Коробка передач с распределением мощности
Изобретение относится к коробке (30) передач с распределением мощности для транспортного средства. Коробка (30) передач содержит один приводной вал (12), первую ветвь (16) с системой (18) планетарной передачи, бесступенчато регулируемую вторую ветвь (22), соединенную с первой ветвью (16), и содержит два регулируемых преобразователя (Н1, Н2) энергии, один выходной вал (24), для соединения с приводным валом (12). Между приводным валом (12) и выходным валом (24) предусмотрена одна первая реверсивная ступень (32) для смены между одним диапазоном переднего хода и одним диапазоном заднего хода. Реверсивная ступень (32) либо изменяет на противоположные, либо удерживает постоянными все направления вращения солнечных колес (Z1/Z1'), коронной шестерни (Z3) и вала (20) водила при смене между первым диапазоном переднего хода и первым диапазоном заднего хода. Достигается уменьшение паразитной мощности. 13 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к коробке передач с распределением мощности для транспортного средства, в частности для самоходной рабочей машины.
Коробки передач с распределением мощности служат для передачи мощности через чисто механическую и гидростатическую, соответственно, электрическую ветвь. Таким образом, они особенно пригодны для транспортных средств, таких как самоходные рабочие машины, колесные погрузчики или т.п., которые, с одной стороны, должны обеспечивать возможность начала движения под большой нагрузкой и, с другой стороны, должны иметь достаточную минимальную скорость для движения на обычных дорогах. Для этого коробка передач с распределением мощности, согласно уровню техники, содержит приводной вал, который соединен для ввода крутящего момента с двигателем внутреннего сгорания. Кроме того, коробка передач с распределением мощности содержит первую механическую ветвь, которая содержит систему планетарной передачи с двумя солнечными колесами различного диаметра, коронной шестерней и валом водила, на котором расположены двойные планетные шестерни, которые находятся в зацепления с солнечными колесами и с коронной шестерней. По меньшей мере одно из солнечных колес соединено с приводным валом. Кроме того, такая коробка передач с распределением мощности содержит бесступенчато регулируемую вторую ветвь, которая предназначена для по меньшей мере частичного соединения через систему планетарной передачи с первой ветвью и содержит два, три или более энергетически соединяемых друг с другом гидравлических и/или электрических ротационных преобразователей энергии и предназначена для работы в обоих направлениях либо в качестве двигателя, либо в случае гидромотора в качестве насоса, соответственно, в случае электродвигателя в качестве генератора. Наконец, такая коробка передач с распределением мощности содержит выходной вал, с которым соединяются первая ветвь или вторая ветвь. Обычно, такие коробки передач с распределением мощности, описание которых приведено, например, в DE 2904572А1, предоставляют в распоряжение по меньшей мере одну передачу переднего хода и одну передачу заднего хода, а также сквозной привод к передаче вала отбора мощности.
Недостатком известных коробок передач с распределением мощности являются их характеристики при движении задним ходом. Исходным состоянием является остановка транспортного средства. Для движения задним ходом в первой передаче один из насосов поворачивается в противоположном направлении по сравнению с движением вперед. За счет этого другой гидростат также вращается назад и накладывает свое противоположное вращательное движение на выходной вал системы планетарной передачи. Хотя транспортное средство и движется назад, однако система планетарной передачи, как и прежде, приводится двигателем внутреннего сгорания в переднем направлении. За счет этого часть мощности проходит не к выходному валу, а удерживается в виде паразитной мощности в напряженной системе планетарной передачи. Чем скорее транспортное средство движется назад, тем больше доля паразитной мощности, так что движение задним ходом обычно невозможно в связанной со второй передачей переднего хода передаче заднего хода. Эта доля паразитной мощности превышает при быстром движении назад даже приводную мощность и тем самым сокращает срок службы преобразователей энергии, а также соответствующих зубчатых колес и мест опоры. Дополнительно к этому, снабженное такой коробкой передач с распределением мощности транспортное средство достигает при движении задним ходом максимально примерно 1/3 максимальной скорости переднего хода, поскольку движение возможно лишь в одной связанной с передачей переднего хода первой передаче заднего хода, но не в связанной с передачей переднего хода второй передаче заднего хода. Дополнительно к этому, увеличивающиеся потери мощности при движении задним ходом приводят к все больше уменьшающейся силе тяги, что может приводить к проблемам в движущихся задним ходом транспортных средствах. Примерами являются въезд тракторов в силосную яму, а также не достаточная сила тяги при движущихся задним ходом строительных и лесных машинах. Дополнительно к этому, в применениях с частым движением задним ходом, доля паразитной мощности оказывает отрицательное влияние на расход топлива. Это приемлемо, например, для тракторов, но часто не приемлемо для самоходных рабочих машин, таких как колесные погрузчики или лесные машины.
