Патент на изобретение №2334635

(54) ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ РЕТАРДЕР

(57) Реферат:

Изобретение относится к области автомобилестроения, а именно к гидродинамическим ретардерам. Ретардер содержит тороидальную рабочую камеру, образованную лопаточным колесом ротора и лопаточным колесом статора. Лопаточное колесо статора содержит корпус статора, в котором выполнен опорожняющий канал, причем опорожняющий канал имеет, по существу, форму кольцевого канала, связанного отверстиями в лопаточном колесе статора с рабочей камерой. Опорожняющий канал ретардера имеет, по существу, ширину, составляющую 2/10-4/10 диаметра профиля лопаточного колеса ротора. Достигается минимизация шумообразования в ретардере в режиме торможения. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к гидродинамическому ретардеру, в частности водяному ретардеру, т.е. ретардеру, рабочей средой которого является вода или смесь с водой, в частности водно-гликолевая смесь, используемая также в охлаждающем контуре автомобиля. Изобретение относится также к автомобильному приводу с таким ретардером.

Ретардеры и автомобильные приводы или трансмиссии с ретардерами широко известны и распространены. Ретардер, называемый также гидродинамический тормоз или гидродинамический тормоз-замедлитель, используется для торможения автомобилей или же стационарных установок с малым износом. За счет расположения двух обращенных друг к другу соседних лопаточных колес, а именно приводимого лопаточного колеса ротора и неподвижного лопаточного колеса статора, образуется тороидальное рабочее пространство, в котором рабочая среда образует гидравлический контур, посредством которого крутящий момент привода передается на неподвижное лопаточное колесо статора.

Прежние разработки были направлены главным образом на оптимизацию мощности и типоразмеров. Так, сегодня известен ряд мер, с помощью которых удалось максимизировать отдаваемую ретардером мощность в режиме торможения и минимизировать ее в режиме холостого хода. Далее, современные ретардеры имеют крайне малые типоразмеры, благодаря чему они могут быть компактно расположены в автомобиле, где для ретардера в распоряжении имеется все меньше места. Напротив, вопроса изоляции шумообразования ретардеров, особенно в режиме торможения с увеличенной мощностью, до сих почти никто не касался. Вследствие небольшого шумообразования автомобильных трансмиссий, как это известно сегодня, необходимо уменьшить также шумообразование ретардеров, чтобы, например, обеспечить высокий комфорт движения автомобиля с ретардером, особенно при перевозке пассажиров. В частности, так называемые водяные ретардеры повышенной мощности в режиме торможения являются очень шумными.

В основе изобретения лежит задача создания ретардера, в частности водяного ретардера, шумообразование которого, в частности, в режиме торможения было бы минимизировано по сравнению с известными решениями. Далее должно быть создано такое выполнение, которое было бы рентабельным в изготовлении.

Эта задача решается посредством гидродинамического ретардера с признаками п.1 формулы и посредством трансмиссии с ретардером по п.16 формулы. Зависимые пункты описывают особенно предпочтительные усовершенствования изобретения.

Было установлено, что, в частности, форма опорожняющего канала ретардера сказывается на шумообразовании. При этом была разработана форма опорожняющего канала, которая оказалась особенно благоприятной в отношении минимального шумообразования. Опорожняющий канал выполнен в виде кольцевого канала в корпусе статора ретардера и имеет, по существу, ширину, составляющую 2/10-4/10 диаметра профиля лопаточного колеса ротора. Под диаметром профиля лопаточного колеса ротора, соответствующим, в частности, диаметру профиля лопаточного колеса статора, понимают наружный диаметр профиля лопатки ротора.

Особенно предпочтительно, если высота опорожняющего канала составляет по существу 1/10-2/10 диаметра профиля лопаточного колеса ротора. Далее особенно благоприятной оказалась ширина опорожняющего канала 3/10 и, в частности, 3,5/10 диаметра профиля лопаточного колеса ротора.

