БЕССТУПЕНЧАТАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ БЛИНОВА А.В. Российский патент 2006 года по МПК B60K17/10 F16H47/04 

Изобретение относится к машиностроению и станкостроению, а более конкретно к бесступенчатым коробкам передач, и может быть использовано в транспортных средствах и станках, а также в различных машинах и механизмах.

Известна бесступенчатая коробка передач, содержащая установленные в корпусе соосные ведущий и выходной валы, связывающий их механизм регулирования частоты вращения и крутящего момента на выходном валу, механизм заднего хода, муфту сцепления и систему управления (см. авт. св. СССР №1369928, кл. В 60 К 17/04).

Недостатком известной коробки передач является сложность конструкции, изготовления и управления, а также низкие ресурс и надежность, обусловленные повышенным механическим износом деталей механизма фрикционного зацепления. Кроме того, в указанной коробке передач отсутствует возможность автоматического регулирования скорости вращения выходного вала в зависимости от величины крутящего момента на нем, что сужает функциональные возможности коробки передач. Вместе с тем КПД указанной коробки передач снижается вследствие затрат мощности на поддержание давления в системе гидроцилиндра.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является бесступенчатая коробка передач, содержащая ведущий и выходной валы и корпус, в котором размещены ведущая и ведомая шестерни постоянного зацепления, дифференциал с соосными шестернями, кинематически связанными друг с другом через сателлиты, и снабженными соосными полуосями, механизм переключения направления вращения выходного вала и механизм регулирования передаточного отношения коробки передач, включающий насос с вращающимся рабочим органом, нагнетающей линией и всасывающей линией, соединенной с емкостью, заполненной рабочей жидкостью, и установленный в нагнетающей линии насоса регулируемый перепускной дроссель, выход которого соединен сливной линией с упомянутой емкостью, при этом вращающийся рабочий орган насоса кинематически связан с дифференциалом, а ведомая шестерня постоянного зацепления кинематически связана с выходным валом (см. патент RU №2188351, кл. F 16 H 47/04, приоритет от 25.09.2000 г., опубл. 27.08.2002 г.).

Известная коробка передач содержит два дифференциальных механизма, два шестеренных насоса и большое количество шестерен, что обуславливает сложность конструкции, большую металлоемкость и большие габариты указанной коробки передач. Другим недостатком известной коробки передач является отсутствие в ней механизма ограничения скорости вращения и стояночного торможения выходного вала, механизма прерывания крутящего момента на указанном валу и механизма регулирования объемной подачи шестеренных насосов, что ограничивает функциональные возможности коробки передач. Вместе с тем, для работы шестеренных насосов характерна большая пульсация давления на их выходе, способная вызывать гидроудары, передающиеся на шестерни и валы всей коробки передач, что снижает ресурс последней и вызывает неравномерность вращения выходного вала. Кроме того, для шестеренных насосов характерны большие обратные утечки по зубьям шестерен, что приводит к проскальзыванию (прокручиванию) выходного вала и потере КПД коробки передач. Большая разница диаметров в парах шестерен 2 и 3, 17 и 18 вызывает большую нагрузку на зубьях указанных шестерен, что снижает их ресурс.

Технической задачей, для решения которой служит предлагаемое изобретение, является упрощение конструкции и снижение металлоемкости коробки передач, обеспечение возможности ограничения скорости вращения и стояночного торможения выходного вала, прерывания крутящего момента на выходном валу и регулирования объемной подачи насоса, входящего в механизм регулирования передаточного отношения коробки передач, а также снижение пульсации давления и обратных утечек на выходе указанного насоса и уменьшение разницы диаметров шестерен коробки передач.

Техническим результатом, получаемым при практическом использовании предлагаемого изобретения, является упрощение изготовления и ремонта и снижение веса, габаритов и стоимости коробки передач за счет упрощения ее конструкции и снижения металлоемкости, расширение функциональных возможностей коробки передач за счет обеспечения возможности ограничения скорости вращения и стояночного торможения выходного вала, прерывания крутящего момента на последнем и регулирования объемной подачи насоса, входящего в механизм регулирования передаточного отношения коробки передач, а также увеличение ресурса коробки передач и обеспечение равномерного вращения ее выходного вала за счет снижения пульсации давления на выходе указанного насоса, увеличение КПД коробки передач за счет снижения обратных утечек на выходе насоса и повышение ресурса шестерен коробки передач за счет снижения нагрузки на их зубьях путем уменьшения разницы диаметров указанных шестерен.

Для решения поставленной технической задачи в предлагаемой бесступенчатой коробке передач, содержащей ведущий и выходной валы и корпус, в котором размещены ведущая и ведомая шестерни постоянного зацепления, дифференциал с соосными шестернями, кинематически связанными друг с другом через сателлиты и снабженными соосными полуосями, и механизм регулирования передаточного отношения коробки передач, включающий насос с вращающимся рабочим органом, нагнетающей линией и всасывающей линией, соединенной с емкостью, заполненной рабочей жидкостью, и установленный в нагнетающей линии насоса регулируемый перепускной дроссель, выход которого соединен сливной линией с упомянутой емкостью, при этом вращающийся рабочий орган насоса кинематически связан с дифференциалом, а ведомая шестерня постоянного зацепления кинематически связана с выходным валом, в отличие от прототипа, насос механизма регулирования передаточного отношения коробки передач выполнен аксиально-поршневым с наклонной шайбой, гидрораспределителем и вращающимся рабочим органом, выполненным в виде блока рабочих цилиндров с размещенными в них плунжерами, каждый из которых кинематически связан с наклонной шайбой, дифференциал размещен внутри блока рабочих цилиндров аксиально-поршневого насоса с соосным расположением его ведущей и ведомой шестерен и упомянутого блока, и имеет, по меньшей мере, одну пару сателлитов, закрепленных с возможностью вращения в блоке рабочих цилиндров аксиально-поршневого насоса, при этом ведущая шестерня постоянного зацепления соединена с ведущим валом, а ведомая шестерня постоянного зацепления соединена с ведущей шестерней дифференциала. Аксиально-поршневой насос может быть снабжен вращающимся диском, опирающимся на наклонную шайбу, а гидрораспределитель указанного насоса может быть выполнен торцевым и установлен со стороны шестерен постоянного зацепления, при этом плунжеры аксиально-поршневого насоса шарнирно соединены с упомянутым вращающимся диском. Ведущая шестерня постоянного зацепления закреплена на ведущем валу, ведомая шестерня постоянного зацепления закреплена на полуоси ведущей шестерни дифференциала, а в нагнетающей или сливной линии установлен подпорный дроссель.

Перепускной дроссель может быть выполнен в виде золотника с кольцевой проточкой, размещенного в гильзе, в которой выполнены входное и выходное боковые окна и торцевое окно, и снабжен управляющей линией, сообщающей торцевое окно гильзы золотника с нагнетающей линией аксиально-поршневого насоса, при этом в гильзе установлена пружина сжатия, прижимающая золотник в сторону торцевого окна гильзы с сообщением входного и выходного окон последней через кольцевую проточку золотника при отсутствии давления в управляющей линии.

Коробка передач может быть снабжена механизмом переключения направления вращения выходного вала и механизмом ограничения скорости вращения и стояночного торможения выходного вала, при этом входящие в коробку передач механизмы снабжены управляющим гидрораспределителем.

Конец ведущего вала, входящий в корпус, снабжен опорой, закрепленной на торцовом гидрораспределителе аксиально-поршневого насоса, а механизм переключения направления вращения выходного вала включает управляющий гидроцилиндр, закрепленный на внешней стороне упомянутого торцового гидрораспределителя коаксиально с ведущим валом и снабженный размещенным в нем поршнем с осевым отверстием для прохода ведущего вала, поршневой полостью, расположенной между поршнем и торцевым гидрораспределителем аксиально-поршневого насоса, и управляющей линией, сообщающей поршневую полость через управляющий гидрораспределитель со сливной линией или с нагнетающей линией аксиально-поршневого насоса, фрикционный диск с шлицами на его осевом отверстии, установленный соосно на ведущем валу с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с поршнем управляющего гидроцилиндра и находящиеся в зацеплении друг с другом ведущую и ведомую шестерни, первая из которых установлена на ведущем валу между ведущей шестерней постоянного зацепления и фрикционным диском с возможностью взаимодействия с последним и свободного проворачивания относительно ведущего вала, а вторая закреплена на блоке рабочих цилиндров аксиально-поршневого насоса, при этом фрикционный диск снабжен пружиной, поджимающей его к поршню управляющего гидроцилиндра, в ведущей шестерне упомянутого механизма со стороны фрикционного диска выполнена внутренняя осевая проточка с буртиком, в которой установлена пружина фрикционного диска, упирающаяся с одной стороны в буртик упомянутой проточки, а с другой - в торец фрикционного диска, участок ведущего вала, расположенный в зоне осевого перемещения фрикционного диска, выполнен с выступающими шлицами с возможностью их сцепления с шлицами фрикционного диска при взаимодействии последнего с ведущей шестерней упомянутого механизма, а пружина фрикционного диска выполнена с возможностью отжатия последнего от торца ведущей шестерни упомянутого механизма при соединении поршневой полости управляющего гидроцилиндра со сливной линией и с возможностью сцепления торца фрикционного диска с торцом ведущей шестерни упомянутого механизма при соединении поршневой полости управляющего гидроцилиндра с нагнетающей линией аксиально-поршневого насоса. При этом опора входящего в корпус конца ведущего вала может быть размещена внутри управляющего гидроцилиндра механизма переключения направления вращения выходного вала между поршневой полостью указанного гидроцилиндра и торцевым гидрораспределителем аксиально-поршневого насоса.

