Узел, объединяющий функции подпитки и резервуара в картере гидромашины

Изобретение относится к узлу (100), содержащему гидромашину, выполненную с возможностью соединения с гидравлическим контуром, подпиточный насос, пригодный для выполнения подпитки гидравлического контура, картер (5), ограничивающий внутренний объем, при этом гидромашина и подпиточный насос расположены во внутреннем объеме картера, внутренний объем картера содержит первичную зону (55), выполненную с возможностью размещения в ней подпиточного насоса и погружения в масло таким образом, что подпиточный насос погружен в масло, когда зона погружена, и вторичную зону (56), сообщающуюся по текучей среде с первичной зоной и выполненную с возможностью размещения в ней гидромашины. Изобретение относится также к транспортному средству, содержащему такой узел. Технический результат – сокращение габаритов. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

Настоящее изобретение относится к области гидростатических трансмиссий, в частности, к конструкциям картеров для гидравлических машин.

Изобретение может, в частности, использоваться для выполнения вспомогательной гидростатической трансмиссии в транспортном средстве.

Уровень техники

Выполнение гидростатической трансмиссии в транспортном средстве требует установки различных компонентов, в том числе одной или нескольких гидромашин, которые могут работать в качестве насоса или мотора, систем для распределения, подпитки, фильтрации и хранения масла.

Результатом этого множества компонентов является значительное загромождение, которое представляет проблему при проектировании транспортного средства.

Кроме того, необходимо соединять эти различные компоненты, что приводит к множеству гидравлических шлангов и электрических соединений, создающих, в частности, проблемы стягивания шлангов.

Для ограничения загромождения, связанного с компонентами и их соединениями, уже предлагалось группировать в определенном месте некоторые функции, такие как функции фильтрации и насосной перекачки масла.

Однако загромождение остается значительным, особенно из-за различных масляных резервуаров, требуемых для надлежащей работы различных компонентов.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является уменьшение громоздкости компонентов для осуществления гидростатической трансмиссии транспортного средства и упрощение интеграции гидростатической трансмиссии в транспортное средство.

В этом отношении объектом изобретения является узел, содержащий:

- гидромашину, выполненную с возможностью соединения с гидравлическим контуром,

- подпиточный насос, пригодный для выполнения подпитки гидравлического контура,

- картер, ограничивающий внутренний объем,

отличающийся тем, что

- гидромашина и подпиточный насос расположены во внутреннем объеме картера,

- внутренний объем картера содержит первичную зону, выполненную с возможностью размещения в ней подпиточного насоса и погружения в масло таким образом, что подпиточный насос погружен в масло, когда зона погружена, и вторичную зону, сообщающуюся по текучей среде с первичной зоной и выполненную с возможностью размещения в ней гидромашины.

Предпочтительно, хотя и не обязательно, узел согласно изобретению может дополнительно содержать по меньшей мере один из следующих признаков:

- Первичная зона имеет вместимость масла, когда в ней расположен подпиточный насос, меньшую, чем номинальное количество масла для обеспечения работы гидравлического контура, что обеспечивает перелив масла во вторичную зону. Картер содержит ограничительный элемент для ограничения распространения возмущения масла от вторичной зоны в первичную зону.

- Ограничительный элемент содержит один из элементов, выбранный из следующей группы:

- стенка, расположенная между первичной зоной и вторичной зоной, ограничивающая сечение отверстия сообщения между этими зонами,

- канал, предназначенный для сообщения по текучей среде между первичной зоной и вторичной зоной и образующий сужение,

- стенка, образующая переливной барьер,

- группа стенок, образующая перегородку между зонами, или

- сетка.

- Первичная зона дополнительно выполнена с возможностью образования сливного резервуара для гидравлического контура, а узел дополнительно содержит устройство управления опорожнением гидравлического контура.

- Узел дополнительно содержит устройство для фильтрации масла в картере.

- Картер содержит основной корпус, ограничивающий вторичную зону внутреннего объема, и выступ возле основного корпуса, ограничивающий первичную зону внутреннего объема.

Объектом изобретения является также транспортное средство, содержащее раму и узел в соответствии с предыдущим описанием, причем картер узла закреплен на раме.

Предпочтительно, но не обязательно, транспортное средство согласно изобретению может дополнительно содержать по меньшей мере один из следующих признаков:

- Первичная зона и вторичная зона расположены таким образом, что масло течет самотеком из вторичной зоны в первичную зону;

- Вместимость первичной зоны меньше, чем номинальный объем масла для работы гидравлического контура, так что во вторичной зоне имеется излишек масла, по меньшей мере, частично, покрывающий определенные подвижные части гидромашины;

- Транспортное средство содержит две оси, определяющие основное направление рамы, при этом выступ и основной корпус картера смещены друг относительно друга в этом основном направлении.