Примером подобной коробки передач с распределением мощности является коробка передач, раскрытая в US 7 892 130 B1 и характеризующаяся признаками ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Задачей данного изобретения является создание коробки передач с распределением мощности, которая обеспечивает по меньшей мере один свободный от паразитной мощности диапазон заднего хода.
Задача решена, согласно изобретению, с помощью коробки передач с распределением мощности с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения с целесообразными модификациями коробки передач с распределением мощности приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Коробка передач с распределением мощности, которая позволяет двигаться задним ходом без паразитной мощности, содержит между приводным валом и выходным валом по меньшей мере одну первую реверсивную ступень для смены между по меньшей мере одной первой передачей (диапазон) переднего хода и по меньшей мере одной первой передачей (диапазон) заднего хода, при этом реверсивная ступень изменяет на противоположные все направления вращения солнечных колес, коронной шестерни и вала водила при смене между первой передачей переднего хода и первой передачей заднего хода. Другими словами, предусмотрена механическая реверсивная ступень, которая при смене между передачей переднего хода и передачей заднего хода удерживает одинаковыми относительные направления вращения солнечных колес, коронной шестерни и вала водила относительно друг друга, так что реверсируются не отдельные компоненты системы планетарной передачи, в то время как другие компоненты не реверсируются. За счет этого надежно исключается, что при смене между движением передним ходом и движением задним ходом в системе планетарной передачи происходят нежелательные наложения направлений вращения, так что коробка передач с распределением мощности, согласно изобретению, обеспечивает возможность движения без потерь на паразитную мощность по выбору по меньшей мере в одной передаче переднего хода, а также в одной передаче заднего хода. При этом в принципе достаточно, когда коробка передач с распределением мощности, согласно изобретению, предназначена для соединения лишь с одним двигателем внутреннего сгорания и с двумя преобразователями энергии транспортного средства, которые могут быть выполнены независимо друг от друга в качестве гидромотора или в качестве электродвигателя и в соответствии с этим могут действовать в качестве двигателя или насоса, соответственно, генератора. Кроме того, может быть предусмотрено, что первый преобразователь энергии предназначен для соединения с коронной шестерней системы планетарной передачи, и/или что второй преобразователь энергии предназначен для соединения со вторым солнечным колесом системы планетарной передачи. Коробка передач с распределением мощности пригодна, в частности, для транспортных средств, таких как самоходные рабочие машины.
В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения первая реверсивная ступень расположена на выходе системы планетарной передачи и, в частности, соединена с валом водила системы планетарной передачи. Это имеет то преимущество, что коробка передач с распределением мощности работает задним ходом точно так же, как передним ходом, поскольку лишь изменяется на противоположное направление вращения всей коробки передач с распределением мощности на выходе с помощью первой реверсивной ступени, так что не происходит изменения на противоположное направление вращения отдельных компонентов системы планетарной передачи. Таким образом, первая реверсивная ступень может быть просто добавлена также в уже существующие коробки передач с распределением мощности в качестве опционной дополнительной функции.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусмотрено, что между стороной отбора мощности системы планетарной передачи и выходным валом предусмотрены по меньшей мере один первый элемент сцепления и один второй элемент сцепления, при этом в первой передаче переднего хода крутящий момент подлежит передаче через первый элемент сцепления, а в первой передаче заднего хода - через второй элемент сцепления. За счет этого поставляемый двигателем, соответственно, преобразователями энергии крутящий момент может направляться на выходной вал посредством переключения элементов сцепления независимо от направления движения без паразитной мощности либо через первый элемент сцепления, либо через второй элемент сцепления. Элементы сцепления могут быть выполнены независимо друг от друга, например, в виде кулачковой муфты, пластинчатой муфты или т.п.
Другие преимущества обеспечиваются тем, что первая реверсивная ступень содержит первое сопряжение зубчатых колес с четным количеством сопряженных зубчатых колес и второе сопряжение зубчатых колес с нечетным количеством зубчатых колес, и предназначена для передачи крутящего момента при смене между передачей переднего хода и передачей заднего хода от системы планетарной передачи на выходной вал либо через первое либо через второе сопряжение зубчатых колес. Это представляет особенно простую, компактную и экономичную возможность реализации смены без паразитной мощности между передачей переднего хода и передачей заднего хода.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения первая реверсивная ступень выполнена в виде предварительно монтируемой модульной конструктивной группы. За счет этого первая реверсивная ступень может быть предварительно изготовлена в качестве частичного компонента коробки передач с распределением мощности и предлагаться, например, в качестве дополнительной опции или в качестве решения для дооборудования коробки передач с распределением мощности, которая тем самым по меньшей мере значительно может оставаться неизменной. Это имеет то преимущество, что различно выполненные коробки передач с распределением мощности могут быть быстро и просто снабжены соответствующей оптимально согласованной реверсивной ступенью. При этом первая реверсивная ступень может быть размещена в согласованном корпусе, соответственно, частичном корпусе. Также в случаях неисправности достаточна замена модульной конструктивной группы или остальной коробки передач с распределением мощности, что соответственно упрощает ремонт самоходных рабочих машин.
