БЕССТУПЕНЧАТАЯ ТРАНСМИССИЯ Российский патент 2010 года по МПК F16H47/04 

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

Известный бесступенчатый реверсивный редуктор, содержащий 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 и переключения направления вращения выходного вала редуктора, 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 N 2188351, кл. F16Н 47/04, приоритет от 25.09.2000 г. опубл. 27.08.2002 г.)

Известный редуктор содержит два дифференциальных механизма, два шестеренных насоса и большое количество шестерен, что обуславливает сложность конструкции, большую металлоемкость и большие габариты указанного редуктора. Другим недостатком известного редуктора является отсутствие механизма ограничения скорости вращения и стояночного торможения выходного вала, что ограничивает функциональные возможности редуктора. Вместе с тем, для работы шестеренных насосов характерна большая пульсация давления на их выходе, способная вызвать гидроудары, передающиеся на шестерни и валы всего редуктора, что снижает ресурс последнего 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 редуктора. Большая разница диаметров в парах шестерен 2 и 3, 17 и 18 вызывает большую нагрузку на зубьях указанных шестерен, что снижает их ресурс.

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, механизм ограничения скорости вращения и стояночного торможения 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 N 2286263, кл. F16Н 47/04, приоритет от 18.04.2005 г. опубл. 27.10.2006 г.).

Недостатками известной коробки передач являются сложность управления, а также вследствие трения при включении повышенный износ фрикционного диска механизма переключения направления вращения выходного вала и нагрев рабочей жидкости в момент дросселяции.

Технической задачей, для решения которой служит предлагаемое изобретение, является упрощение управления и упрощение конструкции, а также снижение металлоемкости трансмиссии и увеличение ее ресурса и КПД за счет разделения силового потока на механическую и гидравлическую ветви.

Техническим результатом, получаемым при практическом использовании предлагаемого изобретения, является упрощение изготовления, ремонта и снижение веса, габаритов и стоимости трансмиссии за счет упрощения ее конструкции и снижения металлоемкости, а также упрощение ее управления и повышение ресурса и КПД данного изобретения за счет разделения силового потока на механическую и гидравлическую ветви.

Для решения поставленной технической задачи в предлагаемой бесступенчатой трансмиссии, содержащей ведущий и выходной валы и корпус, в котором размещены планетарная передача, которая кинематически связывает ведущий вал с выходным валом и механизм регулирования передаточного отношения, ограничения скорости вращения, стояночного торможения и переключения направления вращения выходного вала трансмиссии, включающий гидронасос, соединенный с гидромотором, каждый из которых связан с соответствующим звеном планетарной передачи, в отличие от прототипа планетарная передача может быть выполнена с солнечной и коронной шестернями, кинематически связанными друг с другом, например, через пары соосно соединенных сателлитов разного диаметра, каждая пара из которых одним сателлитом входит в зацепление с коронной шестерней, а вторым сателлитом входит в зацепление с солнечной шестерней и закреплена с возможностью вращения в водило, а также механизм регулирования передаточного отношения, ограничения скорости вращения, стояночного торможения и переключения направления вращения выходного вала трансмиссии выполнен реверсным и регулируемым гидронасосом с реверсным регулятором объема гидроподачи, вращающимся рабочим органом и, например, с общим гидрораспределителем, выполненным как одно целое с корпусом трансмиссии, размещенным между упомянутым гидронасосом и регулируемым гидромотором, и соединяющим одну линию реверсной гидроподачи гидронасоса одной общей гидролинией с одной линией гидропривода регулируемого гидромотора и другую линию реверсной гидроподачи гидронасоса соединяющий другой общей гидролинией с другой линией гидропривода регулируемого гидромотора; этот гидромотор выполнен с вышеуказанными линиями гидропривода, вращающимся рабочим органом, кинематически связанным с выходным валом и с регулятором рабочего объема гидропривода, а планетарная передача ведущим звеном кинематически связана с ведущим валом, одной степенью свободы кинематически связана с выходным валом и второй степенью свободы прикреплена к вращающемуся рабочему органу реверсного и регулируемого гидронасоса, при этом бесступенчатое регулирование передаточного отношения осуществляется изменениями рабочего объема гидроподачи реверсного и регулируемого гидронаноса и рабочего объема гидропривода регулируемого гидромотора.

