Гидромеханическая передача транспортного средства

 

ГИДРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащая корпус, ведущий и ведомый валы, дифференциальный механизм и гидротрансформатор с насосным и турбинным колесами , одно из которых связано с одним из валов непосредственно, а другое - с обоими валами через дифференциальный механизм посредством соответствующих трех его звеньев, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем увели .чения paCkJ4ero диапазона в тяговом режиме и обеспечения режима торможения , дифференциальный h4exaHH3M дополнительно снабжен четвертым звеном с замыкателем на корпус передачи. г ko

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИК

3(51) В-60 К 17/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3 (21) 3244144/27-11 (22) 06.02.81 (46) 15.10.83. Бюл. Р 38 (72) A.A. Суслов и С.Ф. Сычевг (53) 629.113-585.2(088.8) (56) 1. Петров A.Â. Планетарные и гидромеханические передачи колесных и гусеничных машин. М., "Машиностроение", 1966, с. 286, рис. 195 (прототип). (54)(57.) ГИДРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА

ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащая корпус, ведущий и ведомый валы, дифференциальный механизм и гидротрансформа Top с н а со сным и т урби иным колесами, одно из которых связано с одним из валов непосредственно, а другое — с обоими валами через дифференциальный механизм посредством соответствующих трех его звеньев,, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем увеличения рабочего диапазона в тяговом режиме и обеспечения режима торможения, дифференциальный механизм дополнительно снабжен четвертым звеном с замыкателем на корпус передачи.

1047738

Передача как с дифференциалом на выходе (фиг, 1), так. и с дифференциалом на входе (фиг. 2 ) содержит ведущий 1 и ведомый 2 валы, первый из которых приводится от двигателя, а второй,йриводит во.вращение ведущие колеса транспортного средства

Изобретение относится к средствам наземного транспорта и предназначено для использования в трансмиссиях автомобилей, тягачей. тракторов н других подобных машин. Оно может быть также использовано в рельсовых транс 5 портных средствах таких, как железно. дорожные локомотивы.

Известна гидромеханическая передача транспортного средства, содер.жащая корпус, ведущий и ведомый валы 10 дифференциальный механизм и гидротрансформатор с насосным и турбинным колесами, в котором одно иэ укаэанных колес связано с одним иэ валов непосредственно, ° а другое — с 15 обоими валами через дифференциальный механизм посредством соответствующих трех его звеньев Е1 3.

Недостатком известной передачи является недостаточный диапазон. высоких значений КПД передачи. в тяговом режиме, а также отсутствие эффективных тормозных характеристик, включающих использование тормозных возыожностей двигателя и запуска его при движении транспортного средства на буксире.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем увеличения рабочего диапазона в тяговом режиме и обеспечение режима 30 торможения.

Поставленная цель достигается тем, что в гидромеханической пере даче транспортного средства, содержащем корпус, ведущий и ведомый ва- 35 лы, дифференциальный механизм и гидротрансформатор c íàñîñíûì и турбинным колесами, одно из которых связано с одним из валов непосред)ственно, а другое — с обоими валами через дифференциальный механизм посредством соответствующих трех его звеньев, дифференциальный механизм дополнительно снабжен четвертым звеном с замыкателем на корпус пе- ре дачи.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема передач с дифференциалом на выходе с дополнительным устройством;.на фиг. 2 — аналогичная схема с дифференциалом на входе; на 50 фиг. 3 — один из примеров выполнения конкретной схемы передачи.по фиг. 1; на фиг. 4 — аналогичный пример выполнения схемы по фиг. 2; на фиг. 5 — графики, иллюстрирующие работу передачи в тяговом режиме, на фиг, б — то же, в режиме торможения. посредством, как пРавило, коробки передач и других агрегатов трансмис- . сии. Передача содержит дифференциальный механизм 3 и гидротрансформатор, как правило, комплексный, с насосным колесом 4, турбинным 5 н реактивным колесом б, связанным через.ме.ханизм свободного хода 7 с неподвижным корпусом передачи, изображенным на фигурах штриховкой.

