ГИДРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2021 года по МПК B60K17/14 B60K17/356 B60K7/00 

Изобретение относится к области трансмиссий транспортных средств, использующим гидростатические передачи.

Известна гидростатическая трансмиссия транспортного средства (далее по тексту ТС) (см. US2011024220A1 B2, опубл., 03.02.2011), содержащая: корпус с выходным валом на конце которого может быть расположена ступица ведущего колеса, гидромеханическую передачу, состоящую из гидронасоса, приводимого двигателем, гидромотора, связанного с гидронасосом с помощью жесткого соединительного корпуса с выполненными в нем гидравлическими каналами, при этом выходной вал гидромотора может быть связан со ступицей ведущего колеса. Гидронасос, рабочие линии подачи и возврата и гидромотор собраны в единый блок.

Данная гидростатическая трансмиссия может представлять собой интегрированный узел, неподвижно устанавливаемый на раму транспортного средства как единое целое. Оговоренный блок (узел) трансмиссии выполнен с возможностью, установки в ведущем колесе транспортного средства, к которому необходимо подведение потока мощности от выходного вала двигателя транспортного средства.

Выходной вал гидромотора, данной гидростатической трансмиссии может быть выполнен с возможностью функционирования в качестве привода ведущего колеса транспортного средства.

Недостатками известной гидромеханической трансмиссии по патенту US2011024220A1 B2 являются следующие свойства и характеристики:

- Отсутствие линии дренажа (состоящая из двух каналов), т.е. использование в данной схеме нескольких типов гидронасосов и гидромоторов исключается. Т.е., например, использование аксиально-поршневых гидронасосов и аксиально-поршневых гидроматоров (и др. типов) в предложенной схеме по патенту US2011024220A1 B2 не представляется возможным. Диапазон момента вращения и диапазон частоты вращения указанного технического решения по патенту US2011024220A1 B2 не позволяют создать гидромеханические трансмиссии функционально пригодные для применения в транспортных средствах с общей массой от 6 -до 35 тон.

В случае конструктивного размещения узла (US2011024220A1 B2) в ведущем колесе транспортного средства (ТС) возникают следующие отрицательные моменты:

- в случае если ведущее колесо ТС будет жестко прикреплено к корпусу (цапфа ведущего колеса неподвижно закреплена на корпусе ТС) - подвеска в таком ТС будет отсутствовать, при этом, отсутствие подвески у ТС нежелательно, т.к. динамические нагрузки, возникающие при наезде ведущих колес на неровности дороги, передаются на все узлы и системы ТС, а также водителя ТС. При движении ТС без подвески ведущих колес по поверхности имеющей неровности - периодически возникает явление зависания ведущих колес (отсутствие контакта ведущего колеса с дорогой), что не позволяет полностью реализовывать поток мощности, получаемый ведущими колесами ТС от Двигателя ТС для осуществления движения ТС.

- в случае если ТС имеет подвеску ведущего колеса, то к гидронасосу, находящемуся в ведущем колесе ТС, надо подводить механическую передачу в виде карданного вала (или полуоси) для передачи крутящего момента от двигателя ТС к гидронасосу, а также выполнить в конструкции отдельные, самостоятельные элементы подвески ТС в виде рычагов подвески (ведущего колеса) или моста.

Конструкции трансмиссии и подвески с указанными особенностями:

- имеют низкую надежность из-за сложности конструкции;

- имеют незначительные углы качения подвески ТС (что ограничивает движение ТС по пересеченной местности);

- имеют низкую защищенность от механических (силовых) воздействий со стороны внешней среды;

- препятствует движению ТС, выполняя роль якоря (упора, плуга) при движении ТС по грунтам с низкой несущей способностью или движении по пересеченной местности.

Конструкция (US2011024220A1 B2) не включает в себя понижающего механического редуктора, а существующая линейка гидромоторов (применение которых реализуемо в ТС общей массой от 6 до 35т, вписываемых в железнодорожный габарит) по своим характеристикам не в состоянии самостоятельно обеспечить приемлемые диапазоны моментов вращения, требуемых для реализации на каждом ведущем колесе ТС, например: 10 000 - 20 000 НЧм.

Недостатками гидромеханической трансмиссии по патенту US2011024220A1 B2 являются сложность механической передачи крутящего момента от двигателя к гидронасосу - в случае размещения блока (гидронасос с гидромотором) на качающемся рычаге подвески ведущего колеса (в случае подвески с независимыми рычагами), а также недостаточная надежность такой передачи, в частности, за счет незащищенности элементов передачи от воздействия внешней среды.

Технической проблемой является устранение отмеченных недостатков и создание конструкции, обеспечивающей кратное увеличение рабочих ходов (углов качения) подвески транспортного средства при сохранении габаритов транспортного средства.

