Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РАБОТЫ ГИДРОТРАНСФОРМАТОРА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к способам работы гидродинамических передач транспортных средств.

Известна гидродинамическая передача транспортных средств, включающая гидротрансформатор, содержащий насосное и турбинное колеса и реактор. В устройстве реализуется способ работы гидродинамической передачи, заключающийся в том, что при вращении ведущего вала крутящий момент от привода передают посредством гидротрансформатора, заполненного рабочей жидкостью, на ведомый вал, причем в гидротрансформаторе, состоящем из насосного и турбинного колес и реактора (статора), предусматривают установку сменных лопаток, а каждое из рабочих колес выполняют составным, средние части колес сопрягают со сменными лопатками. При этом изменяя поворот сменных лопаток или заменяя их другими, изменяют мощность, передаваемую от двигателя и воспринимаемую гидротрансформатором, что позволяет исследовать влияние большого числа геометрических, параметров лопастной системы (см. А.С. СССР №241187, МПК F16H 41/00, опубл. 1969 г.).

Недостаток устройства состоит в том, что гидротрансформатор является экспериментальным и применим в узкой области, а именно, для исследования влияния геометрических параметров на передаточные свойства гидротрансформатора.

Кроме того, известна гидродинамическая передача транспортного средства, включающая регулируемый гидротрансформатор, содержащий насосное и турбинное колеса, а также реактор. Устройство реализует способ работы гидротрансформатора транспортного средства, выбранный в качестве прототипа и заключающийся в том, что при вращении ведущего вала крутящий момент от привода плавно передают с помощью гидротрансформатора на ведомый вал и к коробке переключения передач. Причем в гидротрансформаторе, состоящем из насосного и турбинного колес и реактора, последний выполняют с неподвижными лопаточными венцами. При этом регулирование параметров рабочей жидкости осуществляют, изменяя положение подвижного венца реактора (см. А.С. СССР №369317, МПК F16H 41/08, опубл. 1973 г.).

Известный способ позволяет повысить энергоемкость - момент на ведущем валу и мощность гидротрансформатора, однако имеет следующие недостатки: малый диапазон регулирования, значительные механические потери в связи с наличием в конструкции трущихся поверхностей, что в итоге приводит к снижению ресурса работы.

Технической задачей настоящего изобретения является снижение механических потерь гидротрансформатора и повышение ее мощности.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе работы гидротрансформатора транспортного средства, заключающемся в том, что при работе двигателя крутящий момент от ведущего вала посредством гидротрансформатора, корпус которого заполнен рабочей жидкостью, передают на ведомый вал и коробку переключения передач, при этом осуществляют плавное регулирование угловых скоростей до момента их последующего плавного выравнивания на ведущем и ведомом валах, согласно изобретению гидротрансформатор дополнительно снабжают магнитной муфтой, имеющей в своем составе внешний и внутренний магнитные роторы, причем внешний магнитный ротор подвижно крепят на корпусе гидротрансформатора и приводят в движение через ременную передачу от электродвигателя, а внутренний магнитный ротор крепят неподвижно с турбинным колесом и ведомым валом, при этом осуществляют воздействие на внешний магнитный ротор посредством вращающегося электромагнитного поля магнитной муфты, а сам процесс регулирования осуществляют при помощи управляющей системы, контролируя разность угловых скоростей на ведущем и ведомом валах.

Решение поставленной технической задачи достигается за счет использования в составе гидротрансформатора магнитной муфты. При этом разность угловых скоростей на ведомом и ведущем валах, возникающих при механических потерях в корпусе гидротрансформатора, регулируют за счет воздействия вращающегося электромагнитного поля от внешнего магнитного ротора к внутреннему магнитному ротору магнитной муфты, неподвижно скрепленному с турбинным колесом и ведомым валом, используя управляющую систему, причем внешний магнитный ротор приводится в движение через ременную передачу электродвигателем. В результате становится возможным снизить механические потери в гидротрансформаторе и повысить ее мощность.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема трансмиссии автомобиля, реализующая способ работы устройства. На чертеже приведены следующие буквенные обозначения: Н - насосное колесо; Т - турбинное колесо; Р - реактор, пунктирной линией показана электросвязь между элементами управления гидротрансформатора.

Способ работы гидротрансформатора транспортного средства заключается в том, что при работе двигателя крутящий момент от ведущего вала посредством гидротрансформатора, корпус которого заполнен рабочей жидкостью, передают на ведомый вал и коробку переключения передач. При этом осуществляют регулирование угловых скоростей до момента их последующего плавного выравнивания на ведущем и ведомом валах. Гидротрансформатор дополнительно снабжают магнитной муфтой, имеющей в своем составе внешний и внутренний магнитные роторы. Причем внешний магнитный ротор подвижно крепится на корпусе гидротрансформатора и приводится в движение через ременную передачу от электродвигателя, а внутренний магнитный ротор крепится неподвижно с турбинным колесом, а также с ведомым валом и взаимодействует с внешним магнитным ротором посредством вращающегося электромагнитного поля. При этом сам процесс регулирования осуществляют с помощью управляющей системы, контролируя разность угловых скоростей на ведущем и ведомом валах.