На схеме с дифференциалом на выходе (ôèã. 1 ) насосное колесо 4 связано с ведущим валом 1 непосредственно, а турбинное колесо 5 связано с ведомым 2 и ведущим 1 валами через дифференциальный механизм

3 посредством соответствующих трех его звеньев (не показаны ).

На схеме с дифференциалом на входе (фиг. 2 ) с выходным валом непосредственно связано турбинное колесо 5, а насосное колесо 4 связано с ведущим 1 и ведомым 2 валами через дифференциальный механизм 3 посредством соответствующих трех его звеньев (не показаны ) ..

Отличительной особенностью по сравнению с прототипом является наличие четвертого звена дифференциального механизма с эамыкателем

8 на неподвижный корпус передачи (фиг. 1 и 2 ), изображенным штриховкой.

В передаче (фиг. 3 ) дифференциальный механизм 3 содержит звено

9, выполненное как и в схеме по прототипу, в виде эпициклического колеса, звено 10, выполненное в виде водила, и звено 11, выполненное в виде солнечного колеса. Указанные звенья кинематически связаны между собой через сателлиты 12, оси вращения которых закреплены на воI диле. Отличительной особенностью от прототипа является наличие звена 13 в виде солнечного колеса, кинематически связанного с остальными звеньями через сателлиты 14 (.с осями вращения на водиле 10 ), взаимодействующими с сателлитами 12. Звено

13 снабжено замыкателем 8.на.корпус передачи, выполненным в данной схеме в виде тормоза.

В передаче (фиг. 4) дифференциальный механизм 3 содержит звено 9, выполненное, как и в схеме по прототипу, в виде эпициклического колеса, звено 10 - в виде водила и звено 11 — в виде солнечного колеса, Указанные звенья кинематически связаны между собой через сателлиты 12, оси вращения которых закреплены на водиле. Отличительной особенностью от прототипа является наличие звена

13 в виде солнечного колеса, кинема.— тически связанного с остальными звеньями через сателлиты 14, сблокированные с сателлитами 12. Звено

13 снабжено эамыкателем 8, выпол1047738 ненным в данной схеме в виде тормо-. ристики КПД передачи (- q )ïpè ее сов.з а. местной работе с двигателем.

В тяговом режиме при выключенном Характеристика КПД передачи в тормозе передача работает следую- направлении уменьшения скорости вращим образом. -щения вала 2 при работе двигателя по