Кроме того, в принципе может быть предусмотрено, что первая реверсивная ступень содержит первый и второй элемент сцепления, с помощью которых при смене между передачей переднего хода и передачей заднего хода обеспечивается возможность соединения либо первого сопряжения зубчатых колес, либо второго сопряжения зубчатых колес для передачи крутящего момента с системой планетарной передачи. Поскольку смена между передачей переднего хода и передачей заднего хода происходит при остановке транспортного средства, то элементы сцепления могут быть выполнены в виде экономичных и компактных кулачковых муфт. Однако в качестве альтернативного решения, в этом случае могут быть предусмотрены также другие типы сцепления, такие как, например, пластинчатые муфты.
Другие преимущества обеспечиваются тем, что между первой реверсивной ступенью и по меньшей мере одним выходным валом предусмотрена блокируемая с помощью блокировки дифференциала дифференциальная передача, с помощью которой обеспечивается возможность разделения крутящего момента между первым выходным валом и вторым выходным валом. За счет этого обеспечивается возможность функционального расширения коробки передач с распределением мощности с выполняющей функции распределительной между осями передачи дифференциальной передачей, с помощью которой можно распределять крутящий момент, например, на переднюю ось или заднюю ось соответствующего транспортного средства. Предпочтительно, дифференциальная передача содержит блокировку дифференциала, с целью предотвращения за счет жесткого соединения передней и задней оси замедления или даже остановки транспортного средства ввиду проскальзывания одного из колес.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусмотрено, что первый преобразователь энергии и второй преобразователь энергии при смене между передачей переднего хода и передачей заднего хода обмениваются своими функциями, и/или что первый преобразователь энергии и второй преобразователь энергии при смене между передачей переднего хода и передачей заднего хода сохраняют свою функцию, и/или что первый преобразователь энергии и второй преобразователь энергии в первой передаче переднего хода и в первой передаче заднего хода могут работать одинаково. За счет этого возможно особенно простое управление коробкой передач с распределением мощности, поскольку относительно преобразователей энергии не должно делаться различие между движением вперед и назад. При этом управление может осуществляться в принципе вручную или предпочтительно автоматизированно.
Согласно изобретению первая реверсивная ступень предназначена для изменения на противоположное направления вращения выхода системы планетарной передачи относительно направления вращения второго преобразователя энергии. Это обеспечивает конструктивно простую возможность предотвращения потерь за счет паразитной мощности, поскольку с помощью первой реверсивной ступени изменяется на противоположное направление вращения выхода планетарной передачи вместе с направлением вращения преобразователя энергии.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусмотрено, что второй преобразователь энергии предназначен для соединения и рассоединения с выходным валом предпочтительно с помощью приспособления сцепления. Другими словами, вместо непосредственного сцепления второго преобразователя энергии с валом водила системы планетарной передачи предусмотрено сцепление второго преобразователя энергии с выходным валом. За счет этого может быть реверсирована механическая ветвь, прежде чем она будет снова соединена через второй гидростат с гидростатической ветвью мощности. Это обеспечивает то преимущество, что должна реверсироваться не сумма крутящих моментов всех приводных двигателей в одном месте коробки передач с распределением мощности, а что механическая и гидростатическая, соответственно, электрическая ветвь могут реверсироваться независимо друг от друга и снова сводиться вместе лишь после реверсирования. За счет этого коробка передач с распределением мощности может быть выполнена, соответственно, более компактной. При этом в принципе может быть предусмотрено по меньшей мере одно приспособление сцепления, с помощью которого обеспечивается возможность соединения или рассоединения с выходным валом. За счет этого обеспечивается возможность выборочного ввода крутящего момента второго преобразователя энергии, например, при смене между различными передачами движения.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусмотрена вторая реверсивная ступень для смены между первой передачей заднего хода и второй передачей заднего хода. За счет этого может обеспечиваться вторая передача заднего хода, за счет чего транспортное средство может по выбору двигаться вперед или назад с одинаковой скоростью и без дополнительно возникающей паразитной мощности.
Другие преимущества обеспечиваются тем, что вторая реверсивная ступень предназначена для изменения на противоположное направления вращения второго солнечного колеса относительно направления вращения второго гидростата. Это позволяет выполнять простое согласование направлений вращения первого и второго гидростата при движении на второй передаче заднего хода.
Особенно экономящее конструктивное пространство расположение достигается в другом варианте выполнения изобретения тем, что вторая реверсивная ступень расположена между вторым преобразователем энергии и системой планетарной передачи.
