Приводной агрегат в частности для автомобиля с гидродинамическим тормозом-замедлителем

 

Изобретение относится к приводным агрегатам, в частности к приводным агрегатам для автомобилей с двигателем внутреннего сгорания, охлаждающей системой с вентилятором, трансмиссией и гидродинамическим ретардером со статором, ротором и корпусом. Ротор (2.1) ретардера (2), действующего как тормоз-замедлитель, установлен на валу (1) двигателя или на концевой цапфе (1.2) вала (1), соосной валу (1) двигателя. Ретардер (2) расположен между картером (1.3) двигателя и лопастями (3.1) вентилятора (3). Предлагаемое техническое решение позволяет поместить ретардер в воздушный поток крыльчатки вентилятора, который уносит тепло от торможения с корпуса ретардера. Расположение статора (2.2) ретардера между лопастями (3.1) вентилятора и ротором (2.1) позволяет дополнительно повысить эффективность охлаждения корпуса ретардера. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к приводному агрегату, в частности, для автомобиля согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.

Такой приводной агрегат известен из патента DE-3713580 C1.

Тормозы-замедлители применяются в тяжелых транспортных средствах прежде всего для того, чтобы воспринимать и превращать в тепло кинетическую энергию торможения, возникающую особенно при торможении с высокой скоростью движения ("приспособительное торможение"), хотя они также вполне пригодны и для требуемого длительного торможения, например при постоянной скорости 30 км/ч и при уклоне 7%. В качестве рабочей жидкости обычно применяется масло. Тепло, переходящее в тормозе-замедлителе в тормозную жидкость, необходимо отводить посредством специального теплообменника в охлаждающее средство или в окружающий воздух.

Известный из патента US-PS 3720372 тормоз-замедлитель выполнен за одно целое с приводным двигателем, соединен постоянно с коленчатым валом и через него постоянно пропускается охлаждающее средство охладительного устройства. При этом ротор тормоза-замедлителя выполняет роль циркуляционного насоса вместо отдельного насоса для охлаждающего средства. Цель этого устройства состоит в том, чтобы посредством тормоза-замедлителя подогревать охлаждающее средство и тем самым и пассажирский салон. Этой же цели служит смонтированное на тормозе-замедлителе управляющее устройство, которое только осуществляет распределение охлаждающего средства в зависимости от его температуры в перепускной трубопровод через охладитель.

Из патента DE-PS 3301560 известен далее тормоз-замедлитель, который посредством переключаемой муфты связан с коленчатым валом приводного двигателя и ведущими колесами автомобиля. Однако задача этого тормоза-замедлителя заключается не в восприятии и преобразовании кинетической тормозной энергии автомобиля в теплоту. Тормоз-замедлитель служит нагревательным устройством, причем управление нагревательной мощностью должно происходить с учетом имеющейся в распоряжении приводной мощности. Охлаждающее средство двигателя является одновременно рабочей жидкостью тормоза-замедлителя.

Тормоз-замедлитель, известный из патента DE-AS 1946167 (US-PS 3650358), приводится в действие коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания, охлаждающее средство которого служит также рабочей жидкостью для тормоза-замедлителя. Преимущество этого способа заключается в том, что возникающее тепло развивается непосредственно в подводимом к охладителю охлаждающем средстве и можно обойтись без теплообменника между двумя жидкостями. Ротор опирается в подшипнике качения, а уплотнение между корпусом и валом ротора осуществляется двумя уплотнительными кольцами U-образного профиля.

В приводимых агрегатах этого рода стремятся по возможности свести к минимуму осевые габариты, а также вес, особенно если данный агрегат предназначен для автомобиля. Это в до сих пор известных приводных агрегатах не достигалось в желательной степени.

В основу изобретения положена задача выполнить приводной агрегат согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения таким образом, чтобы осевые габариты, а также вес были меньше, чем в известных приводных агрегатах. Эта задача решается при помощи признаков, указанных в п. 1 формулы патента. Благодаря этому достигается следующее.

- Благодаря консольной опоре ротора тормоза-замедлителя отпадает надобность в специальном подшипнике (или в двух специальных подшипниках) для ротора тормоза-замедлителя. В результате уменьшается осевой габарит.

