Механизм переключения передач для трансмиссии машин Советский патент 1959 года по МПК F16H59/36 F16H3/02 B60K41/08 

Изобретение относится к области механического перешиочения передач в системах «двитатель-трансмиссия, включающих в себя агрегат с передаточным отношением, автоматически изменяющимся в зависимости от нагрузки на двигатель.

Известны механизмы переключения передач для трансмиссии, снабженной агрегатом с автоматическим изменением передаточного отнощения в зависимости от нагрузки, с гидравлическим управляющим устройством.

Недостатком таких механизмов является сложность уплотняющих устройств каналов в подвижных одна относительно другой деталях гидросистемы.

В описываемом механизме этот недостаток устранен тем, что в коробке управления в качестве исполнительных органов применены винт, фрикционные колодки и гайка, воздействующая на золотники гидравлического управляющего устройства.

Механизм состоит из коробки управления, двух механических приводов и гидравлического устройства с нагнетающим насосом. Коробка управления включена между двумя механическими приводами, один из которых вращается от ведущего, а другой от ведомого вала агрегата трансмиссии. Один из механических приводов включает двухступенчатый шестеренчатый редуктор с муфтой переключения. В коробке управления размещены винт с гайкой и фрикционными колодками. Двухступенчатый редуктор и коробка управления находятся в неподвижном корпусе, в котором размещены также два управляющих золотника гидравлического устройства, на которые воздействуют пружины п гайка.

NO 125148- 2 fia чертеже изображена схема выполнения механизма в момент работы трансмиссии на второй- (высшей) передаче.

Насос / гидротрансформатора получает вращение от двигателя через ведущий вал 2. Колесо 3 турбины посажено на ведомом валу 4. От ведущего вала 2 через зубчатые колеса 5 и 5 приводится гидравлический, например, щестеренчатый насос 7, монтированный в емкости 8 с рабочей жидкостью. Нагнетательный трубопровод 9 сообщен с емкостью 8 через предохранительный клапан 10. Зубчатое колесо 6, кроме насоса 7, приводит во вращение входной валик II вспомогательного редуктора 12 механизма переключения передач. На валик // насажены две щестерни 13 и 14, находящиеся в зацеплении с шестернями 15 и 16, свободно вращающимися на вторичном валике 17 и блокируемыми с ним с помощью закрепленных на них нолумуфт 18 и 19 и двусторонней муфты 20. Для управления муфтой 20 предназначены вильчатый рычаг 21, поршень 22, одновременно являющийся одним из двух управляющих золотников гидравлической системы механизма, и пружина 23. На нравом (по чертежу) конце валика 17 закреплен винт 24, на обоих концах которого установлены ограничители, выполненные, например, в виде- полуколец 25, 26, 27, 28, входящих в проточки на концах винта 24 и удерл иваемых от выпадения пружинными кольцами 29 и 30.

Винт 24 входит внутрь коробки 31 управления и взаимодействует с гайкой 32, которая фрикционным устройством зажимается в коробке 3} управления. Это фрикционное устройство состоит из башмаков 33 к 34, помещенных в гнездах, выполненных в теле гайки 32 и прижимаемых к внутренней цилиндрической поверхности коробки управления пружи нами 35, 36, 37 и 38.

Фрикционное устройство, зажимающее гайку 32 в коробке 31 управления, конструктивно может быть выполнено и другими способами, например наружная поверхность гайки может образовать тормозную поверхность, бащмаки же могут быть вложены в гнезда в коробке управления. Возможны и другие конструкции.

Коробка 31 унравления закреплена на валике 39, приводимом во вращение от ведомого вала 4 через зубчатые передачи 40, 41, 42.

На левом (по чертежу) торце гайки 32 имеется буртик 43, взаимодействующий с хвостовиками управляющих золотников 22 и 44, смонтированных в цилиндрах, выполненных или закрепленных в неподвижном картере вспомогательного редуктора 12.

Золотники 22 и 44 имеют два рабочих положения: крайнее левое (по чертежу) и крайнее правое.

