Гидромеханическая трансмиссия транспортного средства Советский патент 1990 года по МПК B60K17/10 

ел ю

00

ю ю

Изобретение относится к транспортному машиностроению, преимущественно к трансмиссиям для сельскохозяйственных тракторов и их промышленных модификаций. Цель изобретения - расширение кинематического диапазона. Трансмиссия содержит муфту сцепления 1, комбинированную коробку передач 4, состоящую из трехступенчатой коробки передач на входе, две передачи которой представляют собою двухпоточные гидромеханические регулируемые с одинаковыми по величине диапазонами, реверс 14, двухступенчатую диапазонную коробку передач 15 и механизм привода валов отбора мощности. Коробка передач на входе автоматизирована на обеих двупоточных режимах работы и управляется автоматом с двойным управлением в зависимости от сопротивления грунта и командного органа. Наличие в ней механической ступени помимо расширения общего диапазона скоростей делает трансмиссию управляемой при неработающем гидроприводе. 10 ил.

«

го

Фие.1

Изобретение относится к транспортному машиностроению, преимущественно к трансмиссиям сельскохозяйственных тракторов и их промышленных модификаций, и является усовершенствованием изобретения поавт.св, NS 1521621.

Цель изобретения - расширение кинематического диапазона.

На фиг.1 изображена кинематическая схема предлагаемой трансмиссии, преимущественно для тракторов с соосным расположением входного вала по отношению к выходному валу диапазонной коробки передач; на фиг, 2 - схема расположения шестерен реверса и привода к регулируемому насосу гидрообъемного привода (ГОП) в поперечной плоскости трактора; на фиг, 3 - гидравлическая система ГОП; на фиг, 4 - автомат командного управления к наклонному диску насоса ГОП; на фиг, 5 - предохранительное устройство переключения; на фиг, 6 - гидропривод к редуктору заднего Bajia отбора мощности (ЗВОМ) механизма привода валов отбора мощности (ВОМ); на фиг, 7 - кинематическая схема трансмиссии, вариант исполнения; на фиг, 8 - кинематическая схема трансмиссии для тракторов с параллельным расположением ведомого вала диапазонной коробки передач По отношению к ведущему валу трансмиссии: на фиг, 9 - кинематическая схема трансмиссии по фиг, 1 с конструктивными изменениями узлов; на фиг. 10 - система гидрообъемного привода по фиг. 3 с устройством для комбинированного управления приводным двигателем, ГОП и многодисковой муфтой сцепления.

Трансмиссия состоит из муфты 1 сцепления, передачи 2 из трех шестерен к регулируемому насосу 3 и комбинированной коробки 4 передач. Муфта сцепления не отличается от известных конструкций. Передача из шестерен включает ведущий вал 5, на котором расположена шестерня 6, С ней в зацеплении находятся шестерня 7 и 8 к насосу 3 и ведомый вал 9, на котором расположена шестерня 8,

Комбинированная коррбка передач включает трехступенчатый демультипликатор 10 с ;}вухрядным планетарным рядом 11 и гидрообъемным ходоуменьшителем (муфта 12, гидромотор 13, насос 3), реверс 14, диапазонную коробку 15 передач и свя- . зана с конической шестерней заднего моста трактора. Трансмиссия содержит также муфту 16 и силовой вал 17 муфты 1 сцепления, шестерню 18, Демультипликатор имеет два входящих вала 19 и 20, первый из которых связан с коленвалом двигателя через ГОП и передачу 2, а второй - с с лповым

валом 17 муфты 1 сцепления. Шестерня 21 приводит ЗВОМ.