Реверсный и регулируемый гидронасос и регулируемый гидромотор могут быть снабжены устройством стабилизации давления в общих гидролиниях, например, размещенным в корпусе общего гидрораспределителя и выполненным в виде двух клапанов, один из которых подключен к одной общей гидролинии, а другой подключен к другой общей гидролинии, каждый клапан из которых имеет обратный золотник, снабженный пружиной сжатия, установленной со стороны общей гидролинии и поджимающий последний к торцу штуцера, который закреплен на упомянутом корпусе и имеет торцевое подпитывающее сквозное отверстие, соединенное с внутренней полостью корпуса, заполненной рабочей жидкостью, обратный золотник каждого клапана имеет торцевое сквозное отверстие с конусом со стороны общей гидролинии, в котором размещен предохранительный клапан, снабженный пружиной сжатия, прижимающей предохранительный клапан к конусу, и втулку, закрепленную в отверстие обратного золотника и имеющую сбросное торцевое сквозное отверстие, соединенное с указанной полостью, при разрежении одной из общих гидролиний обратный золотник этой гидролинии открывается, перепуская рабочую жидкость из указанной полости в общую гидролинию, а при чрезмерно высоком давлении в одной из общих гидролиний предохранительный клапан этой гидролинии открывается, перепуская рабочую жидкость из общей гидролинии в упомянутую полость.

Трансмиссия может быть снабжена механизмом разблокирования вращения выходного вала в режиме стояночного торможения трансмиссии, например размещенным в корпусе общего гидрораспределителя и выполненным в виде двухпозиционного гидрораспределителя, подключенного к общим гидролиниям реверсного и регулируемого гидронасоса и регулируемого гидромотора, а также соединенного с внутренней полостью корпуса, заполненной рабочей жидкостью, при этом в выключенном положении упомянутого механизма указанный гидрораспределитель занимает позицию, в которой он перекрывает все подключенные к нему гидролинии, а во включенном положении упомянутого механизма указанный гидрораспределитель занимает позицию, в которой он соединяет общие гидролинии с вышеуказанной полостью. На общих гидролиниях могут быть установлены теплообменники и в качестве полости, заполненной рабочей жидкостью, может служить отдельная от корпуса емкость.

Реверсный регулятор объема гидроподачи реверсного и регулируемого гидронасоса может быть кинематически связан управляющей тягой с регулятором рабочего объема гидропривода регулируемого гидромотора, а указанная тяга, например, выполнена с проточкой со стороны регулируемого гидромотора с размещенным на данной проточке устройством для установления управляющей тяги в режим стояночного торможения трансмиссии, включающим упорный диск с упором в буртик указанной проточки и упором в торец общего гидрораспределителя, пружину сжатия, установленную на упомянутую тягу с упором одного торца в упорный диск, и другого торца в регулятор рабочего объема гидропривода, этот регулятор выполнен, например, со сквозным отверстием для свободного прохода через него управляющей тяги, а также упорную шайбу, установленную на упомянутую тягу с упором в регулятор рабочего объема гидропривода с противоположной стороны от пружины сжатия и закрепленную стопорным кольцом на управляющей тяге, при этом управление трансмиссией осуществляется перемещением управляющей тяги, которая одновременно изменяет углы отклонения кинематически связанных с ней реверсного регулятора объема гидроподачи упомянутого гидронасоса и регулятора рабочего объема гидропривода указанного гидромотора, а пружина сжатия через общий гидрораспределитель, упорный диск, регулятор рабочего объема гидропривода упомянутого гидромотора и упорную шайбу устанавливает указанной тягой кинематически связанные с ней реверсный регулятор объема гидроподачи упомянутого гидронасоса в положение нулевой гидроподачи и регулятор рабочего объема гидропривода указанного гидромотора в положение максимального рабочего объема гидропривода, которое соответствует режиму стояночного торможения трансмиссии. Реверсный регулятор объема гидроподачи упомянутого гидронасоса с регулятором рабочего объема гидропривода указанного гидромотора могут быть снабжены механическим или гидравлическим, или пневматическим, или электрическим, или электронным управлением, вместе с тем, указаные регуляторы могут быть снабжены приводом с программным управлением.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:

- на фиг.1 - бесступенчатая трансмиссия, продольный разрез;

- на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

- на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1;

- на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1;

