Двухпоточная гидромеханическая передача Советский патент 1983 года по МПК B60K17/10 

Изобретение относится к машиностроению и может применяться для передачи автоматически плавно изменяющегося момента в гидромеханических передачах транспортных средств приводов сшендов и т.д.

Известна двухпоточная гидромеханическая передача, содержащая расположенный в корпусе гидротрансформатор, насосное колесо которого связано с входным валом, а турбинное - j коронной шестерней основно го планетарного механизма, водило которого соединено с выходным валом Ci.

В известной передаче регулирование величины передаваемого крутящего момента производится двумя путями: в основном потоке, передающем 5.0-60% мощности, басступенчато за счет изменения передаточного отношения гидротрансформатора в параллель«ом основному потоке мощности ступ.енчато за счет изменения передаточного отношения дополнительной коробки передач. Дополнительная .коробка передач необходима, потому что диапазон регулирования двухпоточной передачи с параллельными потоками мощности ниже, чем диапазон .регулирования гидротрансформатора равного 2,5-3 и тем более ниже требуемого для автомобильных трансмиссий диапазон регулирования, равного 6-10.

Преимуществом регулирования величины передаваемс го крутящего момента в гидромеханической передаче с.двумя параллельными потоками мощности является высокий коэффициент полезного действия передачи и более легкий режим работы гидротрансформатора fl .

Недостатком такой передачи является наличие дополнительной ступенчатой коробки передач, вследствие чего становится невозможным бесступенчатое регулирование величины передаваемого крутящего момента в трансмиссии. Наличие дополнительной коробки передач нарушает также автоматичность всей гидромеханической передачи и для автоматического регулирования требуется также установка системы дополнительной обратной связи, состоящей из следящей системы и управлякщей гидроаппаратуры, что значительно усложняет конструкцию.

Цель изобретения - повышение эффективности передачи путем обеспечения бесступенчатого регу шрования величины крутящего момента во всем диапазоне передаточных отношений.

Указанная цель достигается тем, что двухпоточная гидромеханическая передача, содержащая расположенный

в корпусе гидротрансформатор, насосное, колесо связано с входным валом, а турбинное - с коронной шестерней основного планетарного механизма, водило которого соединено с выходнвбГ валом, снабжена муфтой свободного хода и дополнительным цланетарным механизмом, коронная шестерня которого через упомянутую муфту связана с корпусом, водило - с выходным

0 валом, а солнечная шестерня - с коронной шестерней основного план.етарного механизма, солнечная шестерня которого связана с входным валом передачи.

5 На фиг. 1 представлена кинематическая схема двухпоточной гидромеханической передачи на фиг. 2 план угловых скоростей при режиме трогания с места на фиг. 3 - циркуляция мощности в передаче для

этого режима на фиг. 4 - план угловых скоростей передачи, работающей в реисиме промежуточной передачи; на фиг. 5 - кинематическая схема

5 передачи с циркуляцией мощности в режиме промежуточной передачи.

Двухпоточная гидромеханическая передача содержит комплексный гидротрансфориатор 1, суммирующий

/, дифференциальный механизм 2 и дополнительный дифференциальный механизм 3 с муфтой 4 обгона.

Ведущий вал 5 связан с насосным колесом 6 гидротрансформатора 1 и °

5 солнечным колесом 7 дифференциального механизма 2. Водило 8 закреплено на выходном валу 9 и через сателлиты 10 связано с солнечным колесом 7 и эпициклом 11 дифференциального

0 механизма 2. Турбинный вал 12 гидротрансформатора связан с эпициклом 11 дифференциального механизма 2 и с солнеч 1ым колесом 13 дополнительного механизма 3, водило 14 которого закреплено вместе с водилом 8

на выходном валу 9 и через сателли. ты 15 связано с солнечным колесом 13 и эпициклом 16 дополнительного дифференциального механизма 3. ЭпиQ цикл 16 дополнительного дифференциального механизма 3 через муфту 4 обгона связан с корпусам 17 гидро- . механической передачи.

Гидромеханическая передача работает следукядам образом.

