Гидромеханическая трансмиссия транспортного средства Советский патент 1987 года по МПК B60K41/00 

нов и наоборот. В гидролинии 16 поток масла, поступающий в главную магистраль системы, суммируется с потоком масла дополнительного контура 21 и подается на вход ГТР, подача масла в гидротрансформатор, радиатор и па смазку остается неизменной при любых колебаниях внешней нагрузки. При падении давления в главной магистрали 10 до определенного уровня, что возможно в момент заполнения бустеров фрикционов при их включении, при из1

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к гидравлическим системам управления гидромеханическими трансмиссиями тяговых и транспортных машин.

Цель изобретения - повышение надежности.

На фиг. 1 изображена гидравлическая схема системы управления гидромеханической трансмиссией; па фиг. 2 - графи- ки расчетных зависимостей давлений в системе управления гидромеханической трансмиссии при трогании транспортного средства с места; па фиг. 3 - графики зависимости крутяш,их моментов ГТР, фрикциона, давлений в главной магистрали и бустере при изменении внешней нагрузки; на фиг. 4 - графики зависимости крутя- ших моментов,-давлений от частоты враше- ния двигателя.

Гидромеханическая трансмиссия транс- портного средства включает в себя гидротрансформатор, коробку передач и гидравлическую систему управления.

Гидросистема управления гидромеханической трансмиссии содержит основной насос 1 системы управления, кинематичес- ки связанный с насосным колесом 2 гидротрансформатора (ГТР) 3, дополнительный насос 4, кинематически связанный с турбинным колесом 5 ГТР 3. Всасывающая гидролиния 6 основного насоса 1 сообщается с гидробаком 7 системы управления. Напорная гидролиния 8 основного насоса сообщается с всасывающей гидролинией 9 дополнительного насоса. Напорная гидролиния основного насоса связана так же с главной магистралью 10 системы гидро- управления 11 фрикционными элементами коробки передач, содержащей гидрораспределитель управления 12, фрикционы включения 13, регулятор давления 14. Выход 15 из системы управления фрикционами коробки передач гидролинией 16

носах в уплотнениях трансмиссии и движении транспортного средства на режимах, близких к холостому ходу, управляемый двухпозиционный гидрораспределитель 22 подключает напорную гидролинию 21 дополнительного насоса к главной магистрали системы. Обратный клапан 28, установленный на входе в главную магистраль, обеспечивает увеличение подачи масла в главную магистраль и стабилизации давления на допустимом уровне. 4 ил.

Q 5

п

5

0

связан с входом 17 гидротрансформатора 3. Выход 18 гидротранс(|эорматрра связан с радиатором 19 и каналами смазки 20. Напорная гидролиния 21 дополнительного насоса связана с гидролипией 16 и с ГТР, радиатором и каналами смазки. В напорной гидролинии дополнительного насоса установлен двухпозиционный гидроуправ- ляемый распределитель 22, имеющий вход 23, два выхода 24 и 25 и вход управления 26. Вход 23 связан с напорной гидролинией 21 со стороны дополнительного насоса, выход 24 - гидролинией 21 с гидролинией 16 и входом ГТР, выход 25 - с входом управления 26 гидролинией 27 и с главной магистралью 10 системы управления 11.

В главной магистрали системы между напорной гидролииией основного насоса и место.м подключения гидролинии 27 уста- 1ювлен обратный клапан 28.

Гидромеханическая трансмиссия на холостом ходу при нейтрали в КПП работает следующим образом.

При нейтральном (среднем по схеме) положении гидрораспределителя 12 управления и работающем двигателе транспортного средства фрикционы включения коробки передач разомкнуты. Нагрузка на турбине ГТР отсутствует, насосное и турбинное колеса ГТР вращаются с примерно рав- ны.ми частотами.