Бесступенчатая трансмиссия содержит ведущий 1 (фиг.1) и выходной 2 валы и корпус 3, в котором размещены планетарная передача 4 (фиг.1 и 2), которая для изменения максимального передаточного отношения трансмиссии выполнена с солнечной 5 и коронной 6 шестернями, кинематически связанными друг с другом например, через пары 7 соосно соединенных сателлитов 8 и 9 разного диаметра, каждая пара 7 из которых одним сателлитом 8 входит в зацепление с коронной шестерней 6, а вторым сателлитом 9 входит в зацепление с солнечной шестерней 5 и закреплена с возможностью вращения, например, общей осью 10 в водило 11, а также реверсный и регулируемый гидронасос и регулируемый гидромотор механизма регулирования передаточного отношения, ограничения скорости вращения, стояночного торможения и переключения направления вращения выходного вала трансмиссии, выполненные, например, аксиально-поршневым гидронасосом 12 с вращающимся рабочим органом выполненным в виде блока 13 рабочих цилиндров 14 с размещенными в них плунжерами 15, каждый из которых шарнирно связан с наклонным диском 16, опирающимся на реверсный регулятор 17 объема гидроподачи, отклоняющийся в две стороны от нулевой гидроподачи и, например, с общим торцевым гидрораспределителем 18 (фиг.3), выполненным как одно целое с корпусом 3, размещенным между упомянутым гидронасосом 12 и, например, аксиально-поршневым гидромотором 19 и соединяющим одно серповидное окно 20 линии 21 реверсной гидроподачи упомянутого гидронасоса 12 в одну общую гидролинию 22 с одной линией 23 серповидного окна 24 гидропривода указанного гидромотора 19, и другое серповидное окно 25 линии 26 реверсной гидроподачи упомянутого гидронасоса 12 соединено в другую общую гидролинию 27 с другой линией 28 серповидного окна 29 гидропривода указанного гидромотора 19, а также аксиально-поршневой гидромотор 19 с вышеуказанными линиями гидропривода 23 и 28, вращающимся рабочим органом, закрепленным, например, на шлицах 30 выходного вала 2 и выполненным в виде блока 31 рабочих цилиндров 32 с размещенными в них плунжерами 33, каждый из которых шарнирно связан с наклонным диском 34, опирающимся на регулятор 35 рабочего объема гидропривода, отклоняющийся от максимального до нулевого рабочего объема гидропривода, при этом планетарная передача 4 прикреплена к блоку 13 аксиально-поршневого гидронасоса 12 с соосным расположением ее солнечной 5 и коронной 6 шестерен, водила 11, а также ведущего 1 и выходного 2 валов, блока 31 аксиально-поршневого гидромотора 19 и упомянутого блока 13 и соединена ведущим звеном, например солнечной шестерней 5, с ведущим валом 1, одной степенью свободы, например водилом 11, соединена с выходным валом 2 и второй степенью свободы, например коронной шестерней 6, прикреплена к указанному блоку 13 аксиально-поршневого гидронасоса 12. Возможны также и другие варианты исполнения аксиально-поршневых гидронасоса 12 и гидромотора 19, например, с вращающимися регулятороми 17 и 35 и с иными типами гидрораспределителя 18 и др. (см., например, книгу: Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие. М., Машиностроение, 1971, стр.166-204).

Для предохранения аксиально-поршневого гидронасоса 12 и аксиально-поршневого гидромотора 19 от высокого давления и кавитации, создаваемых при больших нагрузках на ведущем 1 и выходном 2 валах, общие гидролинии 22 и 27 (фиг.3) снабжены устройством стабилизации давления, размещенным в корпусе общего торцевого гидрораспределителя 18 и выполненным в виде двух клапанов 36 и 37 (фиг.4), один клапан 36 из которых подключен, например, через один отвод 38 к одной общей гидролинии 22, а другой клапан 37 подключен, например, через другой отвод 39 к другой общей гидролинии 27, каждый из клапанов 36 и 37 имеет обратный золотник 40, снабженный пружиной сжатия 41, установленной со стороны отвода 38 или 39 и поджимающей указанный золотник 40 к торцу штуцера 42, который закреплен на упомянутом корпусе 18 и имеет сквозное торцевое подпитывающее отверстие 43, соединенное с внутренней полостью 44 корпуса 3, заполненной рабочей жидкостью, каждый обратный золотник 40 клапанов 36 и 37 имеет торцевое сквозное отверстие 45 с конусом со стороны отвода 38 или 39, в котором размещен, например, шаровый предохранительный клапан 46, снабженный пружиной сжатия 47, прижимающей предохранительный клапан 46 к конусу, и втулку 48, закрепленную в отверстие 45 обратного золотника 40 и имеющую сквозное сбросное торцевое отверстие 49, соединенное с указанной полостью 44, при разрежении одной из общих гидролиний 22 или 27 обратный золотник 40 этой гидролинии открывается, перепуская рабочую жидкость из указанной полости 44 в общую гидролинию 22 или 27, а при чрезмерно высоком давлении в одной из общих гидролиний 22 или 27 шаровый клапан 46 этой гидролинии открывается, перепуская рабочую жидкость из общей гидролинии 22 или 27 в упомянутую полость 44.

