Бесступенчатая трансмиссия транспортного средства

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а точнее - к трансмиссии транспортных средств, преимущественно трансмиссиям автомобилей, тракторов, тепловозов. Бесступенчатая трансмиссия транспортного средства содержит главную передачу, дифференциал 4, повышающую передачу, тормозное устройство 13, муфту 21 свободного хода, демпфер 22, регулятор 14. Ведомая шестерня 3 главной передачи жестко связана с корпусом дифференциала 4. Шестерни 6, 8 дифференциала связаны с ведомыми валами 7, 9. Вал 7 передает крутящий момент на ведущие колеса (гусеницы, винт и т.д.). Вал 9 приводит в движение через повышающую передачу тормозное устройство 13. На валу тормозного устройства 13 установлены муфта 21 свободного хода и демпфер 22. Технический результат - снижение потерь передаваемого крутящего момента и исключение ударных нагрузок. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к трансмиссиям транспортных средств, преимущественно трансмиссиям автомобилей, тракторов, тепловозов.

Традиционно трансмиссии транспортных средств включают либо ступенчатую коробку передач, либо планетарную коробку передач с режимами ручного управления (экономический, спортивный, зимний).

Недостатками вышеперечисленных трансмиссий является разрыв потока мощности при переключении передач и обязательное наличие механизма сцепления или гидротрансформатора.

Электрические, гидрообъемные трансмиссии и вариаторы обеспечивают бесступенчатую передачу крутящего момента, но не находят широкого применения из-за их сложности, высокой стоимости, небольшой передаваемой мощности, а также применения дорогих материалов.

В последнее время в печати появились описания устройств - гидродифференциальная передача (патент РФ №1028924), принятая за прототип, в которой крутящий момент от двигателя передается через сложную систему шестерен, а также две гидромашины, выполняющие роль гидротормозов.

Утверждается, что предлагаемая гидродифференциальная передача обеспечивает бесступенчатое автоматическое изменение вращающего момента.

В разделе описание режимов работы устройства сообщается, что, когда вращается ведомый вал, часть импульса момента расходуется на разгон промежуточного вала, что соответственно уменьшает величину выходного момента.

Вторым недостатком прототипа является изменение направления крутящего момента на валах, шестернях и гидромашинах внутри дифференциального механизма в процессе работы.

Резкий разгон и резкая остановка нескольких шестерен, валов и роторов гидромашин, обладающих значительным моментом инерции, вызовут возникновение ударных нагрузок на зубьях шестерен и подшипниках.

Вышеуказанные недостатки устраняются заявляемым изобретением.

Задача изобретения - снижение потерь передаваемого крутящего момента и исключение ударных нагрузок на детали предлагаемого устройства.

Техническое решение задачи, реализуемое настоящим изобретением, заключается в следующем.

Крутящий момент от двигателя через ведущий вал, известные главную передачу и дифференциал передается на ведомый вал и на вал привода тормозного устройства.

С помощью регулятора с обратной связью, воздействующего на тормозное устройство, изменяется крутящий момент на ведомом валу трансмиссии, а также частота вращения ведомого вала.

При этом энергия, затрачиваемая на управление трансмиссией, используется для привода вспомогательных агрегатов (турбокомпрессора, турбовентилятора и т.д.)

При переходе с режима передачи крутящего момента на режим торможения двигателем и обратно демпфер, имеющий связь с тормозным устройством, исключает появление ударных нагрузок в трансмиссии, а муфта свободного хода позволяет валу привода тормозного устройства вращаться только в одном направлении.

Принципиальная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.1 (корпус трансмиссии и двигатель на схеме не показаны).

Бесступенчатая трансмиссия, выполненная по одному из нескольких вариантов исполнения, состоит из ведущего вала 1, через который передается крутящий момент от двигателя, главной передачи, передающей крутящей через шестерни 2 и 3.

Шестерня 3 передает крутящий момент на корпус дифференциала 4, затем через шестерни-сателлиты 5 крутящий момент передается через шестерню 6 на ведомый вал 7, а также одновременно через шестерню 8 и вал 9 на шестерню 10.

Далее часть крутящего момента через повышающую передачу, включающую шестерни 10, 11, и через вал 12 приводит в действие тормозное устройство 13, управляемое регулятором 14.

Согласно изобретению тормозное усилие может создаваться любым из известных устройств (гидравлическим, электрическим, механическим), а также любым из известных видов регуляторов. Регулятор 14 может быть выполнен либо совместно с тормозным устройством, либо отдельно.

По одному из вариантов исполнения на фиг.1 показано устройство с гидравлическим тормозом 13 и отдельно выполненным регулятором 14, соединенными между собой трубопроводом 17.

Согласно изобретению рабочая жидкость подается из бака 15 через трубопроводы 16, 17, 18. Возврат рабочей жидкости в бак производится через трубопроводы 19 и 20.

На фиг.1 стрелками показано направление движения жидкости.

Согласно изобретению рабочая жидкость после тормозного устройства 13 и регулятора 14 через трубопровод 18 подается на привод вспомогательных агрегатов (турбокомпрессора, турбовентилятора и т.д.)

Согласно изобретению на вал 12 тормозного устройства 13 устанавливается два известных устройства: муфта свободного хода 21, позволяющая валу 12 вращаться только в одном направлении, и демпфер 22 двустороннего действия.

Муфта свободного хода 21 и демпфер 22 могут быть установлены как два независимых устройства или могут быть объединены в одном корпусе.

Бесступенчатая трансмиссия согласно изобретению работает следующим образом.

В варианте исполнения, показанном на фиг.1 крутящий момент от двигателя через вал 1 передается на шестерню 2, затем на ведомую шестерню главной передачи 3.