Масло от основного насоса 1 системы управления ГМТ, связанного с насосным колесом ГТР, по напорной гидролинии 8 подается во всасывающую гидролинию 9 дополнительного насоса 4. Одновременно масло поступает к обратному клапану 28, установленному на входе в главную магистраль системы управления фрикционами включения. Производительность основного насоса выбирается выще производительности дополнительного насоса, поэтому при равных частотах вращения дополнительный насос откачивает только часть масла, поступающего в напорную гидролинию основного насоса. Остатки масла поступают к обратному клапану 28, под действием напора в главной магистрали основного насоса обратный клапан открыт, и масло поступает по главной магистрали 10 к гидрораспределителю управления 12 и регулятору давления 14.

Через регулятор давления 14 и выход 15 системы управления масло поступает в гидролинию 16. Гидравлическое сопротивление в регуляторе давления определяет величину давления масла в главной магистрали системы. Давление масла в главной магистрали по гидролинии 27 передается на вход управления двухпозиционного гидроуправ- ляемого распределителя и он находится в верхнем по схеме положении.

От дополнительного насоса масло по напорной гидролинии 21 поступает на вход

23гидрораспределителя 22 н с его выхода

24- в гидролинию 16. г де суммируется с потоком масла, поступаюпшм в гидролинию 16 из гидросистемы управления фрикционами включения. По гидролинии 16 масло подается на вход 17 гидротрансформатора, с выхода 18 которого масло поступает в радиатор 19 и в каналы смазки 20 трансмиссии.

Так как частоты врапдения основного и дополнительного насосов на режиме холостого хода гидромеханической трансмиссии равны, подача масла в систему управления фрикционами минимальная.

При минима.чьной подаче масла через регулятор давления в главной магистрали поддерживается минимальная величина рабочего давления. Через гидротрансформатор и радиатор обеспечивается подача масла, на смазку трансмиссии, равная по величине производительности основного насоса.

Работа гидромеханической трансмиссии при переключении фрикционных муфт. Рассмотрим работу ГМТ на примере трогания транспортного средства с места.

Перед троганием транспортного средства с места гидрораспределитель 12 находится в нейтральном положении, муфты 13 разомкнуты. Нагрузка на турбинном валу ГТР отсутствует, частоты вращения насосного и турбинного колес равны, подача масла в главную магистраль системы и давление в ней минимальны.

При переводе гидрораспределителя из нейтрального положения в положение, соответствующее включенной передаче влево или вправо по схеме фрикцион включения, КПП сообщается с главной магистралью системы. Масло начинает заполнять бустер фрикциона и давление в главной магистрали снижается ниже минимально допустимого уровня. При этом давление в гидролинии 27 и на входе управления 26 двух0

5

0

5

0

5

0

5

позиционного гидрораепределителя 22 также падает, и гидрораспределитель 22 переключается в нижнее по схеме положение, при этом вход 23 сообщается с выходо.м 25, и масло из напорной гидролинии 21 дополнительного насоса поступает в гидролинию 27 и главную магистраль системы. Обратный клапан 28 предотвращает воз.можность перетечки масла между напорной и всасывающей гидролиниями дополнительного насоса, обеспечивая подачу масла из напорной гидролинии основного насоса в главную магистраль системы.

При контакте поверхностей трения фрикционы включения давления в главной магистрали начинают повышаться и при достижении минимально допустимого уровня двухпозиционный распределитель возвращается в исходное положение, напорная гидролиния дополнительного насоса отключается от главной магистрали и переключается на гидротрансформатор. Предварительное поджатие фрикциона включения осуществляется при минимальном уровне давления в главной магистрали.

При пробуксовке фрикциона турбина гидротрансформатора начинает нагружаться моментом. Частота вран1.ения турбинного вала ГТР снижается, снижается частота вращения и подача дополнительного насоса. Это приводит к то.му, что часть масла, откачиваемая из напорной гидролинип основного насоса, начинает уменьшаться и подача масла в главную магистра.пь соответст- венно возрастает. Увеличение подачи масла через регулятор вызывает рост давления в главной магистрали, увеличение усилия сжатия фрикциона рост момента трения. Это в свою очередь вызывает дальнейшее снижение частоты вращения Турбиными рост давления в главной магистрали.

