ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ Российский патент 1997 года по МПК B60K41/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидравлическим передачам, включающим гидронасосы и гидродвигатели объемного вытеснения, а также гидронасосы и гидроцилиндры, и может быть использовано в трансмиссии транспортных средств, а также в навесной гидравлической системе тракторов в качестве автоматической безрычажной коробки передач, позволяющей водителю управлять не скоростью, а ускорением движения транспортного средства, а также рабочего органа.

Поддержание постоянного числа оборотов двигателя транспортного средства при изменении внешней нагрузки на трансмиссии в известных устройствах осуществляется через автоматическое управление подачей топлива в сочетании с ручным управлением коробкой передач.

В заявленном техническом решении трансмиссия является гидравлической и содержит гидродвигатель объемного вытеснения в сочетании с регулируемым гидронасосом по патенту Великобритании N 1152188, НКИ F 1 F, опубл. 1966 г. выполняющим функции бесступенчатой коробки передач, который является прототипом к заявленному устройству. Регулируемый гидронасос содержит две шестерни, введенные в зацепление и закрепленные на валах, один из которых соединен с валом двигателя внутреннего сгорания, а другой, перемещающийся для регулирования производительности насоса, связан с корпусом через пружину.

Недостатком известной трансмиссии является то, что она не обеспечивает оптимального режима работы двигателя при трогании с места, при переключении передач, при несоответствии с включенной передачи скорости движения транспортного средства, и то, что она требует постоянного оперирования рычагом коробки передач.

Целью изобретения является повышение удобства управления транспортным средством и обеспечение полностью оптимального режима работы двигателя путем автоматического поддержания постоянного числа оборотов его вала через изменение передаточного отношения в зависимости от внешней нагрузки и подачи топлива.

Поставленная цель достигается тем, что в гидравлической трансмиссии, содержащей бесступенчатую коробку передач, выполненную в виде размещенного в корпусе регулируемого шестеренного насоса с приводным валом и перемещающимся валом для регулирования производительности насоса, свободный конец которого кинематически связан через пружину с корпусом, а приводной вал насоса соединен с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания, снабженного педалью управления подачей топлива, кинематическая связь вала для регулирования производительности насоса с корпусом выполнена в виде двух поворотных кулачков, двух одноплечих рычагов и двух роликов, первый из которых закреплен в центральной части одного из одноплечих рычагов, а другой на торцевой части конца вала для регулирования производительности насоса, причем первый поворотный кулачок установлен с возможностью взаимодействия с роликом конца упомянутого вала и сочленен через пружину со свободным плечом одноплечего рычага с роликом, а второй поворотный кулачок жестко закреплен на оси вращения второго одноплечего рычага с возможностью взаимодействия с роликом другого рычага, и свободное плечо второго одноплечего рычага связано с тягой педали управления подачи топлива.

Такое выполнение гидравлической трансмиссии обеспечивает оптимальный режим работы двигателя постоянно путем автоматического поддержания постоянного числа оборотов его вала через изменение передаточного отношения в зависимости от внешней нагрузки и подачи топлива за счет того, что в зависимости от внешней нагрузки на трансмиссии рабочее тело в нагнетательной полости действует с определенной силой давления на вал для регулирования производительности насоса и перемещает его до положения, в котором сила давления рабочего тела уравновешена силой давления пружины, действующей на вал через первый кулачковый механизм, создающий такую зависимость положения вала от давления рабочего тела, при какой момент нагрузки на коленчатом валу двигателя остается постоянным и меняется лишь в зависимости от положения педали управления подачей топлива, которая соединена с пружиной через второй кулачковый механизм, создающий такую зависимость момента нагрузки на коленчатом валу двигателя от подачи топлива, при какой число оборотов коленчатого вала двигателя остается постоянным.

Кроме того, для водителя повышается удобство управления движением транспортного средства благодаря отсутствию рычага коробки передач. Облегчается управление транспортным средством при трогании с места, при разгоне, при езде "накатом", при езде по трудной дороге. Водитель сможет поддерживать не скорость, а ускорение движения и ему достаточно будет лишь нажать педаль управления подачей топлива, и коробка передач сама "подберет" необходимое передаточное отношение и плавно изменит его согласно разгона или замедления.

Техническое решение с такими отличительными признаками в патентной и научно-технической литературе на обнаружено, а поэтому предполагается, что оно отвечает критериям "новизна" и "существенные отличия".

На фиг.1 изображен общий вид автоматически регулируемого насоса; на фиг. 2 сечение по А-А; на фиг.3 сечение по Б-Б.