Кроме того, целесообразно, когда первая реверсивная ступень согласована с первой ветвью, а вторая реверсивная ступень - со второй ветвью. Это позволяет выполнять особенно гибкое и раздельное друг от друга реверсирование механической и гидравлической, соответственно, электрической ветви коробки передач с распределением мощности.
Другие преимущества обеспечиваются, когда первый преобразователь энергии и второй преобразователь энергии при смене между первой передачей заднего хода и второй передачей заднего хода обмениваются своими функциями, и/или когда первый преобразователь энергии поворачивается во второй передаче заднего хода противоположно повороту во вторую передачу переднего хода. Это представляет конструктивно простую возможность для смены между первой и второй передачей заднего хода.
Другая предпочтительная возможность для экономящего конструктивное пространство выполнения коробки передач с распределением мощности достигается тем, что по меньшей мере два элемента сцепления объединены в одну общую конструктивную группу. За счет этой модульной конструкции дополнительно облегчается монтаж и демонтаж по меньшей мере двух сцеплений. Кроме того, можно предварительно изготавливать различные комбинации сцепления и устанавливать в зависимости от выполнения и соответствующей цели использования коробки передач с распределением мощности.
Другие признаки изобретения следуют из формулы изобретения, примеров выполнения, а также из чертежей. Указанные выше в описании признаки и комбинации признаков, а также указанные ниже в примерах выполнения признаки и комбинации признаков можно применять не только в соответствующей указанной комбинации, но также в других комбинациях, без выхода за рамки изобретения. При этом на чертежах изображено:
фиг.1 - принципиальная схема первого примера выполнения коробки передач с распределением мощности, который здесь не заявлен;
фиг.2 - принципиальная схема второго примера выполнения коробки передач с распределением мощности, который реализован в соответствии с изобретением;
фиг.3 - принципиальная схема третьего примера выполнения коробки передач с распределением мощности, который реализован в соответствии с изобретением;
фиг.4 - принципиальная схема четвертого примера выполнения коробки передач с распределением мощности, который реализован согласно изобретению.
На фиг.1 показана принципиальная схема примера не заявленного выполнения коробки 30 передач с распределением мощности, которая может быть установлена, например, в транспортных средствах, таких как самоходные рабочие машины, колесные погрузчики или т.п. Коробка 30 передач с распределением мощности содержит приводной вал 12, который для ввода крутящего момента соединен с двигателем внутреннего сгорания 14 транспортного средства (не изображено) и проходит для в принципе не обязательного сквозного привода полностью через корпус 15. Кроме того, коробка 30 передач с распределением мощности содержит механическую первую ветвь 16, которая содержит планетарную передачу по меньшей мере с двумя солнечными колесами Z1, Z1' различного диаметра, коронную шестерню Z3 и вал 20 водила, на котором расположены двойные планетные шестерни Z2, Z2', которые находятся в зацеплении с солнечными колесами Z1, Z1' и с коронной шестерней Z3, при этом по меньшей мере одно солнечное колесо Z1 соединено с приводным валом 12. Кроме того, коробка 30 передач с распределением мощности содержит в данном случае гидравлическую вторую ветвь 22, которая предназначена для соединения по меньшей мере частично с механической ветвью 16 и содержит в данном случае выполненные в виде регулируемых гидростатов преобразователи Н1, Н2 энергии, которые выполнены с возможностью энергетического соединения друг с другом и предназначены для приведения в действие в обоих направлениях в качестве двигателя или насоса. Преобразователи Н1, Н2 энергии могут быть выполнены независимо друг от друга также в качестве электродвигателя, который может работать либо в качестве двигателя, либо в качестве генератора. В качестве альтернативного решения или дополнительно могут быть предусмотрены также пневматические преобразователи энергии. Однако в простейшем варианте выполнения снабженное коробкой 30 передач с распределением мощности транспортное средство содержит лишь один двигатель 14 внутреннего сгорания и лишь два преобразователя Н1, Н2 энергии.
Кроме того, коробка 30 передач с распределением мощности содержит выходной вал 24, с которым могут быть соединены с помощью ступени зубчатых колес Z8/Z9 первая ветвь 16 и вторая ветвь 22. В коробке 30 передач с распределением мощности зубчатое колесо Z8 отбора мощности на вале 20 водила системы 18 планетарной передачи находится в зацеплении или по меньшей мере соединено с зубчатым колесом Z10 первой реверсивной ступени 32. Первая реверсивная ступень 32 выполнена в свою очередь в виде предварительно смонтированной модульной конструктивной группы и размещена в отдельном корпусе 33, который соединен с корпусом 15.