Золотник 22 нагружен пружиной 23, взаимодействующей, кроме того, с вильчатым рычагом 21, передвигающим двустороннюю муфту 20, а золотник 44 нагружен пружиной 45.

При отсутствии внещних сил золотники 22 и 44 занимают соответственно правое и левое (по чертежу) положения. Внешними силами, передвигающими золотники из зтих положений в другие крайние и удерживающими их там, являются воздействие буртика 43 гайки 32 и давление рабочей жидкости в случае подведения ее к камерам 46 и 47 у внутренних торцов управляющих золотников.

В картере редуктора 12 выполнены подводящий 48, перекрестные 49, 50 и отводящий. 51 каналы, а также сливные отверстия 52, 53. По перекрестным каналам 49, 50 рабочая жидкость может подводиться в камеры 46 п 47 к они не соединяют эти камеры со сливными отверстиями 52, 53.

Подводящий канал 5, ответвляется от нагнетающего трубопровода 9, поэтому рабочая жидкость в нем при работе двигателя машины находится под давлением.

На нагнетающем трубопроводе 9 установлен кран 54 ручного управления, который рукой может быть установлен в два положения. «Нейтраль --в таком случае рабочая жидкость не может -пройти через кран 54 и поступить к гидравлическим цилиндрам 55 и 56, с помощью которых включаются первая и вторая передачи трансмиссии машины. «Движение -в этом случае рабочая жидкость, пройдя кран 54 ручного управления, по трубопроводу 57 поступает к клапану 58 автоматического переключения, золотник 59 которого нагружен пружиной 6(j и может находиться в двух положениях: левом (по чертежу) и правом. В левое положение золотник 59 отводится усилием пружины 60 в том случае, в камеру 61 по каналу 51 рабочая жидкость не подводится. Если же канал 51 сообщен управляющими золотниками 22 vi 44 с подводящим каналом 48, то рабочая жидкость, поступив в камеру 61, отодвинет золотник 59 в правое положение, показанное на чертеже.

В левом положении золотник 59 сообщает трубопровод 57 с трубопроводом 62, по которому рабочая жидкость поступает в гидроцилиндр 55 и поршень своим штоком прижимает тормозную колодку 63 к тормозному барабану 64, на внутренней поверхности которого закреплено зубчатое колесо 65 с внутренним зацеплением планетарного ряда 65, 66, 67, 68, служащего двухступенчатой коробкой цередач машины. Солнечное колесо 68 этого планетарного ряда посажено на конец вала 4 и является ведущим. Сателлиты 66, 67 установлены на водиле 69, которое передает вращение на вал 70, являющийся выходным валом трансмиссии машины.

В случае, если барабан 64 заторможен, планетарный- ряд работает в режиме редуцирования, а в трансмиссии машины включена низшая (первая) передача.

Золотник 59, находясь в правом но.южении, сообщает трубопровод 57 с трубопроводом 71, по которому рабочая жидкость через устройство 72, подводяшее ее из неподвижных деталей во вращающиеся, поступает в гидравлический цилиндр 55, шток поршня которого включает фрикцион 73, блокирующий водило 69 с тормозным барабаном 64. В этом случае планетарный ряд работает как муфта, а в траяс.миссии машины включена высшая (вторая) передача.

При подведении рабочей жидкости в гидроцилиндр 55 или 56 один из них золотником 59 сообщается со сливными отверстиями, имеющимися в корпусе клапана 58.

Следовательно, работа трансмиссии машины на первой или второй передаче зависит от положения золотника 59, которое в свою очередь зависит от того, соединена ли камера 61 со сливным отверстием или в нее подведена рабочая жидкость.

. В камеру 61 рабочая жидкость подводится и сливается из нее с помощью автоматически действующего устройства, состоящего из коробки 31 управления с монтированными в ней фрикционным устройством и гайкой, винта 24, управляющих золотников 22, 44, каналов 48, 49, 50, 51 сливных отверстий 52, 53.