Конец полуоси ведомой шестерни дифференциала выполнен с проточкой, концы полуосей ведущей и ведомой шестерен дифференциала и концы выходного вала установлены в закрепленных на корпусе опорах, а механизм ограничения скорости вращения и стояночного торможения выходного вала размещен в корпусе, кинематически соединяет полуось ведомой шестерни дифференциала с выходным валом с обеспечением их соосного положения и включает шестеренный насос с ведущей и ведомой шестернями, первая из которых закреплена на выходном валу между его опорами в корпусе, всасывающей линией, соединенной с емкостью, заполненной рабочей жидкостью, и с нагнетающей линией, имеющей два отвода, один из которых сообщающается через перепускной клапан с внутренней полостью корпуса, сообщающейся со сливной линией, а второй перекрывается управляющим гидрораспределителем или соединяется последним со сливной линией, и муфту сцепления, установленную между аксиально-поршневым и шестеренным насосами соосно с полуосью ведомой шестерни дифференциала и выходным валом и выполненную с осевым отверстием, один конец которого имеет червячное подвижное соединение с концом полуоси ведомой шестерни дифференциала, а второй - шлицевое - подвижно размещенным в корпусе концом выходного вала, при этом во втором отводе нагнетающей линии шестеренного насоса установлен подпорный дроссель, упомянутый перепускной клапан установлен параллельно оси выходного вала и снабжен осевым штоком, пружиной, установленной на указанном осевом штоке, и размещенным в корпусе между муфтой сцепления и шестеренным насосом управляющим рычагом, у которого один конец шарнирно соединен с корпусом, средняя часть взаимодействует с упомянутой муфтой сцепления и выполнена с отверстием для свободного прохода через него ведущего вала, а второй конец выполнен с отверстием, в которое свободно входит конец осевого штока перепускного клапана, пружина перепускного клапана установлена между затвором последнего и управляющим рычагом, на полуось ведомой шестерни дифференциала установлен упорный диск с упором в буртик проточки указанной полуоси, муфта сцепления выполнена с наружной проточкой со стороны упорного диска и снабжена пружиной, установленной на указанную муфту с упором одного торца в упорный диск, а второго - в буртик проточки упомянутой муфты.

Управляющий гидрораспределитель механизмов коробки передач выполнен четырехпозиционным и подключен к нагнетающей линии аксиально-поршневого насоса, нагнетающей линии шестеренного насоса, сливной линии, управляющей линии управляющего гидроцилиндра механизма переключения направления вращения выходного вала и управляющей линии перепускного дросселя, при этом в нейтральном положении коробки передач, исключающем вращение выходного вала, управляющий гидрораспределитель занимает позицию, в которой он сообщает со сливной линией нагнетающую линию аксиально-поршневого насоса, нагнетающую линию шестеренного насоса, управляющую линию перепускного дросселя и управляющую линию упомянутого гидроцилиндра, в положении коробки передач, соответствующем рабочему вращению выходного вала, управляющий гидрораспределитель занимает позицию, в которой он сообщает управляющую линию перепускного дросселя с нагнетающей линией аксиально-поршневого насоса, а нагнетающую линию шестеренного насоса и управляющую линию упомянутого гидроцилиндра - со сливной линией, в положении коробки передач, соответствующем обратному вращению выходного вала, управляющий гидрораспределитель занимает позицию, в которой он сообщает управляющую линию упомянутого гидроцилиндра с нагнетающей линией аксиально-поршневого насоса, а нагнетающую линию шестеренного насоса и управляющую линию перепускного дросселя - со сливной линией, и в положении коробки передач, соответствующем стояночному торможению выходного вала, управляющий гидрораспределитель занимает позицию, в которой он перекрывает нагнетающую линию шестеренного насоса и сообщает со сливной линией нагнетающую линию аксиально-поршневого насоса, управляющую линию перепускного дросселя и управляющую линию упомянутого гидроцилиндра.

Регулируемый перепускной дроссель механизма регулирования передаточного отношения коробки передач снабжен дополнительной управляющей линией, сообщающейся с нагнетающей линией аксиально-поршневого насоса, а указанный механизм регулирования передаточного отношения снабжен устройством переключения с режима автоматического регулирования на ручное, выполненным в виде двухпозиционного гидрораспределителя, через который нагнетающая линия шестеренного насоса и управляющие линии перепускного дросселя подключены к четырехпозиционному управляющему гидрораспределителю механизмов коробки передач, и устройством ручного регулирования упомянутого передаточного отношения, выполненным в виде трехпозиционного гидрораспределителя, который подключен к сливной линии и через который дополнительная управляющая линия перепускного дросселя подключена к упомянутому двухпозиционному гидрораспределителю, при этом в режиме автоматического регулирования передаточного отношения двухпозиционный гидрораспределитель занимает позицию, в которой он перекрывает дополнительную управляющую линию перепускного дросселя и сообщает через четырехпозиционный гидрораспределитель нагнетающую линию шестеренного насоса со сливной линией, а управляющую линию перепускного дросселя с нагнетающей линией аксиально-поршневого насоса, а в режиме ручного регулирования передаточного отношения двухпозиционный гидрораспределитель занимает позицию, в которой он перекрывает нагнетающую линию шестеренного насоса и управляющую линию перепускного дросселя и сообщает через четырехпозиционный гидрораспределитель дополнительную управляющую линию перепускного дросселя с нагнетающей линией аксиально-поршневого насоса, а трехпозиционный гидрораспределитель имеет нейтральную позицию, в которой он перекрывает дополнительную управляющую линию перепускного дросселя, позицию увеличения передаточного отношения, в которой дополнительная управляющая линия перепускного дросселя сообщается с нагнетающей линией аксиально-поршневого насоса через двухпозиционный и четырехпозиционный гидрораспределители, и позицию снижения передаточного отношения, в которой дополнительная управляющая линия перепускного дросселя сообщается со сливной линией.

Регулируемый перепускной дроссель может быть снабжен устройством регулирования скорости перемещения его золотника, выполненным в виде регулировочного дросселя, установленного в управляющей линии перепускного дросселя. При этом золотник перепускного дросселя может быть снабжен механическим, или гидравлическим, или пневматическим, или электрическим, или электронным управлением. Вместе с тем, указанный золотник может быть снабжен приводом с программным управлением.

Коробка передач может быть снабжена механизмом прерывания крутящего момента на выходном валу, выполненным в виде двухпозиционного подпружиненного гидрораспределителя, подключенного к сливной линии, управляющей линии перепускного дросселя и управляющей линии управляющего гидроцилиндра механизма переключения направления вращения выходного вала, при этом в выключенном положении упомянутого механизма прерывания крутящего момента указанный гидрораспределитель занимает позицию, в которой он перекрывает все подключенные к нему линии, а во включенном положении упомянутого механизма прерывания крутящего момента указанный гидрораспределитель занимает позицию, в которой он соединяет со сливной линией управляющую линию перепускного дросселя и управляющую линию гидроцилиндра.

Наклонная шайба аксиально-поршневого насоса может быть снабжена механизмом регулирования угла ее наклона, а дифференциал может быть выполнен коническим или планетарным. На выходе сливной линии может быть установлен теплообменник, а в качестве емкости с рабочей жидкостью может служить внутренняя полость корпуса.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:

- на фиг.1 - бесступенчатая коробка передач, продольный разрез;

- на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

- на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1;

- на фиг.4 - гидравлическая система коробки передач.

