Гидромеханическая трансмиссия транспортного средства

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Сове асин х

Соцнапнстнчжкнк

Реепубпнк

«ii640874. ъ Г

{61) дополнительное к авт. саид-ву

{22) 3аявлено 0609.76 {2f) 2405801/27-11 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 050179.Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 080179 (51) М. Кл.

В 60 K 17/10

Государствен н ы и ком итет.

СССР

llo делам изобретений и открытий (5З) УДК 629. 113-521-578 (088.8) (72} Авторы изобретения A.A.Cócëoâ, В.З.Изотов, С.Ф.Сычев и В.N.Aíòoíoâ (71} Заявитель (54) ГИДРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ ТРАНСПОРТНОГО, СРЕДСТВА

Изобретение относится к транспортным средствам и предназначено для использования в колесных и гусеничных машинах, таких как автомобили, тракторы, тягачи и так далее. В ряде случаев оно применено и для рельсовых транспортных средств, например локомотивов

Известна трансмиссия, содержащая гидротрансформатоц со ступенчатой ко- 10 робкой передач 11 . Высшие передачи, например вторая и третья, в этой трансмиссии являются механическими, что обеспечивается полным исключением гидротрансформатора из работы. Низшие 15 передачи, например задний ход и первая, являются гидромеханическими при работе гидротрансформатора в последовательном потоке мощности.

Недостатком этой трансмиссии явля-ется то, что она лишена возможности в полной мере испольэовать положительные свойства гидротрансформатора во всем диапазоне скоростей транспортного средства, что приводит к необходимости относительного увеличения количества ступеней в коробке передач или использованию двигателей с повышенной удельной мощностью.

Известна также гидромеханическая трансмиссия транспортного средства, содержащая коробку передач, комплексный гидротрансформатор, насосное колесо которого соединено с ведущим валом гидромеханической трансмиссии, а турбинное колесо — с входным валом коробки передач, выходной вал которой кинематически связан с движителем, и планетарный механизм, одно звено которого связано с турбинным колесом гидротрансформатора и ведущим валом коробки передач, а другое звено через элемент управления связано с насосным колесом гидротрансформатора и ведущим валом трансмиссии (2) .

Недостатком этой трансмиссии является то, что из-за связи гидротрансформатора и планетарного механизма с ведущим валом коробки передач рЕзультирующая характеристика на выходе иэ коробки передач многократно повторя; ется на каждой передаче, что не позволяет обеспечить на высших передачах преобладание свойств механических передач с высокой экономичностью, а на низших передачах — преобладание свойств гидродинамических .передач с

640874 автоматичностью работы и высокими преобразующими свойствами.

Целью изобретения является повышение КПД гидромеханической трансмиссии за счет последовательного уменьшения диапазона работы гидротрансформатора с увеличением номера передачи в коробке передач до полного исключения этога диапазона на режиме высшей передачи.

Указанная. цель достигается тем, что третье. звено планетарного механизма соецинено с выходным валом коробки 10 передач.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема предлагаемой гидромеханической трансмиссии; на фиг. 2 — графики тяговой характеристики и КПД при 15 работе гидромеханической трансмиссии.

Предлагаемая гидромеханическая трансмиссия содержит комплексный гидротрансформатор, насосное .колеса 1 которого связано с ее ведущим валом

2, который, в свою очередь, связывается с валом двигателя транспортного средства. Турбинное колесо 3 гидротрансформатора связано с ведущим валом 4 ступенчатой коробки передач 5, корпус которой неподвижен. Выходной вал 6 коробки передач связывается кинематически с движителем транспортного средства. Трансмиссия содержит планетарный механизм, одно звено 7 которого (в данном случае эпициклическое

30 зубчатое колесо) связано с турбинным колесом гидротрансформатора и с ведущим валом коробки передач, другое звено 8 планетарного механизма (в данном случае солнечное зубчатое колесо) через элемент управления 9, выполненный в рассматриваемом варианте в виде управляемой фрикционной муфты, связано с насосным колесом гидротрансформатора и ведущим валом 40 трансмиссии; третье звено 10 планетарного механизма (в данном случае водило} связано с выходным валом коробки передач. Указанные звенья планетарного механизма взаимодействуют между собой через блок сателлитов 11, оси вращения которых закреплены на 45 водиле.

