CS260565B1 - Hydrodynamická spojka - Google Patents

Abstract

Řešení se týká hydrodynamické spojky, používané k přenášení točivého momentu zejména u strojů s proměnným zatížením, jako jsou zdvihací zařízení, motorová vozidla apod. Spojka obsahuje dvě souose proti sobě uložená a nezávisle otočná kola poloprstencového tvaru, opatřená radiálními lopatkami, kde první kolo je hnací a druhé kolo je hnané. První kolo je spojeno se skříní, která obklopuje druhé kolo a jeho nosný hřídel. Vnitřní prostory spojky jsou částečně vyplněny pracovní kapalinou. Za účelem dosažení plynulého rozběhu poháně­ ných mechanismů je na nosném hřídeli otočně uložen zásobník pracovní kapaliny, vytvo­ řený jako rotační těleso,.odpovídající svým vnějším tvarem vnitřnímu tvaru skříně. Zásobník působí jako regulační element, jehož rychlost otáčení v poměru k rychlosti otáčení ostatních části spojky ovlivňuje cirkulaci pracovní kapaliny, a tím i velikost přenášeného točivého momentu.

Description

Vynález se týká hydrodynamické spojky, používané k přenášení točivého momentu, a to zejména u strojů s proměnným zatížením, jako jsou zdvihací zařízení, motorová vozidla apod.

Známé hydrodynamické spojky se obvykle skládají ze dvou proti sobě uložených nezávisle otočných kol poloprstencového tvaru, opatřených radiálně uspořádanými lopatkami. První kolo je pevně spojeno se skříní, která obklopuje druhé kolo a jeho nosný hřídel a vymezuje svojí obvodovou a čelní stěnou spolu se stěnou druhého kola zásobník pracovní kapaliny, průtočně spojený s mezilopatkovými prostory spojky. Pracovní kapalinou, která pouze částečně vyplňuje vnitřní prostory spojky, je obvykle olej. První kolo se skříní je součástí hnací spojky a druhé kolo spolu s nosným hřídelem je součástí hnané části spojky. Přivrácené dutiny obou kol, v nichž jsou umístěny lopatky, vymezují pracovní prostor, kde první kolo plní funkci čerpadla a druhé funkci turbiny. Při otáčení kol je kapalina uváděna do pracovního oběhu, přičemž její přebytek při zvýšení otáček přechází do zásobníku.

V zájmu plynulého rozběhu poháněných mechanismů je nutná regulace přenášeného točivého momentu v průběhu činnosti spojky. Je známá například regulace přenášeného točivého momentu, založená na změně množství kapaliny ve spojce. Nevýhodou zařízení pracujících na tomto principu je jejich složitost a nutnost použití vnějšího zařízení k odvádění a přivádění kapaliny do spojky. Dále je známá regulace spojky vnitřními clonami, radiálně se rozevírajícími do mezery mezi oběma koly, nebo natáčením lopatek spojky nebo jejich sklápěním, případně radiálním posouváním. Nevýhodou těchto systémů je mimo jejich složitost hlavně ta skutečnost, že v průběhu činnosti spojky jsou regulační elementy zatíženy odstředivými silami, vznikajícími rotací spojky, a dále hydrodynamickými silami, vznikajícími usměrňováním proudu kapaliny ve spojce. Proto je zapotřebí k regulaci vyvinout značnou sílu pomocí vnějších servomotorů.

To zvyšuje cenu a rozměry spojky a komplikuje instalaci regulačních elementů spojky do té míry, že pro mnohé aplikace, například pro řízení rozběhu jeřábových mechanismů, jsou tyto principy nepoužitelné.

Odstranění uvedených nevýhod řeší vynález, jehož podstata spočívá v tom, že zásobník, vytvořený jako rotační těleso, odpovídající svým vnějším tvarem vnitřnímu tvaru skříně, je uložen otočně na nosném hřídeli druhého kola. Stěna zásobníku může být ve své obvodové části zesílena a v jeho dutině mohou být upravena radiálně uspořádaná žebra.