- При заданном двигателе внутреннего сгорания можно использовать пространство между вентилятором и картером с передней стороны двигателя путем монтажа тормоза-замедлителя, не прибегая к существенному изменению картера и вентилятора.

- Обычно к ротору тормоза-замедлителя неподвижно присоединен виброгаситель. Применяя данное изобретение, можно уменьшить его размеры, в т.ч. и в осевом направлении. В благоприятных условиях при применении данного изобретения он вообще не нужен.

Сущность изобретения состоит в том, что приводной агрегат, в частности, для автомобиля, содержащий двигатель внутреннего сгорания и коробку передач, гидродинамический тормоз-замедлитель (2) с ротором (2.1) и статором (2.2), характеризуется тем, что ротор (2.1) тормоза-замедлителя (2) установлен в пространстве между вентилятором и картером перед двигателем с возможностью опоры на вал (1) двигателя или на коаксиальную ему концевую цапфу (1.2), при этом ротор (2.1) тормоза-замедлителя расположен, если смотреть в осевом направлении, между картером (1.3) и статором (2.2) тормоза-замедлителя.

В агрегате ротор (2.1) установлен консольно.

Статор (2.2) тормоза-замедлителя (2) агрегата жестко соединен с неподвижными окружающими частями, в частности с картером двигателя, для образования опоры, воспринимающей крутящий момент.

Корпус статора (2.2) содержит в основном перпендикулярную оси агрегата накладку, при этом накладка фиксирована на картере двигателя с возможностью образования опоры для восприятия крутящего момента и взаимного радиального позиционирования между статором (2.2) тормоза-замедлителя (2) и картером двигателя.

В агрегате вал тормоза-замедлителя (2) или двигателя выступает за тормоз-замедлитель (2) на его обращенной от двигателя стороне и несет шкив клиноременной передачи для вспомогательных приводов.

Между коленчатым валом (1) двигателя и ротором (2.1) тормоза-замедлителя (2) агрегата включена передача, например планетарная передача, для ускорения вращения ротора (2.1).

Другим объектом изобретения является тормоз-замедлитель, характеризующийся тем, что выполнен или применен для приводного агрегата по одному из вышеуказанных исполнений.

Сущность изобретения поясняется ниже чертежами, на которых показано: на фиг. 1 показан приводной агрегат в боковом виде, а именно в частичном осевом разрезе по плоскости А-А согласно фиг. 2.

На фиг. 2 этот же приводной агрегат показан на виде сверху в направлении на вал двигателя при снятой крыльчатке вентилятора; траектория вращения крыльчатки изображена штрих-пунктиром.

На фиг. 3 дан в увеличенном масштабе разрез по плоскости В-В согласно фиг. 2.

На фиг. 4 показан в увеличенном масштабе разрез по плоскости D-D согласно фиг. 2.

На фиг. 5 показан аналогично фиг. 2 вид промежуточного корпуса между картером и тормозом-замедлителем.

На фиг. 6-9 показаны местные виды согласно фиг. 1 для разъяснения подробностей.

На фиг. 1 изображены лишь некоторые части двигателя, в т.ч. коленчатый вал 1, шатун 1.1, а также привинченная с торца к коленчатому валу 1 коаксиальная ему концевая цапфа 1.2 и картер 1.3.

На фиг. 1 слева от картера 1.3 находится тормоз-замедлитель 2, а также вентилятор 3.

Тормоз-замедлитель 2 имеет ротационную крыльчатку 2.1 и статорную крыльчатку 2.2. Ротационная крыльчатка смонтирована консольно на концевой цапфе 1.2. Тормоз-замедлитель имеет корпус, который состоит из колпака 2.3, окружающего ротационную крыльчатку, и крышки 2.4. Далее, концевая цапфа 1.2 несет виброгасительное устройство 2.5, к которому крутящий момент передается от этой цапфы.

Вентилятор 3 приводится во вращение от коленчатого вала 1 двигателя через зубчатый редуктор, показанный здесь лишь частично. Как можно видеть, вал вентилятора 3.2 проходит параллельно концевой цапфе 1.2.