Запуск двигателя производится при кране 54 ручного управления, установленном в положение «нейтраль. С первым оборотом ведущего вала 2 насос 7 начинает нагнетать жидкость в трубопровод 9, но так как она не может пройти через кран 54 в гидравлические цилиндры 55, 56, то обе передачи трансмиссии выключены, вращение ведущей шестерни 68 на водило 69 и выходной вал 70 не передается.

Так как шестерня 68 не испытывает противодействия со стороны шестерен 66, 67, 68, то вал 4 вращается с числом оборотов, близким к числу оборотов вала 2, гидротрансформатор работает на режиме гидромуфты, его передаточное отношение /, максимально и близко к единице (0,95-0,98).

№ 125148

Mb 125148

При конструировании механизма передаточные отношения механических приводов от вала 2 к винту 24 и от вала 4 к коробке 31 управления при включенной высшей передаче вспомогательного редуктора /2 .(вращение передается через шестерни 14 и 16) должны быть подобраны так, чтобы при расчетном передаточном числег гидротрапсформато,ра, который несколько меньше .максимальногсг,,„„,, коробка5/ управления .и винт 24 врашались бы с одним и тем же числом оборотов. В таком случае после запуска двигателя и до включения передачи трансмиссии коробка 3/ управления вращается быстрее, чем винт 24, вследствие че,го гайка 32, зажатая в коробке управления башмаками 33, 34, нагруженными пружинами 35, 36, 37 и 38, навинчивается на винт 24 и, двигаясь влево, доходит до упора в полукольце 25, 26, после чего вращается совместно с винтом 24, а башмаки 33, 34 скользят по тормозной поверхности коробки управления. При движении гайки 32 влево ее буртик 43 взаимодействует с золотником 22 и передвигает его влево, а золотник 22 сжимает пружину 23 и передвигает вильчатый рычаг 21 и муфту 20 Л5 левое положение, включая первую (низшую) передачу вспомогательного редуктора 12.

При движении влево золотник 22 перекрывает проход жидкости из канала 48 в капал 49, сообщая последний со сливным отверстием 52, в результате чего камера 47 у левого торца золотника - оказывается сообщенной со с тивным отверстием и золотник 44 под действием пружины 45 сдвигается влево, открывая проход жидкости из канала 48 в канал 50. По каналу 50 жидкость поступает в камеру 46 и своим дав.лением досылает золотник 22 в крайнее левое положение независимо от воздействия буртика 43, так что между этим буртиком и хвостовиками золотников 22, 24 образуются зазоры. Жидкость одновременно поступает в каналы 50 и 51. По каналу 51 она входит в камеру 61 и отодви.гает золотник 59 в .правое -положение.

Расположение отверстий, сообщающих гидравлические каналы и внутренность картера редуктора с полостями цилиндров золотников, и размеры самих золотников выбираются так, чтобы при движении золотника 22 или золотника 44 вправо проходы из канала 48 в каналы 49 и 50 перекрывались бы еще до того, как муфта 20 выйдет из зацепления с полумуфтой 19, и прежде чем канал 49 или 50, а через него и камеры 47 или 46 будут сообщены со сливными отверстиями 52 и 53.

Благодаря такому взаимодействию между золотниками 22, 44, вилкой 21, муфтой 20, нолумуфтами 18 я 19 и пружиной 23 исключается .возможность остановки муфты 20 в среднем положении и работы вспомогательного редуктора 12 на «нейтрали, т. е., без передачи врапд,ения с валика // на валик 17.

Как только золотник 22 перекроет отверстия, соединяющие канал .48 с каналом 49, и сообщит последний со сливом, давление жидкости .в камере 47 исчезнет и золотник 44 под действием пружины 45 придет в левое положение и соединит канал 48 с каналом 50 и камерой 46. Золотник 22 под давлением жидкости будет дослан в свое крайнее левое положение, если даже в этот момент воздействие на него буртика 4) прекратилось.