V jednom z možných provedení je mezi vnitřním povrchem zásobníku, zajištěného proti posuvu ve směru osy nosného hřídele, volný prostor, v němž je případně upravena vložka, pevně spojená s nosným hřídelem a vytvořená jako mezistěna, oddělující přivrácené plochy skříně a zásobníku.

V jiném z možných provedení je zásobník na nosném hřídeli uložen přemístitelně v osovém směru a opatřen třecími plochami, kruhově uspořádanými vzhledem k ose nosného hřídele a spolupracujícími s protilehlými třecími plochami, upravenými na přivrácených stranách druhého kola a skříně. Zásobník je s výhodou vůči skříni odpružen směrem k druhému kolu a opatřen třecím prstencem, spolupracujícím s třecí plochou prstence, upraveného na přivrácené straně druhého kola, přičemž proti čelní části stěny zásobníku, vytvořeného z magneticky vodivého materiálu, je na vnitřní straně čelní části stěny skříně upraven kruhově uspořádaný elektromagnet, spojený vodivě se zdrojem elektrického proudu prostřednictvím kontaktního kroužku, upraveného souose 8 nosným hřídelem na vnější straně čelní části stěny skříně.

Výhodou uspořádání hydrodynamické spojky podle vynálezu ve srovnání se známými řešeními je její jednoduchost a z toho vyplývající spolehlivost funkce a nízké výrobní náklady.

Na přiložených výkresech je na obr. 1 a 2 znázorněno v osovém řezu příkladné provedení vynálezu ve dvou alternativách.

Hlavní části hydrodynamické spojky podle obr. 1 tvoří první a druhé kolo £, 5 poloprstencového tvaru, která jsou vzájemně souosá a na svých přivrácených dutých stranách opatřena radiálně uspořádanými prvními a druhými lopatkami 2, 6. V náboji prvního kola jsou vytvořeny závitové otvory 13 pro spojení s neznázorněným hnacím motorem, například elektromotorem. Druhé kolo 5 je prostřednictvím upevňovacích šroubů 7_ pevně spojeno s nosným hřídelem .8, který je opatřen vnitřní dutinou 14 pro zasunuti spojovacího hřídele, sloužícího k přenášení točivého momentu na poháněné zařízení. První- kolo 2 je na svém vnějším obvodu pevně spojeno spojovacími šrouby 2 ^se skříní 4_, která obklopuje druhé kolo 2 ^a jeho nosný hřídel 2< přičemž ohraničuje obvodovou a čelní částí své stěny spolu se stěnou druhého kola 5 vůči vnějšku uzavřený prostor, průtočně spojený s ostatními prostory spojky prostřednictvím neznázorněných otvorů, umístěných mezi upevňovacími šrouby 2- Srvní kolo 2 spolu se skříní 2 je uloženo otočně na nosném hřídeli 8. prostřednictvím radiálních kuličkových ložisek 2» ² nichž jedno je upraveno v náboji prvního kola 2 ^a druhé ve vybráni čelní části stěny skříně 2· Vnitřní prostor spojky je částečně naplněn kapalinou, například olejem, jejímuž unikání brání dvě těsnění 10, upravená na nosném hřídeli 8. proti náboji prvního kola 2 ^a proti čelní části stěny skříně 2· Na nosném hřídeli 2 je prostřednictvím kluzných ložisek uložen zásobník 22' jehož dutina je otevřena směrem k druhému kolu 2» a který je vytvořen jako rotační těleso, odpovídající svým vnějším tvarem vnitřnímu tvaru skříně 2·

V dutině zásobníku 11 jsou upravena radiálně uspořádaná žebra 22* Stěna zásobníku 11 je ve své obvodové části zesílena. Mezi vnějším povrchem zásobníku 11 a vnitřním povrchem skříně 2 je volný prostor, ve kterém je upravena zde čárkovaně naznačená vložka 21, vytvořená jako mezistěna, upevněná na nosném hřídeli 2 prostřednictvím rozpěrného kroužku, umístěného mezi zásobníkem 11 a radiálním kuličkovým ložiskem 2' upraveným v čelní části stěny skříně 2· Rozpěrný kroužek současně zajištuje zásobník 11 proti posuvu ve směru osy nosného hřídele 2 ^a vymezuje potřebnou šířku volného prostoru mezi skříní 2 ^a zásobníkem 11.