Объектом изобретения является также транспортное средство, содержащее такой узел, закрепленный на раме.

Предлагаемый узел снижает загромождение благодаря расположению масляного резервуара в картере, общем для гидромашины и подпиточного насоса.

Кроме того, тот факт, что внутренний объем картера содержит погруженную в масло первичную зону, в которой расположен подпиточный насос, и вторичную зону, сообщающуюся по текучей среде с первичной зоной, обеспечивает синергетический эффект от выполняемых маслом функций. Действительно, с одной стороны, содержащееся в картере масло обеспечивает смазку и питание подпиточного насоса без необходимости в дополнительном внешнем резервуаре, а, с другой стороны, находящийся во вторичной зоне излишек масла одновременно обеспечивает смазку гидромашины за счет вспенивания.

Описание чертежей

Другие особенности, цели и преимущества настоящего изобретения будут ясны из последующего описания, которое приведено исключительно для ознакомления и не имеет ограничительного характера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 изображает гидравлическую схему транспортного средства, содержащую узел в соответствии с изобретением,

фиг. 2 изображает узел в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения,

фиг. 3 изображает в частичном разрезе картер в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

Подробное раскрытие по меньшей мере одного из вариантов осуществления изобретения

На фиг. 1 показана гидравлическая схема транспортного средства. Предпочтительно, но не ограничительно, транспортное средство V является легким транспортным средством, таким как автомобиль.

Транспортное средство V содержит раму и две оси 10, 20, каждая из которых несет два колеса, соответственно 12, 13 и 22, 23.

Две оси 10, 20 определяют основное направление D рамы транспортного средства.

Далее, транспортное средство содержит основной двигатель М, обычно - тепловой двигатель, муфту 2 сцепления и коробку 3 передач, соединяющие двигатель с одной из осей для ее приведения в движение.

На фиг. 1 основной двигатель приводит в движение переднюю ось 10, в дальнейшем называемую ведущей осью, а задняя ось 20 в дальнейшем будет называться ведомой осью.

Далее, транспортное средство содержит вспомогательное гидравлическое устройство, предпочтительно - гидростатическую трансмиссию от ведущей оси 10 к ведомой оси 20. Транспортное средство, как таковое, содержит первую гидромашину 40, с одной стороны, установленную на раме и, с другой стороны, связанную с ведущей осью 10, и вторую гидромашину 42, с одной стороны, установленную на раме и, с другой стороны, связанную с ведомой осью 20.

Две гидромашины 40, 42 соединены друг с другом гидравлической линией, которая образует гидравлический контур 4, и являются обратимыми, то есть могут работать как гидронасосы или гидромоторы.

Предпочтительно, гидромашина 40 на ведущей оси 10 работает в режиме насоса таким образом, чтобы генерировать поток, питающий гидромашину 42, которая работает в режиме двигателя.

Гидравлический контур 4 дополнительно содержит контур 43 для подпитки гидромашин 40, 42, при этом контур содержит подпиточный насос 44 и масляный резервуар R, из которого подпиточный насос 44 забирает масло, требуемое для подпитки контура.

Гидравлический контур 4 может дополнительно содержать сливной клапан 45 слива в резервуар R, при этом слив регулируют устройством 46 управления, например, клапаном с электромагнитным управлением.

На фиг. 2 показан узел 100 в соответствии с примером осуществления изобретения, выполненный с возможностью крепления на транспортном средстве, например, посредством закрепления на раме транспортного средства, и содержащий гидромашину, например, одну из гидромашин 40, 42. В дальнейшем описании принято, что узел 100 содержит гидромашину 42 задней оси 20.

Узел 100 содержит также картер 5, способный вмещать гидромашину 42, а также подпиточный насос 44 контура. Для этого картер содержит первый элемент 50 картера, второй элемент 51 картера, соединенный с первым элементом для образования основного корпуса 52 гидромашины 42, при этом первый элемент 50 картера дополнительно содержит выступ 54, расположенный возле корпуса 52 и выполненный с возможностью установки в нем подпиточного насоса 44. Электромотор 49 привода подпиточного насоса 44 присоединен к выступу 54.