Таким образом, непосредственно носле запуска двигателя и при неподвижной машине детали механизма автоматического переключения окажутся в положении, изображенном на фиг. 1, за исключением крана 54 ручного управления, который при запуске двигателя перекрывает проход жидкости в канал 57. В момент нерестановки (рукой) крана 54 в положение «движение рабочая жидкость поступит в каналы 57, 7/, затем в гидравлический цилиндр 56 и включит вторую (высшую) передачу трансмиссии мангапы. В этот момент вал 4 остановится, так как

через планетарный ряд соединяется с неподвижным валом 70. Вместе с валом 4 остановится и «оробка 31 управления, а винт 24 будет продолжать вращаться. Поэтому гайка 32, удерживаемая от вращения трением бащмаков 33, 32 о неподвижную коробку управления, передвинется вправо вдоль винта 24 до упора в ограничительные полукольца 27, 28 после чего будет вращаться совместно с винтом 24, а бащмаки 33, 34-скользить по тормозной поверхности коробки 31 управления. . При движении гайки 32 вправо ее буртик 43 передвинет вправо золотник 44, который перекроет проход жидкости из канала 48 в каналы 50, 51 и соединит их со сливным отверстием 53. Давление жидкости в камерах 46 и 6 исчезнет, золотники 22, 59 под действием прЗжин 23, 60 переместятся: первый в правое, второй в левое положение.

Вспомогательный редуктор будет переключен на свою высщую передачу, рабочая жидкость пройдет из канала 57 в канал 62 и далее в гидравлический цилиндр 55, в результате чего колодка 63 будет прижата к тормозному барабану 64 и последний Ьстановлен. Одновременно гидравлический цилиндр 56 сообщится со сливным отверстием, предусмотренным в клапане 58, и таким образом в трансмиссии машины включится первая (низшая) передача, па которой машина и начнет движение.

По мере увеличения скорости машины скоростное передаточное отношение гидротрансформатора увеличивается, вместе с ним увеличивается и число оборотов вала 4, которое стремится сблизиться с числом оборотов вала 2, если сопротивление движению машины это позволяет. Одновременно с увеличением числа оборотов вала 4 увеличивается число оборотов валика 39, и при Г / число оборотов валика 39 и коробки 31 станет равным числу оборотов винта 24. При дальнейшем возрастании скорости машины и увеличении г обороты валика 39 и коробки 31 управления становятся больше оборотов валика 17 и винта 24, гайка 32, вращаемая коробкой управления, навинчиваясь на винт 24, передвигается влево, а буртиком 43 сдвигает золотник 22 к его внешнему положению. В результате подвод жидкости по каналу 49 в камеру 7 прекращается и камера соединяется со сливным отверстием.

Золотник 44 под действием пружины 45 приходит в левое положение, рабочая жидкость поступает в каналы 50 и 51, а из них в камеры 46 и 61. Детали механизма занимают положения, точно соответствз-ющие положениям фиг. 1, и в трансмиссии машины включается вторая (высшая) передача. Раньще включения второй передачи трансмиссии во вспомогательном редукторе включится его низщая передача, поэтому валик 17 начнет вращаться еще медленнее, чем в момент начала переключения передачи. Если конструктор правильно выберет соотношение передаточных чисел передач вспомогательного редуктора 12, то будет исключена цикличность (повторяющиеся включения-выключения передач), несмотря на некоторое падение скорости мащины за время переключения и на скачкообразное изменение г,, гидротрансформатора после переключения.

При увеличении сопротивления движению машины i, гидротрансформатора уменьшается и, если его величина окажется такой малой, что число оборотов коробки 31 станет меньше оборотов винта 24, начнется переключение трансмиссии машины со второй передачи на первую. В этот момент гайка 32 начнет двигаться вправо, и повторяются процессы, описанные при включении первой Передачи в разделе «Запуск двигателя, включение первой передачи.

- 5 -№ 125148

№ 125148- 6 -

Предмет изобретения

Механизм переключения передач для трансмиссий машин, снабженной агрегатом с автоматическим изменением передаточного отношения в зависимости от нагрузки, с гидравлическим управляющим устройством, отличаюш;ийся тем, что, с целью упрощения конструкции коробки управления, в последней в качестве исполнительных органов применены винт, фрикционные колодки и гайка, воздействующая на золотники гидравлического управляющего устройства.