МЕХАНИЗМ ПЕРЕДАЧ И ПОВОРОТА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2004 года по МПК B60K17/00 B62D11/18 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в качестве механизма передач и поворота (МПП) в трансмиссиях, преимущественно гусеничных машин.

Известна гидромеханическая передача, содержащая корпус, две гидравлически связанные между собой гидромашины, по меньшей мере, одна из которых выполнена регулируемой, ведущий и ведомый валы, кинематически связанные с гидромашинами, состоящий из входного, выходного и промежуточного звеньев планетарный дифференциал, входное звено которого связано с одной из гидромашин, а выходное с ведомым валом, и управляемые муфты, передача снабжена по меньшей мере двумя парами шестерен, ведущие шестерни каждой пары жестко связаны с ведущим валом, а ведомые - через управляемые муфты с соосным им промежуточным звеном дифференциала, ведущий вал через зубчатую передачу связан с регулируемой гидромашиной и через управляемую муфту с ведомым валом (см. описание к авт. св. СССР №1272040 от 24.12.84, М. кл. F 16 Н 17/00).

Данная передача имеет только один выходной вал и может использоваться преимущественно в колесных машинах, где на ведущий мост необходим привод от одного выходного вала, а поворот машины осуществляется поворотом управляемых колес.

Для использования на гусеничной машине, где мощность от двигателя разделяется на два потока через два выходных вала (на каждый борт или гусеницу) и требуется раздельное управление каждым потоком для осуществления поворота, необходимо применить две такие передачи, по одной на каждый борт. Это приведет к двукратному увеличению габаритов и массы передачи. Кроме того, усложнится управление машиной, так как надо будет управлять вдвое большим числом управляемых муфт и гидромашин, и приведет к снижению КПД передачи.

Наиболее близким к заявляемому решению (прототипом) является гидромеханическая передача транспортного средства с двумя и более диапазонами, содержащая две гидравлически связанные между собой гидромашины, по меньшей мере одна из которых является регулируемой, ведущий и ведомый валы кинематически связанные с гидромашинами, два планетарных дифференциала, коробку согласующих передач, связанную с ведущим валом и управляемые зубчатые муфты (см. описание к патенту РФ №2148503, от 11.07.95, М. кл. В 60 К 17/10, F 16 Н 47/04). При этом планетарный четырехзвенный механизм через коробку согласующих передач соединен с ведущим валом, а через водило одного и эпициклическую шестерню другого планетарного дифференциала - с ведомым валом. Корпус гидромеханической передачи выполнен из двух частей, одна из которых имеет возможность разворота.

В данной гидромеханической передаче два планетарных дифференциала образуют четырехзвенник, в котором водило одного и эпициклическая шестерня другого соединены с выходным валом. То есть каждый планетарный дифференциал соединен с одним и тем же выходным валом. Поэтому эта передача с одним выходным валом может быть использована для колесных машин, в которых выходной вал приводит во вращение ведущий мост, а поворот осуществляется за счет управляемых колес.

Для использования ее в гусеничных машинах, где мощность от двигателя разделяется на два потока (на каждый борт или гусеницу) с возможностью управления потоками для осуществления поворота, необходимо иметь два выходных вала, т.е. две такие передачи, по одной на каждый борт (на каждую гусеницу). Это приведет к двукратному увеличению габаритов и массы передачи, усложнит управление, так как необходимо управлять вдвое большим числом гидромашин и управляемых муфт, и приведет к снижению КПД (см. например журнал "Тракторы и сельхозмашины", 2001, №1, стр.18, рис.4а).

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей гидромеханической передачи для использования в гусеничных машинах в качестве механизма передач и поворота при небольших габаритах и массе, простом управлении и высоком КПД.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования гидромеханической передачи с двумя и более диапазонами по патенту RU №2148503 путем установки второго выходного вала, который соединен с водилом второго планетарного дифференциала, солнечная шестерня одного из планетарных дифференциалов связана с нерегулируемой гидромашиной через дополнительную шестерню, эпициклическая шестерня второго планетарного дифференциала через промежуточный вал связана с эпициклической шестерней первого, а коробка передач снабжена дополнительным валом с шестернями и управляемой муфтой, которые кинематически связаны с ведущим и промежуточным валами, обеспечивается расширение функциональных возможностей за счет разделения мощности на два выходных вала, с возможностью управления потоками мощности в прямолинейном движении и повороте, при использовании в гусеничных машинах, при небольших габаритах и массе, простом управлении и высоком КПД.

