ГИДРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 1997 года по МПК B60K17/10 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности, к гидродинамическим трансмиссиям.

Известна гидромеханическая трансмиссия, содержащая гидротрансформатор, первичный и промежуточный валы с установленными на них шестернями перемены передач и реверсирования хода. Пары шестерен находятся в постоянном зацеплении друг с другом, причем одна из пар шестерен закреплена на валу жестко, вторая установлена свободно с возможностью вращения относительно вала. Свободно установленные шестерни жестко соединяют с валом посредством фрикционных муфт с гидравлическим управлением. Две фрикционные муфты осуществляют переключение передач, третья фрикционная муфта служит для включения обратного хода /1/.

Указанная гидромеханическая трансмиссия имеет усложненный подвод управления фрикционными муфтами, громоздка, сложна конструктивно, обладает низкой эксплуатационной надежностью и долговечностью.

Гидромеханическая передача /2/, выбранная в качестве прототипа, менее громоздка благодаря компактной компоновке фрикционных муфт. Передача содержит гидротрансформатор, муфты переключения передач, муфту изменения направления движения с шестернями прямого и обратного ходов, первичный, промежуточный и вторичный валы, связанные парами шестерен постоянного зацепления. Муфты переключения передач представляют собой фрикционные гидроуправляемые муфты, а в качестве муфты изменения направления движения использована зубчатая муфта. На первичном валу установлены свободно с возможностью вращения относительно вала две ведущие шестерни перемены передач, которые находятся в постоянном зацеплении с двумя жестко закрепленными на промежуточном валу шестернями. На том же промежуточном валу жестко закреплены еще две шестерни, входящие в зацепление с двумя свободно установленными на вторичном валу вышеупомянутыми шестернями прямого и обратного ходов, причем шестерня прямого хода входит в зацепление с шестерней промежуточного вала непосредственно, а шестерня обратного хода входит в зацепление с соответствующей шестерней промежуточного вала через промежуточную шестерню. Свободно установленные на вторичном валу шестерни прямого и обратного хода поочередно могут быть жестко соединены с валом с помощью зубчатой муфты. Для продвижения транспортного средства вперед при помощи зубчатой муфты фиксируют на вторичном валу шестерню прямого хода, включают одну из трех фрикционных муфт в зависимости от требуемой скорости движения. При этом мощность от двигателя передается через гидротрансформатор, первичный вал, одну из двух пар шестерен передач первичного и промежуточного валов, шестерню промежуточного вала и входящую с ней в зацепление шестерню прямого хода, вторичной вал, на привод колеса транспортного средства. Для включения третьей передачи включают фрикционную муфту, соединяющую первичный и вторичный вал напрямую, минуя шестерни перемены передач. Обратный вход включают при полностью неподвижном транспортном средстве. Зубчатую муфту соединяют при этом с шестерней обратного хода, включают фрикционную муфту переключения передачи.

Процесс переключения хода в описанной гидромеханической передаче требует длительного времени, поскольку при этом необходима полная остановка транспортного средства, кроме того, даже при неподвижном автомобиле зубья муфты не сразу попадают во впадины шестерни из-за их несовпадения в пространстве при переключении, что не только снижает скорость переключения, но и приводит к частным поломкам зубьев муфты. Применение фрикционных гидроуправляемых муфт для переключения передач вызывает значительные усложнения конструкции гидропередачи, поскольку требует дополнительного уплотнения каналов подвода текучей среды, увеличение количества которых снижает надежность гидромеханических передач и увеличивает их габариты.

Цель изобретения создать гидромеханическую передачу, обладающую высокой надежностью, обеспечивающую процесс переключения хода без полной остановки транспортного средства для осуществления технологического цикла работы транспортного средства челночным способом, требующим частых переключений хода.