Под выражением «по существу» при расчете высоты или предпочтительно ширины канала следует понимать, что опорожняющий канал имеет, в частности, ширину, составляющую 2/10-4/10 диаметра профиля лопаточного колеса ротора. То же относится к высоте канала, которая составляет предпочтительно по всему своему контуру 1/10-2/10 диаметра профиля лопаточного колеса ротора. Возможны, однако, и варианты осуществления изобретения, при которых каналы уплощены на одном конце, так что не вся ширина или не вся высота канала имеет названную долю диаметра профиля. Также эти варианты осуществления должны охватываться выполнением опорожняющего канала согласно изобретению.

Также за счет подходящего выбора материала, по меньшей мере, стенки опорожняющего канала можно оказать положительное влияние на шумообразование. Так, вследствие своей демпфирующей характеристики предпочтительны материалы, выбираемые из следующей группы:

– цветные металлы;

– пластики (предпочтительно в соответствии с областью применения стойкие к температуре и давлению).

При этом из такого материала может быть выполнена либо только касающаяся течения поверхность опорожняющего канала, либо вся стенка опорожняющего канала. Далее в одном особом варианте осуществления весь корпус статора может быть выполнен из такого материала.

В частности, значительную оптимизацию шума по сравнению с известными вариантами осуществления дает комбинация названных признаков и выполнение ретардера в виде водяного ретардера, т.е. рабочей средой которого является вода или водная смесь, в частности водно-гликолевая смесь. Далее, минимизация шумообразования может быть достигнута за счет того, что учитывают также расположение ретардера, например в трансмиссии автомобиля. Так, особенно предпочтительно, если ретардер установлен в автомобильном приводе на коробке передач с ведомой стороны. За счет этого можно в значительной степени избежать действия коробки передач в качестве резонатора для шумообразования ретардера. Такой ретардер называется также вторичным водяным ретардером.

Ниже изобретение более подробно описано с помощью прилагаемого чертежа, на котором изображено сечение водяного ретардера с опорожняющим и наполнительным каналами, выполненными в корпусе статора.

Изображенный на чертеже ретардер имеет рабочую камеру 4, образованную лопаточным колесом 1 ротора и лопаточным колесом 2 статора. Лопаточное колесо 1 ротора содержит лопаточные профили 1.2, а лопаточное колесо 2 статора – лопаточные профили 2.2, расположенные в рабочей камере 4, как известно, против друг друга. Лопаточное колесо 2 статора выполнено за одно целое с корпусом 2.1 статора. Далее видны выполненные в корпусе 2.1 статора проточные каналы, а именно наполнительный 7 и опорожняющий 3 каналы. Наполнительный 7 и опорожняющий 3 каналы выполнены при этом в виде кольцевых каналов и расположены близко друг к другу, причем они отделены друг от друга стенкой корпуса 2.1 статора.

Лопаточное колесо 1 ротора выполнено за одно целое с валом ротора, который герметизирован посредством уплотнений 5 от корпуса 2.1 статора и от соединенного с корпусом 2.1 статора, охватывающего лопаточное колесо 1 корпуса 6.

Лопаточное колесо 1 ротора и лопаточное колесо 2 статора или лопаточные профили 1.2 и 2.2 имеют диаметр профиля, обозначенный на фигуре D_P.

Опорожняющий канал имеет, как показано, ширину в осевом направлении вала ротора, обозначенную В, и высоту в радиальном направлении вала ротора, обозначенную Н. Эту ширину В опорожняющего канала и, при необходимости, его высоту Н выполняют с указанными предельными отклонениями размеров, чтобы минимизировать, таким образом, шумообразование.

В режиме торможения рабочая среда, преимущественно вода, предпочтительно в водяной смеси, попадает по наполнительному каналу 7 в рабочую камеру 4. Для этого стенка корпуса 2.1 статора, отделяющая наполнительный канал 7 от рабочей камеры 4, снабжена отверстиями 8, которые, как обозначено штриховыми линиями, впадают в наполнительные каналы в лопаточных профилях 2.2 статора 2. Лопатки статора с таким подводящим каналом или шлицем называются также наполнительными лопатками. Ретардер имеет заданное число таких наполнительных лопаток, например, каждая вторая лопатка может быть выполнена в виде наполнительной лопатки.