По мере разгона выходного вала трансмиссии происходит блокирование фрикциона включения, турбинный вал ГТР нагружается крутящим моментом от внешнпх сил сопротивления, начинается разгон ГТР. Время буксования и конечная величина давления в главной магистрали на iOMeirr блокировки фрикциона зависят от величищ внещнего сопротивления.

На фиг. 2 показано пзмененпе давления в главной магистра.чп системы управления гидромеханической трансмиссии Рглц и давления в бустере включаемог о фрикпиона Рс (при различной внешней нагрузке

MC,M,.)Включение фрикциона в два этапа (предварительное частичное поджатие поверхностей трепия малым давлением, затем плавное, с нарастаюн ей интенсивностью, дожатие их) обеспечивает сп1 же1111е динампки в трансмиссип, предохранясг поверхности трения от чрезмерного буксования. Для сокращения возрастаюп ей при этом продолжительности включения фрикциона на время заполнения бустера к главной магистрали системы управления подключается дополнительный насос.

Гидромеханическая трансмиссия на тяговых и обгонных режимах работает еле- 5 дующим образом.

При движении транспортного средства (без изменения положения рейки топливного насоса двигателя) частота вращения турбинного вала гидротрансформатора ме- ю няется только в зависимости от величины внешней нагрузки. В соответствии с изменением внешней нагрузки меняется и частота вращения дополнительного насоса. В главную магистраль системы управления

положения рейки насоса, т. е. снижается и частота вращения турбины, причем снижение частоты вращения турбины более значительно (по характеристике ГТР). Однако подача маслаДр в систему управления, равная разности подач основного и дополнительного насосов, не изменяется, не изменяется и величина момента трения фрикциона: она по-прежнему соответствует нагрузке на турбине.

На фиг. 4 показаны зависимости подач масла основного Q и дополнительного Q;., насосов, подачи масла AQ в главную магистраль системы управления от начальной частоты вращения двигателя (определяеГМТ поступает тем меньще масла, чем ни- 5 положением рейки топливного насоса) же нагрузка на турбине (внешнее сопротив-при двух различных неизменных уровнях

ление). В прямой пропорции от изменения подачи масла в главную магистраль происвнешнего сопротивления MCI и, Мс, , которые и определяют подачу масла в главную магистраль дР и момент трения фрикциоходит изменение давления на регуляторе

внешнего сопротивления MCI и, Мс, , которые и определяют подачу масла в главную магистраль дР и момент трения фрикцио14, увеличение величины внешней нагрузки 2о на М. :AQ ; Mi, а также момент на турбине ГТР MiStMcinpn действии внешнего момента сопротивления М и ЛР Мг.; Mf М(2.при действии момента Мс. При движении транспортного средства на режимах, близких к JCT 1, при наливызывает соответствующее увеличение давления в системе управления и коэффициентов запаса фрикционов и наоборот. Суммарное количество масла, поступающего в гидролинию 16 из системы управления

бине ГТР MiStMcinpn действии внешнего момента сопротивления М и ЛР Мг.; Mf М(2.при действии момента Мс. При движении транспортного средства на режимах, близких к JCT 1, при налифрикционами и контура дополнительного 25 эксплуатационных износов, обгонных

насоса, при этом не изменяется, расход масла через радиатор и на смазку трансмиссии остается постоянным, что обеспечивает хорошие условия для смазки и охлаждения

режимах давление в главной магистрали может понизиться до минимально допустимого уровня, что вызывает соответствующее падение в гидролинии 27 и на входе упгидромеханической трансмиссии как на , равления 26 двухпозициониого гидрорасрежимах больших тяговых усилий, так и высоких скоростей движения во всем диапазоне передаточных отношений ГТР.

