Гидравлическая система управления трансмиссией Советский патент 1984 года по МПК B60K41/22 

f Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к гидрав лическим системам управления трансмиссией транспортных средств. Известна гидравлическая система управления трансмиссией, включающая ведущие и ведомые валы, связанные между собой параллельными механическими передачами с различными передаточными отношениями, имеюпщми по одному гидродинамическому устройству не -менее, чем в двух из указанных параллельных передач, содержащая нагнетающую насосную установку, распре делитель-переключатель гидродинамических устройств, золотниковая часть которого связана с рычагом управления и имеет по крайней мере два фиксированных положения, гидромагистрали, соединяющие насосную установку с распределителем -переключателем, а последний - с полостями гидродинамических устройств, емкость для рабо чей жидкости, с которой сообщен слив из системы tij. Однако известная система обеспечи вает лишь поочередную работу всех гидродинамических устройств, Тое. трансмиссия является однопоточной. Это приводит к увеличению габаритов каждого гидродинамического устройства, повышению нагрузки на ше|;терни .включенной передачи. Целью изобретения является повышение надежности трансмиссии и улучшение параметров системы. Указанная цель достигается теМг что в гидравлической системе управле ния трансмиссией, в одном из фиксированных положений золотниковой части пара гидродинамических устройств двух передач постоянно сообщена через распределитель-переключатель с нагнетающей насосной установкойг а гидродинамические устройства других параллельных передач - со сливом системы. При этом система дополнительно снабжена откачивающей насосной установкой, входная полость которой через распределитель-переключатель сообщена с выключаемьтми гидродинамичес кими устройствами, а выходная полость откачивающей насосной установки - со сливом системы. Кроме того, золотниковая часть распределителя-переключателя и ее ры чаг управления выполнены с дополнительными фиксированными положениями 022 в одних из которых с нагнетающей насосной установкой сообщено через распределитель-переключатель по крайней мере одно гидродинамическое устройство, а другие гидродинамические устройства сообщены со сливом., в другом из упомянутых дополнительных положений с нагнетающей установкой сообщены через распределитель-переключатель все гидродинамические устройства параллельных передач, а в треть-. ем. все гидродинамические устройства сообщены со сливом с разобщением от нагнетательной насосной установки, На фиг, 1 показана трансмиссия с поперечными валами с двумя гидропреобразователями момента и одной грщромуфтой для гусеничного и колесного транспортного средства| на фиг. 2 - то же, (вариант); нафиГоЗтрансмиссия с тремя гидропреобразо-вателями момента; на фиг, 4 - трансмиссия с продольным расположениам валовI на фиг. 5 - схема соединения переключателя-распределителя с насосными установкамиэ с гидропреобразователями и с гидромуфтами„ Двигатель 1 через главную коническую передачу 2 (фиг, 1) связан .; ведущим валом 3 коробки передач (КЛ) 4„ На ведущем валу 3 (фиг. 1) установлены гидропреобразователи 5 передачи и 6 11-ой передачи S а также ведущие шестерни параллельных механических передач; шестерня 7, связанная с туроинным колесом гидропреобразователя З, шестерня 8 турбины гидропреобразователя 6, и шестерня 9 жестко связанная с ведущим валом 3 и являющаяся ведущей шестерней Ш-ей параллельной передачи С увеличением номера механической передачи уменьшается ее передаточное число.. На промежуточном валу 10 жест-ко установлены насосное колесо гвдромуфты 11 Ш-ей параллельной передачи и шестерня 12,, а на подшипниках шестерни 13 и 14, На вторичном палу 15 КП закреплены ведомые шестерни параллельных передач 16-18, Вал 15 воспринимает крутящие моменты от двух включенных передач. Он же является ведущим по отношению к правому 19 и левому 20 механизмам реверса, поворотов и торможения гусеничного аракспортного средства. К ккм подключены правая 21 и левая 22 конечные перЕда-чи связанные с колеганл гусениц 23 н 24 „ Показанные на фм1 , ; MexaHHsvfla 19 и 20 соответствугот /ipi-sменяемым механизмам реверса трактора Т-330, т.е. являются планетарными механизмами внешнего зацепления с двумя рядами сателлитов 25, водилом 26, фрикционной муфтой 27 переднего хода, тормозом 28 заднего хода и остановочным тормозом 29, На фиг. 2 показан вариант ведомого вала 15 КП колесного транспортного средства, оснащенного дифференциалом 30 и соответственно, полуосями 31 и 32, конечными передачами. Вал 15 является в данном случае трубчатым и жестко связан с корпусом дифференциала 30.