Из рабочей камеры 4 рабочая среда попадает в опорожняющий канал 3 через отверстие 9 в отделяющей рабочую камеру от опорожняющего канала стенке корпуса 2.1 статора. Предпочтительно это отверстие 9 выполнено радиально в зоне диаметра D_P профиля, так что рабочая среда, как показано, течет, в основном или полностью, в опорожняющий канал 3 в радиальном положении, соответствующем наружному диаметру лопаточных профилей. Далее, проточная длина отверстия 9 предпочтительно выполнена сравнительно короткой. Затем рабочая среда течет в кольцевом потоке по опорожняющему каналу 3. В зависимости от скорости этого кольцевого потока и выходной скорости рабочей среды через отверстие 9 рабочая среда ударяет по противоположной отверстию 9 стенке корпуса 2.1 статора. Кроме того, рабочая среда может ударять в лежащую радиально снаружи стенку опорожняющего канала 3. Эти удары создают шум. За счет выполнения опорожняющего канала согласно изобретению этот шум от ударов, однако, можно минимизировать. К тому же, можно применять недорогие материалы, в частности иные нежели металл материалы, что может привести к дополнительному демпфированию удара капель.

Формула изобретения

1. Гидродинамический ретардер, в частности, водяной ретардер, содержащий тороидальную рабочую камеру (4), образованную лопаточным колесом (1) ротора и лопаточным колесом (2) статора, лопаточное колесо (2) статора содержит корпус (2.1) статора, в котором выполнен опорожняющий канал (3), причем опорожняющий канал (3) имеет, по существу, форму кольцевого канала, связанного отверстиями в лопаточном колесе (2) статора с рабочей камерой (4), отличающийся тем, что опорожняющий канал (3) имеет, по существу, ширину (В), составляющую 2/10-4/10 диаметра (D_P) профиля лопаточного колеса (1) ротора.

2. Ретардер по п.1, отличающийся тем, что опорожняющий канал (3) имеет, по существу, высоту (Н), составляющую 1/10-2/10 диаметра (D_P) профиля лопаточного колеса (1) ротора.

3. Ретардер по п.1 или 2, отличающийся тем, что ширина (В) опорожняющего канала (3) составляет, по существу, 3/10-3,5/10 диаметра (D_P) профиля лопаточного колеса (1) ротора.

4. Ретардер по п.1 или 2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, стенка опорожняющего канала (3) и, в частности, весь корпус статора выполнены из одного из следующих материалов:

– цветной металл;

– пластик.

5. Ретардер по п.3, отличающийся тем, что, по меньшей мере, стенка опорожняющего канала (3) и, в частности, весь корпус статора выполнены из одного из следующих материалов:

– цветной металл;

– пластик.

6. Ретардер по п.1 или 2, отличающийся тем, что он содержит в качестве рабочей среды охлаждающую среду охлаждающего контура автомобиля, в частности, воду или водно-гликолевую смесь.

7. Ретардер по п.3, отличающийся тем, что он содержит в качестве рабочей среды охлаждающую среду охлаждающего контура автомобиля, в частности, воду или водно-гликолевую смесь.

8. Ретардер по п.4, отличающийся тем, что он содержит в качестве рабочей среды охлаждающую среду охлаждающего контура автомобиля, в частности, воду или водно-гликолевую смесь.

9. Ретардер по п.5, отличающийся тем, что он содержит в качестве рабочей среды охлаждающую среду охлаждающего контура автомобиля, в частности, воду или водно-гликолевую смесь.

10. Ретардер по п.1 или 2, отличающийся тем, что он представляет собой вторичный водяной ретардер.

11. Ретардер по п.3, отличающийся тем, что он представляет собой вторичный водяной ретардер.

12. Ретардер по п.4, отличающийся тем, что он представляет собой вторичный водяной ретардер.

13. Ретардер по п.5, отличающийся тем, что он представляет собой вторичный водяной ретардер.

14. Ретардер по п.6, отличающийся тем, что он представляет собой вторичный водяной ретардер.

15. Ретардер по одному из пп.7-9, отличающийся тем, что он представляет собой вторичный водяной ретардер.

16. Трансмиссия, в частности, автомобильный привод, включающий в себя ретардер по п.1 и содержащий двигатель и коробку передач, отличающаяся тем, что ретардер (10) установлен на коробке (6) передач с ведомой стороны.

РИСУНКИ