Для первой передачи переднего хода в первой реверсивной ступени 32 замыкается первое приспособление KV сцепления и размыкается второе приспособление KR сцепления. Тем самым первый выходной вал 24' в зубчатом колесе Z15 вращается в одинаковом направлении с зубчатым колесом Z8 системы 18 планетарной передачи. Нечетное сопряжение зубчатых колес Z10/Z12/Z11 вращается вхолостую и не передает мощность.
Для первой передачи переднего хода размыкается приспособление KV сцепления, в то время как приспособление KR сцепления замыкается. Выходной вал 24' в зубчатом колесе 15 вращается теперь противоположно с зубчатым колесом Z8 системы 18 планетарной передачи. Четное сопряжение зубчатых колес Z13/Z15 вращается вхолостую и не передает мощность.
Функции гидростатов Н1 и Н2, а также приспособлений К1 и К2 сцепления при этом расположении остается без влияния, так что коробка 30 передач с распределением мощности работает назад, точно как и вперед без паразитной мощности, поскольку направление вращения расположенной в корпусе 15 части привода на выходе полностью изменяется на противоположное с помощью первой реверсивной ступени 32. Другими словами, накладываемые друг на друга крутящие моменты механической ветви 16 и гидростатической ветви 22 сводятся вместе перед реверсивной ступенью 32, а затем совместно реверсируются. Таким образом, показанная коробка 30 передач с распределением мощности предоставляют в распоряжение две передачи переднего хода и две соответствующие передачи заднего хода, движение в которых осуществляется без паразитной мощности.
Поскольку переключение между передним ходом и задним ходом происходит при остановке, то приспособления KV/KR сцепления дополнительно предпочтительно могут быть выполнены в виде кулачковых муфт. Однако возможны также другие виды сцепления, такие как, например, пластинчатые муфты. Отбор мощности через выходной вал 24' на заднюю ось НА' является предпочтительным прежде всего для транспортных средств, которые требуют относительно небольшой промежуток между вводом мощности и отбором мощности.
Альтернативно или дополнительно может быть также предусмотрено расширения коробки 30 передач с распределением мощности с помощью выполненной в виде передачи распределения между осями дифференциальной передачи 34. С помощью дифференциальной передачи 34 можно, исходя из зубчатого колеса Z14, распределять крутящий момент через предпочтительно блокируемую планетарную передачу 36 на переднюю ось VA и заднюю ось НА. Такая система является предпочтительной прежде всего для транспортных средств, которые требуют более длинный промежуток от ввода мощности до отвода мощности, таких как, например, колесные погрузчики.
На фиг.2 показана принципиальная схема второго примера выполнения коробки 30 передач с распределением мощности, в котором первая реверсивная ступень 32 предназначена для изменения на противоположное направления вращения вала 20 водила системы 18 планетарной передачи относительно направления вращения второго гидростата Н2. В отличие от примера выполнения на фиг.1, второй гидростат, соответственно, преобразователь Н2 энергии соединяется снова с механической ветвью 16 лишь после реверсивной ступени 32. Другими словами, накладываемые друг на друга крутящие моменты механической ветви 16 и гидростатической ветви 22 совместно не реверсируются, а реверсивная ступень 32 реверсирует лишь механическую ветвь 16. За счет этого на реверсивную ступень 32 воздействует меньший крутящий момент, за счет чего коробка 30 передач с распределением мощности может быть выполнена более компактной, легкой и экономичной. С помощью первой реверсивной ступени 32 снимаемая мощность на валу 20 водила системы 18 планетарной передачи разделяется на два зубчатых колеса Z20 и Z21' и через зубчатые колеса Z21, соответственно, Z22-Z21' включается в противоположном, соответственно, одинаковом направлении вращения с зубчатым колесом Z15 на выходном валу 24. Соединение гидростата Н2 на выходе осуществляется в этом варианте выполнения не непосредственно на валу 20 водила системы 18 планетарной передачи, а вместо этого через приспособление К1 сцепления на выходном валу 38, где возможно реверсированная механическая ветвь 16 может снова соединяться с гидростатической ветвью 22 через приспособления KV, соответственно, KR сцепления. При этом следует отметить, что приспособление К1 сцепления может быть также расположено между другим приспособлением K2V, которое служит для обеспечения в принципе не обязательной второй передачи переднего хода, и зубчатым колесом Z9.
В первой передаче переднего хода гидростат Н1 действует в качестве насоса, в то время как гидростат Н2 действует в качестве двигателя. Двигатель 14 внутреннего сгорания приводит во вращение систему 18 планетарной передачи через солнечное колесо Z1. Коронная шестерня Z3 опирается через сопряжение зубчатых колес Z4/Z5 на насос Н1. Водило 20 действует через реверсивную ступень 32 (сопряжения зубчатых колес Z20/Z21 и Z20'/Z21') в качестве выхода отбора мощности. Приспособление К1 сцепления замыкается, в то время как приспособление K2V разомкнуто. Гидростат Н2 соединяется через сопряжение зубчатых колес Z9/Z16 с выходом механической реверсивной ступени 32. Содержащее в данном случае цепочку зубчатых колес сопряжение зубчатых колес Z1'/Z6/Z7 вращается вхолостую и не передает мощность.