Для схемы (фиг. 3 ) от ведущего 5, внешней характеристике изображена вала 1 вращаются насосное колесо 4, кривой !!Ъо. Соответствующая. гидротрансформатора и звено 11 диф- ; тяговая характеристика — кривой cd, ференциального механизма. От насос- Эти характеристики отображают рабо- ного колеса через рабочую жидкость ту передачи при выключенном тормо,вращение передается к турбинному .5, )О эе 8 (фиг. 3 и 4 ), т.е. соответст,колесу,.приводящего во вращение.,,вуют работе передачи по прототипу. звено 9 дифференциального механиз- ...,. Если точка Ъ (фиг. 5 ) соответствует ма. Суммируя скорости звеньев 9 и 11, некоторому минимально допустимому в .определенных соотношениях (масш-. -. значению КПД, то участок Ьо и сооттабах ), дифференциальный механизм >5 ветствующий ему участок de являютобеспечивает некоторую результирую+ . ся нерабочими, что ограничивает диащую скорость на звене 10 и, следо-.; пазон- передачи участком ab по КПД вательно, на ведомом. валу 2 пере-.: . и cd - по тяге. Однако для новой педачи. Аналогично переЩется мощность редачи кинеьатические параметры дифкоторая от вала 2 разделяется на два- ференциального механизма подбираютпотока. Первый поток воспринимается о ся таким образом, что при выходе в ненасосным колесом.4, преобразуется,. - . рабочую зону, в момент перехода чепередаваясь к турбинному колесу, и. — рез точку +, звено 13 (фиг. 3 и 4) далее передается к звену 9, а .второй . стремится переменить первоначальное .поток непосредственно передается к направление вращенця на противополож-. звену 11. Сумма обоих потоков реали- 25 ное, т.е. проходит через- режим крат зуется дифференциальным механиз- .::: . ковременной остановки. В этот момент мом на..звене 10 и далее на выходном или вблизи него система управления валу 2. обеспечивает включение тормоза 8, Для схемы (фиг. 4) от ведущего Фа- практически„ без буксования, и рабола 1 вращается звено 10 дифферен-.. . 3Q та -передачи при дальнейшем снижении циального механизма> от которого;в .." скорости вращения вала 2 продолжаопределенных соотношениях вращаются ется при включенном тормозе. Этот резвенья 9 и 11, первое иэ которых," жим, обращающий звено 13 в реактив-. вращает насосное колесо 4 и через .".:, ное, обращает, в свою очередь, дифферабочую жидкость, турбинное колесо.::. З5 ренциальный механизм с двумя кине5 гидротрансформатора и далее ведо- матйческими степенями свободы в ремый вал 2 передачи, а второе непос» дуктор с одной степенвю свободы, т.е. редственно вращает этот вал. Анало-., с фиксированным значением передаточгично передается мощность от вала: Т, . ного числа. Редуктор, оставаясь уэкоторая, разветвляясь с помощью :..:, лом передачи, связывающим между собой дифференциального механизма, час-. -:, насосное и турбинное колеса гидротично попадает на звено 9, передает . трансформатора, а также ведущий и ся к насосному колесу 4, преобра- . ведомый валы передачи, шунтирует эти зуется, передаваясь к турбинному 5 . элементы, т.е. обеспечивает между колесу, направляясь далее к выходно- ними постоянное и неизменное пему валу 2 передачи. Другая часть " 45 редаточное отношение, несмотря на мощности, воспринимаемая звеном 11, . -. повышение нагрузки на валу 2 и снипередается непосредственно к валу 2. женин его скорости вращения..При

Для этой и другой схемы (фиг. 3 и этом КПД гидротрансформатора сохра4 ) звено 13 дифференциального механиэ" няется неизменным,. но КПд передачи ма, будучи лишенным связи с корпусоМ - р начинает прогрессивно возрастать, . эа счет выключенного состояния тореро- как показано характеристикой ЪЕ эа 8, не оказывает влияния на работу ;(фиг. 5 ). Это возрастание КПД переэтого меманизма, вращаясь свобод- -:.: дачи происходит в силу того, что поно без нагрузки. дифференциальный :",: ;ток мощности, проходящий через гидмеханизм, обладая двумя кинематич@ ротрансформатОр при снижении скороскими степенями свободы, не препятсТ,"-. ти выходного вала прогрессивно вует при этом изменению скольжения: . . убывает по его фиксированной нагрузмежду колесами гидротрансформатор@:-..-,кой параболе при соответствующем под влиянием нагрузок, прикладываеФаах Iвозрастании потока мощности, прохок этим колесам. дящего более экономичным механичес«

Характеристики передачи для той ".:,. ким путем от вала 1 к звену 11 и другой схемы в общем случае схожи: :.,(фиг. 3) и от звена 11 к валу 2 и изображены на фиг. 5, где в эави- : (фиг. 4), минуя гидротрансформаъор. симости от скорости вращения вала М:..; :таким образом, обеспечивается рас(ь ) даны характеристики тяговогО:...::. ширение рабочего диапазона передамомента на этом валу (й ) и xapiaie d$ чи на участок dg (фиг. 5), несмотря

1047738 на не столь интЫ4сйвный рост тягово го момента, нежели по участку de, но, как известно, этот участок ранее был нерабочим.

При уменьшении внешней нагрузки и увеличении скорости вращения ведо- 5 мого вала передачи система управ ления обеспечивает выключение тормоза в точке ф характеристики.

