Автоматическая коробка передач

 

Изобретение относится к области транспорта и позволяет избавиться от механического ручного переключения передач в коробке передач при сохранении высокого КПД коробки передач. Автоматическая коробка передач состоит из двухрядной планетарной передачи, водило которой связано с турбинным колесом гидротрансформатора, входное звено планетарной передачи связано с двигателем, выходное звено планетарной передачи связано с насосным колесом гидротрансформатора, реактор гидротрансформатора связан с золотником гидросистемы, золотник управляет шестью дисковыми муфтами, включая одну из них в работу, выключая пять других муфт в зависимости от крутящего момента на ведомом валу коробки передач. 3 ил.

Изобретение относится к области транспорта, преимущественная область использования - автотранспорт, морские и речные суда.

Известна коробка передач [1], состоящая из планетарной передачи, гидротрансформатора, гидравлического узла, узла шестеренчатых пар, принятая за прототип.

Однако автоматические коробки передач не нашли широкого применения по двум главным причинами: первое, из-за больших потерь мощности, и второе, из-за дороговизны и сложности изготовления.

Задача изобретения автоматизировать коробки передач автомобилей, при этом сохранить коэффициент полезного действия коробок передач таким, как у обычных механических коробок передач.

Сущность изобретения состоит в том, что в автоматической коробке передач, состоящей из планетарной передачи, гидротрансформатора, гидравлического узла, узла шестеренчатых пар, согласно изобретению, с целью автоматизации переключения передач и сохранения высокого КПД, применяется двухрядная планетарная передача совместно с гидротрансформатором, при этом водило планетарной передачи связано с турбинным колесом гидротрансформатора, насосное колесо гидротрансформатора связано с вторым рядом планетарной передачи с повышенным передаточным отношением на насосное колесо гидротрансформатора, а реактор гидротрансформатора через трубчатый вал реактора и шестерню на конце трубчатого вала связан с золотником гидравлического узла, подающего давление жидкости и стравливающего давление жидкости последовательно из дисковых муфт шестеренчатых пар коробки передач. Таким образом, подводимая к коробке передач мощность двигателя при помощи двухрядной планетарной передачи и гидротрансформатора раздваивается на два параллельных потока. При этом поток мощности, идущий в коробку передач через гидротрансформатор, составляет 4-6% от подводимой мощности двигателя. По этой причине потери мощности в гидротрансформаторе составляют не 25-30% от мощности двигателя, а всего 0,06 · (25-30), или 0,04 · (25-30), то есть 1,2-1,8% при потоке мощности через гидротрансформатор 6% от мощности двигателя и 1-1,2% при потоке мощности через гидротрансформатор 4% от мощности двигателя.

Кроме того, отличие от прототипа состоит в том, что реактор гидротрансформатора имеет кинематическую обратную связь с выходным валом трансмиссии автомобиля и при помощи золотникового узла и узла шестеренчатых пар с дисковыми муфтами при изменении крутящего момента на выходном валу автоматически переключает необходимую "скорость", уменьшая или увеличивая крутящий момент на выходе из коробки передач с целью сохранения расчетного крутящего момента и оборотов на входе в коробку передач.

На фиг. 1 изображена кинематическая и гидравлическая схема автоматической коробки передач; на фиг. 2 - график изменения гидравлического КПД гидромуфты и крутящего момента гидромуфты в функции оборотов турбинного колеса гидромуфты к оборотам насосного колеса гидромуфты; на фиг. 3 - план скоростей жидкости в гидромуфте при расчетном положении датчика-реактора, также при увеличении или уменьшении нагрузки на ведомом валу автоматической коробки передач.

На фиг. 1 изображено статическое состояние коробки передач : 1 - ведущий вал; 2 - выходной вал планетарной передачи; 3 - ведомый вал; 4 - промежуточный вал; 5 - двухрядные шестерни планетарной передачи; 6 - гидромуфта; 7 - реактор; 9 - зубчатая рейка командного золотника; 10 - командный золотник; 11 - пружина чувствительности на увеличение оборотов выходного вала; 12 - пружина чувствительности на уменьшение оборотов выходного вала; 13 - 14 - пробки регулирования натяжения пружины; 15 - масляный насос; 16 - предохранительный перепускной клапан; 17 - исполнительный золотник; 18 - цилиндр исполнительного золотника; 19 - шток с поршнем исполнительного золотника; 20 - накопительные пружины чувствительности исполнительного золотника; 21 - шариковые замки исполнительного золотника; 22 - коромысла управления дисковыми муфтами; 23 - дисковые муфты; 24 - каналы гидросистемы управления дисковыми муфтами.

Работа автоматической коробки передач.

При расчетном установившемся режиме работы автоматической коробки передач мощность ведущего вала протекает от вала 1, к выходному валу планетарной передачи 2 и далее от промежуточного вала 4 через шестеренчатое зацепление той пары шестерен в которой включена любая из семи дисковых муфт 23 к ведомому валу 3. Реактор 7 неподвижен, симметрично обтекается жидкостью гидромуфты со скоростью (V_a) (см. фиг. 3). Усилия на реакторе отсутствуют.

При увеличении нагрузки на ведомом валу жидкость гидромуфты со скоростью (V_c) (см. фиг. 3) обтекает реактор под углом, создавая усилие где C_yc - коэффициент подъемной силы реактора, S - величина площади реактора, ρ - массовая плотность жидкости гидромуфты.

Шестерня реактора, жестко связанная с реактором, вращается, перемещая командный золотник вверх, совмещая каналы гидросистемы с высоким давлением с цилиндром 18. При расчетном усилии шток с поршнем исполнительного золотника 19 переместит исполнительный золотник 17, который в свою очередь подает давление жидкости в гидросистеме на понижающую передачу, в результате происходит проскальзывание колес гидромуфты, уменьшается тем самым усилие P_c, действующее на реактор 7, и так будет происходить до тех пор, пока усилие P_c будет равно нулю, или достигнет расчетной величины. При уменьшении нагрузки на ведомом валу взаимодействие аналогичное, но только будет происходить в обратном порядке. В этом случае будет возникать усилие P_b (см. фиг. 3).

Предлагаемая автоматическая коробка передач обеспечивает полное освобождение водителя, например автомобиля, от механического переключения передач, экономию топлива, так как двигатель всегда будет работать на самом экономичном (расчетном) режиме, потери мощности в автоматической коробке передач будут равны потерям мощности в обычных механических коробках передач. Например, при 100% мощности двигателя передаточные отношения планетарной передачи подбираем так, чтобы мощность, текущая через водило, составляла 90%, тогда при расчетном КПД гидромуфты (см. фиг. 2) 0,9 - 0,95 гидравлические потери мощности составят всего 1 - 0,5% (гидравлические потери обычной полуавтоматической коробки ЛАЗ-НАИИ составляют 15-25%).

Формула изобретения

Автоматическая коробка передач, состоящая из планетарной передачи, гидротрансформатора, гидравлического узла, узла шестеренчатых пар, отличающаяся тем, что, с целью автоматизации переключения передач и сохранения высокого КПД, применяется двухрядная планетарная передача совместно с гидротрансформатором, при этом водило планетарной передачи связано с турбинным колесом гидротрансформатора, насосное колесо гидротрансформатора связано с вторым рядом планетарной передачи с повышенным передаточным отношением на насосное колесо гидротрансформатора, а реактор гидротрансформатора через трубчатый вал реактора и шестерню на конце трубчатого вала связан с золотником гидравлического узла, подающего давление жидкости и стравливающего давление жидкости последовательно из дисковых муфт шестеренчатых пар коробки передач.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3