Выступ 54 содержит внутренний объем, называемый первичной зоной 55, вмещающей в себя подпиточный насос 44, а основной корпус 52 содержит внутренний объем, называемый вторичной зоной 56, вмещающей гидромашину 42.

Первичная и вторичная зоны 55 и 56 сообщаются друг с другом для образования внутреннего объема картера, при этом внутренний объем образует масляный резервуар R гидравлического контура 4.

Как показано на фиг. 3, в картере 5 определен номинальный уровень масла, обеспечивающий возможность работы гидравлического контура 4, то есть позволяющий одновременно снабжать маслом две гидромашины 40 и 42, при этом масло присутствует в напорной и сливной линиях двух гидромашин для обеспечения их непрерывного снабжения. Первичная зона 55 выполнена по размерам такой, что погружена в масло, когда количество масла достигает номинального уровня. Это позволяет первичной зоне 55 выполнять роль масляного резервуара для снабжения подпиточного насоса 44 и одновременно обеспечивать смазку подпиточного насоса 44.

Кроме того, погружение подпиточного насоса 44 в масло обеспечивает ограничение явления кавитации, которая может происходить в случае сбоя в снабжении подпиточного насоса 44 маслом.

Чтобы обеспечивать постоянное погружение подпиточного насоса 44, расположение двух зон 55, 56 обеспечивает самотек текучей среды из вторичной зоны 56 в первичную зону, когда узел закреплен на раме транспортного средства при обычных условиях эксплуатации.

В частности, как можно видеть на фиг. 3, уровень верхнего конца 440 подпиточного насоса 44 должен быть расположен по вертикали ниже основания 560 вторичной зоны 56, при этом основание является самой нижней точкой зоны 56 по вертикали. Кроме того, сообщение по текучей среде между двумя зонами должно обеспечивать соединение первичной зоны 55 с основанием 560 вторичной зоны 56.

Как таковой, излишек масла в первичной зоне 55, когда она погружена полностью, остается во вторичной зоне 56, обеспечивая возможность смазки гидромашины 42 за счет вспенивания.

В частности, желательно иметь небольшое погружение вращающихся частей гидромашины 42, когда она не работает, и опорожненный гидравлический контур. Поэтому уровень масла немного выше нижней точки самой нижней вращающейся части гидромашины 42.

Предпочтительно, вместимость масла первичной зоны 55 при расположении в ней подпиточного насоса 44 меньше, чем номинальное количество масла для обеспечения работы гидравлического контура, что обеспечивает перелив масла во вторичную зону и смазку гидромашины 42.

Таким образом, конструкция картера 5 обеспечивает синергетический эффект от смазки гидромашины 42 и подпиточного насоса 44 в картере 5 и питания подпиточного насоса 44.

Смазка гидромашины 42 посредством вспенивания может создавать в масле возмущения, которые могут нарушать питание подпиточного насоса 44 и вызывать его разрушение. Желательно предотвращать всасывание подпиточным насосом смеси воздуха и масла, как в виде эмульсии, так и при временном всасывании воздуха. В машине под давлением эти воздушные пузырьки могут вызывать вибрацию, нежелательный шум, грохот, износ и заедание и в целом могут вызывать повреждение гидравлических компонентов.

Для устранения этого, предпочтительно, картер 5 дополнительно содержит элемент 59 для ограничения распространения возмущений в масле от вторичной зоны 56 к первичной зоне 55. Согласно примеру осуществления по фиг. 3 ограничительный элемент 59 является каналом между двумя зонами 55 и 56, образующим сужение. Согласно непоказанным альтернативным вариантам ограничительный элемент 59 может быть стенкой, образующей барьер перелива, или группой стенок, образующей перегородку для того, чтобы препятствовать непосредственному выбросу масла от вращающихся частей гидромашины 42 из вторичной зоны в первичную зону.

Ограничительный элемент 59 может также содержать перфорированный экран или сетку, расположенную между вторичной зоной и первичной зоной. При этом получают невозмущенный поток масла самотеком только в первичную зону.

Согласно не показанному альтернативному примеру осуществления, между двумя зонами проходит стенка, чтобы ограничивать поверхность отверстия сообщения между ними.

Узел 100 может дополнительно объединять другие функции, чтобы ограничить громоздкость гидравлического контура. Как показано на фиг. 1 и 2, он может дополнительно содержать фильтрующее устройство 47 для фильтрации масла, содержащегося в картере 5, при этом фильтрующее устройство закреплено на выступе 54 картера 5. Подпиточный насос 44 забирает масло, содержащееся в резервуаре R, и подает его к фильтру 47, чтобы масло было фильтрованным.