При движении вперед аналогично примеру выполнения, согласно фиг.1, действует также показанная на фиг.2 коробка 30 передач с распределением мощности. Для движения задним ходом в первой передаче заднего хода во время остановки размыкается первое приспособление KV сцепления, в то время как приспособление KR сцепления замыкается. Когда приспособление KR сцепления замкнуто, то гидромотор Н1 снова действует в качестве насоса, однако поворачивается в противоположном направлении, чем при движении вперед. Таким образом, гидростат Н2 взаимодействует в качестве двигателя также в противоположном направлении вращения с зубчатым колесом Z15 на выходном валу 24. Однако, поскольку с помощью реверсивной ступени 32 (Z20/Z21) направление вращения системы 18 планетарной передачи также изменилось на противоположное, то направление вращения двигателя Н2 действует теперь в том же направлении вращения, что и система 18 планетарной передачи. Таким образом, не возникает паразитная мощность. Коробка 30 передач с распределением мощности обеспечивает движение в первой передаче с той же мощностью и функциями как вперед, так и назад, при этом имеются в распоряжении в целом две передачи переднего хода и одна передача заднего хода.
Расположение реверсивной ступени 32 на водиле 20 системы 18 планетарной передачи и последующее подключение гидростата Н2 являются предпочтительными по многим причинам. Поскольку сцепления KV и KR должны нести лишь механическую долю крутящего момента из системы 18 планетарной передачи, но не дополнительно большой крутящий момент гидростата Н2, то они могут быть выполнены значительно меньшими и легкими. Кроме того, при переключении приспособлений KV и KR сцепления выход коробки 30 передач с распределением мощности отделяется лишь кратковременно от системы 18 планетарной передачи. Однако транспортное средство не будет двигаться назад также на склоне, поскольку крутящий момент подпирается на выходе через гидростат Н1 в вытянутом положении. Наконец, за счет расположения приспособлений KV и KR сцепления между системой 18 планетарной передачи и преобразователем Н2 энергии получается «автоматический» поворот сцеплений KV/KR при переключении. Пока сцепления KV/KR остаются замкнутыми, двигатель 14 внутреннего сгорания приводит во вращение действующий в качестве насоса гидромотор Н1 в вытянутом положении. Вал солнечного колеса Z1 системы 18 планетарной передачи опирается на стоящее транспортное средство. Когда при переключении оба сцепления KV/KR размыкаются, то замедляется вращательное движение насоса Н1, поскольку их момент ведения тормозит коронную шестерню Z3, и двигатель 14 внутреннего сгорания начинает ускорять открытую теперь реверсивную ступень 32. Таким образом, коробкой 30 передач с распределением мощности можно управлять так, что при переключении между движением вперед и назад сцепление KR уже нагружается давлением, прежде чем разомкнется сцепление KV. Сцепление KR во многих случаях затем не будет замыкаться, поскольку оно стоит зуб в зуб. Когда затем сцепление KV размыкается, то двигатель 14 внутреннего сгорания поворачивает кулачки сцепления KR относительно друг друга, так что они скользят в следующий свободный промежуток между зубьями.
На фиг.3 показана принципиальная схема третьего примера выполнения коробки 30 передач с распределением мощности, согласно изобретению, в котором предусмотрены согласованная с первой ветвью 16 первая реверсивная ступень 32 и согласованная со второй ветвью 22 вторая реверсивная ступень 40. В первой передаче переднего хода и заднего хода коробка 30 передач с распределением мощности действует в этом варианте выполнения так, как это было пояснено в связи со вторым примером выполнения. То же относится к смене с первой на вторую передачу переднего хода.
Когда достигается максимальная скорость первой передачи переднего хода при соответствующем движении задним ходом, то действующий в качестве насоса гидромотор Н1 находится полностью повернутым в направлении «назад», в то время как гидромотор Н2 находится в вытянутом положении. Как указывалось выше, для многих применений достаточно, что лишь первая передача переднего хода является полностью реверсируемой и тем самым может работать без паразитной мощности, как это показано во втором примере выполнения.
Однако, если транспортное средство должно достигать одинаковой скорости при движении как вперед, так и назад, то коробка 30 передач с распределением мощности нуждается в этой системе во второй реверсивной ступени 40. Для того чтобы мотор Н2 при переходе с первой передачи движения во вторую передачу движения (V/R) мог становиться насосом, он должен в свою очередь поворачиваться в противоположном направлении, как только размыкается приспособление К1 сцепления.