Для разблокирования вращения выходного вала 2 в режиме стояночного торможения трансмиссии она снабжена механизмом, размещенным в корпусе общего торцевого гидрораспределителя 18 (фиг.4) и выполненным в виде двухпозиционного гидрораспределителя 50, подключенного, например, через перепускные отводы 51 и 52 к общим гидролиниям 22 и 27 аксиально-поршневого гидронасоса 12 и аксиально -поршневого гидромотора 19, а также соединенного, например, через перепускные гидролинии 53 и 54 с внутренней полостью 44 корпуса 3, заполненной рабочей жидкостью, и имеющего золотник 55, на котором выполнены, например, два параллельных боковых сквозных отверстия 56 и 57, при этом в выключенном положении упомянутого механизма указанный золотник 55 гидрораспределителя 50 занимает позицию <O>, в которой он перекрывает все подключенные к нему гидролинии, а во включенном положении упомянутого механизма указанный золотник 55 гидрораспределителя 50 занимает позицию <В>, в которой он соединяет общие гидролинии 22 и 27 через перепускные отводы 51 и 52, боковые сквозные отверстия 56 и 57 золотника 55 и перепускные гидролинии 53 и 54 с вышеуказанной полостью 44. Для исключения возможности заедания и заклинивания клапанов 36 и 37, а также золотника 55 гидрораспределителя 50 на клапанах 36 и 37 и перепускных гидролиниях 53 и 54 может быть установлен фильтр 58. Для поддержания температуры рабочей жидкости, циркулирующей в трансмиссии в требуемых пределах, на общих гидролиниях 22 и 27 могут быть установлены теплообменники (не показаны).

Для упрощения управления трансмиссией реверсный регулятор 17 (фиг.1) объема гидроподачи аксиально-поршневого гидронасоса 12 и регулятор 35 рабочего объема гидропривода аксиально-поршневого гидромотора 19 связаны друг с другом через шарниры 59 и 60 управляющей тягой 61, которая выполнена с проточкой со стороны указанного гидромотора 19 с размещенным на данной проточке устройством установления упомянутой тяги 61 в режим стояночного торможения трансмиссии, включающим упорный диск 62, установленный на упомянутую тягу 61 с упором в буртик указанной проточки и упором в торец общего торцевого гидрораспределителя 18, пружину сжатия 63, установленную на упомянутую тягу 61 с упором одного торца в упорный диск 62 и другого торца в шарнир 60 регулятора 35 рабочего объема гидропривода упомянутого гидромотора 19, который выполнен со сквозным отверстием для свободного прохода через него управляющей тяги 61, а также упорную шайбу 64, установленную на упомянутую тягу 61 с упором в шарнир 60 указанного регулятора 35 с противоположной стороны от пружины сжатия 63 и закрепленную стопорным кольцом 65 на управляющей тяге 61, при этом управление трансмиссией осуществляется перемещением управляющей тяги 61, которая изменяет одновременно углы отклонения связанных с ней через шарниры 59 и 60 реверсного регулятора 17 объема гидроподачи упомянутого гидронасоса 12 и регулятора 35 рабочего объема гидропривода указанного гидромотора 19, а пружина сжатия 63 через общий торцевой гидрораспределитель 18, упорный диск 62, шарнир 60 указанного регулятора 35 и упорную шайбу 64 устанавливает управляющей тягой 61 связанные с ней шарнирами 59 и 60 реверсный регулятор 17 объема гидроподачи упомянутого гидронасоса 12 в положение нулевой гидроподачи и регулятор 35 рабочего объема гидропривода указанного гидромотора 19 в положение максимального рабочего объема гидропривода, которое соответствует режиму стояночного торможения трансмиссии. В зависимости от необходимости реверсный регулятор 17 объема гидроподачи упомянутого гидронасоса 12 с регулятором 35 рабочего объема гидропривода указанного гидромотора 19 могут быть снабжены механическим или гидравлическим, или пневматическим, или электрическим, или электронным управлением (не показаны), вместе с тем, указанные регуляторы 17 и 35 могут быть снабжены приводом с программным управлением (не показаны), а также выполнены в виде общего регулятора (не показаны).

Для изменения максимального передаточного отношения и направления вращения выходного вала 2 планетарная передача 4 может быть прикреплена солнечной 5 или коронной 6 шестернями или водилом 11 к блоку 13 аксиально-поршневого гидронасоса 12 с соосным расположением солнечной 5 и коронной 6 шестерен, водила 11 и упомянутого блока 13 и соединена солнечной 5 или коронной 6 шестернями или водилом 11 с ведущим валом 1, а также соединена солнечной 5 или короной 6 шестернями или водилом 11 с выходным валом 2 (не показаны).

Для удобства сборки и разборки трансмиссии корпус 3 может быть выполнен из двух разъемных секций 66 и 67, в первой из которых размещены планетарная передача 4 и аксиально-поршневой гидронасос 12, а во второй размещен аксиально-поршневой гидромотор 19, при этом внутренние полости секций 66 и 67 корпуса 3 сообщаются друг с другом и составляют общую внутреннюю полость 44. В качестве полости 44, заполненной рабочей жидкостью, может служить отдельная от корпуса 3 емкость (не показана).