Поставленная задача решается тем, что в МПП, содержащем две гидравлически связанные между собой гидромашины, по меньшей мере одна из которых регулируемая, ведущий, промежуточный и выходной валы, кинематически связанные с гидромашинами, коробку передач с управляемыми муфтами, два планетарных дифференциала, соединенные через коробку передач с ведущим валом, солнечные шестерни, кинематически связанные с нерегулируемой гидромашиной, эпициклическая шестерня первого планетарного дифференциала соединена с промежуточным валом, а его водило - с выходным валом, согласно изобретению в нем установлен второй выходной вал, который соединен с водилом второго планетарного дифференциала, солнечная шестерня одного из планетарных дифференциалов связана с нерегулируемой гидромашиной через дополнительную шестерню, эпициклическая шестерня второго планетарного дифференциала - через промежуточный вал с эпициклической шестерней первого, а коробка передач снабжена дополнительным валом с шестернями и управляемой муфтой, кинематически связанным с ведущим и промежуточным валами.

Такое решение позволяет расширить функциональные возможности устройства для использования в гусеничных машинах за счет разделения мощности на два выходных вала, т.е. на каждый борт гусеничной машины, с возможностью управления потоками мощности на обоих валах при прямолинейном движении и повороте, при небольших габаритах и массе, простом управлении и высоком КПД.

На чертеже показана кинематическая схема предлагаемого механизма передач и поворота.

Механизм передач и поворота транспортного средства содержит две гидравлически связанные между собой гидромашины 1, 2 по меньшей мере одна из которых является регулируемой, входной 3, ведущий 4, промежуточный 5 и выходные валы 6 и 7, кинематически связанные с гидромашинами, два планетарных дифференциала 8 и 9, коробку передач 10, связанную с ведущим и промежуточным валами 4 и 5, управляемые муфты 11, 12, 13 и 14, вал 15 гидронасоса 2, вал 16 гидромотора 1 и передаточный вал 17. Выходные валы 6 и 7 жестко соединены с водилами 18 и 19 соответствующих планетарных дифференциалов 8 и 9. Солнечные шестерни 20 и 21 кинематически связаны с валом 16 гидромотора 1, при этом с планетарным дифференциалом 8 связь гидромотора 1 осуществлена через дополнительную шестерню 22. Эпициклические шестерни 23 и 24 планетарных дифференциалов 8 и 9 жестко связаны с промежуточным валом 5, а шестерни 25 и 26 соединены соответственно с солнечными шестернями 20 и 21, а кинематическая связь между солнечными шестернями 20, 21 и эпициклическими шестернями 23, 24 осуществляют соответственно сателлиты 27 и 28. На промежуточном валу 5 установлена муфта 12 включения заднего хода и второй передачи, а также ведомая шестерня заднего хода 29. Ведущая шестерня заднего хода 30 установлена на ведущем валу 4. Вращение от ведущей шестерни 30 передается на ведомую шестерню 29 через промежуточную шестерню 31. Шестерни 32 и 33 являются шестернями первой передачи, соответственно, 34 и 35 - шестерни второй передачи, 36 и 37 - третьей передачи, 38 и 39 - четвертой передачи, 40 и 41 - пятой передачи, 42 и 43 - шестой передачи. На валу 16 гидромотора 1 установлена шестерня 44, через которую и шестерни 45, 46, 47, установленные на передаточном валу 17, осуществляется кинематическая связь гидромотора 1 с планетарными дифференциалами 8 и 9. На дополнительном валу 48 установлена шестерня 49, которая связана с шестерней 50, жестко закрепленной на валу 15 гидронасоса, и кинематически связана с помощью шестерен 36 и 37 третьей передачи с ведущим валом 4. Шестерня 51 закреплена на дополнительном валу 48 и через шестерню 52, которая свободно вращается на валу 15, шестерню 53, управляемую муфту 11 кинематически связана с шестернями 32 и 33 первой передачи и промежуточным валом 5.

МПП работает следующим образом. При работающем двигателе (не показан) и состоянии покоя транспортного средства вращение от входного вала 3 передается на ведущий вал 4 с помощью шестерен 30, 34, 36 и 38, которые жестко закреплены на ведущем валу 4. При этом шестерни 40 и 42 не вращаются. Вращаются шестерни 29, 35, 39, а также шестерни 37, 49, 50 и вал 15 гидронасоса 2. В этом положении управляющий рычаг, изменяющий производительность гидронасоса 2 (не показан), стоит в нейтральном положении и вал 16 гидромотора 1 остановлен. Так как управляемые муфты 11, 12, 13 и 14 находятся в нейтральном положении, вращение на промежуточный вал 5 не подается. Так как остановлен вал 16, не вращаются шестерни 44 и 45, вал 17 и шестерни 46, 47, 22, 25 и 26. Остаются неподвижными солнечные шестерни 20 и 21, сателлиты 27 и 28, которые соединены с водилами 18 и 19, а также эпициклические шестерни 23 и 24. Транспортное средство остается в покое.