На фиг. 3 показаны зависимости, иллюстрирующие следящее действие гидромехапределителя 22. Гидрораспределитель подключает напорную гидролинию к главной магистрали системы управления, поддерживая давление в ней на допустимом уровне. При этом расход масла на охлаждение

нической трансмиссии за изменением внеш- 35 смазку трансмиссии по-прежнему остаетней нагрузки при фиксированном положе- ся неизменным.

Гидромеханическая трансмиссия транспортного средства обеспечивает плавное включение фрикционов, бесступенчатое регулирование расхода давления в главной

НИИ сектора подачи топлива ДВС. Подача основного насоса в гидросистему управления фрикционами включения AQ определяется разностью подач основного и дополнительного насосов, AQ Q - Q, и за- магистрали системы управления в зависи- висит от режима работы гидротрансформатора . от величины внешней нагрузки

MC. Момент трения по коэффициенту трения (скольжения) фрикциона включения Мг.

мости от величины внешней нагрузки, постоянство расхода .масла на охлаждение и смазку узлов трансмиссии на всех режимах ее работы, предотвращает возможность

зависит от давления в главной магистра- самовыключения фрикционов при износах

ли РГМ , которое определяется величиной подачи масла в главную магистраль uQ;

Мг. fi(Pnr4); Рг« f2,(u.Q), отсюда

М;, f(M.).

При изменении положения рейки топливного насоса частота вращения двигателя 50 и насосного колеса ГТР изменяется, если внешнее сопротивление Л при этом остается неизменным. Например, при уменьшении частоты вращения двигателя производительность основного насоса уменьшается, но в то же время гидротрансформатор переходит на режим работы с более низким передаточным отношением, чем до изменения

55

в трансмиссии и движении транспортного средства на обгонных режимах, что способствует снижению нагруженности трансмиссии транспортного средства, повышению ее долговечности.

Сопоставление предлагаемой гидромеханической трансмиссии с известной показывает, что в обеих трансмиссиях отсутствуют непроизводительные потери мощности на, привод насосов систем управления вследствие непрерывного регулирования рабочего давления в системах и коэффициентов запаса фрикционов включения в соответствии с величинами внешней нагрузки.

положения рейки насоса, т. е. снижается и частота вращения турбины, причем снижение частоты вращения турбины более значительно (по характеристике ГТР). Однако подача маслаДр в систему управления, равная разности подач основного и дополнительного насосов, не изменяется, не изменяется и величина момента трения фрикциона: она по-прежнему соответствует нагрузке на турбине.

На фиг. 4 показаны зависимости подач масла основного Q и дополнительного Q;., насосов, подачи масла AQ в главную магистраль системы управления от начальной частоты вращения двигателя (определяе положением рейки топливного насоса) при двух различных неизменных уровнях

внешнего сопротивления MCI и, Мс, , которые и определяют подачу масла в главную магистраль дР и момент трения фрикциона М. :AQ ; Mi, а также момент на турна М. :AQ ; Mi, а также момент на турбине ГТР MiStMcinpn действии внешнего момента сопротивления М и ЛР Мг.; Mf М(2.при действии момента Мс. При движении транспортного средства на режимах, близких к JCT 1, при налиq j эксплуатационных износов, обгонных

режимах давление в главной магистрали может понизиться до минимально допустимого уровня, что вызывает соответствующее падение в гидролинии 27 и на входе уппределителя 22. Гидрораспределитель подключает напорную гидролинию к главной магистрали системы управления, поддерживая давление в ней на допустимом уровне. При этом расход масла на охлаждение

магистрали системы управления в зависи-

мости от величины внешней нагрузки, постоянство расхода .масла на охлаждение и смазку узлов трансмиссии на всех режимах ее работы, предотвращает возможность

в трансмиссии и движении транспортного средства на обгонных режимах, что способствует снижению нагруженности трансмиссии транспортного средства, повышению ее долговечности.