Шестерня 3, жестко связанная с корпусом дифференциала 4, через корпус дифференциала и установленные в нем шестерни-сателлиты 5 передает часть крутящего момента через шестерню 6 на ведомый вал 7, приводящий в движение ведущие колеса, гусеницы или винт, другая часть крутящего момента через шестерню 8 передается на вал 9, приводящий в движение механизмы управления трансмиссией.

Согласно изобретению с помощью механической передачи, состоящей из ведущей шестерни 10 и ведомой шестерни 11 через вал 12 приводится во вращение известное тормозное устройство (гидронасос) 13, рабочая жидкость к которому поступает из бака 15 через трубопровод 16.

Регулятор 14 предназначен для распределения направления и количества рабочей жидкости, поступающей из гидронасоса 13 через трубопровод 17.

С помощью регулятора 14 через трубопровод 18 рабочая жидкость направляется к агрегатам (турбокомпрессору, турбовентилятору и т.д.)

Возврат рабочей жидкости в бак производит трубопровод 20.

Согласно изобретению бесступенчатая трансмиссия имеет три режима работы

1. Холостой ход.

На режиме холостого хода происходят вращения приводимого от двигателя вала 1, шестерни 2, шестерни 3, находящейся в постоянном зацеплении с шестерней 2, корпуса дифференциала 4, жестко соединенного с шестерней-сателлитом 5.

При этом вал 7 остается неподвижным, т.к. ведущие колеса, с которым соединен ведомый вал 7, имеют гораздо большее сопротивление качению, чем все механизмы, приводимые от вала 9 и работающие без нагрузки.

Когда вал 7 неподвижен, шестерня 8, вал 9 и все приводимые от них агрегаты управления трансмиссией вращаются с максимальной скоростью, которая определяется частотой вращения вала 1 и передаточным отношением шестерен 2, 3, 5, 8, 10 и 11.

Согласно изобретению тормозное устройство (гидронасос) 13 на режиме холостого хода работает без нагрузки. Рабочая жидкость поступает из бака 15 и через трубопровод 16, гидронасос 13, трубопровод 17, регулятор 14, трубопровод 1 возвращается в бак 15. Трубопровод 18 перекрыт.

2. Режим передачи крутящего момента.

Согласно изобретению с помощью регулятора 14 перекрывается трубопровод 19 и плавно уменьшается сечение отверстия на выходе рабочей жидкости из тормозящего устройства (гидронасоса) 13.

Таким образом, на валу 12 и, соответственно, на связанном с ним шестернями 10, 11 и валу 9 возрастает момент сопротивления.

Когда момент сопротивления на валу 9 превысит момент сопротивления на валу 7, связанном с ведущими колесами, происходит плавное трогание с места транспортного средства.

Увеличение скорости движения транспортного средства происходит при дальнейшем уменьшении сечения отверстия на выходе рабочей жидкости из тормозящего устройства (гидронасоса) 13 с помощью регулятора 14.

Уменьшение скорости движения достигается снижением момента сопротивления на валу 9, т.е. увеличением сечения выходного отверстия тормозного устройства (гидронасоса) 13.

На режиме передачи крутящего момента трубопровод 18 открыт и рабочая жидкость под давлением может подаваться на привод турбокомпрессора, турбовентилятора, для смазки подшипников и для привода других агрегатов, чем достигается экономия сущности двигателя.

Возврат рабочей жидкости в бак 15 производится через трубопровод 20.

3. Режим торможения двигателем.

Режим торможения двигателем характеризуется тем, что момент сопротивления, т.е. от ведущих колес через вал 7 момент передается на трансмиссию и двигатель. При смене знака момента на валу 7 меняется знак момента на шестерне 6, шестернях-сателлитах 5, на корпусе дифференциала 4, на шестерне 8, на валу 9, на шестернях 10, 11 и на тормозном устройстве (гидронасосе) 13.

Для предотвращения вращения в обратную сторону вала 12 и гидронасоса 13 на одном валу с ним установлена известная муфта свободного хода 21. Для предотвращения вращения в обратную сторону вала 12 и гидронасоса 13 на одном валу с ним установлена известная муфта свободного хода 21.

На этом же валу 12 установлен известный демпфер двустороннего действия, предотвращающий ударные нагрузки в механизме предлагаемой трансмиссии при переходе с режима на режим.

Согласно изобретению после мягкой остановки вала 12 останавливаются шестерни 11,10, вал 9, шестерня 8.

При остановленной шестерне 8 шестерни-саттелиты 5 начинают обкатываться вокруг своей осей, с помощью которых они установлены в корпусе дифференциала 4, который также вращается и через шестерни 3, 2 и вал 1 вращает вал двигателя, в котором подача топлива на время режима торможения выключается.

1. Бесступенчатая трансмиссия транспортного средства, содержащая главную передачу, дифференциал, повышающую передачу, тормозное устройство, муфту свободного хода, демпфер, регулятор, отличающаяся тем, что ведомая шестерня главной передачи, передающей крутящий момент от двигателя, жестко связана с корпусом дифференциала, который, вращаясь, приводит в движение шестерни-сателлиты, связанные с шестернями, установленными в корпусе дифференциала и связанными с ведомыми валами, один из которых передает крутящий момент на ведущие колеса (гусеницы, винт и т.д.), а другой вал приводит в движение через повышающую передачу тормозное устройство, на валу которого установлены муфта свободного хода и демпфер.

2. Бесступенчатая трансмиссия транспортного средства по п.1, отличающаяся тем, что регулятор позволяет направлять энергию, подводимую от двигателя к тормозному устройству, на привод вспомогательных агрегатов.