Расположение выбрано таким образом, что тормоз-замедлитель 2 заполняет практически все пространство, которое ограничено обращенной к нему торцовой поверхностью картера 1.3 или зубчатым редуктором, приводящим во вращение вентилятор 3, далее валом вентилятора 3.2 и наконец задней кромкой крыльчатки 3.1 вентилятора. При этом тормоз-замедлитель с крышкой 2.4 находится на виде сверху согласно фиг. 2 внутри траектории вращения крыльчатки 3.1. Тем самым пространство используется оптимальным образом.

Чрезвычайно важное преимущество этого расположения тормоза-замедлителя в указанном пространстве между картером 1.3, валом вентилятора 3.2 и крыльчаткой вентилятора 3.1 состоит в следующем: создаваемый крыльчаткой 3.1 поток воздуха отводит благодаря пространственной близости крыльчатки 3.1 и тормоза-замедлителя 2 с его наружных поверхностей тепло, которое возникает в тормозном режиме. Тем самым заметно разгружается теплообменник, приданный тормозу-замедлителю.

Поскольку тормоз-замедлитель 2 посажен непосредственно перед двигателем (холодная сторона системы охлаждения двигателя), можно использовать для емкостного восприятия энергии массу воды, находящуюся между входом в тормоз-замедлитель и охладителем, далее массу смазочного масла двигателя, а также часть массы металла системы охлаждения, включая сам двигатель. Благодаря этому тормоз-замедлитель имеет увеличенную емкость. Тормозная мощность может кратковременно развить больше энергии, чем в течение длительного времени может перенести охладитель.

Вследствие компактного расположения согласно данному изобретению необходимые трубопроводы уменьшаются до минимальной длины. Тем самым сводятся к минимуму проблемы, которые в обычных приводных агрегатах возникают вследствие сравнительно больших длин трубопроводов.

Указанная крышка 2.4 выполняет несколько функций.

- Она образует часть корпуса тормоза-замедлителя, окружая статорную крыльчатку 2.2.

- Имея полую форму, она образует сборную камеру с тремя присоединительными штуцерами, а именно двумя входными и одним выходным для средства, которое ввиду принципа работы данного приводного агрегата служит одновременно охлаждающим и рабочим средством (т.н. водонасосный тормоз-замедлитель); один из трех штуцеров, а именно штуцер 2.3, который подводит охлаждающую воду из автомобильного охладителя, изображен на фиг. 1, а два других штуцера 2.9 - на фиг. 3 и 4.

- Крышка 2.4 опирается в картере 1.3 или в другом месте на неподвижное основание, образуя таким образом опору, воспринимающую крутящий момент.

- Будучи надетой на корпус ротора 2.3, крышка 2.4 соединена с ним по цилиндрической посадочной поверхности 2.6. Она таким образом несет корпус ротора 2.3. Кроме того, она служит для этого корпуса 2.3 центрирующим элементом, благодаря чему одновременно центрирует кольцевое контактное уплотнение между корпусом ротора 2.3 и концевой цапфой 1.2.

- Крышка несет статорную крыльчатку 2.2; она соединена с ней вставным разъемом и опирается по посадочной поверхности 2.7.

- Крышка 2.4 соединена с рабочим пространством тормоза-замедлителя 2 прорезями 2.8 в обратной стенке статорной крыльчатки 2.2, благодаря чему может происходить обмен жидкостями между рабочим пространством тормоза-замедлителя, с одной стороны, и внутренним пространством крышки 2.4.

Преимущества, которые возникают на такой конструкции, являются многообразными. Прежде всего форма и расположение крышки способствуют компактности конструкции. Весь приводной агрегат получается удобным для обслуживания, поскольку после снятия крыльчатки вентилятора 3.1 и крышки 2.4 открывается свободный доступ ко всем важным деталям.

Хотя в изображенном примере исполнения предусмотрена специальная концевая цапфа 1.2, разумеется, можно также такую цапфу выполнить заодно с коленчатым валом, в результате чего цапфа 1.2 и коленчатый вал становятся единой деталью.

На фиг. 3 и 4 показаны еще раз важные детали, иллюстрирующие конструкцию тормоза-замедлителя. В частности, из них видно, что крышка 2.4 присоединена посредством вставных разъемов к соответствующим штуцерам трубопроводов. Статорная крыльчатка 2.2 и крышка 2.4 могут быть выполнены за одно целое, т.е. в виде одной детали.