Бесступенчатая коробка передач содержит ведущий 1 (фиг.1) и выходной 2 валы и корпус 3, в котором размещены ведущая 4 и ведомая 5 шестерни постоянного зацепления, дифференциал 6 с соосными ведущей 7 и ведомой 8 шестернями, кинематически связанными друг с другом через сателлиты 9 и 10, и снабженными соосными полуосями 11 и 12, и механизм регулирования передаточного отношения коробки передач, включающий аксиально-поршневой насос 13 с нагнетающей линией 14 (фиг.2) и всасывающей линией 15, соединенной с емкостью 16, заполненной рабочей жидкостью, и установленный в нагнетающей линии 14 регулируемый перепускной дроссель 17, выход которого соединен сливной линией 18 с емкостью 16. Аксиально-поршневой насос 13 включает наклонную шайбу 19, вращающийся диск 20, опирающийся через подшипник 21 на наклонную шайбу 19, вращающийся рабочий орган в виде блока 22 рабочих цилиндров 23 с размещенными в них плунжерами 24, каждый из которых шарнирно соединен с вращающимся диском 20, и установленный со стороны шестерен 4 и 5 торцевой гидрораспределитель 25 с серповидным входным окном 26 (фиг.2 и 3), сообщающимся с всасывающей линией 15, и серповидным выходным окном 27, сообщающимся с нагнетающей линией 14. Возможны также и другие варианты исполнения аксиально-поршневого насоса 13, например, с вращающейся наклонной шайбой 19, с наклонным расположением рабочих цилиндров 23, с иными типами гидрораспределителя и др. (см., например, книгу: Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие. М., Машиностроение, 1971, стр.166-204).

При этом дифференциал 6 размещен внутри блока 22 аксиально-поршневого насоса 13 с соосным расположением его ведущей 7 и ведомой 8 шестерен и блока 22, ведущая шестерня 4 постоянного зацепления закреплена на ведущем валу 1, ведомая шестерня 5 постоянного зацепления закреплена на полуоси 11 ведущей шестерни 7 дифференциала 6, который имеет, по меньшей мере, одну пару сателлитов 9 и 10, установленных на общей оси 28, каждый конец которой закреплен в блоке 22 аксиально-поршневого насоса. Через сателлиты 9 и 10 и их ось 28 блок 22 аксиально-поршневого насоса 13 кинематически связан с дифференциалом 6, ведомая шестерня 8 которого кинематически связана с выходным валом 2.

Перепускной дроссель 17 может быть выполнен, например, в виде золотника 29 (фиг.4) с кольцевой проточкой 30, размещенного в гильзе 31, в которой выполнены входное 32 и выходное 33 боковые окна и торцевое окно 34, и при этом может быть снабжен управляющей линией 35, сообщающей торцевое окно 34 гильзы 31 с нагнетающей линией 14 аксиально-поршневого насоса 13 или со сливной линией 18. Кольцевая проточка 30 золотника 29 выполнена с возможностью периодического сообщения входного 32 и выходного 33 окон гильзы 31, в гильзе 31 установлена пружина сжатия 36, прижимающая золотник 29 в сторону торцевого окна 34 гильзы 31 с сообщением входного 32 и выходного 33 окон последней при отсутствии давления в управляющей линии 35. В нагнетающей 14 или сливной 18 линии установлен подпорный дроссель 37, обеспечивающий заданное минимальное давление в нагнетающей линии 14, необходимое для работы гидросистемы коробки передач.

Помимо механизма регулирования передаточного отношения коробка передач снабжена также механизмом переключения направления вращения выходного вала 2 и механизмом ограничения скорости вращения и стояночного торможения указанного вала. Указанные механизмы могут быть снабжены управляющим гидрораспределителем 38 (фиг.4). При этом конец ведущего вала 1, входящий в корпус 3, снабжен опорой 39, закрепленной на торцевом гидрораспределителе 25 аксиально-поршневого насоса 13, а механизм переключения направления вращения выходного вала 2 включает управляющий гидроцилиндр 40, закрепленный на внешней стороне торцевого гидрораспределителя 25 коаксиально с ведущим валом 1 и снабженный размещенным в нем поршнем 41 с осевым отверстием для прохода ведущего вала, поршневой полостью 42, расположенной между поршнем 41 и торцевым гидрораспределителем 25, и управляющей линией 43, сообщающей поршневую полость 42 через управляющий гидрораспределитель 38 со сливной линией 18 или с нагнетающей линией 14 аксиально-поршневого насоса 13, фрикционный диск 44 с шлицами на его осевом отверстии, установленный соосно на ведущем валу 1 с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с поршнем 41 управляющего гидроцилиндра 40, и находящиеся в зацеплении друг с другом ведущую 45 и ведомую 46 шестерни, первая из которых установлена на ведущем валу 1 между ведущей шестерней 4 постоянного зацепления и фрикционным диском 44 с возможностью взаимодействия с последним и свободного проворачивания относительно ведущего вала 1, а вторая закреплена на блоке 22 аксиально-поршневого насоса 13. При этом фрикционный диск 44 снабжен пружиной 47, поджимающей его к поршню 41 управляющего гидроцилиндра 40, в ведущей шестерне 45 со стороны фрикционного диска 44 выполнена внутренняя осевая проточка с буртиком, в которой установлена пружина 47 фрикционного диска 44, упирающаяся с одной стороны в буртик упомянутой проточки, а с другой - в торец фрикционного диска 44, участок ведущего вала 1, расположенный в зоне осевого перемещения фрикционного диска 44, выполнен с выступающими шлицами 48, входящими в зацепление с шлицами фрикционного диска 44, а пружина 47 фрикционного диска 44 выполнена с возможностью отжатия последнего от торца ведущей шестерни 45 при соединении поршневой полости 42 управляющего гидроцилиндра 40 со сливной линией 18 и с возможностью сцепления торца фрикционного диска 44 с торцом ведущей шестерни 45 при соединении поршневой полости 42 управляющего гидроцилиндра 40 с нагнетающей линией 14 аксиально-поршневого насоса 13. Опора 39 конца ведущего вала 1 может быть размещена внутри управляющего гидроцилиндра 40 между поршневой полостью 42 последнего и торцевым гидрораспределителем 25 аксиально-поршневого насоса 13.

Конец полуоси 12 ведомой шестерни 8 дифференциала выполнен с проточкой, концы полуосей 11 и 12 дифференциала 6 и концы выходного вала 2 установлены в закрепленных на корпусе 3 опорах, а механизм ограничения скорости вращения и стояночного торможения выходного вала 2 размещен в корпусе 3, кинематически соединяет полуось 12 ведомой шестерни 8 дифференциала 6 с выходным валом 2 с обеспечением их соосного положения и включает шестеренный насос 49 с ведущей 50 (фиг.2) и ведомой 51 шестернями, первая из которых закреплена на выходном валу 2 между его опорами в корпусе 3, всасывающей линией 52, соединенной с емкостью 16, и с нагнетающей линией 53, имеющей два отвода 54 и 55, первый из которых сообщающается через перепускной клапан 56 с внутренней полостью 57 корпуса 3, сообщающейся со сливной линией 18, а второй перекрывается управляющим гидрораспределителем 38 или соединяется последним со сливной линией 18, и муфту сцепления 58, установленную между аксиально-поршневым 13 и шестеренным 49 насосами соосно с полуосью 12 ведомой шестерни 8 дифференциала и выходным валом 2 и выполненную с осевым отверстием, один конец которого имеет червячное подвижное соединение 59 с концом полуоси 12 дифференциала 6, а второй - шлицевое подвижное соединение 60 с размещенным в корпусе 3 концом выходного вала 2, при этом в отводе 55 нагнетающей линии 53 шестеренного насоса 49 установлен подпорный дроссель 61 (фиг.4), блокирующий вращение выходного вала 2 в нейтральном положении коробки передач.

Перепускной клапан 56 установлен параллельно оси выходного вала 2 и снабжен осевым штоком 62, пружиной 63, установленной на осевом штоке 62, и размещенным в корпусе 3 между муфтой сцепления 58 и шестеренным насосом 49 управляющим рычагом 64, у которого один конец шарнирно соединен с корпусом 3, средняя часть взаимодействует с муфтой 58 и выполнена с отверстием для свободного прохода через него ведущего вала 2, а второй конец выполнен с отверстием, в которое свободно входит конец осевого штока 62, пружина 63 установлена между затвором перепускного клапана 56 и управляющим рычагом 64, на полуось 12 дифференциала 6 установлен упорный диск 65 с упором в буртик проточки указанной полуоси, муфта сцепления 58 выполнена с наружной проточкой со стороны упорного диска 65, опирается на управляющий рычаг 64 через подшипник 66 и снабжена пружиной 67, установленной на указанную муфту с упором одного торца в упорный диск 65, а второго - в буртик проточки муфты 58.