Сопоставление предлагаемой гидромеханической трансмиссии с известной показывает, что в обеих трансмиссиях отсутствуют непроизводительные потери мощности на, привод насосов систем управления вследствие непрерывного регулирования рабочего давления в системах и коэффициентов запаса фрикционов включения в соответствии с величинами внешней нагрузки.

Однако в предлагаемой гидромеханической трансмиссии обеспечиваются лучшие условия для охлаждения и смазки ее агрегатов и узлов вследствие того, что с увеличением внешней нагрузки и повышением потерь мощности в гидротрансформаторе расход масла через ГТР и радиатор не снижается.

При включении фрикционов осуществляются прямое и непосредственное регулирования давления в главной магистрали в бустерах фрикционов в зависимости от подачи масла в главную магистраль, что обеспечивает необходимую плавность включения. В прототипе для регулирования давления в главной магистрали в процессе вклю чения фрикциона используются специальные датчики, реагирующие на из.менение режима работы ГТР и преобразующие устройства, что снижает быстродействие и точность регулирования этого процесса. Таким образом, предлагаемая гидро.механическая трансмиссия позволяет повысить надежность за счет снижения тенловой и динамической нагружеиностей, увеличить ресурс, улучшить плавность трогания с места и реверсирования.

Формула изобретения

Гидромеханическая трансмиссия транспортного средства, содержащая гидротрансформатор, ступенчатую коробку передач с фрикционами включения и систему управ10

15

20

25

30

ления, включающую в себя основной насос, кинематически связанный с ведущим валом транс.миссии и гидравлически сообн1енный всасывающей гидролинией с гндробаком, а напорной гидролинией - с основной магистралью системы управления, к которой подключен гидрораснределптель унравле- ния фрикционами и через регулятор давления вход гидротрансформатора, выход которого сообщен с гидробаком через радиатор, дополнительный насос, отличающаяся те.м, что, с целью повышения надежности, дополнительный насос кинематически соединен с выходным валом гидротрансформатора, причем всасывающая гидролиния дополнительного насоса сообщена с напорной гидролинией основного насоса, причем система управ. гения снабжена обратным клапаном, установленным в основной магистрали, вход которого подключен между всасывающей гпдролинией дополнительного насоса и напорной гидролинией основного насоса, и двухпозиционны.м трехлинейным распределителем, при этом первая линия подключена к напорной гидролинии дополнительного насоса, вторая линия сообщена с входом гидротрансформатора, а третья линия и унравляюш,ая полость подключены к основной магистрали системы управления между выходом обратного клапана и регулятором давления, ири этом двухнозицион ный трехлинейный распределитель выполнен с возможностью сообщения в первой позиции первой линии со второй, а во второй позиции первой линии с третьей.

фиг. г

q,H

/

Qi

//.

Гидромеханическая трансмиссия транспортного средства относится к трансг 0ртно- му машиностроению. Цель изобретения - повьпнение надежности. Гидромеханическая трансмиссия содержит гидротрансформатор 3, ко робку передач и систему унрав.че- ния, вк. ночающую (к новной насос 1, кнне- .матически связанный с насосным колесом гидротрансформатора, дополните,1ьныГ| па- сос 4, связапньи с турбинным ко,тесо.м гидротрансформатора. Питание дополнительного насоса осуп1ествляется от нанор- ной гндро.чинни основног О насоса 1. Напорная гидролиння 8 основного насоса связана с главной магистралью 10 системы управления фрикционами коробки нере- дач 11. Изменение нроизводите, 1ьностп донолнительного насоса в зависимости от внешней нагрузки вызывает соответствующее деление потока масла между главной магистралью системы и контуром донолнительного насоса, образованного гндро- линией 21. Увеличение внен1пей нагрузки приводит к увеличению нодачи масла в главную магистраль, р.) давления и увеличению коэффициента запаса фрикциоS (Л 5 2. 15 to со со 00 С5

M

Г2.

фиг.

Lrr

/

t

«5tf

///

i