Při zapnutí hnacího motoru se začne rychle otáčet první kolo 2 spolu se skříní 2 ^a kapalina, uvedená do pohybu prvními lopatkami 2, se působením odstředivé síly přemistuje z mezilopatkových prostorů prvního a druhého kola 2> £ do prostoru zásobníku 11. Vzhledem k tomu, že zásobník 11 působí jako setrvačník, zůstává z počátku bez pohybu. Na kapalinu v zásobníku 11 nepůsobí proto odstředivá síla a jí odpovídající tlak, takže je ze zásobníku 11 vracena do mezilopatkových prostorů prvního a druhého kola 2' £ 3^en hydrostatickou silou, která je snadno překonávána odstředivou silou kapaliny vytlačované rychle se otáčejícími prvními lopatkami 2. V důsledku kapalinného tření mezi vnitřním povrchem skříně 2» vnějším povrchem zásobníku 11 a vložkou 21 dochází postupně k rozbíhání zásobníku 11 ^a ke zvyšování tlaku kapaliny v něm shromážděné. Kapalina začne proto proudit zpět do mezilopatkových prostorů prvního a druhého kola 2> 2' ^a až ^se otáčky zásobníku 11 vyrovnají otáčkám prvního kola 2> ustálí se hladina kapaliny v čárkovaně naznačené úrovni a na druhé lopatky 2 působí plný moment. Popsaným způsobem se značně prodlouží doba rozbíhání spojky. Tato doba není podstatně ovlivňována velikostí přenášeného hnacího momentu, nýbrž závisí hlavně na velikosti setrvačného momentu zásobníku 11, ^k jehož intenzitě přispívá zvýšení hmotnosti zásobníku 11 v jeho obvodové části, a dále na míře zastínění zásobníku 11 vložkou 21 proti unášivým účinkům kapalinného třeni. Ve zjednodušeném provedení může být vložka 21 vynechána a kapalinné tření působí pouze na přivrácené plochy skříně 2 ^a zásobníku 11.

V alternativním provedení podle obr. 2 je zásobník 11 uložen na nosném hřídeli 2 přemístitelně v osovém směru, přičemž je vůči skříni 2 odpružen směrem k druhému kolu 2 tlačnými pružinami 17, opírajícími se o opěrný kroužek 16, který dosedá na čelní část stěny zásobníku 11. Na hranách žeber 12 je upevněn třecí prstenec 22' proti němuž je na přivrácené straně druhého kola 2 upraven obdobný prstenec, opatřený rovněž třecí'plochou. Na vnitřní straně čelní části stěny skříně 2 je umístěn kruhově uspořádaný elektroraagnet 22, spojený se skříní uchycovacími šrouby 22· Elektromagnet 18 je vodivě spojen s neznázorněným zdrojem elektrického proudu prostřednictvím čárkovaně znázorněného vedení a kontaktního kroužku 20, upraveného souose s nosným hřídelem 2 na vnější straně čelní části stěny skříně 4·

V okamžiku zapnutí hnacího motoru není do elektromagnetu 18 přiváděn proud a tlačné pruž|ny 17 přitlačují třecí prstenec 15 na třecí plochu protilehlého prstence spojeného s druhým kolem 2· Tím je zabráněno roztáčení zásobníku 11 a současně i druhého kola 2· Změnou

I

260565 4 velikosti proudu přiváděného do elektromagnetu 18 ee mění přítlačná sila působící na třecí prstenec 15, až při určité hodnotě proudu sila elektromagnetu 18 překoná silu tlačných pružin 17,. Tim dojde k posunutí zásobníku 11 směrem k čelní části stěny skříně 4 a k rozpojeni třecích ploch zásobníku 11 a druhého kola 5^ takže je umožněno rychlé rozběhnutí spojky odpovídající spojce bez regulace.