Управляющий гидрораспределитель 38 выполнен четырехпозиционным, подключен к нагнетающей линии 14 аксиально-поршневого насоса 13, отводу 55 нагнетающей линии 53 шестеренного насоса 49, сливной линии 18, управляющей линии 43 управляющего гидроцилиндра 40 механизма переключения направления вращения выходного вала 2 и управляющей линии 35 перепускного дросселя 17 и может находиться в нейтральной позиции «Н», исключающей возможность вращения выходного вала 2, в позиции рабочего вращения «РВ» выходного вала 2, в позиции обратного вращения «ОВ» и в позиции стояночного торможения «СТ» указанного вала. При использовании предлагаемой коробки передач в транспортных средствах и станочных приводах позиция «РВ» гидрораспределителя 38 соответствует прямому ходу, а позиция «OB» - заднему ходу. При этом управляющий гидрораспределитель 38 выполнен с возможностью сообщения нагнетающей линии 14 аксиально-поршневого насоса 13, нагнетающей линии 53 шестеренного насоса 49, управляющей линии 35 перепускного дросселя 17 и управляющей линии 43 управляющего гидроцилиндра 40 со сливной линией 18 в нейтральной позиции «Н» гидрораспределителя 38, с возможностью сообщения управляющей линии 35 перепускного дросселя 17 с нагнетающей линией 14 аксиально-поршневого насоса 13, а нагнетающей линии 53 шестеренного насоса 49 и управляющей линии 43 управляющего гидроцилиндра 40 - со сливной линией 18 в позиции «РВ» гидрораспределителя 38, соответствующей рабочему вращению выходного вала 2, с возможностью сообщения управляющей линии 43 управляющего гидроцилиндра 40 с нагнетающей линией 14 аксиально-поршневого насоса 13, а нагнетающей линии 53 шестеренного насоса 49 и управляющей линии 35 перепускного дросселя 17 - со сливной линией 18 в позиции «ОВ» гидрораспределителя 38, соответствующей обратному вращению выходного вала 2, и с возможностью перекрытия отвода 55 нагнетающей линии 53 шестеренного насоса 49 и сообщения со сливной линией 18 нагнетающей линии 14 аксиально-поршневого насоса 13, управляющей линии 35 перепускного дросселя 17 и управляющей линии 43 управляющего гидроцилиндра 40 в позиции «СТ» гидрораспределителя 38, соответствующей стояночному торможению выходного вала 2.

Для обеспечения возможности регулирования передаточного отношения коробки передач в ручном и автоматическом режиме перепускной дроссель 17 снабжен дополнительной управляющей линией 68, сообщающейся с нагнетающей линией 14 аксиально-поршневого насоса 13 через гидрораспределитель 38, а механизм регулирования передаточного отношения коробки передач снабжен устройством переключения с режима автоматического регулирования на ручное, выполненным в виде двухпозиционного гидрораспределителя 69, через который нагнетающая линия 53 шестеренного насоса и управляющие линии 35 и 68 перепускного дросселя 17 подключены к гидрораспределителю 38, и устройством ручного регулирования передаточного отношения, выполненным в виде трехпозиционного гидрораспределителя 70, который подключен к сливной линии 18 и через который дополнительная управляющая линия 68 перепускного дросселя 17 подключена к двухпозиционному гидрораспределителю 69. При этом в режиме автоматического регулирования передаточного отношения двухпозиционный гидрораспределитель 69 занимает позицию «А», в которой он перекрывает дополнительную управляющую линию 68 перепускного дросселя 17 и сообщает через четырехпозиционный гидрораспределитель 38 нагнетающую линию 53 шестеренного насоса со сливной линией 18, а управляющую линию 35 перепускного дросселя 17 с нагнетающей линией 14 аксиально-поршневого насоса 13, а в режиме ручного регулирования передаточного отношения двухпозиционный гидрораспределитель 69 занимает позицию «Р», в которой он перекрывает отвод 55 нагнетающей линии 53 шестеренного насоса 49 и управляющую линию 35 перепускного дросселя 17 и сообщает через четырехпозиционный гидрораспределитель 38 дополнительную управляющую линию 68 перепускного дросселя 17 с нагнетающей линией 14 аксиально-поршневого насоса 13. Трехпозиционный гидрораспределитель 70 имеет нейтральную позицию «Н», в которой он перекрывает дополнительную управляющую линию 68 перепускного дросселя 17, позицию увеличения передаточного отношения «УПО», в которой дополнительная управляющая линия 68 перепускного дросселя 17 сообщается с нагнетающей линией 14 аксиально-поршневого насоса 13 через двухпозиционный 69 и четырехпозиционный 38 гидрораспределители, и позицию снижения передаточного отношения «СПО», в которой дополнительная управляющая линия 68 перепускного дросселя 17 сообщается со сливной линией 18.

Для обеспечения возможности регулирования скорости реагирования перепускного дросселя 17 на изменение давления в нагнетающей линии 14 аксиально-поршневого насоса 13 перепускной дроссель 17 снабжен устройством регулирования скорости перемещения его золотника 29, выполненным в виде регулировочного дросселя 71, установленного в управляющей линии 35 перепускного дросселя 17. Золотник 29 перепускного дросселя 17 может быть снабжен механическим, или гидравлическим, или пневматическим, или электрическим, или электронным управлением. Вместе с тем, для повышения уровня автоматизации работы предлагаемой коробки передач золотник 29 перепускного дросселя 17 может быть снабжен приводом с программным управлением (не показаны).

Коробка передач может быть снабжена механизмом прерывания крутящего момента на выходном валу 2, выполненным в виде двухпозиционного подпружиненного гидрораспределителя 72 (фиг.4), подключенного к сливной линии 18, управляющей линии 35 перепускного дросселя 17 и управляющей линии 43 управляющего гидроцилиндра 40, при этом в выключенном положении упомянутого механизма прерывания крутящего момента гидрораспределитель 72 занимает закрытую позицию «З», в которой он перекрывает все подключенные к нему линии, а во включенном положении упомянутого механизма прерывания крутящего момента гидрораспределитель 72 занимает открытую позицию «О», в которой он соединяет со сливной линией 18 управляющую линию 35 перепускного дросселя 17 и управляющую линию 43 управляющего гидроцилиндра 40.

Для обеспечения возможности регулирования расходно-напорной характеристики аксиально-поршневого насоса 13 его наклонная шайба 19 может быть снабжена механизмом 73 регулирования угла ее наклона. В зависимости от необходимости дифференциал 6 может быть выполнен коническим, как показано на фиг.1, или планетарным. Для обеспечения возможности поддержания в требуемых пределах температуры рабочей жидкости, циркулирующей в гидросистеме коробки передач, на выходе сливной линии 18 установлен теплообменник 74, а для исключения возможности заедания и заклинивания гидрораспределителей и клапанов гидросистемы коробки передач на входе всасывающих линий 15 и 52 установлен фильтр 75.

Для удобства сборки и разборки коробки передач корпус 3 может быть выполнен из трех разъемных секций 76, 77 и 78, в первой из которых размещены шестерни 4 и 5 постоянного зацепления и механизм переключения направления вращения выходного вала 2, во второй - аксиально-поршневой насос 13 и дифференциал 6 и в третьей - механизм ограничения скорости вращения и стояночного торможения выходного вала 2. Возможен также вариант исполнения коробки передач, в котором в качестве емкости 16 с рабочей жидкостью служит внутренняя полость 57 корпуса 3, при этом внутренние полости секций 76-78 корпуса 3 могут сообщаться друг с другом. Гидрораспределители 38, 69 и 70 могут быть размещены в общем блоке 79 (фиг.4) и могут быть снабжены механическим, или гидравлическим, или пневматическим, или электрическим, или электронным управлением.

Коробка передач работает следующим образом.