Однако тогда его направление вращения больше не согласовывается с направлением вращения гидростата Н1 и должно быть также изменено на противоположное. Это достигается с помощью второй реверсивной ступени 40 с сопряжением зубчатых колес Z6'/Z7ʺ/Z7'. Таким образом, коробка 30 передач с распределением мощности также во второй передаче движения является полностью реверсируемой и свободной от паразитной мощности за счет того, что насос Н2, мотор Н1 и вал отвод мощности через сопряжение зубчатых колес Z20/Z21 вращаются в противоположном направлении. Сцепления K2V и K2R расположены в качестве части второй реверсивной ступени 40 между сопряжениями зубчатых колес Z6/Z7 и Z6'/Z7ʺ/Z7' и в данном случае объединены в компактную конструктивную группу. Во второй передаче переднего хода сцепление K2V замыкается, в то время как сцепление K2R размыкается, во второй передаче заднего хода сцепление K2R замыкается, в то время как сцепление K2V размыкается.
Следует отметить, что в рамках изобретения могут быть предусмотрены различные конструктивные варианты выполнения коробки 30 передач с распределением мощности. Так, например, приспособление К1 сцепления может быть в качестве альтернативного решения расположено также у зубчатого колеса Z9. Альтернативно или дополнительно, приспособления K2V/K2R сцепления второй реверсивной ступени 40 могут быть расположены также у сопряжения зубчатых колес Z6/Z6'. В первую очередь должна обеспечиваться возможность соединения гидростата Н2 со вторым солнечным колесом Z1' при противоположных направлениях вращения, и возможность соединения гидростата Н2 через приспособление К1 сцепления после реверсирования механической ветви 16 с выходом 24. Также должна обеспечиваться возможность соединения выхода водила системы 18 планетарной передачи при противоположных направлениях вращения с выходом 24.
На фиг.4 показан четвертый пример выполнения коробки 30 передач с распределением мощности, согласно изобретению. Общий принцип действия четвертого примера выполнения соответствует в принципе принципу действия третьего примера выполнения, при этом четвертый пример выполнения имеет, в частности, еще более компактную конструкцию реверсивной ступени 32 и другой реверсивной ступени 40 и не имеет отдельной дифференциальной передачи 34. Можно видеть, что, в частности, сопряжения зубчатых колес Z7/Z6/Z6' и Z7'/Z7ʺ второй реверсивной ступени 40 расположены различно по сравнению с третьим примером выполнения. Кроме того, показанное в третьем примере выполнения приспособление К1 сцепления перенесено в зону выходного вала 24 (VA/HA) и через дополнительное зубчатое колесо Z9' соединено со вторым гидростатом Н2, за счет чего получается отклоняющееся выполнение второй реверсивной ступени 40. Кроме того, первая реверсивная ступень 32 отличается относительно кулачковых муфт KR и KV по конструкции от поясненной в связи с третьим примером выполнения первой реверсивной ступени 32. Так, вал 20 водила соединен с зубчатым колесом Z20, которое в свою очередь находится в зацеплении с зубчатыми колесами Z20 и Z21'. Они предназначены для соединения через кулачковые муфты KR, соответственно, KV с зубчатыми колесами Z22, соответственно, Z22' и воздействуют через зубчатое колесо Z23 на приспособление К1 сцепления, которое на другом конце находится в соединении через сопряжение зубчатых колес Z16/Z9/Z9' со второй реверсивной ступенью 40.
1. Коробка (30) передач с распределением мощности для транспортного средства, в частности для самоходной рабочей машины, содержащая:
- по меньшей мере один приводной вал (12), который выполнен с возможностью соединения с двигателем (14) внутреннего сгорания для ввода крутящего момента;
- первую ветвь (16), которая содержит систему (18) планетарной передачи по меньшей мере с двумя солнечными колесами (Z1, Z1'), коронной шестерней (Z3) и валом (20) водила, на котором расположены двойные планетные шестерни (Z2, Z2'), которые находятся в зацеплении с солнечными колесами (Z1, Z1') и с коронной шестерней (Z3), при этом по меньшей мере одно из солнечных колес (Z1) соединено с приводным валом (12);
- бесступенчато регулируемую вторую ветвь (22), которая выполнена с возможностью по меньшей мере частичного соединения через систему (18) планетарной передачи с первой ветвью (16) и содержит по меньшей мере два регулируемых гидравлических ротационных преобразователей (Н1, Н2) энергии или по меньшей мере два регулируемых электрических ротационных преобразователя (Н1, Н2) энергии, которые выполнены с возможностью энергетического соединения друг с другом и выполнены с возможностью работы в обоих направлениях либо в качестве мотора, либо в качестве насоса, соответственно, генератора; и
- по меньшей мере один выходной вал (24), который выполнен с возможностью соединения через первую ветвь (16) и вторую ветвь (22) с приводным валом (12);
причем между приводным валом (12) и выходным валом (24) предусмотрена по меньшей мере одна первая реверсивная ступень (32) для смены между по меньшей мере одним диапазоном переднего хода и по меньшей мере одним диапазоном заднего хода, при этом реверсивная ступень (32) изменяет на противоположные все направления вращения солнечных колес (Z1, Z1'), коронной шестерни (Z3) и вала (20) водила при смене между первым диапазоном переднего хода и первым диапазоном заднего хода,
отличающаяся тем, что первая реверсивная ступень (32) предназначена для изменения на противоположное направления вращения выхода системы (18) планетарной передачи относительно направления вращения второго преобразователя (Н2) энергии.