Техническим результатом является повышение надежности гидромеханической трансмиссии транспортного средства с независимой подвеской ведущего колеса.

Поставленная задача достигается тем, что гидромеханическая трансмиссия транспортного средства с независимой подвеской ведущего колеса, снабженного продольным рычагом подвески, на конце которого расположена ступица ведущего колеса, содержит гидромеханическую передачу, состоящую из гидронасоса, приводимого двигателем и гидромотора, связанного с гидронасосом с помощью рабочих каналов в виде гидравлических рукавов высокого давления, при этом выходной вал гидромотора связан со ступицей ведущего колеса посредством многоступенчатого редуктора, при этом, согласно изобретению, продольный рычаг подвески выполнен в виде корпуса с внутренней полостью. Гидромотор расположен внутри полости рычага, гидромеханическая передача содержит гидравлическую систему промывки, снабженную насосом, связанным с двигателем и сообщенным при помощи всасывающих и нагнетающих гидравлических рукавов промывки с полостями гидромотора и гидронасоса.

Поставленная задача достигается также тем, что многоступенчатый редуктор может быть выполнен в виде конической и цилиндрической зубчатых передач, приводящих полуось колеса, а также планетарной передачи, связывающей полуось и ступицу ведущего колеса.

Поставленная задача достигается также тем, что коническая и цилиндрическая зубчатые передачи (могут быть) расположены в полости продольного рычага.

Поставленная задача достигается также тем, что в полости продольного рычага подвески могут быть расположены комплексный гидропровод рабочих линий гидропередачи, а также комплексный гидропровод системы промывки.

Изобретение поясняется при помощи чертежей.

На фиг. 1 показана схема трансмиссии транспортного средства;

На фиг. 2 показано ведущее колесо транспортного средства со встроенной в продольный рычаг подвески передачей.

Описываемая трансмиссия содержит двигатель 1, например, внутреннего сгорания (ДВС), коробку передач 2, раздаточную коробку 3, от которой приводятся гидронасосы 4, сообщенные с гидромоторами 5, коробку отбора мощности (КОМ) 6, от которой приводятся гидронасосы 7 системы промывки. Каждое ведущее колесо 8 закреплено на продольном рычаге подвески 9, который качается на цапфе рычага подвески 10 транспортного средства. Рычаг подвески 9 выполнен в виде корпуса с внутренней полостью, в которой размещен гидромотор 5. Также внутри корпуса рычага подвески 9 расположены комплексный гидропровод рабочей линии 11, связанный с гидромотором 5 с помощью рукавов 12 высокого давления и комплексный гидропровод линии промывки 13, связанный также с гидромотором 5 с помощью рукавов высокого давления (промывки) 14.

Выходной вал гидромотора 5 соединен с ведущим валом 15 многоступенчатого редуктора с помощью кулачковой муфты 16. Редуктор также расположен в корпусе продольного рычага 9. Ведущий вал 15 передает вращение на полуось 17 с помощью конической передачи 18 и понижающей цилиндрической передачи 19. Полуось 17 передает вращение на ступицу 20 колеса 8 посредством планетарного редуктора 21.

Трансмиссия работает следующим образом. Двигатель 1 транспортного средства приводит во вращение раздаточную коробку 3 посредством коробки передач 2. Валы раздаточной коробки 3 приводят во вращение гидронасосы 4. В частности, количество гидронасосов 4 может соответствовать количеству ведущих колес 8. Рабочая жидкость направляется по рукавам 12 высокого давления к каждому гидромотору 5, расположенному в полости продольного рычага подвески 9, приводя во вращение его выходной вал, который посредством механического многоступенчатого редуктора вращает ступицу 20 колеса 8. Гидронасосы 7 системы промывки, приводимые коробкой отбора мощности 6, подают рабочую жидкость к рабочим узлам гидронасосов 4 и гидромоторов 5 для обеспечения отвода продуктов износа от трущихся узлов, отвода излишнего тепла, а также для смазки трущихся поверхностей.

Размещение гидромотора 5 и многоступенчатого редуктора в полости продольного рычага подвески 9 позволяет обеспечить требуемый дорожный просвет, не зависимо от диаметра ведущего колеса 8, повысить надежность передачи из-за размещения ее элементов в едином корпусе, а также повысить степень защищенности элементов трансмиссии от внешних воздействия, в частности при перемещении по пересеченной местности или перемещении по грунтам с низкой несущей способностью.

Таким образом, использование заявленной гидромеханической трансмиссии позволяет повысить надежность работы транспортного средства, в частности, при эксплуатации в условиях пересеченной местности.

На фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5 представлен вариант исполнения гидромеханической передачи, встроенной в продольный рычаг подвески ведущего колеса транспортного средства с использованием серийно выпускаемых деталей и узлов.