Поставленная цель достигается тем, что в гидромеханической передаче, содержащей гидротрансформатор, муфты переключения передач, муфту изменения направления движения с шестернями прямого и обратного ходов, первичный, вторичный валы и по меньшей мере один промежуточный, который связан с первичными и вторичными валами парами шестерен постоянного зацепления для перемены хода и перемены передач, причем одна из шестерен каждой пары жестко закреплена на валу, а вторая установлена свободно с возможностью вращения, муфта изменения направления движения с шестернями прямого и обратного ходов расположена на первичном валу между гидротрансформатором и шестернями перемены передач и выполнена в виде двусторонней фрикционной муфты, управляемой рабочей жидкостью под давлением, а муфты переключения передач выполнены в виде зубчатых синхронизированных муфт, расположенных на вторичном и промежуточном валах между шестернями постоянного зацепления для перемены передач, установленными свободно с возможностью вращения.

Использование в качестве муфты изменения направления движения фрикционной, а не зубчатой муфты позволяет изменять направление вращения вторичного вала, т.е. направление движения транспортного средства без контроля за полной остановкой последнего. Муфта переключается при движении транспортного средства по инерции в том или ином направлении, переключение осуществляется быстро, легко, без толчков и рывков, что обеспечивает необходимые условия для использования прадлагаемой гидромеханической передачи в транспортных средствах, работающих челночным способом, например, в погрузчиках. Применение зубчатых синхронизированных муфт в качестве муфт переключения передач исключает применение громоздких уплотняющих конструкций. Вследствие того, что гидроуправляемая муфта в предлагаемом техническом решении одна, а не три, как в прототипе, для управления муфтой требуется втрое меньше сверлений в первичном валу, втрое меньше уплотняемых мест, что повышает надежность гидромеханической передачи. Расположение муфты изменения направления движения на первичном валу перед шестернями перемены передач, а муфт переключения передач на промежуточном и вторичном валах упрощает компоновку передачи, при необходимости иметь большее число передач позволяет установить дополнительные пары шестерен на вторичном и промежуточном валах без принципиального изменения кинематической схемы передачи.

На фиг. 1 дана кинематическая схема предлагаемой гидромеханической передачи; на фиг. 2 конструктивное выполнение двусторонней фрикционной гидроуправляемой муфты; на фиг. 3 конструктивное выполнение зубчатой синхронизированной муфты.

Гидротехническая передача (фиг. 1) состоит из комплексного гидротрансформатора, комплексного механизма изменения направления движения и коробки передач, соединенных между собой валами, и обеспечивает четыре скорости прямого хода и четыре скорости обратного хода.

Гидротрансформатор содержит насосное колесо 1, соединенное с приводным валом 2 двигателя М, турбинное колесо 3, установленное на первичном валу 4, статор 5, установленный на реактивном валу 6 на обгонной муфте 7, что позволяет гидротрансформатору работать в режиме гидромуфты, когда статор свободно вращается в потоке рабочей жидкости (фиг. 1).

Механизм изменения направления движения представляет собой двустороннюю фрикционную муфту 8, расположенную на первичном валу 4, по обе стороны которой размещены шестерня 9 прямого хода и шестерня 10 обратного хода. Фрикционная муфта 8 (фиг. 2) состоит из корпуса 11, закрепленного на первичном валу 4, двух поршней 12, двух пакетов ведущих дисков 13, двух опорных дисков 14, зафиксированных в корпусе 11, двух пакетов ведомых дисков 15, установленных на ступицах шестерен 9 и 10 прямого и обратного ходов, возвратных пружин 16. Между корпусом 11 и поршнями 12 имеются две полости "а" и "б". Управление фрикционной муфтой 8 осуществляется через продольные и радиальные каналы "в" и "г" в первичном валу 4 посредством электромагнитного золотника переключения направления движения (на фиг. не показан). Шестерня 9 прямого хода установлена на подшипниках на первичном валу 4 и находится в постоянном зацеплении с шестерней 17, установленной жестко на промежуточном валу 18. Шестерня 10 обратного хода также установлена на первичном валу 4 на подшипниках и входит в зацепление с жестко закрепленной на промежуточном валу 18 шестерней 19 при помощи промежуточной шестерни 20, установленной в корпусе 21.