На фиг, 3 также показана схема . трансмиссии с поперечными валами, но в ней имеется три гидропреобразователя момента 5, 6 и 33, а гидромуфты нет. Реверс обеспечивается гидропреобразователем 33, зубчатой ьгуфтой 34. зубчатой передачей заднего хода с шестернями а также переднего хода (шестерни 38 и 39; упразднив паразитную шестерню 36, можно преобразовать реверс в ускоряющий и замедляющий редуктор с зубчатой муфтой 34) В связи с этим может применяться фрикционная муфта 40, а механизмами поворота служат бортовые фрикционы 41 и 42.

На фиг 4 показана трансмиссия с продольными валами. Здесь на ведущем валу 3 КП 4 кроме гидропреобразователей 5 и 6 гидромуфты 11 установлена гидромуфта 43 для обеспечения движения задним ходом. Промежуточного вала нет, а ведомых валов 44 и 45 два, так же как и главных конических передач 2 и 46 бортовых фрикционов 41 и 42 и конечных передач 47 и 48, Тут лее показана дополнительная чисто механическая передача (фрикционная муфта 49, шестерни 5052)о Возможен вариант с одним ведомым валом (например544) и одной общей для двух бортов конической пере дачей 2 Трансмиссия с предлагаемой системой может быть установлена последовательно с механическим удвоителем или утроителем передач, что увеличивает полное число ступеней трансмиссии Например, коробка пере-дач с двумя гидродинамическими устройствами переднего хода и одним заднего хода, установленная последовательно с удвоителем передач (всего 4 передачи вперед 2 назад)е Виды схем трансмиссий с параллельньми

механическими передачами, оснащенными гидродинамическими устройствами, мбгу.т быть различными (например, с гидропреобразователрм в высшей передаче и гидромуфтами в низших передачах) ,

Гидравлическая система управления (фиг, 5) такой тpaнc шccии 53 содержит нагнетающую насосную установку 54, распределитель-переключатель 55, емкость 56 для рабочей жидкости, в которую осуществляется ее слив из узлов трансмиссии и системы управления, соединительные гидрома истрали. Кроме того, система может иметь клапаны 57 опорожнения гидродинамических устройств, клапаны 58 отключения гидродинамических устройст параллельных передач, датчики 59 режима работы гидродинамических .устройств; она также имеет тривиальные узлы гидросистемы: фильтры, редукционные и предохранительные клапаны и другие, которые не показаны на схеме„

Распределитель-переключатель .55 (фиго 5)5 имеет корпус 60 и поворотный золотник 61, связанный, например с помощью закрепленной на золотнике шестерни 62, зубчатой рейки 63 и тяги 64 с рычагом управления 65. По наружной поверхности золотника 61 выполнены сообщенные между собой кольцевая канавка 66 и выходной паз 67, которые связаны гидромагистралью 68 с нагнетающей насосной установкой 54 В корпусе 60 распределителя-переключателя имеются каналы 69, с которыми при повороте золотника сообщается вькодной паз 67, Выходы из каналов 69 сообщены с магистралями 70-72 с гидропреобразователями 5, 6 и гидромуфтой 1 I, на которых установлены клапаны опорожнения 57, датчики 59, На магистрали 71 смонтирован клапан 58 отключения гидропреобразователя 6