Для пояснения работы трансмиссии на фиг. 2 даны результирующие характеристики тягового момента и КПД, которые для упрощения пояснений условно 50 приведены (путем обычного пересчета) с выходного вала б (фиг.1) к ведущему валу 4 коробки передач, обозначенные соответственно на фиг. 2 через

М и tt4 в зависимости от оборотов и< этого вала. Характеристики даны применительно к коробке, имеющей четыре передачи переднего хода и при работе двигателя по внешней, характеристике.

При максимальных скоростях движе6 ния транспортного средства на четвертой гередаче в коробке передач 5, представляющей собой прямую передачу с передаточным числом, равным единице, турбинное колесо 3, ведущий 4 и выходной вал 6 коробки передач вращаются с одинаковой скоростью. Следовательно, с одинаковой скоростью вращаются звенья 7 и 10 планетарного механизма, который в этом случае является заблокированным. При этом одновременно с включением четвертой передачи в коробке передач система управления обеспечивает включенное состояние фрикционной муфты 9. Это блокирует звено 8 и планетарный механизм в целом с ведущим валом 2 трансмиссии, а также с насосным колесом 1 гидротрансформатора. В итоге турбинное колесо 3 через указанные элементы становится как бы заблокированным с насосным колесом 1, вращаясь с ним с одинаковой скоростью. Таким образом, данный режим работы трансмиссии обеспечивает вращение всех ее элементов от ведущего вала 2 с одинаковой скоростью, что обращает ее в обычную прямую механическую передачу. Тяговая характеристика при этом изображена кривой О ) на фиг. 2, а КПД вЂ” соответствующим отрезком Q

По мере уменьшения номера передачи в коробке передач 5 выходной вал б вращается все медленней при заданных оборотах турбинного колеса 3 и ведущего вала 4 коробки передач.

Следовательно, звенья 7 и 10 планетарного механизма все более рассогласуются по оборотам. При этом внутреннее передаточное число планетарного механизма подобрано так, что в зоне максимальных оборотов турбинного колеса 3 и вала 4 обороты звена 8 всегда превышают обороты вала 2 и насосного колеса 1. По мере снижения оборотов турбинного колеса 3 и вала 4 под влиянием внешней нагрузки со стороны вала б звено 8 также снижает свои обороты, но более интенсивно, чем снижаются обороты вала 2 и насосного колеса 1 гидротрансформатора, если последний наделен прозрачной нагрузочной характеристикой. При непрозрачной характеристике гидротрансформатора обороты вала 2 и насосного колеса 1 остаются неизменными. При указанном снижении оборотов турбинного колеса 3 и вала 4 наступает момент, когда соответствующие обороты звена

8 становятся равными оборотам вала

2 и насосного колеса 1 и далее стремятся уменьшиться. Однако в момент полной синхронизации система управления обеспечивает включение муфты

9 без буксования ее фрикционных элементов и шунтирование, то есть обеспечение кинематической связи между турбинным 3 и насосным 1 колесами гидротрансформатора через планетарный механизм и муфту 9. Учитывая, 640874 что с понижением номера передачи в коробке передач 5 звенья 7 и 10 все более рассогласуются по оборотам, момент наступления синхронизации между звеном 8 и валом 2 наступает все более и более позже или при более низких оборотах турбинного колеса, или более низких значениях передаточного числа гидротрансформатора, под которым понимается переменное отношение оборотов его турбинного колеса к оборотам колеса насосного.

Исходя из сказанного, при высоких оборотах турбинного колеса 3 и вала 4,, когда муфта 9 находится в выключенном состоянии, планетарный механизм вращается свободно, не влияя на работу трансмиссии, что соответствует режиму работы обычного гидротрансформатора в последовательном потоке мощности, который от вала 2 передается к насосному колесу 1, далее гидравлическим путем — к турбинному колесу 3 и валу

4, от которого через коробку передач

5 передается к валу б и далее к движителю транспортного средства. Таким образом диапазон работы гидротрансформатора при описанном способе работы последовательно расширяется с понижением номера передачи в коробке передач и иллюстрируется характеристиками С d е для третьей передачи (фиг. 2) сd е т. для второй передачи и