Как вытекает из сказанного ранее, ротор 2.1 тормоза-замедлителя целесообразно опирать в консольной опоре, тогда его несет подшипник коленчатого вала.

Особенно удачным образом в изобретении применена промежуточная опора 4. Она находится между картером 1.3 и вентилятором 3. Она опирается в картере 1.3 и примыкает непосредственно к крышке 2.4. В ней находится несколько элементов. В любом случае она несет на себе весь вентилятор 3 с его валом 3.2 и крыльчаткой 3.1. Кроме того, она центрирует корпус 2.3 и 2.4 тормоза-замедлителя 2. Она может нести и другие устройства, например термостат.

Контуры промежуточного корпуса видны из фиг. 5, где они изображены жирными штрих-пунктирными линиями. Здесь видно входное отверстие 4.9 для охлаждающей жидкости к двигателю, далее выходное отверстие 4.10 из картера. Показан натяжной ролик 4.11 для клинового ремня вспомогательных машин. Далее видны места присоединения 4.12 для несущего корпуса 4.13 вспомогательных агрегатов. Справа вверху на фиг. 5 находится выпускной штуцер 4.8 для охлаждающей жидкости, протекающей к охладителю автомобиля.

На фиг. 6 показаны окружающие элементы в зоне вала 3.2 вентилятора. В частности, снова виден промежуточный корпус 4, картер 1.3, корпус термостата 4.1, а также термостаты 4.2. Кроме того, виден канал 4.4, выполняющий роль короткого соединения для прохода жидкости в тормоз-замедлитель 2.

На фиг. 7 плоскость разреза расположена под иным углом, чем на фиг. 6. Здесь снова видны упомянутый канал 4.4, крышка 2.4 и вставной разъем 2.9.

На фиг. 8 тоже разрез проходит в иной плоскости по сравнению с фиг. 6. Это же относится к фиг. 9. Из фиг. 9 видна, в частности, часть корпуса 4.5, в которой находится зубчатый редуктор, далее видны зубчатые колеса 4.7 для приведения во вращение вентилятора 3, вал 3.2 вентилятора и вставной разъем 2.9.

Между коленчатым валом (1) двигателя и ротором (2.1) тормоза-замедлителя (2) включена передача, например планетарная передача, для ускорения вращения ротора (2.1).

Формула изобретения

1. Приводной агрегат, в частности для автомобиля, содержащий двигатель внутреннего сгорания и коробку передач, гидродинамический тормоз-замедлитель (2) с ротором (2.1) и статором (2.2), отличающийся тем, что ротор (2.1) тормоза-замедлителя (2) установлен в пространстве между вентилятором и картером перед двигателем с возможностью опоры на вал (1) двигателя или на коаксиальную ему концевую цапфу (1.2), при этом ротор (2.1) тормоза-замедлителя расположен, если смотреть в осевом направлении, между картером (1.3) и статором (2.2) тормоза-замедлителя.

2. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что ротор (2.1) установлен консольно.

3. Агрегат по п.1 или 2, отличающийся тем, что статор (2.2) тормоза-замедлителя (2) жестко соединен с неподвижными окружающими частями, в частности с картером двигателя, для образования опоры, воспринимающей крутящий момент.

4. Агрегат по п.3, отличающийся тем, что корпус статора (2.2) содержит, в основном, перпендикулярную оси агрегата накладку, при этом накладка фиксирована на картере двигателя с возможностью образования опоры для восприятия крутящего момента и взаимного радиального позиционирования между статором (2.2) тормоза-замедлителя (2) и картером двигателя.

5. Агрегат по одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что вал тормоза-замедлителя (2) или двигателя выступает за тормоз-замедлитель (2) на его обращенной от двигателя стороне и несет шкив клиноременной передачи для вспомогательных приводов.

6. Агрегат по одному из пп.1 - 5, отличающийся тем, что между коленчатым валом (1) двигателя и ротором (2.1) тормоза-замедлителя (2) включена передача, например планетарная передача, для ускорения вращения ротора (2.1).

7. Тормоз-замедлитель, отличающийся тем, что выполнен или применен для приводного агрегата по одному из пп.1 - 6.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9