В том случае, если в системе дополнительно предусмотрена откачивающая насосная установка 73, в средней части поворотного золотника 61 выполнен осевой канал 74 и сообщенные с ним радиальное сворлетше 75 и проточка 76, Осевой канал 74 с помощью гидромагистрали 77 связан с полостью всасывания откачивающей насосной установки 73 и через нее со сливом системы.. Слева от паза 67 в корпусе распределителя показан каj1нал 78, который может быть выполнен для сообщения с гидродинамическим устройством заднего хода (применительно к фиг. 4). Возможно применение распределителя-переключателя, в котором золотник не поворотный, а с Поступательным перемещением. Возможны и другие варианты схем гидросисте мы, например с применением кулачкового валика, связанного с рьтчагом управления 65. К кулачкам прижаты пружинами золотники, каждый из которых в зависимости .от положения кулачкового валика сообщает свое гидродинамическое устройство с нагнетающей насос ной установкой или со сливом. При нейтральном положении коробки передач золотник 61 устанавливается рычагом 65 в положение, при котором вертикальный паз 67 золотника закрыт стенкой корпуса 60 (положение А). При этом гидродинамические устройства 5, 6 и 11 освобождены от рабочей жидкости через клапаны 57 и через зазоры в уплотнениях. При наличии отка чивающей насосной установки гидродина мические устройства 5, 6 и 11 через гидромагистрали 70-72, каналы 69., проточку 76, сверление 75, осевой канал 74 золотника и сливную магистраль 77 сообщены со всасывающей полостью откачивающей установки 73 и со сливом. Фиксация обеспечена фиксатором 78. Для включения 1-ой передачи золот ник 61 с помощью рычага 65 поворачивают по часовой стрелке, т.е. переводят в фиксированное положение Б, при котором паз 67 сообщает нагнетающуюнасосную установку 54 с гидропреобразователями 5 и 6, а гидромуфта 11 через клапан 57 или одно из сверлений 69 остается связанной со сливом,,Происходит заполнение обоих гидропреобразователей 5 и 6 рабочей жидкостью,, клапаны 57 закрываются и начинается разгон вала 15 (фиг, 1) и транспортного средства до скорости, соответствующей равенству действующих моментов. Иначе говоря, при совместной работе двух параллельных передач на установившемся режиме движения транспортного средства имеет место равенствоMj - М„ де Mj. MIJ - алгебраическая сумма крутящих моментов, подводи 2 мых к валу 15 передачами I и II; M. момент сопротивления, приведенный к валу 15 (фиг, 1). Обозначим: (и) - угловая скорость элемента L5 TS кинематическое передаточное отношение преобразователя 5; т-Ж Т передаточное отношение передачи (здесь -2 число зубьев соответствующей шестерни); tg - силовое передаточное отношение гидропреобразователя 5. Для других гидродинамических устройств и других передач обозначения такие же, но с соответствующими индексами. Ввиду кинематической связи между турбинами преобразователей 5 и 6, а также между их насосными колесами, имеет место соотношение 4t-f где l-s, t-s кинематические ol ношения гидропреобразова/елей 5 и 6; jr, Зп передаточные числа механических передач I и II; отношение передаточных °- чисел совместно работающих передач 1 и II (с1 1 и i,c 15). При расчетной величине моме11та (, значение i должно быть близким к единице (ig ) Тогда, из (2) ig (0,95-1)n/d. При d 1,4 величина , 68-0, 71 5 , Такик обрь-зом, при расчетной нагрузке гидроди-намическое устройство 5 работает на наиболее экор омичном режиме для гидромуфты (ig 0595-1)5. к ги дропреоб азователь 6 - также на наиболее экономичном режиуге, но для гидропреобра-зователя момента (i 0,7)-, Если оба гидродинамических устройства явллют-ся комплексными гидротрансформатораи, то зона их экономичной работы дотаточно широка (1 О,, 5-1),-, Это обеспечкБает эффекгивн-:.е -гсользование обоих (ш.рт-раьсф|.,:рматсг 71 ров при совместной работе в параллельных передачах и при изменении величины момента MC в определенных пределах. Режим движения при совместной работе 1-й и 11-й параллельных передач является первым скоростным режимом. Наибольшая скорость транспортного средства на этом режиме определяется в основном передаточным числом 1-й механической передачи. При значительном снижении М, ведомый вал 15 начнет разгоняться, ig станет больше единицы, т.е. ,)р.в5 станет больше., чем t)p(,. Тогда по сигналу от датчика 59 этого гидропреобразова теля или по инициативе водителя прои ходит (автоматическое или ручное) переключение с первого на второй ско ростной режим. При ручном переключении с помощью рычага 65 (фиг. 5) переводят золотник 61 в следующее фиксированное положение, обеспечивающее подачу рабочей жидкости в гидродинамические устройства 6 и 11, а также сообщение гидродинамического устройства 5 со сливом (или через клапан 57э или через соответствующее сверление 69, канал 74, магистраль 77 и откачивающую насосную установку). Поскольку гидропреобразователь-6 бьш заполнен при работе на первом режиме, то при переключении на второй режим разрыва потока мощности не будет (одна параллельная передача с гидропреобразователем 6 будет продолжать работать при переходном процессе) . После заполнения гидродинами ческого устройства 11 произойдет разгон вала 15 до скорости, соответствующей равенству моментов М и М но ограниченной в основном передаточ ным числом 11-й механической передачи. Если гидродинамическое устройств 11 является гидропреобразователем момента; то работа на втором режиме , аналогична работе на первом режиме (совместная работа II и III параллел ных передач с пидропреобразователями 6 и 11). Если гидродинамическое устройство 11, входящее в высшую 111-ю параллельную передачу, является гидромуфтой, то для работы на втором и третьем скоростных режимах целесообразно использовать только по одном гидродинамическому устройству: гидропреобразователь 6 на втором режиме (рабочая 11-я передача) и гидромуфта 11 на третьем режиме (работает 111-я параллельная передача). В этом случа 28 одновременная работа.на двух гидродинамических устройствах используется только при работе на первом режиме переднего хода, т.е. в наиболее тяжелых условиях (при максимальных величинах момента М), а также на заднем -ходу (фиг. 1). В принципе, при работе на первом режиме целесообразны два варианта двухпоточной работы: в 1-й параллельной передаче - гидромуфта, а во 11-й - гидропреобразователь момента; в 1-й и 11-параллель-. ных передачах - гидропреобразователи момента. Выбор варианта зависит от требований к транспортному средству (на фиг. 1 показан второй из этих вариантов) . Если все три гидродинамических устройства - гидропреобразователи момента (фиг. 3), то совместная .работа двух преобразователей возможна как на первом скоростном режиме (преобразователи 5 и 6), так и на втором (преобразователи 6 и 33), т.е. при больших и средних нагрузках. При малых нагрузках на транспортных работах (третий режим) и на заднем ходу используется один гидропреобразователь 33. Переход на третий режим (с второго может осуществляться без разрыва потока мощности за счет срабатывания клапана 58, который отключает преобразователь 6 после заполнения преобразователя 33. Для трансмиссии (фиг. 4), где для заднего хода предусмотрена отдельная гидромуфта 43, в распределителе-переключателе имеются каналы для ее сообщения с обеими насосными установками и соответствующее фиксированное положение золотника (канал 78 на фиг. 5). Таким образом, на наиболее тяжелых режимах трансмиссия с предлагаемой системой управления работает как двухпоточная, что снижает нагрузки на узлы и детали. Возможность подбора параметров двух гидродинамических устройств позволяет в большей мере удовлетворить требованиям, вытекающим из типа и назначения транспортного средства. Передача мощности через два гидродинамических устройства -позволяет уменьшить их диаметр, а также диаметр шестерен, что благоприятно скажется на компоновке, габаритах трансмиссии и условиях работы деталей. Разгон с места посредством заполнения гидропреобразователей 1-й и 11-й передач, а также безразрывное переключение передач позволяет обеспечить высокую плавность переходных процессов снижение динамических нагрузок. Для особо плавного трогания на первом режиме можно, медленно перемещая рычаг 65 из нейтрального положения в первое, заполнять по следовательно сначала один 5, а затем и второй 6 гидропреобразователи с Подача рабочей жидкости одновременно в два гидродинамических устрой;ства обеспечивается тем что шргрина вертикального паза 67 достаточна для того, чтобы охватить сразу два канала 69 корпуса золотника. При медленном перемещении рычага 65 паз 67