В силу того, что при шунтированном; состоянии в передаче отсутствует l0 сдающее звено, режим трогания транспортного средства осуществляется путем выключения тормоза 8 (фиг. 3 и

4 ) и работе гидротрансформатора в качестве сдающего звена. При этом передача кратковременно работает по характеристике Qd (фиг. 5 ). Трогание. может осуществляться и при некоторой пробуксовке тормоза. Тогда передача кратковременно может работать по некоторой промежуточной характеристике, расположенной между ед и gd.

Поскольку переход на режим шунтицрвания и выход иэ него происходит. при стремлении звена 13 диф- 25 ференциального механизма (фиг. 3 и 4) к перемене направления вращения, то вместо тормоза 8 Может быть использован механизм свободного хода, автоматически замыкающий это 3р звено на корпус передачи или, наоборот, размыкающий его. Поэтому в отличительной части формулы изобретения тормоз 8 и механизм свободного хода названы обобщающим их понятием— замыкатель.

В случае применения механизма свободного хода режим трогания транспортного средства. затруднен в силу того, что этот механизм на данном режиме остается замкнутым. в этом 40 случае между двигателем и валом 1 передачи должна быть установлена управляемая муфта сцепления и режим трогания осуществляется при ее пробуксовке . Другим вариантом может 45 быть выполнение замыкателя звена 13 в виде последовательно установлен.ных механизма свободного хода и тормоза .или управляемой муфты и механизма свободного хода. В этих случаях троганне может осуществляться при выключенном состоянии тормоза или муфты, а режим выхода на шунт и схода с него — автоматически муфтой свободного хода при замкнутых. муфте или. тормозе.

Работа передачи в режиме торможения осуществляется следующим образом.

Максимальное торможение обеспечивается при уменьшении подачи топлива в двигатель и переходе последнего в тормозной режим. Включают тормоз 8 фиг. 3 и 4), обращая звено

13 в реактивное. При этом насосное к турбинное колеса гидротрансформа- 65 тора, а также валы 1 и 2 передачи принудительно переводятся на фиксированное передаточное отношение, т.е. механическую связь, диктуемую дифференциальным механизмом, обратившимся в данном случае в редуктор..При этом насосное колесо, как и в тяговом режиме, вращается быстрее турбинного. Мощность, поступающая на . вал 2 со стороны ведущих колес транспортного средства, распределяется следующим образом.

Для схемы (фиг. 3 ) эта мощность передается к звену 10 дифференциального механизма, откуда через сателлит 12 передается к звену 11, от которого ее часть поступает на вал

1 и поглощается двигателем, а другая ее часть поступает к насосному колесу 4 далее, с соответствующими потерями, — к турбинному колесу 5, частично теряясь за счет КПД гидротрансформатора, и поступает к звену 9, от которого через сателлит 12 вновь направляется к звену

11, и цикл повторяется. Таким обра. зом, в передаче образуется замкнутый круг циркуляции мощности.

Для схемы (фиг. 4 ) мощность с вала 2 передается к звену 11,от кото рого ее иасть через сателлит 12 пос-, тупает к звену 10,и валу 1,поглощаясь . двигателем, а другая ее часть передается к звену 9 и далее к насосному колесу 4, частично теряется эа счет

КПД -гидротрансформатора, передается к турбинному колесу.5, от которого вновь поступает к звену 11, повторяя цикл. Таким образом, в передаче образуется замкнутый круг цир- куляции мощности.

В итоге, в том и другом случаях тормозная мощность М2 на валу 2 в зависимости от скоростй вращения этого вала, изображаемая кривой на фиг. б, складывается из торможения двигателем (кривая 1 ) и самой передачей. При этом учитывая, что насосное колесо вращается быстрее колеса турбинного, гидротрансформатор продолжает работать в режиме максимальным силовым взаимодействием между названными колесами.