В ее нейтральном положении гидрораспределители 38 и 70 находятся в позиции «Н», гидрораспределитель 69 в позиции «А» и гидрораспределитель 72 в позиции «З», перепускной дроссель 17 полностью открыт и рабочая жидкость свободно проходит по кольцевой проточке 30 золотника 29 из окна 32 в окно 33 гильзы 31 и далее в сливную линию 18, а вращение ведущего вала 1 передается через шестерни 4 и 5 и полуось 11 на дифференциал 6. При этом сателлиты 9 и 10 вращаются от шестерни 7 и вместе с ними вращается их ось 28 и связанный с последней блок 22 аксиально-поршневого насоса 13, а вращение выходного вала 2 и кинематически связанной с ним ведомой шестерня 8 дифференциала 6 блокируется шестеренным насосом 49 за счет создания в нагнетающей линии последнего давления с помощью подпорного дросселя 61. В позиции «Н» гидрораспределитель 38 сообщает со сливной линией 18 нагнетающую линию 14 аксиально-поршневого насоса 13, нагнетающую линию 53 шестеренного насоса 49, управляющую линию 35 перепускного дросселя 17 и управляющую линию 43 управляющего гидроцилиндра 40. Поскольку рабочая жидкость с выхода аксиально-поршневого насоса 13 свободно сливается через перепускной дроссель 17, гидрораспределитель 38 и сливную линию 18 в емкость 16, давление в нагнетающей линии 14 аксиально-поршневого насоса 13 низкое, вследствие чего блок 22 вращается без сопротивления со стороны нагнетающей линии 14, при этом фрикционный диск 44 отжат пружиной 47 от шестерни 45, вследствие чего вращение с ведущего вала 1 не передается на шестерню 46.

Для перевода коробки передач с нейтрального режима на режим рабочего вращения выходного вала 2 гидрораспределитель 38 плавно переводят в позицию «РВ» с сохранением прежних позиций остальных гидрораспределителей. В позиции «РВ» гидрораспределитель 38 сообщает управляющую линию 35 перепускного дросселя 17 с нагнетающей линией 14 аксиально-поршневого насоса 13 через гидрораспределитель 69, а нагнетающую линию 53 шестеренного насоса 49 и управляющую линию 43 управляющего гидроцилиндра 40 - со сливной линией 18. При этом весь поток рабочей жидкости, вырабатываемый аксиально-поршневым насосом 13 в нагнетающей линии 14, проходит только через перепускной дроссель 17 и подпорный дроссель 37. За счет гидравлического сопротивления последнего давление в нагнетающей линии 14 и связанной с ней управляющей линии 35 возрастает и золотник 29 под действием возрастающего давления в линии 35 перемещается, сжимая пружину 36 и перекрывая окна 32 и 33 гильзы 31. В результате возрастает давление в нагнетающей линии 14 и вместе с ним возрастает сопротивление перемещению плунжеров 24 и вращению блока 22 аксиально-поршневого насоса 13, вследствие чего вращение сателлитов 9 и 10 передается на ведомую шестерню 8 дифференциала 6 и далее через полуось 12 и муфту 58 на выходной вал 2. Причем чем выше давление в нагнетающей 14 и управляющей 35 линиях, тем больше степень перекрытия окон 32 и 33 гильзы 31 золотником 29 и, соответственно, тем выше сопротивление вращению блока 22 и выше скорость вращения выходного вала 2. При максимальном давлении в линиях 14 и 35 происходит полное перекрытие окон 32 и 33 гильзы 31 золотником 29 и достигается максимальное число оборотов выходного вала 2.

Таким образом, после переключения гидрораспределителем 38 потока рабочей жидкости из нагнетающей линии 14 к перепускному дросселю 17 аксиально-поршневой насос 13 и дифференциал 6 коробки передач трансформируются в гидростатическую муфту зацепления, передающую вращение от ведущего вала 1 к выходному валу 2. При этом отношение числа оборотов выходного вала 2 к числу оборотов ведущего вала 1, а также величина крутящего момента и, соответственно, мощности, передаваемых с ведущего вала 1 на выходной вал 2, определяется величиной гидравлического сопротивления дросселя 17. Причем чем больше величина гидравлического сопротивления дросселя 17, тем больше величина указанного отношения числа оборотов и меньше величина передаваемого через коробку передач крутящего момента и мощности. В свою очередь, величина гидравлического сопротивления дросселя 17 определяется величиной объемного расхода протекающей через него жидкости, а также геометрической формой и площадью его проходного сечения, через которое дросселируется рабочая жидкость. С ростом объемного расхода жидкости через дроссель 17 и с уменьшением площади его проходного сечения гиравлическое сопротивление указанного дросселя повышается и, напротив, с уменьшением объемного расхода жидкости через дроссель 17 и с увеличением площади его проходного сечения гиравлическое сопротивление указанного дросселя снижается. Таким образом, за счет подбора скорости вращения блока 22 и количества, диаметра и рабочего хода плунжеров 24 насоса 13, определяющих величину объемного расхода жидкости через дроссель 17, а также за счет подбора гидравлической характеристики указанного дросселя (зависимости величины перепада давления на дросселе от величины объемного расхода проходящей через него жидкости) и подбора диаметра и количества зубьев шестерен 4 и 5 можно получить требуемое значение величины отношения числа оборотов выходного вала 2 к числу оборотов ведущего вала 1, а также величины крутящего момента и мощности, передаваемых с ведущего вала 1 на выходной вал 2.

Величина давления в нагнетающей линии 14 аксиально-поршневого насоса 13, при которой происходит включение режима рабочего вращения выходного вала 2, регулируется путем изменения величины усилия начального сжатия пружины 36 золотника 29 за счет изменения толщины регулировочной шайбы (не показана), устанавливаемой между пружиной 36 и золотником 29 или торцом гильзы 31. При необходимости увеличения величины указанного давления увеличивают толщину указанной шайбы и, соответственно, величину усилия начального сжатия пружины 36, а при необходимости снижения величины указанного давления уменьшают толщину указанной шайбы и, соответственно, величину усилия начального сжатия пружины 36.

Скорость реагирования перепускного дросселя 17 на изменение давления в нагнетающей линии 14 аксиально-поршневого насоса 13 регулируется с помощью регулировочного дросселя 71. При необходимости увеличения указанной скорости реагирования снижают гидравлическое сопротивление дросселя 71, что приводит к увеличению скорости перемещения золотника 29 в гильзе 31 и, как следствие, к уменьшению времени перекрытия золотником 29 окон 32 и 33 гильзы 31, и наоборот, при необходимости снижения скорости реагирования перепускного дросселя 17 увеличивают гидравлическое сопротивление дросселя 71, что приводит к снижению скорости перемещения золотника 29 в гильзе 31 и, как следствие, к увеличению времени перекрытия золотником 29 окон 32 и 33 гильзы 31.

Регулирование передаточного отношения коробки передач при рабочем вращении выходного вала 2 идет в автоматическом режиме до тех пор, пока гидрораспределитель 69 находится в позиции «А», в которой он перекрывает дополнительную управляющую линию 68 перепускного дросселя 17 и сообщает через четырехпозиционный гидрораспределитель 38 нагнетающую линию 53 шестеренного насоса со сливной линией 18, а управляющую линию 35 перепускного дросселя 17 с нагнетающей линией 14 аксиально-поршневого насоса 13. При необходимости перевода механизма регулирования передаточного отношения коробки передач с автоматического режима на ручной гидрораспределитель 69 переводят в позицию «Р», в которой он перекрывает отвод 55 нагнетающей линии 53 шестеренного насоса 49 и управляющую линию 35 перепускного дросселя 17 и сообщает через четырехпозиционный гидрораспределитель 38 дополнительную управляющую линию 68 перепускного дросселя 17 с нагнетающей линией 14 аксиально-поршневого насоса 13. При этом включается механизм ограничения скорости вращения выходного вала 2 с регулированием давления в нагнетающей линии 53 шестеренного насоса 49 с помощью перепускного клапана 56.

При этом скорость выходного вала 2 поддерживается в заданных пределах с помощью механизма ограничения скорости вращения указанного вала. С увеличением скорости вращения выходного вала 2 свыше заданного значения муфта сцепления 58 перемещается по червячному 59 и шлицевому 60 соединениям в сторону рычага 64 и, воздействуя на последний, закрывает перепускной клапан 56, что приводит к росту давления в нагнетающей линии 53 шестеренного насоса 49, вызывающему торможение ведущей шестерни 50 шестеренного насоса 49 и снижение скорости вращения выходного вала 2 до заданного уровня, после чего муфта сцепления 58 перемещается в сторону упорного диска 65, что сопровождается открытием перепускного клапана 56 и вращением выходного вала 2 со скоростью, соответствующей заданным пределам.

