyclic hydraulic actuator according to claim 6, characterized in that the protrusions are made in the form of a truncated prism.

8. The cyclic hydraulic actuator according to claim 5, characterized in that the shaft and rotor are made in one piece.

9. The mechanical transmission for the device according to claim 1, characterized in that it includes at least two gear pairs formed respectively by a drive gear located on the drive shaft and a driven gear placed on the driven shaft, while the gears forming pairs are made of different diameters, but the pairs have the same gear ratio.

10. The transmission according to claim 9, characterized in that the pair of gears having a smaller diameter is connected through a spurious gear.

11. The transmission according to claim 9, characterized in that the driving or driven gears are placed on the shaft using overrunning clutches.

12. The transmission according to claim 9, characterized in that the driven shaft with the gear is located in the crankcase filled with grease.

13. The transmission according to claim 9, characterized in that the driven shaft is simultaneously the shaft of the vehicle propulsion.

14. The transmission according to claim 9, characterized in that the gears are helical.

15. The transmission according to claim 9, characterized in that the gear ratio is equal to or greater than 4: 1.