2. Коробка (30) передач с распределением мощности по п.1, отличающаяся тем, что первая реверсивная ступень (32) расположена на выходе системы (18) планетарной передачи и, в частности, соединена с валом (20) водила системы (18) планетарной передачи.
3. Коробка (30) передач с распределением мощности по п.1 или 2, отличающаяся тем, что между стороной отбора мощности системы (18) планетарной передачи и выходным валом (24) предусмотрены по меньшей мере один первый элемент (KV) сцепления и один второй элемент (KR) сцепления, при этом в первом диапазоне переднего хода крутящий момент подлежит передаче через первый элемент (KV) сцепления, а в первом диапазоне заднего хода - через второй элемент (KR) сцепления.
4. Коробка (30) передач с распределением мощности по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что первая реверсивная ступень (32) содержит первое сопряжение зубчатых колес с четным количеством сопряженных зубчатых колес (Z20,Z21) и второе сопряжение зубчатых колес с нечетным количеством зубчатых колес (Z20’, Z22, Z21’) и предназначена для передачи крутящего момента при смене между диапазоном переднего хода и диапазоном заднего хода либо через первое либо через второе сопряжение зубчатых колес от системы (18) планетарной передачи на выходной вал (24).
5. Коробка (30) передач с распределением мощности по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что первая реверсивная ступень (32) выполнена в виде предварительно монтируемой модульной конструктивной группы.
6. Коробка (30) передач с распределением мощности по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что между первой реверсивной ступенью (32) и по меньшей мере одним выходным валом (24) предусмотрена предпочтительно блокируемая с помощью блокировки (36) дифференциала дифференциальная передача (34), с помощью которой обеспечивается возможность разделения крутящего момента между первым выходным валом (24VA) и вторым выходным валом (24НА).
7. Коробка (30) передач с распределением мощности по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что первый преобразователь (Н1) энергии и второй преобразователь (Н2) энергии при смене между первым диапазоном переднего хода и вторым диапазоном переднего хода обмениваются своими функциями, и/или что первый преобразователь (Н1) энергии и второй преобразователь (Н2) энергии при смене между первым диапазоном переднего хода и первым диапазоном заднего хода сохраняют свою функцию, и/или что первый преобразователь (Н1) энергии и второй преобразователь (Н2) энергии в первом диапазоне переднего хода и в первом диапазоне заднего хода работают одинаковым образом.
8. Коробка (30) передач с распределением мощности по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что второй преобразователь (Н2) энергии предназначен для соединения с выходным валом (38) и рассоединения с выходным валом (38) предпочтительно с помощью приспособления (К1) сцепления.
9. Коробка (30) передач с распределением мощности по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что вторая реверсивная ступень (40) предусмотрена для смены между первым диапазоном заднего хода и вторым диапазоном заднего хода.
10. Коробка (30) передач с распределением мощности по п.9, отличающаяся тем, что вторая реверсивная ступень (40) предназначена для изменения на противоположное направления вращения второго солнечного колеса (Z1') относительно направления вращения второго преобразователя (Н2) энергии.
11. Коробка (30) передач с распределением мощности по п.9 или 10, отличающаяся тем, что вторая реверсивная ступень (40) расположена между вторым преобразователем (Н2) энергии и системой (18) планетарной передачи.
12. Коробка (30) передач с распределением мощности по любому из пп.9-11, отличающаяся тем, что первая реверсивная ступень (32) согласована с первой ветвью (16), а вторая реверсивная ступень (40) - со второй ветвью (22).
13. Коробка (30) передач с распределением мощности по любому из пп.9-12, отличающаяся тем, что первый преобразователь (Н1) энергии и второй преобразователь (Н2) энергии при смене между первым диапазоном заднего хода и вторым диапазоном заднего хода обмениваются своими функциями, и/или что первый преобразователь (Н1) энергии поворачивается во втором диапазоне заднего хода противоположно повороту во втором диапазоне переднего хода.
14. Коробка (30) передач с распределением мощности по любому из пп.1-13, отличающаяся тем, что по меньшей мере два элемента (K2V, K2R) сцепления объединены в одну общую конструктивную группу.