При необходимости увеличения передаточного отношения гидрораспределитель 70 плавно переводят из нейтральной позиции «Н» в позицию «УПО», в которой дополнительная управляющая линия 68 перепускного дросселя 17 сообщается с нагнетающей линией 14 аксиально-поршневого насоса 13 через двухпозиционный 69 и четырехпозиционный 38 гидрораспределители, что сопровождается ростом давления в линиях 68 и 35 и, соответственно, перекрытием золотником 29 окон 32 и 33 гильзы 31, вызывающим увеличение давления в нагнетающей линии 14, вслед за которым возрастает сопротивление движению рабочей жидкости на выходе аксиально-поршневого насоса 13 и, соответственно, возрастает сопротивление перемещению его плунжеров 24, что приводит к повышению степени гидростатического сцепления аксиально-поршневого насоса 13 с ведомой шестерней 8 дифференциала 6 и, как следствие, - к росту скорости вращения выходного вала 2 и падению крутящего момента и мощности на указанном валу. В процессе перемещения гидрораспределителя 70 из позиции «Н» в позицию «УПО» объемный расход рабочей жидкости через дроссель 17 и, соответственно, гидравлическое сопротивление последнего растут и вместе с ними растет скорость вращения выходного вала 2 и падает крутящий момент и мощность на последнем. Максимальное значение скорости вращения выходного вала 2 и, соответственно, минимальное значение крутящего момента и мощности на указанном валу достигается в конце перемещения гидрораспределителя 70 в позицию «УПО».

При необходимости снижения передаточного отношения гидрораспределитель 70 плавно переводят в позицию «СПО», в которой дополнительная управляющая линия 68 перепускного дросселя 17 сообщается со сливной линией 18, что приводит к снижению давления в управляющей линии 35 и перемещению золотника 29 под действием пружины 36 в сторону его исходного положения с открытием окон 32 и 33 гильзы 31, что сопровождается падением давления в нагнетающей линии 14 и, соответственно, падением скорости вращения выходного вала 2 и ростом крутящего момента и мощности на последнем.

Для перевода коробки передач на режим обратного вращения выходного вала 2 гидрораспределитель 38 переводят в позицию «ОВ», при этом остальные гидрораспределители находятся в положении, показанном на фиг.4. В позиции «ОВ» гидрораспределитель 38 сообщает управляющую линию 43 гидроцилиндра 40 с нагнетающей линией 14 аксиально-поршневого насоса 13, а нагнетающую линию 53 шестеренного насоса 49 и управляющую линию 35 перепускного дросселя 17 - со сливной линией 18. При этом давление в управляющей линии 35, соединенной со сливной линией 18, падает и золотник 29 с помощью пружины 36 занимает положение, при котором окна 32 и 33 гильзы 31 сообщаются друг с другом через кольцевую проточку 30 золотника 29, пропуская рабочую жидкость из нагнетающей линии 14 в сливную линию 18. В связи с этим давление в нагнетающей линии 14 невысокое и блок 22 аксиально-поршневого насоса вращается свободно без сопротивления со стороны нагнетающей линии 14, а поршень 41 под действием давления, передаваемого в поршневую полость 42 гидроцилиндра 40 из управляющей линии 43, перемещается вместе с фрикционным диском 44 в сторону шестерни 45. В процессе перемещения фрикционного диска его шлицы движутся поступательно по шлицам 48 ведущего вала 1. Указанное совместное перемещение поршня 41 и фрикционного диска 44 заканчивается прижатием торца последнего к торцу шестерни 45, после чего вращение от вала 1 передается на шестерню 45 и от нее на шестерню 46, которая при своем вращении создает дополнительный крутящий момент на блоке 22 аксиально-поршневого насоса 13. При этом скорость вращения блока 22 и кинематически связанных с ним сателлитов 9 и 10 возрастает до такой степени, что изменяется направление вращения ведомой шестерни 8 дифференциала 6 и соединенного с ней выходного вала 2.

Величина давления в управляющей линии 43, при которой происходит включение режима обратного вращения выходного вала 2, регулируется путем изменения величины усилия начального сжатия пружины 47 за счет изменения толщины регулировочной шайбы (не показана), устанавливаемой между пружиной 47 и фрикционным диском 44 или шестерней 45. При необходимости увеличения величины указанного давления увеличивают толщину указанной шайбы и, соответственно, величину усилия начального сжатия пружины 47, а при необходимости снижения величины указанного давления уменьшают толщину указанной шайбы и, соответственно, величину усилия начального сжатия пружины 47. Путем подбора диаметра и количества зубьев шестерен 45 и 46 регулируется отношение числа оборотов ведущего 1 и выходного 2 валов при обратном вращении последнего.

Для перевода коробки передач на режим стояночного торможения выходного вала 2 гидрораспределитель 38 переводят в позицию «СТ», а остальные гидрораспределители оставляют в положении, показанном на фиг.4. В позиции «СТ» гидрораспределитель 38 перекрывает отвод 55 нагнетающей линии 53 шестеренного насоса 49 и сообщает со сливной линией 18 нагнетающую линию 14 аксиально-поршневого насоса 13, управляющую линию 35 перепускного дросселя 17 и управляющую линию 43 гидроцилиндра 40. При этом рабочая жидкость из нагнетающей линии 14 свободно сливается в емкость 16 через перепускной дроссель 17 и гидрораспределитель 38, вследствие чего давление в линии 14 находится на минимальном уровне, в связи с чем блок 22 аксиально-поршневого насоса 13 вращается свободно без сопротивления со стороны нагнетающей линии 14 и без передачи вращения с сателлитов 9 и 10 на ведомую шестерню 8 дифференциала 6. Вместе с тем, выходной вал 2 тормозится от возможного проворачивания внешними силами (возникающими, например, при расположении транспортного средства на спуске) с помощью ведущей шестерни 50 шестеренного насоса 49, вращение которой блокируется за счет перекрытия гидрораспределителем 38 отвода 55 нагнетающей линии 53 насоса 49.

Скорость торможения выходного вала 2 регулируется путем изменения величины усилия начального сжатия пружины 67 за счет изменения толщины регулировочной шайбы (не показана), устанавливаемой между пружиной 67 и упорным диском 65 или муфтой 58. При необходимости увеличения указанной скорости торможения увеличивают толщину указанной шайбы и, соответственно, величину усилия начального сжатия пружины 67, а при необходимости снижения указанной скорости торможения уменьшают толщину указанной шайбы и, соответственно, величину усилия начального сжатия пружины 67. Более плавная регулировка скорости торможения выходного вала 2 осуществляется путем изменения величины усилия начального сжатия пружины 63 перепускного клапана 56 за счет изменения толщины регулировочной шайбы (не показана), устанавливаемой между пружиной 63 и рычагом 64 или затвором клапана 56. При необходимости более плавной регулировки скорости торможения выходного вала 2 уменьшают толщину указанной шайбы и, соответственно, величину усилия начального сжатия пружины 63, а при необходимости более жесткой регулировки указанной скорости торможения увеличивают толщину указанной шайбы и, соответственно, величину усилия начального сжатия пружины 63.

В случае необходимости прерывания крутящего момента на выходном валу 2 гидрораспределитель 72 переводят в позицию «О», в которой он соединяет со сливной линией 18 управляющую линию 35 перепускного дросселя 17 и управляющую линию 43 гидроцилиндра 40. При этом давление в управляющих линиях 35 и 43 падает, в результате чего золотник 29 и поршень 41 с фрикционным диском 44 перемещаются, соответственно, пружинами 36 и 47 в исходное положение, при котором кольцевая проточка 30 золотника 29 сообщает друг с другом окна 32 и 33 гильзы 31, а шестерня 45 выходит из зацепления с ведущим валом 1. В результате снижается давление в нагнетающей линии 14 и скорость вращения блока 22 аксиально-поршневого насоса 13, вследствие чего прекращается передача вращения с сателлитов 9 и 10 на ведомую шестерню 8 дифференциала 6 и, соответственно, прекращается передача крутящего момента с ведущего вала 1 на выходной вал 2. При необходимости возобновления крутящего момента на выходном валу 2 гидрораспределитель 72 переводят в исходную закрытую позицию «З», в которой он перекрывает все подключенные к нему линии.

При необходимости снижения до заданного уровня температуры рабочей жидкости, циркулирующей в гидросистеме коробки передач, наряду с теплообменником 74 используются конструктивные меры: снижается объемная подача рабочей жидкости в нагнетающую линию 14 аксиально-поршневого насоса 13 за счет снижения рабочего хода плунжеров 24 посредством уменьшения угла наклона наклонной шайбы 19 с помощью механизма 73, а также за счет снижения диаметра цилиндров 23 блока 22 и двойного снижения скорости вращения последнего по отношению к скорости вращения полуоси 11 дифференциала 6.