При трогании транспортного средства с места, когда нагрузка на выходном валу максимальная, а частота его вращения равна О, крутящий момент двигателя передается через

О гидротрансформатор 1, солнечное колесо 13 и водило 14 дополнительного дифференциального механизма 3. Допол ни тыльный дифференциальный механизм 3 в этом режиме передачи пе-

5 редает крутящий момент двигателя на выходной вал 9 пропорционально передаточному отношению и реактивной нагрузке на эпицикле 16, которая создается на нем благодаря блокировке колеса муфты 4 обгона . на корпус 17 передачи. Реактивная нагрузка на эпицикле 16 при неподвижном выходном вале 9 пропорциональна реактивной нагрузке на выходном валу 9 и определяет величину передаваемого крутящего момента. Внутреннее передаточное отно шение дополнительного дифференциаль ного механизма 3 подобрано таким образом, чтобы ойцее передаточное отношение гидромеханической переда чи было равно 6-10f т.е. .охватывало весь диапазон передаточных отношений , необходимых для работы передачи на транспортном средстве. На.фиг. 2 показан план угловых скоростей гидромеханической передачи для режима трогания с места. Цир куляция мощности для режима трогания с места в контуре гидромеханической передачи показана на рисунке фиг. 3.. План угловых скоростей гидромеханической передачи построен с помощью плана мгновенных линейных скоростей звеньев гидромеханической передачи. Исходныг ш данными для построения плара углрвых скоростей являются: а)частота вращения первичного, «у . . (-вала 5 (t} --- , где V - мгновенная линейная скорость солнечной шестерни 7 в %очке .зацепления ее с . сателлитом 10; б)частота ш. в ращения эпицикла 16 дополнительного дифференциального механизма Так как в режиме трогания с места йуфта 4 блокирует эпи цикл 16 на корпус гидромеханической передачи, то Ш, О. Частота вращения турби 1Ы и связанного с ней солнечного колеса 13 дополнительного дифференциального механизма определяется с помощью передаточного отношения гидротрансформатора. В режиме трогания с места Ц. 2,5 --0,4 (1)5 График to строится с помогцью линей OHVj , по нсяй скорости V строенной в точке А. Из плана угловых скоростей (фиг. видно, что вращение эпицикла 11 в режиме трогания с места н-аправлено противоположно вращению турбины. Для устранения кинематического несоответствия ia этом рёжггме в net eдаче устанавливается муФта 18 обгона, позволяющая- компенсировать разницу , которая возникает тфн блокировке эпицикла 16 муфтой 4. По мере разблокировки эпицикла 16 разница частот вращения Ш|- - о, уменьшается и эпицикл 11 блокируется с валом турбины муфтой 18. На фиг. 3 показана кин 11атическг1я схема гидромеханической передачи, работающей в режиме трогания с места с изображением потока мощности г Обозначенного стрелками. Звенья, через которые проходит поток мощности, показаны контурными: линиями. В режиме трЬгании с места поток мощности проходит через йервичный вал 5, гидротрансформатор солнечное колесо 13, сателлит 15 водило 14 и выходит с передачи через вторичный вал. Условно показан реактив1 й поток мощности, идущий с,корпуса передачи через муфт 4 обгона/ эпицикл 16 к сателлиту 15. Из Фиг.З видно, ч-то в режиме трогания с места гидромеханическая передача работает как однопоточнай, без параллельных потоков мсицности. При уменьшений нагрузки на выходном валу 9 и увеличении его частоты вращения падает реактивная нагрузка на эпицикле 16 дополнительного дифференциального механизма 3, и крутящий мсмент вместе с потоком мощности начинает передаваться двумя пу.тями: часть через солнечное колесо 7 дифференциального механизма 2 и часть через гидротрансформатор и эпицикл 11. Обе части потока мощнс сти су1 4мируются на водале 6 до{фференциального механизма 2 и поступают на выходной вал 9 передачи Крутя-, t щий момент в этом режиме работы передачи трансфоримруется только за счет изменения передаточного отношения гидротрансформатора 1, при этом эпицикл 16 дополнительного дифференциального механизма 3 из-за отсутствия реактивной нагрузки или небольшого ее значения практически разблокирован муфтой 4 обгона и, вращаясь свободно в сторону вргицения выходного вала 9, не влияет на работу передачи. На фиг. 4 показан план угловых скоростей гидромеханической передачи , работающей в режиме промежуточной передачи. В этом случае гидротрансформатор ещё не заблокирован, муфта 4.обгона разблокирована, а корректирующая муфта 18 обгона заблокирована потоком мсицности, поступающимс солнечного колеса 7 дифференциального механизма. Исходными данньаии для построения плана угловых скоростей явл;:ются: а)частота вращения первичного вала 5 б)частота вращения турбины и связанного с ней через заблокирован ную муфту 8 эпицикла 11. Графики Cf 5- и 41 строятся так же, как на фиг. 2. .Частота вращения сателлита 10 оп ределяется с помощью, точек пересечения векторов линейных скоростей V,j и Vy , расположенных на горизон талях А и С графиками частот вргидвкия W-J. и iUf . С помощью графика Частоты вращения сателлита. 