На фиг. 6 показаны перемещения (колебания) Рукава Высокого Давления (РВД) поз.№ 12, имеющего наибольшую величину подвижности, при работе подвески ТС при движениям по неровностям дороги. Указанные величины угловых колебаний РВД соответствуют колебаниям рычага подвески ТС, показанные на Фиг. 7.

На фиг. 7 показаны предельные перемещения узлов подвески (вариант) ТС с встроенной в продольный рычаг подвески гидромеханической передачей (гидромотора в связке с понижающим редуктором).

Перечень узлов и систем приведен в табл.1.

Табл.1

№
позиции на чертеже Наименование узла Возможные к применению существующие узлы и системы (с характеристиками) 1 Двигатель Внутреннего Сгорания ЯМЗ - 238 Б - 1
Мощность, кВт (л.с.) 220 (300)
Частота вращения, мин-1 2000
Макс. крутящий момент, НЧм 1180
Частота при макс. крут.
моменте, мин-1 1200-1400 2 Коробка передач к МАЗ 5432 05 Передаточные отношения:
1п -7,73 5п -1,96
2п -5,52 6п -1,39
3п -3,94 7п -1,00
4п -2,80 8п -0,71 3 Раздаточная коробка Передаточное отношение - 0,71
Изготавливается ВНОВЬ 4 Гидронасос Аксиально-поршневой нерегулируемый гидронасос производства ОАО «ПНЕВМОСТРОЙМАШИНА»
PSM Hydraulics 310.3.112.00…
Рабочий объём Vq, см3/об 112
Частота вращения вала
Максимальная nmax , об/мин 3000
Подача максимальная Qmax , л/мин 336
Давление нагнетания максимальное
PMAX, МПа 40
Крутящий момент приводной
максимальный MMAX ГН , НЧм 750,54 5 Гидромотор Аксиально-поршневой нерегулируемый гидромотор производства ОАО «ПНЕВМОСТРОЙМАШИНА»
PSM Hydraulics 410.0.107…
Рабочий объём V_q, см³/об 106,7
Частота вращения вала максимальная
n_max , об/мин 4000
Подача максимальная Q_max , л/мин 426,8
Давление на входе максимальное
P_MAX, МПа 45
Крутящий момент
максимальный M_{MAX ГМ ,} НЧм 718,6 6 Коробка отбора мощности Изготавливается ВНОВЬ 7 Гидронасос линии промывки правого борта и левого борта В ассортименте представлен в продаже и выбирается исходя из конкретных технических требований 8 Колесо Ведущее ТС (в сборе) 425/85 R21 Dнаруж.=1260мм
В ассортименте представлено в продаже 9 Рычаг подвески (продольный) ведущего колеса ТС Изготавливается ВНОВЬ 10 Цапфа Рычага подвески Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.
Цапфа заднего моста дет.№ 54321-2401083-10 11 Комплексный Гидропровод рабочей линии (КГ) Изготавливается ВНОВЬ 12 Рукав Высокого давления (РВД) рабочей линии Рукав сверхвысокого давления фирмы INTERTRACO
FlexIT H4-12
Диапазон Траб. С° от -40 до +100
Внутренний диаметр DN, мм 19
Диаметр наружн. D, мм 31,9
Рабочее давление, бар 420
Разрывное давление, бар 1680
Изгиб (R), мм 280 13 Комплексный Гидропровод линии Промывки (КГПр) Изготавливается ВНОВЬ 14 Рукав высокого давления (РВД) линии промывки Рукав высокого давления фирмы INTERTRACO
FlexIt 2SN -08 2T
Диапазон Т_раб. С° от-40 до +100
Внутренний диаметр DN, мм 12
Диаметр наружн. D, мм 22,2
Рабочее давление, бар 275
Разрывное давление, бар 1100
Изгиб (R), мм 180 15 Вал ведущий Применяемость КАМАЗ 5320. Вал ведущий заднего моста дет.№5320-2402024 с мех. доработкой 16 Муфта кулачковая Кулачковая муфта GE упругая со звездочкой Муфта GE 65-1b c Синтетической звездочкой
GE 65х64Sh D (белой)
Крутящий момент, НЧм 1175
Частота вращения
максимальная, об/мин 4250 17 Полуось Применяемость АМАЗ
Полуось 103-2403071 18 Коническая передача понижающая Входящие детали (основные) поз.№26,№27 19 Цилиндрическая передача понижающая Входящие детали (основные) поз.№28,№29 20 Ступица Ведущего колеса Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.
Ступица задняя дет.№ 54326-3104015-10 21 Планетарный редуктор Входящие детали (основные) поз.№ 34,35,36,37,38,40,45 22 Карданная передача В ассортименте представлена в продаже и выбирается исходя из конкретных технических требований 23 Сцепление ЯМЗ-238Н 24 Блок гидрораспределителей Левого борта В ассортименте представлен в продаже и собирается (комплектуется) исходя из конкретных технических требований 25 Блок гидрораспределителей Правого борта В ассортименте представлен в продаже и собирается (комплектуется) исходя из конкретных технических требований 26 Шестерня ведущая коническая Применяемость КАМАЗ 5320
Шестерня ведущая коническая дет.№ 5320-2402017 27 Шестерня коническая ведомая Применяемость КАМАЗ 5320
Шестерня коническая ведомая дет.№ 5320-2402060 28 Шестерня ведущая цилиндрическая Применяемость КАМАЗ 5320
Шестерня ведущая цилиндрическая
дет.№ 5320-2402110-30 29 Шестерня ведомая цилиндрическая Применяемость КАМАЗ 5320
Шестерня ведомая цилиндрическая
дет.№ 5320-2402120-30 30 Цапфа шестерни ведомой цилиндрической Изготавливается ВНОВЬ 31 Цапфа ведущего колеса Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.
Цапфа заднего моста дет.№ 54321-2401083-10 32 Корпус углового канала комплексного гидропровода рабочей линии Изготавливается ВНОВЬ 33 Подшипник роликовый конический Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.
Подшипник роликовый конический ступицы заднего моста дет.№6-7520А (32220) 34 Ступица шестерни колесного редуктора Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.
Ступица шестерни колесного редуктора
дет.№ 54321-2405051 35 Шестерня редуктора колесного - Сателлит Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.
Шестерня редуктора колесного Сателлит
дет.№ 5336-2405035 36 Ось сателлита (с подшипниками в сборе) Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.
Ось сателлита с подшипниками сб. №664706Е5 37 Шестерня ведущая (Солнечная) колесного редуктора Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.
Шестерня ведущая колесной передачи
дет.№ 5336-2405028 38 Водило Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.
Водило дет.№ 54326-2405020 39 Планка прижимная Изготавливается ВНОВЬ 40 Коронное зубчатое колесо колесного редуктора Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.
Шестерня редуктора колесного
дет.№ 54326-2405050 41 Фланец переходной Изготавливается ВНОВЬ 42 Ступица Балансира Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.
Ступица задняя дет.№ 54326-3104015-10 43 Плата соединительная (с подшипником скольжения
в сборе) Изготавливается ВНОВЬ 44 Корпус Транспортного Средства (борт) Изготавливается ВНОВЬ 45 Корпус водила Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.
Корпус водила 54326-2405030