Коробка передач включает четыре пары взаимозацепляемых шестерен, установленных на промежуточном валу 18 и вторичном валу 22. На промежуточном валу 18 помимо шестерен 17, 19 прямого и обратного хода свободно установлены на подшипниках шестерни 23, 24 третьей и четвертой передач и жестко закреплены шестерни 25, 26 второй и первой передач. На вторичном валу 22 жестко закреплены шестерни 27, 28 третьей и четвертой передач и свободно установлены шестерни 29, 30 второй и первой передач. Между шестернями 23, 24 промежуточного вала 18 и шестернями 29, 30 вторичного вала 22 на прямообочных шлицах установлены зубчатые синхронизированные муфты 31. Муфта 21 (фиг.3) включает в себя каретку 32, перемещающуюся по шлицам вала (промежуточного 18 или вторичного 22) и содержащую диск с тремя отверстиями для блокирующих пальцев 33 и тремя отверстиями для фиксирующих пальцев 34, а также зубья наружного зацепления с левой и правой стороны каретки 32. Блокирующие пальцы 33 жестко связывают между собой два конусных кольца 35 и в средней своей части имеют конические поверхности "д". Отверстия в диске каретки 32, через которые проходят блокирующие пальцы 33, также имеют блокирующие поверхности "е" в виде фасок по обе стороны отверстий. Конусные кольца 35 не имеют жесткой связи с кареткой 32 и могут быть смещены относительно нее.

С кареткой 32 кольца 35 связаны посредством трех фиксирующих пальцев 34, состоящих из двух половин, внутри которых размещены пружины. Управление зубчатыми муфтами 31 осуществляется вручную с помощью механизма переключения передач, расположенного в крышке коробки передач (на фиг. механизм переключения передач не показан).

Подача рабочей жидкости во внутреннюю полость гидротрансформатора к двусторонней фрикционной муфте 8 для управления ею обеспечивается масляным насосом 36, установленным в передней стенке корпуса коробки передач и приводимым в действие шестерней 37, установленной на ведущем валу насоса 36, которая входит в зацепление с шестерней 38, установленной на ступице насосного колеса 1 гидротрансформатора.

Работа гидромеханической передачи на соответствующих скоростях движения транспорта происходит следующим образом.

В нейтральном положении в полостях "а" и "б" муфты 8 давление отсутствует, электромагниты золотника переключения направления движения (на фиг. не показан) обесточены. Крутящий момент от вала 2 двигателя М через насосное колесо 1, турбинное колесо 3 комплексного гидротрансформатора вращает первичный вал 4, связанный с турбинным колесом 3. Шестерни 9, 10, свободно установленные на первичном валу 4, при этом неподвижны, неподвижен также промежуточный вал 22. При необходимости движения транспортного средства вперед с помощью электромагнита включают золотник переключения направления движения, подающий рабочую жидкость от насоса 36 в полость "а" фрикционной муфты 8 под поршень 12. Поршень 12, перемещаясь, сжимает между собой вращающиеся вместе с первичным валом 4 ведущие диски 13, ведомые диски 15 и опорный диск 14, образует единый пакет дисков и тем самым жестко соединяет корпус 11 фрикционный муфты 8 со ступицей шестерни 9 прямого хода, приводя ее во вращение. Шестерня 9 через шестерню 17, с которой она находится в постоянном зацеплении, передает вращение на промежуточный вал 18 и шестерни 25, 26, жестко связанные с промежуточным валом. Шестерни 23, 24, сидящие свободно на промежуточном валу 18, при этом остаются неподвижны. Шестерни 29, 30, взаимозацепляющиеся с шестернями 25, 26, вращаются и не передают вращение на вторичный вал 22, поскольку установлены на нем свободно.