10 строи ся график частоты вращения высходног вала 9 с 8 и 14. Свободное вращение сателлита 15 с эпициклом 16 показано.пунктирными графиками частот Вращения ( tJt -feНа фуг. 5 показана кинематическа схема гидромеханической передачи, работающей в режиме. Соответствующем включению одной из промежуточных передач, например второй или третьей для четырехступенчатой меха нической коробки передач, В этом случае поток мощности на первичном валу разделяется на два параллельных потока, один из которых проходит через гидротрансформатор, а вто рой - через солнечное колесо 7. Оба потока суммируются на водиле 8 при заблокированной корректирующей муфт 18 обгона. Режим работы гидромеханической передачи на прямой передаче характе ризуется блокировкой гидротрансформатора. В этом случае все звенья передачи вращаются с одинаковой частотой, равной частоте вращения первичного вала 5, и поток мощности с первичного вала непосредственно, .без изменения передается на вторичный вал передачи. При работе гидромеханической neредачи с передаточным отношением, равным., когда гидротрансформатор заблокирован, все звенья гидромеханической передачи вращаются с ОДИ-. иаковрй частотой вращения, при этом муфта 4 обгона полностью разблокиру ет эпицикл 16 дополнительного диффе ренциального механизма 3, При увеличении нагрузки на выход ном валу 9 до такого значения, когд IПередаточного отношения гидротрансформатора 1, работающего в параллел ном солнечному колесу 7 потоке мощно ти, будет недостаточно, дальнейшее замедление вращения выходного вала 9 приведет к появлению реактивной нагрузки на эпицикле 16 и увеличени передаточного отношения передачи бу дет происходить за счет вступившего в работу дополнительного дифференциального механизма 3. Переход режимов работы гидромеха .нической передачи из одного в друго происходит непрерывно и автоматически и зависит только от подводимой мощности двигателя и величины реактивной нагрузки на выходном валу 9 передачи, Для движения транспортного средства задним ходом после гидромеханической передачи последовательно устанавливается реверсивный механизм с ручным управлением, изменяющий направление вращения вторичного вала на противоположное. Режим работы самой гидромеханической передачи в этом случае остается без изменения, . При работе передачи в режиме торм ожения двигателем можно рассматривать момент, развиваемый двигателем на валу 5 как реактивный, так как его направление противоположно направлению вращения вала 5, а момент, поступающий с колес транспортного средства на вал 9, как активный потому что направление этого момента совпадает с направлением вращения вала 9. В этом случае муфта 4 обгона будет разблокирована ч. нагрузка с колес транспортного средства на двигатель будет передаваться только через водило 8, минуя 14. Дифференциальный механизм 2 пропорционально своему внутреннему передаточному отношению разделит активную нагрузку с водила 8 на две части: часть нагрузки сразу попадет через солнечнре колесо 7 на вал 9, а вторая часть - на вал 9 через гидротрансформатор. Следует отметить, что в этом случае в отличие от однопоточных гидромеханических передач гидротрансформатор воспринимает только часть нагрузки, передаваемой трансмиссией, что облегчает условия его эксплуатации. Разница в режимах торможения двигателем и запуска двигателя трансортного средства от буксира для работы гидромеханической передачи никакого значения не имеет, поскольку и в том, ив другом режимах можио считать активной нагрузку, поступающую в гидромеханическую передачу с колбе транспортного средства, а момент двигателя - реактивной нагрузкой. Поэтому распределения потоков мощности в передаче при обоих режима:х будут аналогичны. Преимуществом предлагаемой конструкции является возможность бесступеичатого регулирования величины крутящего момента во всем диапазоне передаточных отношений гидромеханической передачи. Это позволяет раиоиально использовать мощность приводного двигателя. Отсутствие коробки передач значительно упрощает конструкцию,поскольку не требует дополнительных средств для обеспечения автоматичности работы.

йЛ/ (i)fs

и} 16--О

ufff ftfe;

31 г

и/, )

ДВУХПОТОЧНАЯ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА, содерзкашая распол женный в корпусе гидротрансформато насосное колесо которого связано с входным валом, а турбинное - с коронной шестерней основного планетарного механизма, водило которого соединено с выходным валом, отличающаяся тем, что, с целью повьвиения эффективности передачи путем Обеспечения бесступенчатого регулирования величины крутяшего момента во i всем диапазоне передаточных отношений, она снавжена муфг той свободного хода и дополнительньм планетарным механизмом, коронная шестерня которого через упомянутую муфту связана с корпусом, водило с выходным валомf а солнечная шестерня - с коронной шестерней основа ного планетарного механизма, солнечная шестерня которого связана с выходным валом передачи.

ff 16

fj ftf

п

Й1 L

(J,3

(tfilt

(J

77

/

5

&