Автоматически регулируемый насос состоит из корпуса 1, в котором размещены приводной вал с шестерней 2, установленный в полной обойме 3 и усеченной обойме 4, перемещающийся вал для регулирования производительности насоса с усеченным поршнем на одном конце 5, с закрепленным с помощью резьбы полным поршнем 6 на другом конце. Между поршнями через уплотнительные шайбы 7 и 8 установлена шестерня 9 на подшипниковой втулке 10, а со стороны поршня 6 в торцевом пазу вала установлен ролик 11. К корпусу насоса прикреплен корпус механизма управления 12, в пазах которого шарнирно установлены поворотный кулачок 13 с возможностью взаимодействия с роликом 11, одноплечий рычаг 14 и поворотный кулачок 15. Поворотный кулачок 13 сочленен через пружину 16 со свободным плечом одноплечего рычага 14, в центральной части которого закреплен ролик 17 с возможностью взаимодействия с поворотным кулачком 15. На оси вращения последнего жестко закреплен одноплечий рычаг 18, свободное плечо которого связано с тягой педали управления подачей топлива 19. Элементы механизма управления закрыты крышкой 20, закрепленной на корпусе 12. На входе насоса между поршнями и обоймами в корпусе имеется канал 21 для сообщения торцевых полостей с входным отверстием. На выходе насоса между поршнями и обоймами в корпусе имеется выточка, в которой расположены добавочный поршень 22, закрепленный на усеченном поршне, и уплотняющая призма 23, закрепленная на усеченной обойме.

Автоматически регулируемый насос работает следующий образом.

От двигателя внутреннего сгорания приводятся во вращение шестерни насоса 2 и 9, и рабочее тело переносится во впадинах их зубьев из входной полости в нагнетательную. При появлении внешней нагрузки на трансмиссии в нагнетательной полости возникает давление рабочего тела на поршни 5, 6 и 22 вала 5. Площадь полного поршня выполнена большей, чем площадь усеченного и добавочного вместе взятых, поэтому рабочее тело действует с силой давления на вал в сторону ролика 11, который перемещается под действием этой силы, поворачивает кулачок 13 и растягивает пружину 16 до положения равновесия. Каждому значению внешней нагрузки на трансмиссии будет соответствовать определенное положение вала 5. При увеличении внешней нагрузки производительность насоса уменьшится, а при уменьшении внешней нагрузки производительность насоса увеличится. Чтобы при этом оставался постоянным момент нагрузки на коленчатом валу двигателя, необходимо выполнение следующей зависимости длины зацепления зубьев шестерней l от величины давления рабочего тела p: p•l const. Кулачок 13 служит для получения этой зависимости.

При нажатии на педаль подачи топлива перемещается тяга 19, которая поворачивает одноплечий рычаг 18. Одноплечий рычаг 18 действует через поворотный кулачок 15 и ролик 17 на одноплечий рычаг 14, а тот перемещает закрепленный на нем конец пружины 16. Так как зависимость силы давления пружины от длины перемещения ее конца является функцией линейной, то постоянство момента нагрузки на коленчатом валу при изменении внешней нагрузки на трансмиссии при этом не нарушится. Момент нагрузки на коленчатом валу будет меняться при повороте педали управления подачей топлива. Поворотный кулачок 15 служит для получения такой зависимости момента нагрузки от подачи топлива, при какой остается постоянным число оборотов коленчатого вала двигателя.

Технико-экономическая эффективность данного предложения заключается в том, что по сравнению с прототипом обеспечивается полностью оптимальный режим работы двигателя и повышаются удобства управления транспортным средством.

Использование: изобретение относится к машиностроению, а именно к гидравлическим передачам, включающим гидронасосы и гидродвигатели объемного вытеснения, а также гидронасосы и гидроцилиндры, и может быть использовано в трансмиссии транспортных средств, а также в навесной гидравлической системе тракторов в качестве автоматической безрычажной коробки передач. Сущность изобретения: вал для регулирования производительности насоса соединен через первый кулачковый механизм 11 и 13, пружину 16 и второй кулачковый механизм 14 и 15 с тягой 19 педали управления подачей топлива и занимает положения, в которых сила давления рабочего тела в нагнетательной полости на валу уравновешена силой давления пружины на вал, величина которой в свою очередь находится в зависимости от положения педали подачи топлива, причем в такой, что число оборотов вала двигателя остается постоянным. 3 ил.

Гидравлическая трансмиссия, содержащая бесступенчатую коробку передач, выполненную в виде размещенного в корпусе регулируемого шестеренного насоса с приводным валом и перемещающимся валом для регулирования производительности насоса, свободный конец которого кинематически связан через пружину с корпусом, а приводной вал насоса соединен с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания, снабженного педалью управления подачей топлива, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения оптимального режима работы двигателя путем автоматического поддержания постоянного числа оборотов его вала через изменение передаточного отношения в зависимости от внешней нагрузки и подачи топлива и повышения удобства управления транспортным средством, кинематическая связь вала для регулирования производительности насоса с корпусом выполнена в виде двух поворотных кулачков, двух одноплечих рычагов и двух роликов, первый из которых закреплен в центральной части одного из одноплечих рычагов, а другой на торцевой части конца вала для регулирования производительности насоса, причем первый поворотный кулачок установлен с возможностью взаимодействия с роликом конца упомянутого вала и сочленен через пружину со свободным плечом одноплечего рычага с роликом, а второй поворотный кулачок жестко закреплен на оси вращения второго одноплечего рычага с возможностью взаимодействия с роликом другого рычага, и свободное плечо второго одноплечего рычага связано с тягой педали управления подачей топлива.