С cl Е 1о для первой передачи. Соответствующие этим характеристикам значения КПд изображены кривыми с, d e„, c„d„e„ f „и c„d„e„ f, „, Дальнейшее повьпаение внешней нагрузки на валу б, сопровождаемое сни- < жением оборотов этого вала, а также вала 4 и турбинного колеса 3, приводит к пропорциональному снижению оборотов вала 2 и насосного колеса 1, так как после включения муфты 9 насосное и турбинное колеса гидротрансформатора кинематически связаны между собой. Очевидно, что передаточное число этой связи изменяется с измене. нием номера передачи в коробке передач и колеса гидротрансформатора шунтируются друг с другом при более низ- 15 ких значениях его передаточного числа по мере понижения номера передачи в коробке передач. При шунтировании колес гидротрансформатора его передаточное число, установившееся к момен- >и ту начала шунтирования, то есть включения муфты 9, сохраняется далее неизменным, коэффициенты момента и трансформации, а также КПД гидротрансформатора. фиксируются на достигнутом значении, оставаясь далее постоянными, как бы не увеличивалась нагрузка и не уменьшались обороты насосного и турбинного колес. При этом мощность от вала 2 начинает передаваться двумя потоками. Первый поток (гидравлический) от вала 2 передается к насосчому колесу 1 и далее через рабочую жидкость — к турбинному колесу 3, откуда она поступает к валу 4 и через коробку передач 5 — к выходному валу б. Второй поток (механический) от вала 2 через замкнутую йуфту 9 передается к звену 8 планетарного механизма, от которого через блок сателлитов 11 передается к звену 7 и далее к валу 4, от которого через коробку передач 5 передается к выходному валу б. Данные процессы с возрастанием внешней нагрузки сопровождаются интенсивным уменьшением гидравлического потока мощности по кубической зависимости и возрастанием механического потока, пропорционального разности между мощностью двигателя, развиваемой им на валу 2, и мощностью гидравлического потока. Отсюда при неизменности КПД гидротрансформатора в этом процессе величина общего КПД трансмиссии за счет возрастания механического потока мощности возрастает в противоположность убыванию КПД, если бы гидротрансформатор оставался в режиме последовательного потока мощности.

Это возрастание КПД на третьей, второй и первой перед-чах в рабочем диапазоне двигателя отображено на фиг.2 соответственно характеристиками 8„ Й„, и g m . Соответствующие им тяговые характеристики отображены кривыми е 11, 5 8 и g tn, которые, как видно, несколько ниже тяговой характеристики при работе гидротрансформатора в последовательном потоке, однако сопровождаемые, как показано, Goлее высокими. значениями КПД.

Наибольший эффект по тягово-экономическим характеристикам трансмиссии обеспечивается при работе двигателя на частичных нагрузках.

Следует указать„ что при работе трансмиссии на первой передаче режим включения муфты 9 может отсутствовать, что переводит гидротрансформатор на работу в последовательный поток мощности с максимальным тяговым усилием.

В режиме заднего хода муфта 9, как и в случае с первой передачей, может быть отключена.

Отключение муфты 9 обязательно в режиме трогания транспортного средства.

При возрастании внешней нагрузки описанные выше процессы происходят в обратном порядке; на соответствующих режимах (с точки, f и 8 ) гидротрансформатор выводится иэ режима шунтирования путем выключения муфты 9 и переходит в режим последовательнога потока мощности с уменьшением его диапазона с повышением номера передачи в коробке передач с переходом трансмиссии на высшей (четвертой) передаче в режим передачи механической, обеспечиваемый включением муфты 9.

640874

Формула изобретения

Составитель Н. Калмыков

Редактор С. Байкова Техред М.Петко Корректор A.Ãðèöåíêo

Заказ 7433/13 .Тираж Д05 Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

При использовании в коробке передач режима заднего хода принцип работы трансмиссии не изменяется. Шунтирование колес гидротрансформатора в этом случае происходит при более низких оборотах турбинного колеса по сравнению с первой передачей нереднего хода. При этом, очевидно, диапазон

5 работы гидротрансформатора в режиме последовательного потока мощности еще более расширен.

Гидромеханическая трансмиссия транспортного средства, содержащая коробку передач, комплексный гидро- 8 трансформатор, насосное колесо которого соединено с ведущим валом гидромеханической трансмиссии, а турбинное колесо — с входным валом коробки передач, выходной вал которой кинематичес-. 0 ки связан с движителем, и планетарный

7 Я механизм, одно звено которого связано с турбинным колесом гидротрансформатора и ведущим валом коробки передач, а другое звено через элемент управления связано насосным колесом гидротрансформатора и ведущим валом трансмиссии, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД эа счет последовательного уменьшения диапазона работы гидротрансформатора с увеличением номера передачи в коробке передач до полного исключения этого диапазона на режиме высшей передачи, третье звено планетарного механизма соединено с выходным валом коробки передач.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

Ð493380, кл. В 80 К 17/10, 1971.

2. Заявка 92031257/27-11, 1974, по которой принято положительное решение о выдаче авторского свидетельства.