Трансмиссия работает следующим образом.

В положении стояночного торможения выходного вала 2 пружина сжатия 63 через упорный диск 62, общий торцевой гидрораспределитель 18, шарнир 60 регулятора 35 рабочего объема гидропривода аксиально-поршневого гидромотора 19 и упорную шайбу 64 устанавливает управляющей тягой 61 связанные с ней шарнирами 59 и 60 реверсный регулятор 17 объема гидроподачи аксиально-поршневого гидронасоса 12 в положение нулевой гидроподачи и регулятор 35 рабочего объема гидропривода аксиально-поршневого гидромотора 19 в положение максимального рабочего объема гидропривода, обратные золотники 40 с шаровыми предохранительными клапанами 46 закрыты и золотник 55 гидрораспределителя 50 находится в позиции <О>. Вращение от ведущего вала 1 передается солнечной шестерне 5, парам 7 соосно соединенных сателлитов 8 и 9, коронной шестерне 6 и блоку 13 упомянутого гидронасоса 12, а водило 11, соединенное с выходным валом 2, на котором шлицами 30 закреплен блок 31 указанного гидромотора 19, при этом не вращается из-за того, что упомянутый гидронасос 12 имеет нулевую гидроподачу, не перекачивая и не пропуская через себя рабочую жидкость, тем самым блокируя вращение блока 31 указанного гидромотора 19, имеющего максимальный рабочий объем гидропривода.

Для перевода трансмиссии с положения стояночного торможения в режим рабочего вращения выходного вала 2 управляющую тягу 61 плавно перемещают в сторону позиции <РВ>, при перемещении которой упорная шайба 64 через шарнир 60 регулятора 35 рабочего объема гидропривода аксиально-поршневого гидромотора 19, упорный диск 62 и общий торцевой гидрораспределитель 18 сжимает пружину сжатия 63, обратные золотники 40 с шаровыми предохранительными клапанами 46 закрыты и золотник 55 гидрораспределителя 50 находится в позиции <О>, указанная тяга 61 воздействует через шарниры 59 и 60, изменяя углы отклонения на реверсном регуляторе 17 объема гидроподачи аксиально-поршневого гидронасоса 12, увеличивая объем гидроподачи, а также на регуляторе 35 рабочего объема гидропривода аксиально-поршневого гидромотора 19 уменьшая рабочий объем гидропривода, что приводит к увеличению давления в одной из общих гидролиний 22 или 27, обеспечивающего вращение блока 31 указанного гидромотора 19, при этом на блоке 13 упомянутого гидронасоса 12 возникает реактивный момент и коронная шестерня 6, связанная с блоком 13, начинает замедлять вращение, а водило 11, соединенное с выходным валом 2, на котором шлицами 30 закреплен блок 31 указанного гидромотора 19, получает вращение через механическую и гидравлическую ветви. Чем больше гидроподача упомянутого гидронасоса 12 и меньше рабочий объем указанного гидромотора 19, создаваемые перемещением управляющей тяги 61 в сторону позиции <РВ>, тем быстрее вращаются блок 31 указанного гидромотора 19 и связанные с ним водило 11 и выходной вал 2, и медленнее вращаются коронная шестерня 6 и связанный с ней блок 13 упомянутого гидронасоса 12. Максимальное передаточное отношение достигается при перемещении управляющей тяги 61 в сторону позиции <РВ>, которая устанавливает через шарниры 59 и 60 реверсный регулятор 17 объема гидроподачи упомянутого гидронасоса 12 в положение максимального объема гидроподачи и регулятор 35 рабочего объема гидропривода указанного гидромотора 19 в положение нулевого рабочего объема гидропривода, при этом указанный гидромотор 19 не пропускает через себя рабочую жидкость, создавая сопротивление перемещению плунжеров 15 и вращению блока 13 упомянутого гидронасоса 12, что приводит к остановке блока 13 упомянутого гидронасоса 12 и связанной с ним коронной шестерни 6, а вращение с ведущего вала 1 по механической ветви передается солнечной шестерне 5, парам 7 соосно соединенных сателлитов 8 и 9, водилу 11 на выходной вал 2.