Регулирование величины торможения осуществляется изменением подачи топлива в двигатель. увеличение подачи уменьшает тормозной эффект двигателя, за счет чего кривая 0 (вместе с кривой Ъ ) понижаются вплоть до полного исчезновения торможения. двигателем, когда от вала 1 (фиг.3 и 4 ) прекращается поступление к нему мощности. Дальнейшее увеличение подачи топлива приводит к появлению

1 на валу 1 активной мощности, которая передаваясь к насосному колесу 4 непосредственно (фиг. 3 ) или через дифференциальный механизм (фиг. 4 ), начинает замещать мощность, пере1047738 даваемую к тому же колесу из конту-. ра циркуляции. Соответственно, на ту же величину уменьшается тормозная мощность на валу 2 и обеспечивается снижение кривой (фиг. 61.

Предельное увеличение подачи топ-, лива приводит к полному замещению мощностей и исчезновению торможения на валу 2, хотя потери в контуре циркуляции передачи сохраняются, но это уже потери активной энергии двигателя. Ликвидация этих потерь обеспечивается выключением тормоза, (фиг. 3 и 4 ) и исчезновением циркуляции. При этом вал 1 несколько снижает скорость вращения, а вал 2 повышает ее, обеспечивая увеличение скорости движения транспортного средства и переход в активный тяго- вый режим работы.

Учитывая, что при включении тормоза (фиг. 3 и 4 )между валами 2 и

1 образуется механическая редукторная связь, это обстоятельство поз; воляет производить запуск двигателя при движении транспортного сред- . ства на буксире, когда ведущим будет вал 2. Учитывая, что вала 2 к валу 1 передача становится ускоряю:, . щей, эффективный запуск двигателя обеспечивается при относительно малых скоростях буксировки транспорт-. ного средства. Однако для устранения источника потерь мощности в гидро трансформаторе, последний в этом случае может быть частично или пол» ностью опорожнен. В реальных условиях так и происходит, поскольку при неработающем двигателе система подпитки гидротрансформатора, как правило, не работает.

Упомянутая выше возможность выполнения замыкателя 8 в виде меха- низма свободного хода применительно. к режиму торможения и запуску двигателя с буксира не реализуема, поскольку в этих случаях стремление вала 2 выйти в режим обгона относи-, тельно вала 1 приводит к самовыключению такого механизма. Для данных режимов необходима принудительная остановка звена 13, что может быть обеспечеко лищь управляемым тормозом.

Конструкция новой передачи не пре пятствует использованию традиционного режима блокировки трансформатора и передачи в целом для повышения КПД в зоне максимальных ско5 ростей вращения ведомого вала, ре:жима освобождения или торможения реактивного колеса гидротрансформатора для улучшения тормозных характеристик; режимов изменения степени заЩ полнения гидротрансформатора рабочей жидкостью для повыаения КПД в тяговом режиме и более экономичного способа изменения величины торможения.

Эффект достигаемый новой гидромеханической передачей по отношению к передаче по прототипу„заключается в том, что при незначительном конструктивном изменении обеспечива ется: расширение рабочего диапазона в тяговых режимах, наделение передачи эффективными тормозными свойствами с воэможностью регулирования величины торможения, возможность

2» надежного запуска двигателя при движении транспортного средства с буксира.

При совместной работе с двигателем по внешней характеристике прира30 щение кинематического диапазона при равных исходных данных с,передачей по прототипу достигает для различных характеристик совмещения с двигателем величин 25-30ф,а тягового у диапазона 10-12% при превйшении

КПД передачи в точке f (фиг. 5) относительно точки Ъ в среднем на

5-8%, а относительно точки m для прототипа на 15-18%. При работе двигателя на частичных нагрузках эффект более значителен.

При работе в режиме торможения .передача обеспечивает максимальный тормозной эффект1 превосходящий

45 эффект от торможения двигателем в .:2,5-3,5 раза, в то время, как передача по прототипу, практически, не имеет собственных тормозных характеристик, а также не позволяет для

5ф этой цели использовать возможности двигателя.

1047738

1047738 и<

Составитель С. Белоусько

Редактор Г. Гербер Техред И.Иетелева Корректор В. Гирняк

Заказ 7832/17 Гираж 675 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4