Для включения первой передачи рычаг переключения передач перемещают от себя (на фиг. не показан), переводят каретку 32 синхронизированной зубчатой муфты 31, расположенной на вторичном валу 22, вправо. При этом конусное кольцо 35, перемещаясь вместе с кареткой 32, подводится к конусной поверхности ступицы шестерни 30. Вследствие разности окружных скоростей каретки 32, связанной со вторичным валом 22, и шестерни 30, вращающейся на валу 22 свободно, происходит сдвиг конусного кольца 35 относительно каретки 32 до соприкосновения блокирующих поверхностей "д" пальцев 33 с блокирующим поверхностями "е" каретки 32. Как только скорости конических поверхностей каретки 32 и шестерни 30 сравняются (синхронизируются), блокирующие поверхности перестают препятствовать дальнейшему продвижению каретки 32. Наружные зубья правой стороны каретки 32 входят в зацепление с внутренними зубьями ступицы шестерни 30 и жестко соединяют шестерню 30 со вторичным валом 22. Передача включается без шума и удара.

При включении второй передачи рычаг переключения передач перемещают на себя, переводят тем самым каретку 32 зубчатой муфты 31 вторичного вала 22 влево, вводят в зацепление наружные зубья левой стороны каретки 32 с внутренними зубьями ступицы шестерни 29, т.е. жестко соединяют свободно вращающуюся шестерню 29 со вторичным валом 22, заставляя его вращаться.

Третья передача включается передвижением рычага переключения вправо и на себя. Каретка 32 зубчатой муфты 31, расположенной на промежуточном валу 18, перемещается влево, заставляя работать левое конусное кольцо 35, левые блокирующие поверхности каретки 32 и пальцев 33, соединяют наружные зубья левой стороны каретки 32 с внутренними зубьями свободно установленной шестерни 23. При этом шестерня 24 жестко соединяется с вращающимся промежуточным валом 18 и начинает вращаться вместе с ним, передавая вращение на вторичный вал 22 посредством жестко сидящей на нем шестерни 27, находящейся в постоянном зацеплении с шестерней 23.

Включение четвертой передачи требует перевода рычага переключения влево и от себя. Каретка 32 зубчатой муфты 31 промежуточного вала 18 перемещается вправо, соединяя наружные зубья правой стороны каретки 32 с внутренними зубьями ступицы, свободно сидящей на промежуточном валу 18 шестерни 24. Шестерня 24 находится в постоянном зацеплении с зубьями жестко сидящей на вторичном валу 22 шестерни 28 и посредством последней передает вращение на вторичный вал 22 и далее на привод колес транспортного средства.

Обратный ход транспортного средства осуществляют путем подачи рабочей жидкости через электромагнитный золотник переключения в полость "б" фрикционной муфты 8, соединяя при этом вращающийся совместно с валом 4 корпус 11 муфты 8 со ступицей шестерни 10 обратного хода и приводя шестерню 10 во вращение. Шестерня 10 через промежуточную шестерню 20, соединяемую с шестернями 10 и 19 одновременно, передает вращение на промежуточный вал 18 в направлении, противоположном направлению вращения прямого хода.

Использование: в частности, в гидродинамических трансмиссиях транспортных средств. Сущность изобретения: имеется возможность обеспечить переключение хода транспортного средства без его полной остановки, при этом муфта изменения направления движения с шестернями прямого и обратного ходов расположена на первичном валу между гидротрансформатором и шестернями перемены передач и выполнена в виде двусторонней фрикционной гидроуправляемой муфты, а в качестве муфт переключения передач применены зубчатые синхронизированные муфты, расположенные на вторичном и промежуточном валах между шестернями постоянного зацепления для перемены передач, установленными свободно с возможностью вращения. 3 ил.

Гидромеханическая передача, содержащая гидротрансформатор, муфты переключения передач, муфту изменения направления движения с шестернями прямого и обратного ходов, первичный, вторичный валы и по меньшей мере один промежуточный, который связан с первичными и вторичными валами парами шестерен постоянного зацепления для перемены хода и перемены передач, причем одна из шестерен каждой пары жестко закреплена на валу, а вторая установлена свободно с возможностью вращения, отличающаяся тем, что муфта изменения направления движения с шестернями прямого и обратного ходов расположена на первичном валу между гидротрансформатором и шестернями перемены передач и выполнена в виде двухсторонней фрикционной муфты, а муфты переключения передач выполнены в виде зубчатых синхронизированных муфт, расположенных на вторичном и промежуточном валах между шестернями постоянного зацепления для перемены передач, установленными свободно с возможностью вращения.