К ступеням передач демультипликатора 10 относятся ведущие шестерни 22-24 (22 - скользящая на валу 20, а 24 - ведомая при заднем ходе), муфты 16 и 25, расположенные на валу 20, ведомые шестерни 18, 26 и 27 (при заднем ходе шестерня 27- ведущая). Вал 28 выполнен в виде водила с сателлита- 0 ми, эпициклическая 29 и солнечная 30 шестерни установлены на одном валу 19,

Реверс состоит из валов 31 и 32, муфт 33 и 34 и шестерен 35-37, Муфты выборочно взаимодействуют с шестернями 24 и 27, свя- 5 зывая кинематически реверс с выходными звеньями демультипликатора при переднем или заднем ходе. Реверс включает также передаточный вал 38, С шестернями 29 и 39 скреплены соответственно шестерни 26 и 0 18, а на одном валу с шестерней 18 расположена скользящая муфта 12 гидрообъемного ходоуменьшителя. Муфта 12 гидрообъемного ходоуменьшителя блокируется с корпусом, 5К диапазонной коробке 15 передач относятся входной вал 32, на котором расположена шестерня 36, передаточный вал 38, на котором расположёна шестерня 37, промежуточный вал 40, на котором расположе- 0 ны шестерня 41 и муфта 42, и ведомый вал 43, на котором расположены шестерня 44 и муфта 45, Шестерни 41 и 44 являются одновременно шестернями отбора мощности на передний ведущий мост (шестерня 46 5 и вал 47).

К гидрообьемному приводу относятся насос 3, связанный с валом 9, и гидромотор 13, связанный с валом 19.

Трансмиссия работает следующим об- 0 разом.

Вращение от коленвала двигателя передается на входные валы 19 и 20 по кинематической цепи 1, 17 и-20, если муфта сцепления включена, или по цепи 5 1,5,6,7,8,9,3,13 и 19, если в насосе установлен эксцентриситет. Вращение далее передается валу 28 по кинематической цепи 20,22,18,39,19,30,17 и 28, если шестерня 22 введена в зацепление с шестерней 18, или 50 по цепи 20,25,23,26,29,11 и 28, если муфта 25 соединена с шестерней 23, или по цепи 19, 48 (шестерня) 20,16,24,27 и 28, если муфта 16 из нейтрального положения всех муфт введена в зацепление с шестерней 24, 55От вала 28 и шестерни 24 вращение

передается входным валам 31 и 32, шестерне 37 и валу 38 по следующим кинематическим цепям: при переднем ходе - 24,33,36,37 и 38, если муфта 33 соединена с шестерней 36, при заднем ходе 28,34.31,35,37 и 38, если муфта 34 соединена с валом 28. Далее вращение может передаваться ведомому валу 43 коробки передач при переднем и заднем ходах по цепи 42,40,41,44 и 43, если муфта 42 соединена с валом 38 или по цепи 32,45 и 43, если муфта 45 соединена с валом 32.

Гидрообъемный ходоуменьшитель включается в работу, если при нейтральном положении муфт муфту 12 соединить с корпусом коробки. Кинематическая цепь при этом 5,6,7,8,9,3,13,30,11,12 и 28.

Порядок включения элементов управления диапазонной коробки передач приведен в табл. 1.

Порядок работы демультипликатора и реверса по кинематической схеме, изображенной на фиг. 1, дан в табл. 2.

Передний и задний ходы гидроумень- шителя могут быть осуществлены путем изменения эксцентриситета в насосе без диапазонной коробки передач. Трансмиссия включает корпус 49 трансмиссии и двигатель 50.

Система гидрообьемного привода трансмиссии (фиг.З) включает насос 51 подпитки, обратные клапаны 52 и 53 гидробака 54, а также гидроаккумулятор 55, двухпози- ционные распределители 56 и 57, обратные клапаны 58 и 59, которые подключены к подпиточному насосу, двухпозиционный распределитель 60 и запорные краны 61- 63.

Зарядку аккумулятора осуществляет подпиточный насос, и при повышении давления в аккумуляторе до значения, на которое отрегулирована пружина распределителя 56, подача насоса направляется на подпитку системы. Аккумулятор отключается от насоса и бака при помощи обратного клапана 58. При зарядке аккумулятора до заданного значения нижнего уровня давления распределитель направляет подачу насоса на подпитку гидросистемы. Для заводки двигателя необходимо включить муфту сцепления при полностью открытом кране 61 и закрытых кранах 62 и 63, включить распределители 57 и 60 на бак, после заводки двигателя выкяючить распределители 57 и 60 и включить муфту сцепления, закрыть кран 61, когда по условиям эксплуатации он может быть закрыт.