Для перевода трансмиссии с положения стояночного торможения в режим обратного вращения выходного вала 2 управляющую тягу 61 плавно перемещают в сторону позиции <ОВ>, при перемещении которой упорный диск 62 через шарнир 60 регулятора 35 рабочего объема гидропривода аксиально-поршневого гидромотора 19 сжимает пружину сжатия 63, обратные золотники 40 с шаровыми предохранительными клапанами 46 закрыты и золотник 55 гидрораспределителя 50 находится в позиции <О>, указанная тяга 61 воздействует через шарнир 59, изменяя в обратную сторону угол отклонения на реверсном регуляторе 17 объема гидроподачи аксиально-поршневого гидронасоса 12, тем самым реверсно увеличивания объем гидроподачи, а перемещаясь через отверстие шарнира 60 регулятора 35 рабочего объема гидропривода аксиально-поршневого гидромотора 19, указанная тяга 61 не воздействует на последний, что приводит к увеличению давления в одной из общих гидролиний 22 или 27, обеспечивающего обратное вращение блока 31 указанного гидромотора 19, при этом на коронной шестерне 6 возникает реактивный момент и связанный с коронной шестерней 6 блок 13 начинает увеличивать вращение, а водило 11, соединенное с выходным валом 2, на котором шлицами 30 закреплен блок 31 указанного гидромотора 19, вращается в обратную сторону через механическую и гидравлическую ветви. Чем больше реверсная гидроподача упомянутого гидронасоса 12, создаваемая перемещением управляющей тяги 61 в сторону позиции <ОВ>, тем быстрее в обратную сторону вращаются блок 31 указанного гидромотора 19 и связанные с ним водило 11 и выходной вал 2, а также быстрее вращаются коронная шестерня 6 и связанный с ней блок 13 упомянутого гидронасоса 12. При отсутствии какого-либо физического воздействия на управляющей тяге 61 пружина сжатия 63 разжимается, устанавливая указанной тягой 61 связанные с ней шарнирами 59 и 60 реверсный регулятор 17 объема гидроподачи упомянутого гидронасоса 12 и регулятор 35 рабочего объема гидропривода указанного гидромотора 19 в положение стояночного торможения выходного вала 2.

В случае необходимости разблокирования вращения выходного вала 2 в режиме стояночного торможения трансмиссии золотник 55 гидрораспределителя 50 переводят в позицию <В>, в которой он соединяет общие гидролинии 22 и 27 через перепускные отводы 51 и 52, боковые сквозные отверстия 56 и 57 золотника 55 и перепускные гидролинии 53 и 54 с внутренней полостью 44 корпуса 3, заполненной рабочей жидкостью, при соединении общих гидролиний 22 и 27 с внутренней полостью 44 во время вращения выходного вала 2, соединенного с водилом 11, на шлицах 30 которого закреплен блок 31 аксиально-поршневого гидромотора 19, рабочая жидкость, поступающая от указанного гидромотора 19, свободно циркулирует через внутреннюю полость 44 корпуса 3, тем самым разблокируя вращение блока 31 указанного гидромотора 19 и связанные с ним водило 11 и выходного вала 2. При необходимости возобновления блокирования выходного вала 2 золотник 55 гидрораспределителя 50 переводят в исходную закрытую позицию <O>, в которой он перекрывает все подключенные к нему гидролинии.

При соединении аксиально-поршневого гидронасоса 12 с аксиально-поршневым гидромотором 19, связанных между собой через планетарную передачу 4 и общие гидролинии 22 и 27, а также через реверсный регулятор 17 объема гидроподачи, соединенный через шарнир 59 управляющей тягой 61 с шарниром 60 регулятора 35 рабочего объема гидропривода, позволяет в момент рабочего и обратного вращения выходного вала 2 поддерживать скорость последнего в заданных управляющей тягой 61 пределах, потому что при перемещении управляющей тяги 61 с позиции стояночного торможения в позицию рабочего вращения <РВ> выходного вала 2 связанные с ней через шарниры 59 и 60 реверсный регулятор 17 объема гидроподачи упомянутого гидронасоса 12 с регулятором 35 рабочего объема гидропривода указанного гидромотора 19 совершают обратно пропорциональные изменения углов отклонения, а при перемещении управляющей тяги 61 с позиции стояночного торможения в позицию обратного вращения <ОВ> выходного вала 2, связанные с ней через шарниры 59 и 60, реверсный регулятор 17 объема гидроподачи изменяет угол отклонения в обратную сторону, а регулятор 35 рабочего объема гидропривода через шарнир 60 фиксируется пружиной сжатия 63 в положении максимального рабочего объема гидропривода.

Аксиально-поршневой гидронасос 12 может быть выполнен реверсным и регулируемым гидронасосом любого типа, а также аксиально-поршневой гидромотор 19 может быть выполнен регулируемым гидромотором любого типа.