Устройство гидротрансформатора транспортного средства, в котором может быть реализован способ, содержит в качестве привода двигатель 1 внутреннего сгорания, корпус 2 гидротрансформатора, в котором размещены насосное и турбинное колеса 3 и 4, соответственно, а также реактор 5, коробку 6 переключения передач. Для плавного выравнивания угловых скоростей на ведущем и ведомом валах 7 и 8, соответственно, корпус 2 гидротрансформатора снабжается магнитной муфтой 9, имеющей в своем составе внешний и внутренний магнитные роторы 10 и 11, соответственно. Причем внешний магнитный ротор 10 является подвижным относительно корпуса 2 гидротрансформатора и приводится в движение через ременную передачу 12 от электродвигателя 13. Внутренний магнитный ротор 11 связан неподвижно с турбинным колесом 4, которое жестко связано через ведомый вал 8 с коробкой 6 переключения передач. Насосное колесо 3 жестко связано с двигателем 1 внутреннего сгорания посредством ведущего вала 7. В устройстве предусмотрена управляющая система 14, состоящая из блока 15 управления и подключенных к нему датчиков угловой скорости в виде тахометров 16 и 17 ведущего и ведомого валов 7 и 8, соответственно.

Заявляемый способ работы гидротрансформатора транспортного средства реализуется следующим образом.

При работе двигателя 1 крутящий момент ведущего вала 7 передается на жестко с ним связанное насосное колесо 3, расположенное в корпусе 2 гидротрансформатора. Вращение насосного колеса 3 приводит в движение рабочую жидкость в корпусе 2 гидротрансформатора, которая через реактор 5 вращает турбинное колесо 4 и жестко с ним связанный ведомый вал 8, механически связанный с автоматической коробкой 6 переключения передач. Гидротрансформатор предназначен для бесступенчатой передачи крутящего момента от ведущего вала 7 двигателя 1 внутреннего сгорания на автоматическую коробку 6 переключения передач. Управляющая система 14 включает в себя тахометры 16 и 17, расположенные на ведущем и ведомом валах 7 и 8, соответственно, а также блок 15 управления, предназначенный для определения разности угловых скоростей на данных валах, магнитную муфту 9, имеющую в своем составе внешний магнитный ротор 10, расположенный подвижно относительно корпуса 2 гидротрансформатора и внутренний магнитный ротор 11, жестко скрепленный с турбинным колесом 4 и ведомым валом 8. Причем внешний магнитный ротор 10 посредством ременной передачи 12 приводится в движение от электродвигателя 13. При изменении нагрузки возникает разность угловых скоростей на ведущем и ведомом валах 7 и 8, которую определяет блок 15 управления. В этот период времени происходят механические потери в корпусе 2 гидротрансформатора между насосным и турбинным колесами 3 и 4. При этом сигнал передается по электропроводам от блока 15 управления управляющей системы 14 на электродвигатель 13. Крутящий момент от электродвигателя 13 через ременную передачу 12 передается на внешний магнитный ротор 10, при вращении которого между ним и внутренним магнитным ротором 11 формируется вращающееся электромагнитное поле, обеспечивающее дополнительное вращение внутреннего магнитного ротора 11 с турбинным колесом 4 и ведомым валом 8. При этом механические потери в корпусе 2 гидротрансформатора снижаются, угловые скорости на ведущем и ведомом валах 7 и 8 выравниваются. Сигнал перестает поступать от блока 15 управления управляющей системы 14 на внешний магнитный ротор 10 магнитной муфты 9.

Вентильно-индукторные двигатели обладают следующими достоинствами: простота конструкции - ротор и статор выполнены в виде пакетов листового магнитомягкого материала; отсутствие обмоток на роторе - обмотки располагаются только на статоре; катушки изготавливаются отдельно и устанавливаются на полюса статора; высокая ремонтопригодность; отсутствие механического коммутатора (коллектора, щеток); отсутствие в конструкции постоянных магнитов в роторе и статоре; высокие массогабаритные характеристики, надежность, диапазон частот вращения - от единиц до сотен тысяч об/мин; бесконтактный, плавный, двухзонновый способ регулирования частоты вращения в широком диапазоне более 100000 об/мин; точность управления моментом; высокий КПД в широком диапазоне частот вращения более 92% (для крупных машин 97-98%); активный регулятор мощности; отсутствие перегрузочных пусковых моментов; пуск электропривода без превышения пусковых токов над номинальными; реверсирование; самоторможение для исключения вращения нагруженного электропривода.

Предлагаемый способ позволяет решить поставленную техническую задачу за счет использования в составе гидротрансформатора электродвигателя 12 с ременной передачей и магнитной муфты 9. При этом угловую скорость входящего в ее состав внутреннего магнитного ротора 10, скрепленного жестко с турбинным колесом 4 и ведомым валом 8, можно регулировать вращением внешнего магнитного ротора 10 при помощи сформированного между ними электромагнитного поля, используя управляющую систему 14.

Таким образом, изобретение позволяет снизить механические потери при работе гидротрансформатора и повысить его мощность.