Выполнение насоса механизма регулирования передаточного отношения коробки передач в виде аксиально-поршневого насоса и размещение дифференциала внутри блока рабочих цилиндров указанного насоса с соосным расположением ведущей и ведомой шестерен дифференциала и указанного блока рабочих цилиндров и с закреплением сателлитов дифференциала в блоке рабочих цилиндров аксиально-поршневого насоса с возможностью вращения позволяет упростить конструкцию и снизить металлоемкость коробки передач, снизить пульсацию давления и обратные утечки на выходе указанного насоса и уменьшить нагрузки на зубьях ведущей и ведомой шестерен постоянного зацепления за счет уменьшения разницы диаметров указанных шестерен. В свою очередь, упрощение конструкции и снижение металлоемкости коробки передач упрощает ее изготовление и ремонт и снижает вес, габариты и стоимость коробки передач, низкий уровень пульсации выходного давления, свойственный аксиально-поршневым насосам, увеличивает ресурс коробки передач и обеспечивает равномерное вращение ее выходного вала, низкий уровень обратных утечек, свойственный аксиально-поршневым насосам, увеличивает КПД коробки передач, а уменьшение нагрузок на зубьях ведущей и ведомой шестерен постоянного зацепления повышает ресурс указанных шестерен. Входящий в конструкцию предлагаемой коробки передач аксиально-поршневой насос 13 выполняет также функцию гидроаммортизатора вращения ведущего 1 и выходного 2 валов, гасящего механические колебания вращения указанных валов, которые могут возникать при неравномерных нагрузках на последних.

Вместе с тем, введение в конструкцию коробки передач механизма ограничения скорости вращения и стояночного торможения выходного вала и механизма прерывания крутящего момента на последнем расширяет функциональные возможности коробки передач.

В отличие от применяемых в настоящее время механических и гидромеханических коробок передач предлагаемая коробка передач обладает одновременно достоинствами как механической, так и гидромеханической коробок передач, поскольку она имеет высокую надежность и долговечность и высокий КПД, что характерно для механических коробок передач, и обеспечивает возможность бесступенчатого регулирования передаточного отношения, что свойственно гидромеханическим коробкам передач. В связи с этим практическое использование предлагаемой коробки передач может обеспечить высокий технический и экономический эффект.