Выполнение гидронасоса и гидромотора механизма регулирования передаточного отношения, ограничения скорости вращения, стояночного торможения и переключения направления вращения выходного вала трансмиссии в виде реверсного и регулируемого гидронасоса, соединенного линиями реверсной гидроподачи через общий гидрораспределитель с линиями гидропривода регулируемого гидромотора, и прикрепление планетарной передачи одной степенью свободы к вращающемуся рабочему органу указанного гидронасоса с соосным расположением ведущего звена и двух степеней свободы планетарной передачи и вращающегося рабочего органа указанного гидронасоса позволяет упростить конструкцию и снизить металлоемкость трансмиссии. В свою очередь, упрощение конструкции и снижение металлоемкости трансмиссии упрощает ее изготовление и ремонт, а также снижает вес, габариты и стоимость трансмиссии. Входящие в конструкцию предлагаемой трансмиссии реверсный и регулируемый гидронасос, соединенный линиями реверсной гидроподачи с линиями гидропривода регулируемого гидромотора, выполняют также функцию гидроаммортизатора вращения ведущего и выходного валов, гасящие механические колебания вращения указанных валов, которые могут возникнуть при неравномерных нагрузках на последних, а благодаря управляющей тяге, кинематически связывающей реверсный регулятор объема гидроподачи упомянутого гидронасоса с регулятором рабочего объема гидропривода указанного гидромотора, вышеуказанная тяга упрощает управление трансмиссии, а также ограничивает скорость вращения выходного вала в заданных пределах. При этом силовой поток, поступающий на выходной вал, передается механической и гидравлической ветвями, что способствует расширению зоны высокого КПД, снижению нагрузки на гидравлическую и механическую ветви трансмиссии и повышению ее долговечности.

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

Изобретение относится к бесступенчатым трансмиссиям и может быть использовано в транспортных средствах и станках. Бесступенчатая трансмиссия содержит ведущий (1) и выходной (2) валы и корпус (3), в котором размещены планетарная передача (4), механизм регулирования передаточного отношения, ограничения скорости вращения, стояночного торможения и переключения направления вращения выходного вала трансмиссии, включающий реверсный регулируемый гидронасос (12), соединенный с регулируемым гидромотором (19). Планетарная передача (4) содержит солнечную (5) и коронную (6) шестерни, кинематически связанные друг с другом через пары (7) соосно соединенных сателлитов (8) и (9) разного диаметра. Каждая пара (7) одним сателлитом (8) входит в зацепление с коронной шестерней (6), а вторым сателлитом (9) входит в зацепление с солнечной шестерней (5) и закреплена с возможностью вращения общей осью (10) в водило (11). При этом планетарная передача (4) соединена ведущим звеном солнечной шестерней (5) с ведущим валом (1), водилом (11) соединена с выходным валом (2) и коронной шестерней (6) прикреплена к блоку (13) гидронасоса (12). Достигается упрощение управления, изготовления, ремонта и снижение веса, габаритов и стоимости трансмиссии. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Бесступенчатая трансмиссия, содержащая ведущий и выходной валы и корпус, в котором размещены планетарная передача, кинематически связывающая ведущий вал с выходным валом и механизм регулирования передаточного отношения, ограничения скорости вращения, стояночного торможения и переключения направления вращения выходного вала трансмиссии, включающий гидронасос, соединенный с гидромотором, каждый из которых связан с соответствующим звеном планетарной передачи, отличающаяся тем, что гидронасос выполнен реверсным и регулируемым, с реверсным регулятором объема гидроподачи, вращающимся рабочим органом и с линиями реверсной гидроподачи, соединенными с линиями гидропривода регулируемого гидромотора, выполненного с вращающимся рабочим органом, кинематически связанным с выходным валом и с регулятором рабочего объема гидропривода, а планетарная передача ведущим звеном кинематически связана с ведущим валом, одной степенью свободы кинематически связана с выходным валом и второй степенью свободы соединена с вращающимся рабочим органом реверсного и регулируемого гидронасоса с соосным расположением ее ведущего звена, при этом бесступенчатое регулирование передаточного отношения осуществляется изменениями рабочего объема гидроподачи реверсного и регулируемого гидронасоса и рабочего объема гидропривода регулируемого гидромотора.

2. Трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что планетарная передача выполнена со сдвоенными сателлитами.

3. Трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что реверсный и регулируемый гидронасос и регулируемый гидромотор снабжены общим гидрораспределителем, размещенным между ними и соединяющим одну линию реверсной гидроподачи гидронасоса в одну общую гидролинию с одной линией гидропривода гидромотора, и другую линию реверсной гидроподачи гидронасоса, соединяющий в другую общую гидролинию, с другой линией гидропривода гидромотора.

4. Трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что реверсный и регулируемый гидронасос и регулируемый гидромотор снабжены устройством стабилизации давления в линиях гидроподачи и гидропривода, выполненным в виде обратных и предохранительных клапанов, подключенных к линиям гидроподачи и гидропривода, и соединенных с внутренней полостью корпуса, заполненной рабочей жидкостью, при разряжении одной из линий гидроподачи и гидропривода обратный клапан этих гидролиний открывается, перепуская рабочую жидкость из внутренней полости в эти гидролинии, а при чрезмерно высоком давлении в одной из линий гидроподачи и гидропривода предохранительный клапан этих гидролиний открывается, перепуская рабочую жидкость из этих гидролиний в указанную полость.

5. Трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена механизмом разблокирования вращения выходного вала в режиме стояночного торможения трансмиссии, выполненным в виде двухпозиционного гидрораспределителя, подключенного к линиям гидроподачи и гидропривода реверсного и регулируемого гидронасоса и регулируемого гидромотора, а также соединенного с внутренней полостью корпуса, заполненной рабочей жидкостью, при этом в выключенном положении механизма разблокирования вращения выходного вала двухпозиционный гидрораспределитель занимает позицию, в которой он перекрывает все подключенные к нему гидролинии, а во включенном положении двухпозиционный гидрораспределитель занимает позицию, в которой он соединяет линии гидроподачи и гидропривода с внутренней полостью корпуса.

6. Трансмиссия по любому из пп.3-5, отличающаяся тем, что механизм разблокирования вращения выходного вала в режиме стояночного торможения трансмиссии и устройство стабилизации давления в линиях гидроподачи и гидропривода размещены в корпусе общего гидрораспределителя, при этом устройство стабилизации давления в линиях гидроподачи и гидропривода выполнено в виде двух клапанов, один из которых подключен к одной общей гидролинии, а другой подключен к другой общей гидролинии, каждый клапан из которых имеет обратный золотник, снабженный пружиной сжатия, установленной со стороны общей гидролинии и поджимающей последний к торцу штуцера, который закреплен на корпусе общего гидрораспределителя и имеет торцевое подпитывающее сквозное отверстие, соединенное с внутренней полостью корпуса общего гидрораспределителя, заполненной рабочей жидкостью; обратный золотник каждого клапана имеет торцевое сквозное отверстие с конусом со стороны общей гидролинии, в котором размещен предохранительный клапан, снабженный пружиной сжатия, прижимающей последний к конусу, и втулку, закрепленную в отверстие обратного золотника, и имеющую сбросное торцевое сквозное отверстие, соединенное с указанной полостью, при разряжении одной из общих гидролиний обратный золотник этой гидролинии открывается, перепуская рабочую жидкость из указанной полости в общую гидролинию, а при чрезмерно высоком давлении в одной из общих гидролиний предохранительный клапан этой гидролинии открывается, перепуская рабочую жидкость из общей гидролинии во внутреннюю полость.

7. Трансмиссия по п.1 или 3, отличающаяся тем, что реверсный регулятор объема гидроподачи реверсного и регулируемого гидронасоса кинематически связан управляющей тягой с регулятором рабочего объема гидропривода регулируемого гидромотора, а упомянутая тяга выполнена с проточкой со стороны гидромотора, с размещенным на данной проточке устройством для установления управляющей тяги в режим стояночного торможения трансмиссии, включающим упорный диск, установленный на упомянутую тягу с упором в буртик указанной проточки, и упором в торец гидрораспределителя, пружину сжатия, установленную на управляющую тягу с упором одного торца в упорный диск и другого торца в регулятор рабочего объема гидропривода гидромотора, регулятор выполнен со сквозным отверстием для свободного прохода через него управляющей тяги, а также упорную шайбу, установленную на управляющую тягу с упором в регулятор с противоположной стороны от пружины сжатия и закрепленную стопорным кольцом на управляющей тяге, при этом управление трансмиссией осуществляется перемещением управляющей тяги, которая изменяет одновременно углы отклонения кинематически связанных с ней реверсного регулятора объема гидроподачи гидронасоса и регулятора рабочего объема гидропривода гидромотора, а пружина сжатия через общий гидрораспределитель, упорный диск, регулятор рабочего объема гидропривода гидромотора и упорную шайбу устанавливает управляющей тягой кинематически связанные с ней реверсный регулятор объема гидроподачи гидронасоса в положение нулевой гидроподачи и регулятор рабочего объема гидропривода гидромотора в положение максимального рабочего объема гидропривода, которое соответствует режиму стояночного торможения трансмиссии.

8. Трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что реверсный регулятор объема гидроподачи реверсного и регулируемого гидронасоса с регулятором рабочего объема гидропривода регулируемого гидромотора снабжены механическим, или гидравлическим, или пневматическим, или электрическим, или электронным управлением.

9. Трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что реверсный регулятор объема гидроподачи реверсного и регулируемого гидронасоса с регулятором рабочего объема гидропривода регулируемого гидромотора снабжены приводом с программным управлением.

10. Трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что линии гидроподачи и гидропривода реверсного и регулируемого гидронасоса и регулируемого гидромотора снабжены теплообменниками.

11. Трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что в качестве внутренней полости корпуса с рабочей жидкостью служит отдельная от корпуса емкость.