U druhého alternativního provedení nemusí mít zásobník 11 obvodovou část své stěny zesílenou, protože jeho setrvačný účinek se zde neuplatni. Třecí plochy uspořádané kruhově vzhledem k ose hřídele 8, které zprostředkuji rozpojitelné spojení zásobníku 11 se skříní 4 nebo s druhým kolem 5, mohou být též vytvořeny jinak, než jako bylo uvedeno. Třecí prstenec 15 může být umístěn místo na žebrech 12 na samotném tělese zásobníku 11 nebo třecí plochu může tvořit přímo kuželový povrch tohoto zásobníku 11. Pokud jde o odpruženi zásobníku 11, je možné i jiné uspořádáni, u něhož tlačná pružina nebo pružiny 17 přitlačujl zásobník 11 ke skříni A ® elektromagnet 18 jej odtahuje k druhému kolu 5^. Místo tlačných pružin 17 může být též použito permanentních magnetů, případně řeěených současně jako třecí plochy.

K unážení nebo brzdění zásobníku 11 lze případně využít i střídavě rotující elektromagnetické pole.

Claims (6)

1. PREDMET VYNALEZU

   1. Hydrodynamická spojka se dvěma souose proti sobě uloženými nezávisle otočnými koly poloprstencového tvaru, opatřenými radiálně uspořádanými lopatkami, kde první kolo je hnací a druhé hnané, a se skříní, pevně spojenou s prvním kolem a obklopující druhé kolo a jeho nosný hřídel a obsahující zásobník pracovní kapaliny, jehož dutina je otevřena směrem k druhému kolu, vyznačená tím, že zásobník (11), vytvořený jako rotační těleso, odpovídající svým vnějším tvarem vnitřnímu tvaru skříně (4,, je uložen otočně na nosném hřídeli (8).
2. 2. Hydrodynamická spojka podle bodu 1, vyznačená tím, že stěna zásobníku (11) je ve své obvodové části zesílena.
3. 3. Hydrodynamická spojka podle bodu 1 nebo 2, vyznačená tím, že v dutině zásobníku (11) jsou upravena radiálně uspořádaná žebra (12,.
4. 4. Hydrodynamická spojka podle bodu 1 až 3, vyznačená tím, že mezi vnitřním povrchem skříně (4) a vnějším povrchem zásobníku (11), zajištěného proti posuvu ve směru osy nosného hřídele (8), je volný prostor pro vložku (21), vytvořenou jako mezistěna a pevně spojenou s nosným hřídelem (8).
5. 5. Hydrodynamická spojka podle bodu 1 až 3, vyznačená tím, že zásobník (11, je na nosném hřídeli (8) uložen přemístitelně v osovém směru a opatřen třecími plochami, kruhově uspořádanými vzhledem k ose nosného hřídele (8, a spolupracujícími s protilehlými třecími plochami, upravenými na přivrácených stranách druhého kola (5) a skříně (4).
6. 6. Hydrodynamická spojka podle bodu 5, vyznačená tím, že zásobník (11) je vůči skříni (4, odpružen směrem k druhému kolu (5) a opatřen třecím prstencem (15), spolupracujícím s třecí plochou prstence, upraveného na přivrácené straně druhého kola (5), přičemž proti čelní části stěny zásobníku (11), vytvořeného z magneticky vodivého materiálu, je na vnitřní straně čelní části stěny skříně (4, upraven kruhově uspořádaný elektromagnet (18), spojený vodivě se zdrojem elektrického proudu prostřednictvím kontaktního kroužku (20, upraveného souose s nosným hřídelem (8, na vnější straně čelní části stěny skříně (4).