Движение транспортное средство начинает на первой передаче. Для этого муфту 11 вводят в зацепление с шестерней 32. При плавном отпуске сцепления (не показано) увеличивается число оборотов входного 3 и ведущего 4 валов. Увеличивается число оборотов шестерен 36, 37 и 49. Поскольку шестерня 49 жестко соединена с валом 48, начинают вращаться шестерни 51, 52 и 53. Через муфту 11 и шестерню 32 вращение передается на шестерню 33, которая жестко соединена с промежуточным валом 5. При вращении промежуточного вала^{5 вращаются эпициклические шестерни 23 и 24, сателлиты 27 и 28 обкатываются вокруг остановленных солнечных шестерен 20 и 21 и передают вращение на водила 18 и 19, приводящие во вращение выходные валы 6 и 7. Транспортное средство начинает движение. При этом рычаг управления гидронасосом 2 может находиться в нейтральном положении. В таком случае вал 16 гидромотора остановлен и транспортное средство движется прямолинейно.}

При необходимости осуществить поворот, двигаясь на первой передаче, рычаг управления гидронасосом 2 устанавливают в то или иное положение. В этом случае жидкость, подаваемая гидронасосом, заставляет вращаться вал 16 гидромотора 1 в ту или иную сторону. При этом начинают вращаться шестерни 44, 45, а также вал 17 и шестерни 46 и 47. Вращение на солнечные шестерни 20 и 21 передается на первую прямо через шестерню 46, а на вторую через шестерню 47, и дополнительную шестерню 22, поэтому они получают различное по направлению вращение. Это заставляет вращаться водила 18 и 19 с разными угловыми скоростями, а следовательно, и с разными угловыми скоростями вращаются выходные валы 6 и 7, что и приводит к повороту транспортного средства. Причем на каждую величину увеличивается угловая скорость выходного вала с одной стороны, на такую же величину уменьшается угловая скорость выходного вала с другой стороны и наоборот, что позволяет центру масс транспортного средства сохранять линейную скорость при повороте.

При переходе на вторую передачу муфту 11 отключают, но включают муфту 12 в зацепление с шестерней 35. Поскольку передаточное отношение шестерен 34 и 35 меньше, то с большей скоростью начинает вращаться промежуточный вал 5, а следовательно, и эпициклические шестерни 23, 24 и далее как описано выше.

Для включения третьей, четвертой, пятой и шестой передач используют управляемые муфты 13 и 14, которые выполнены в виде синхронизаторов. Для осуществления движения в обратном направлении используют муфту 12, вводя ее в зацепление с шестерней 29.

Поворот на второй и последующих передачах осуществляется аналогично повороту на первой передаче.

Предложенный МПП изготовлен на ОАО "Харьковский тракторный завод имени С.Орджоникидзе" и установлен на двух опытных образцах легкого многоцелевого гусеничного транспортера, которые были представлены на выставке, посвященной 70-летию завода, и в настоящее время проходит испытания. Предварительные пробеговые испытания в объеме более 1500 км пробега подтвердили функционирование и работоспособность заявляемого МПП.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в качестве механизма передач и поворота в трансмиссиях, преимущественно гусеничных машин. Механизм передач и поворота содержит две гидравлически связанные между собой гидромашины 1, 2, одна из них регулируемая. Ведущий 4, промежуточный 5 и выходные 6, 7 валы кинематически связаны с гидромашинами. Коробка передач 10 имеет управляемые муфты 11-14 и дополнительный вал 48 с шестернями. Два планетарных дифференциала 8, 9 связаны через коробку передач 10 с ведущим валом 4. Солнечные шестерни 20, 21 кинематически связаны с гидромотором 1, причем одна 20 из них - через дополнительную шестерню 22. Эпициклические шестерни 23, 24 планетарных дифференциалов соединены с промежуточным валом 5, а водила 18, 19 - с выходными валами 6, 7. Технический результат - расширение функциональных возможностей при малых габаритах и массе, простом управлении и высоком КПД. 1 ил.

Механизм передач и поворота транспортного средства, содержащий две гидравлически связанные между собой гидромашины, по меньшей мере одна из которых регулируемая, ведущий, промежуточный и выходной валы, кинематически связанные с гидромашинами, коробку передач с управляемыми муфтами, два планетарных дифференциала, соединенные через коробку передач с ведущим валом, солнечные шестерни, кинематически связанные с нерегулируемой гидромашиной, эпициклическая шестерня первого планетарного дифференциала соединена с промежуточным валом, а его водило - с выходным валом, отличающийся тем, что в нем установлен второй выходной вал, который соединен с водилом второго планетарного дифференциала, солнечная шестерня одного из планетарных дифференциалов связана с нерегулируемой гидромашиной через дополнительную шестерню, эпициклическая шестерня второго планетарного дифференциала - через промежуточный вал с эпициклической шестерней первого, а коробка передач снабжена дополнительным валом с шестернями и управляемой муфтой, кинематически связанным с ведущим и промежуточным валами.