сначала подает рабочую жидкость в канал 69 гидропреобразователя 5 (фиг. Од а затем начинает ее подавать и в соседний канал 69, т.е к преобразователю б.

В случае необходимости дальнейшего расширения диапазона энергоемкости трансмиссии в предлагаемой системе управления может быть предусмотрено дополнительное положение рычага управления, при котором с нагнетающей насосной установкой сообщены через распределитель-переключатель одновременно три гидродинамических устройства, т.,Bs траисмиссия становится на этом режиме трекпоточной.

Экономический эффект от применения предлагаемой системы достигается за счет повышения надежности трансннссии-.

U ГВДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСМИССИЕЙ, содержащая ведущий и ведомый валы, связанные между собой параллельными механическими передачами с различными передаточными отношениями, имеющими по одному гидродинамическому устройству не менее чем в двух из указанных параллельных передач, содержащая нагнетающую насосную установку, распределитель-преобразователь гидродинамических устройств, золотниковая часть которого связана с рычагом управления ч имеет по крайней мере два фиксированных положения, гидромагистрали соединяющие насосную установку с распределителем-переключателем, а последний - с полостями гидродинамических устройств, емкость для рабочей жидкости, с которой сообщен слив из системы, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности трансмиссии и улучшения параметров системы, в одном из фиксированных положений упомянутой золотниковой части пара гидродинамических устройств двух передач постоянно сообщена через распределительпереключатель с нагнетающей насосной установкой, а гидродинамические устройства двух передач - со сливом системы 2о Система по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена откачивающей насосной установкой, входная полость которой через.распределитель-переключатель сообщена с выключаемыми гидродинамическими устройствами, а выходная полость откачивающей насосной установки со сливом системы. 3. Система по п. 1, отличающаяся темз что упомянутая золотниковая часть и ее рычаг управления выполнены с дополнительными фиксированными положениями, в одних из которых с нагнетающей насосной установкой сообщено через распределитель-переключатель по крайней мере одно гидродинамическое устройство, . а другие гидродинамические устройства сообщены со сливом, в другом из упомя1чЭ нутых дополнительных по,1гожений с нагнетающей насосной установкой сообще ны через распределитель-переключатель все гидродинамические устройства параллельных передач, а в третьем все гидродинамические устройства сообщены со сливом системы с разобщением от нагнетательной насоснсм установки.

20 О 79 29 21

J8

39 37 15

Фиг. 2 Фиг.З 5 59 JJ. Л. 6 59