Кроме того, если гидравлический контур содержит сливной клапан 45 слива в резервуар R и устройство 46 управления сливом, то это устройство, предпочтительно, встроено в узел и закреплено на картере 5. Сливной клапан используется для содержащих гидромашины контуров, которые могут быть разъединены для слива масла контура, чтобы отсоединить поршни от гидромашины или от взаимодействующих компонентов. Для этого необходимо удалить из контура определенное количество масла, чтобы вызвать его возвращение в резервуар.

Таким путем снижается загромождение, связанное с гидромашинной 42, контуром подпитки и масляным резервуаром, а гидравлические соединения между этими различными элементами выполняются непосредственно в картере, что ограничивает использование шлангов.

Предпочтительно, в случае транспортного средства, имеющего малый клиренс, вертикальный габарит узла может быть также уменьшен путем расположения выступа 54 не под корпусом справа от него, а с поперечным смещением в определяемом осями первичном направлении D протяженности транспортного средства. Штрихпунктирные линии использованы для показа направления оси 20 транспортного средства и его первичного направления, образованного двумя осями.

1. Узел (100), объединяющий функции подпитки и резервуара в картере гидромашины, содержащий:

- гидромашину (40, 42), выполненную с возможностью соединения с гидравлическим контуром (4),

- подпиточный насос (44), выполненный с возможностью осуществления подпитки указанного гидравлического контура (4),

- картер (5), ограничивающий внутренний объем,

при этом гидромашина (40, 42) и подпиточный насос (44) расположены во внутреннем объеме картера,

- внутренний объем картера содержит первичную зону (55), выполненную с возможностью размещения в ней подпиточного насоса (44) и погружения в масло таким образом, чтобы подпиточный насос (44) был погружен в масло, когда погружена указанная зона (55), и вторичную зону (56), сообщающуюся по текучей среде с первичной зоной и выполненную с возможностью размещения в ней гидромашины, причем внутренний объем образует масляный резервуар (R).

2. Узел (100) по п. 1, в котором первичная зона (55) имеет вместимость масла, когда в ней расположен подпиточный насос (44), меньшую, чем номинальное количество масла для обеспечения работы гидравлического контура, что

обеспечивает перелив масла во вторичную зону (56).

3. Узел по п. 1 или 2, в котором картер (5) содержит ограничительный элемент (59) для ограничения распространения возмущения масла от вторичной зоны (56)в первичную зону (55).

4. Узел (100) по п. 2, в котором ограничительный элемент (59) содержит один из элементов, выбранный из следующей группы:

- стенка, расположенная между первичной зоной и вторичной зоной, стенка, ограничивающая сечение отверстия сообщения между этими зонами,

- канал, выполненный для сообщения по текучей среде между первичной зоной и вторичной зоной и образующий сужение,

- стенка, образующая переливной барьер,

- группа стенок, образующая перегородку между зонами, или

- сетка.

5. Узел (100) по любому из пп. 1, 2, 4, в котором первичная зона (55) дополнительно выполнена с возможностью образования сливного резервуара (R) для гидравлического контура, а узел дополнительно содержит устройство (46) управления опорожнением гидравлического контура (4).

6. Узел (100) по любому из пп. 1, 2, 4, дополнительно содержащий устройство (47) для фильтрации масла в картере (5).

7. Узел (100) по любому из пп. 1, 2, 4, в котором картер содержит основной корпус (52), ограничивающий вторичную зону (56) внутреннего объема, и выступ (54) возле основного корпуса, ограничивающий первичную зону (55) внутреннего объема.

8. Транспортное средство (V), содержащее раму и узел (100) по любому из пп. 1-7, причем картер узла закреплен на раме.

9. Транспортное средство (V) по п. 8, в котором первичная зона (55) и вторичная зона (56) расположены таким образом, чтобы масло самотеком текло из вторичной зоны (56)в первичную зону (55).

10. Транспортное средство (V) по п. 9, в котором вместимость первичной зоны (55) меньше, чем номинальный объем масла для работы гидравлического контура, так что во вторичной зоне (56) имеется излишек масла, по меньшей мере, частично покрывающий определенные подвижные части гидромашины (40, 42).

11. Транспортное средство (V) по любому из пп. 8-10, содержащее узел по п. 6, причем транспортное средство содержит две ходовые оси (10, 20), определяющие первичное направление (D) рамы, при этом выступ (54) и первичной корпус (52) картера смещены друг от друга в этом первичном направлении (D).