Изобретение относится к машиностроению и станкостроению, а более конкретно к бесступенчатым коробкам передач, и может быть использовано в транспортных средствах и станках, а также в различных машинах и механизмах. Бесступенчатая коробка передач содержит ведущий и выходной валы и корпус, в котором размещены ведущая и ведомая шестерни постоянного зацепления, дифференциал с соосными шестернями, кинематически связанными друг с другом через сателлиты и снабженными соосными полуосями, и механизм регулирования передаточного отношения коробки передач, который включает аксиально-поршневой насос с наклонной шайбой с вращающимся рабочим органом, нагнетающей линией и всасывающей линией, соединенной с емкостью, заполненной рабочей жидкостью. В нагнетающей линии насоса установлен регулируемый перепускной дроссель, выход которого соединен сливной линией с упомянутой емкостью. Вращающийся рабочий орган насоса выполнен в виде блока рабочих цилиндров с размещенными в них плунжерами, каждый из которых кинематически связан с наклонной шайбой, дифференциал размещен внутри блока рабочих цилиндров аксиально-поршневого насоса с соосным расположением его ведущей и ведомой шестерен и упомянутого блока, и имеет, по меньшей мере, одну пару сателлитов, закрепленных с возможностью вращения в блоке рабочих цилиндров аксиально-поршневого насоса, при этом ведущая шестерня постоянного зацепления соединена с ведущим валом, а ведомая шестерня постоянного зацепления соединена с ведущей шестерней дифференциала. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей коробки передач за счет обеспечения ограничения скорости вращения и стояночного торможения выходного вала, прерывания крутящего момента на последнем, и регулирования объемной подачи насоса, входящего в механизм регулирования передаточного отношения коробки передач, а также увеличение ресурса коробки передач и обеспечении равномерного вращения ее выходного вала и увеличение КПД коробки передач. 21 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Бесступенчатая коробка передач, содержащая ведущий и выходной валы и корпус, в котором размещены ведущая и ведомая шестерни постоянного зацепления, дифференциал с соосными шестернями, кинематически связанными друг с другом через сателлиты и снабженными соосными полуосями, и механизм регулирования передаточного отношения коробки передач, включающий насос с вращающимся рабочим органом, нагнетающей линией и всасывающей линией, соединенной с емкостью, заполненной рабочей жидкостью, и установленный в нагнетающей линии насоса регулируемый перепускной дроссель, выход которого соединен сливной линией с упомянутой емкостью, при этом вращающийся рабочий орган насоса кинематически связан с дифференциалом, а ведомая шестерня постоянного зацепления кинематически связана с выходным валом, отличающаяся тем, что насос механизма регулирования передаточного отношения коробки передач выполнен аксиально-поршневым с наклонной шайбой, гидрораспределителем и вращающимся рабочим органом, выполненным в виде блока рабочих цилиндров с размещенными в них плунжерами, каждый из которых кинематически связан с наклонной шайбой, дифференциал размещен внутри блока рабочих цилиндров аксиально-поршневого насоса с соосным расположением его ведущей и ведомой шестерен и упомянутого блока и имеет, по меньшей мере, одну пару сателлитов, закрепленных с возможностью вращения в блоке рабочих цилиндров аксиально-поршневого насоса, при этом ведущая шестерня постоянного зацепления соединена с ведущим валом, а ведомая шестерня постоянного зацепления соединена с ведущей шестерней дифференциала.2. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что аксиально-поршневой насос снабжен вращающимся диском, опирающимся на наклонную шайбу, а гидрораспределитель указанного насоса выполнен торцевым и установлен со стороны шестерен постоянного зацепления, при этом плунжеры аксиально-поршневого насоса шарнирно соединены с упомянутым вращающимся диском.3. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что ведущая шестерня постоянного зацепления закреплена на ведущем валу, а ведомая шестерня постоянного зацепления закреплена на полуоси ведущей шестерни дифференциала.4. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что в нагнетающей или сливной линии установлен подпорный дроссель.5. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что регулируемый перепускной дроссель выполнен в виде золотника с кольцевой проточкой, размещенного в гильзе, в которой выполнены входное и выходное боковые окна и торцевое окно, и снабжен управляющей линией, сообщающей торцевое окно гильзы золотника с нагнетающей линией аксиально-поршневого насоса, при этом в гильзе установлена пружина сжатия, прижимающая золотник в сторону торцевого окна гильзы с сообщением входного и выходного окон последней через кольцевую проточку золотника при отсутствии давления в управляющей линии.6. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена механизмом переключения направления вращения выходного вала.7. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена механизмом ограничения скорости вращения и стояночного торможения выходного вала.8. Коробка передач по пп.6 и 7, отличающаяся тем, что ее механизмы снабжены управляющим гидрораспределителем.9. Коробка передач по п.8, отличающаяся тем, что конец ведущего вала, входящий в корпус, снабжен опорой, закрепленной на торцевом гидрораспределителе аксиально-поршневого насоса, а механизм переключения направления вращения выходного вала включает управляющий гидроцилиндр, закрепленный на внешней стороне упомянутого торцевого гидрораспределителя коаксиально с ведущим валом и снабженный размещенным в нем поршнем с осевым отверстием для прохода ведущего вала, поршневой полостью, расположенной между поршнем и торцевым гидрораспределителем аксиально-поршневого насоса, и управляющей линией, сообщающей поршневую полость через управляющий гидрораспределитель со сливной линией или с нагнетающей линией аксиально-поршневого насоса, фрикционный диск с шлицами на его осевом отверстии, установленный соосно на ведущем валу с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с поршнем управляющего гидроцилиндра, и находящиеся в зацеплении друг с другом ведущую и ведомую шестерни, первая из которых установлена на ведущем валу между ведущей шестерней постоянного зацепления и фрикционным диском с возможностью взаимодействия с последним и свободного проворачивания относительно ведущего вала, а вторая закреплена на блоке рабочих цилиндров аксиально-поршневого насоса, при этом фрикционный диск снабжен пружиной, поджимающей его к поршню управляющего гидроцилиндра, в ведущей шестерне упомянутого механизма со стороны фрикционного диска выполнена внутренняя осевая проточка с буртиком, в которой установлена пружина фрикционного диска, упирающаяся с одной стороны в буртик упомянутой проточки, а с другой - в торец фрикционного диска, участок ведущего вала, расположенный в зоне осевого перемещения фрикционного диска, выполнен с выступающими шлицами с возможностью их сцепления с шлицами фрикционного диска при взаимодействии последнего с ведущей шестерней упомянутого механизма, а пружина фрикционного диска выполнена с возможностью отжатия последнего от торца ведущей шестерни упомянутого механизма при соединении поршневой полости управляющего гидроцилиндра со сливной линией и с возможностью сцепления торца фрикционного диска с торцом ведущей шестерни упомянутого механизма при соединении поршневой полости управляющего гидроцилиндра с нагнетающей линией аксиально-поршневого насоса.10. Коробка передач по п.9, отличающаяся тем, что опора входящего в корпус конца ведущего вала размещена внутри управляющего гидроцилиндра механизма переключения направления вращения выходного вала между поршневой полостью указанного гидроцилиндра и торцевым гидрораспределителем аксиально-поршневого насоса.11. Коробка передач по п.8, отличающаяся тем, что конец полуоси ведомой шестерни дифференциала выполнен с проточкой, концы полуосей ведущей и ведомой шестерен дифференциала и концы выходного вала установлены в закрепленных на корпусе опорах, а механизм ограничения скорости вращения и стояночного торможения выходного вала размещен в корпусе, кинематически соединяет полуось ведомой шестерни дифференциала с выходным валом с обеспечением их соосного положения и включает шестеренный насос с ведущей и ведомой шестернями, первая из которых закреплена на выходном валу между его опорами в корпусе, всасывающей линией, соединенной с емкостью, заполненной рабочей жидкостью, и с нагнетающей линией, имеющей два отвода, один из которых сообщается через перепускной клапан с внутренней полостью корпуса, сообщающейся со сливной линией, а второй перекрывается управляющим гидрораспределителем или соединяется последним со сливной линией, и муфту сцепления, установленную между аксиально-поршневым и шестеренным насосами соосно с полуосью ведомой шестерни дифференциала и выходным валом и выполненную с осевым отверстием, один конец которого имеет червячное подвижное соединение с концом полуоси ведомой шестерни дифференциала, а второй - шлицевое подвижное соединение с размещенным в корпусе концом выходного вала, при этом во втором отводе нагнетающей линии шестеренного насоса установлен подпорный дроссель, упомянутый перепускной клапан установлен параллельно оси выходного вала и снабжен осевым штоком, пружиной, установленной на указанном осевом штоке, и размещенным в корпусе между муфтой сцепления и шестеренным насосом управляющим рычагом, у которого один конец шарнирно соединен с корпусом, средняя часть взаимодействует с упомянутой муфтой сцепления и выполнена с отверстием для свободного прохода через него выходного вала, а второй конец выполнен с отверстием, в которое свободно входит конец осевого штока перепускного клапана, пружина перепускного клапана установлена между затвором последнего и управляющим рычагом, на полуось ведомой шестерни дифференциала установлен упорный диск с упором в буртик проточки указанной полуоси, муфта сцепления выполнена с наружной проточкой со стороны упорного диска и снабжена пружиной, установленной на указанную муфту с упором одного торца в упорный диск, а второго - в буртик проточки упомянутой муфты.12. Коробка передач по п.9, или 10, или 11, отличающаяся тем, что управляющий гидрораспределитель выполнен четырехпозиционным и подключен к нагнетающей линии аксиально-поршневого насоса, нагнетающей линии шестеренного насоса, сливной линии, управляющей линии управляющего гидроцилиндра механизма переключения направления вращения выходного вала и управляющей линии перепускного дросселя, при этом в нейтральном положении коробки передач, исключающем вращение выходного вала, управляющий гидрораспределитель занимает позицию, в которой он сообщает со сливной линией нагнетающую линию аксиально-поршневого насоса, нагнетающую линию шестеренного насоса, управляющую линию перепускного дросселя и управляющую линию упомянутого гидроцилиндра, в положении коробки передач, соответствующем рабочему вращению выходного вала, управляющий гидрораспределитель занимает позицию, в которой он сообщает управляющую линию перепускного дросселя с нагнетающей линией аксиально-поршневого насоса, а нагнетающую линию шестеренного насоса и управляющую линию упомянутого гидроцилиндра - со сливной линией, в положении коробки передач, соответствующем обратному вращению выходного вала, управляющий гидрораспределитель занимает позицию, в которой он сообщает управляющую линию упомянутого гидроцилиндра с нагнетающей линией аксиально-поршневого насоса, а нагнетающую линию шестеренного насоса и управляющую линию перепускного дросселя - со сливной линией, и в положении коробки передач, соответствующем стояночному торможению выходного вала, управляющий гидрораспределитель занимает позицию, в которой он перекрывает нагнетающую линию шестеренного насоса и сообщает со сливной линией нагнетающую линию аксиально-поршневого насоса, управляющую линию перепускного дросселя и управляющую линию упомянутого гидроцилиндра.13. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что перепускной дроссель снабжен дополнительной управляющей линией, сообщающейся с нагнетающей линией аксиально-поршневого насоса, а механизм регулирования передаточного отношения коробки передач снабжен устройством переключения с режима автоматического регулирования на ручное, выполненным в виде двухпозиционного гидрораспределителя, через который нагнетающая линия шестеренного насоса и управляющие линии перепускного дросселя подключены к четырехпозиционному управляющему гидрораспределителю механизмов коробки передач, и устройством ручного регулирования упомянутого передаточного отношения, выполненным в виде трехпозиционного гидрораспределителя, который подключен к сливной линии и через который дополнительная управляющая линия перепускного дросселя подключена к упомянутому двухпозиционному гидрораспределителю, при этом в режиме автоматического регулирования передаточного отношения двухпозиционный гидрораспределитель занимает позицию, в которой он перекрывает дополнительную управляющую линию перепускного дросселя и сообщает через четырехпозиционный гидрораспределитель нагнетающую линию шестеренного насоса со сливной линией, а управляющую линию перепускного дросселя с нагнетающей линией аксиально-поршневого насоса, а в режиме ручного регулирования передаточного отношения двухпозиционный гидрораспределитель занимает позицию, в которой он перекрывает нагнетающую линию шестеренного насоса и управляющую линию перепускного дросселя и сообщает через четырехпозиционный гидрораспределитель дополнительную управляющую линию перепускного дросселя с нагнетающей линией аксиально-поршневого насоса, а трехпозиционный гидрораспределитель имеет нейтральную позицию, в которой он перекрывает дополнительную управляющую линию перепускного дросселя, позицию увеличения передаточного отношения, в которой дополнительная управляющая линия перепускного дросселя сообщается с нагнетающей линией аксиально-поршневого насоса через двухпозиционный и четырехпозиционный гидрораспределители, и позицию снижения передаточного отношения, в которой дополнительная управляющая линия перепускного дросселя сообщается со сливной линией.14. Коробка передач по п.5, отличающаяся тем, что перепускной дроссель снабжен устройством регулирования скорости перемещения его золотника, выполненным в виде регулировочного дросселя, установленного в управляющей линии перепускного дросселя.15. Коробка передач по п.5, отличающаяся тем, что золотник перепускного дросселя снабжен механическим, или гидравлическим, или пневматическим, или электрическим, или электронным управлением.16. Коробка передач по п.5, отличающаяся тем, что золотник перепускного дросселя снабжен приводом с программным управлением.17. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена механизмом прерывания крутящего момента на выходном валу, выполненным в виде двухпозиционного подпружиненного гидрораспределителя, подключенного к сливной линии, управляющей линии перепускного дросселя и управляющей линии управляющего гидроцилиндра механизма переключения направления вращения выходного вала, при этом в выключенном положении упомянутого механизма прерывания крутящего момента указанный гидрораспределитель занимает позицию, в которой он перекрывает все подключенные к нему линии, а во включенном положении упомянутого механизма прерывания крутящего момента указанный гидрораспределитель занимает позицию, в которой он соединяет со сливной линией управляющую линию перепускного дросселя и управляющую линию гидроцилиндра.18. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что наклонная шайба аксиально-поршневого насоса снабжена механизмом регулирования угла ее наклона.19. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что дифференциал выполнен коническим.20. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что дифференциал выполнен планетарным.21. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что на выходе сливной линии установлен теплообменник.22. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что в качестве емкости с рабочей жидкостью служит внутренняя полость корпуса.