Изобретение относится к гидромеханическим трансмиссиям транспортных средств, использующим гидростатические передачи. Гидромеханическая трансмиссия транспортного средства, снабженного продольным рычагом подвески, содержит гидромеханическую передачу. При этом выходной вал гидромотора связан со ступицей ведущего колеса посредством многоступенчатого редуктора. Продольный рычаг подвески выполнен в виде корпуса с внутренней полостью. Гидромотор и многоступенчатый редуктор расположены внутри полости рычага подвески транспортного средства. Гидромеханическая передача содержит гидравлическую систему промывки, снабженную насосом, связанным с двигателем и сообщенным при помощи всасывающих и нагнетающих гидравлических рукавов промывки с полостями гидромотора и гидронасоса. Достигается повышение надежности гидромеханической трансмиссии. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Гидромеханическая трансмиссия транспортного средства, снабженного продольным рычагом подвески, на конце которого расположена ступица ведущего колеса, содержит гидромеханическую передачу, состоящую из гидронасоса, приводимого двигателем, гидромотора, связанного с гидронасосом с помощью рабочих линий в виде гидравлических рукавов высокого давления, при этом выходной вал гидромотора связан со ступицей ведущего колеса посредством многоступенчатого редуктора, отличающаяся тем, что продольный рычаг подвески транспортного средства выполнен в виде корпуса с внутренней полостью, а гидромотор и многоступенчатый редуктор расположены внутри полости рычага подвески, гидромеханическая передача содержит гидравлическую систему промывки, снабженную насосом, связанным с двигателем и сообщенным при помощи всасывающих и нагнетающих гидравлических рукавов промывки с полостями гидромотора и гидронасоса.

2. Трансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что многоступенчатый редуктор выполнен в виде конической и цилиндрической передач, приводящих полуось колеса, а также планетарной передачи, связывающей полуось и ступицу колеса.

3. Трансмиссия по п. 2, отличающаяся тем, что гидромотор, коническая и цилиндрическая передачи расположены в полости продольного рычага подвески ведущего колеса транспортного средства.

4. Трансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что в полости продольного рычага расположены комплексный гидропровод рабочих линий гидропередачи, а также комплексный гидропровод линии промывки.