Гидравлический отбор мощности (ГОМ) включает гидролинию ГОМ, распределитель 60 и запорные краны 61-63. Для отбора мощности необходимо закрыть кран 61, открыть краны 62 и 63, включить распределитель 60 на ГОМ.

Управление регулируемым насосом автоматизировано. Предусмотрено командное управление (фиг.4). Автомат к насосу включает гидроцилинд 64, поршень 65 управления, шатун 66 и пружину 67. .

Наклонный диск 68 насоса находится

под воздействием пружины. Усилие от нее направлено в сторону увеличения эксцентриситета. Усилию пружины противодействует поршень 65 управления, на который действует давление в гидролинии нагнета0 ния насоса.

С увеличением нагрузки двигателя усилие со стороны поршня увеличивается. Преодолевая усилие пружины, поршень перемещает при помощи шатуна наклонный

5 диск в сторону уменьшения эксцентриситета, следовательно, уменьшает производительность насоса. Наоборот, с падением нагрузки усилие со стороны поршня уменьшается и пружина перемещает наклонный

0 диск в сторону увеличения эксцентриситета, повышая производительность. Командное управление включает орган 69 управления, связанный с тягой 70 через деформируемое звено, соединенное с корпу5 сом ограничителя 71 в виде силового цилиндра, шток 72 которого соединен шар- нирно с наклонным диском 68. При помощи командного управления (элементы 69-72 на фиг. 4) эксцентриситет наклонного диска на0 coca может быть ограничен в сторону увеличения эксцентрисит Эта.

Для обеспечения нормальной работы автомата на каждом двухпоточном режиме в зависимости от сопротивления грунта от5 ношение коэффициента к передаточному числу ряда шестерен одного планетарного ряда должно быть равно аналогичному отношению второго планетарного ряда. При этом равенстве отношений характер изме0 нения давления в системе ГОП в зависимости от сопротивления грунта протекает одинаково.

Для исключения возможности чрезмерно высоких холостых оборотов звеньев диф5 ференциала. когда в демультипликаторе муфта-16 может быть соединена с шестерней 24, предусмотрен предохранитель авто- мобильного типа, обеспечивающий возможность не перемещать в кулисе 73

0 стержень 74 привода управления к муфте 16, когда стержень 75 привода управления командного органа к насосу не находится в положении, при котором автомат не находится под влиянием ограничителя этого

5 привода. Это означает, что включение муфты 16 невозможно произвести, если автомат освобожден от ограничителя 71.

Механизм привода валов отбора мощности (фиг. 1) включает шестерни 6 и 21, валы 76 и 77, двустороннюю муфту 78, двухступенчатый планетарный механизм 79 и валы 80 и 81, а также входное звено 82 в виде коронной шестерни, выходной вал 83, на котором размещены водила с сателлитами 84, ведомые части блокирующего фрикциона 85 и пустотелый вал 86, на котором размещены солнечная шестерня 87 и ведущие части фрикциона 85.

Работа двухступенчатого планетарного механизма не отличается от известных. Остановка солнечного колеса производится тормозом 88, а для остановки вращающегося вхолостую заднего носка ВОМ в приводе управления предусмотрено положение, при котором тормоз и фрикцион включены одновременно при выключенной муфте 78.

Для переключения тормоза и фрикциона и одновременного их включения предусмотрена гидравлическая схема (фиг.6), состоящая из двух гидроцилиндров 89 и 90 механизмов включения, трехпозиционного распределителя 91., двухпозиционного распределителя 92, насоса 93 и бака 94. Перемещением распределителя (слева направо) осуществляются включение, последовательное переключение тормоза и фрикциона и получение нейтрали. Для остановки вращающегося вхолостую носка ЗВОМ в работу вступает распределитель 92, который управляет рычагом управления, которым производится переключение муфты 78. Для исключения возможности одновременного включения обоих фрикционных элементов, когда муфта 78 находится во включенном состоянии, в кулисе органа управления муфтой 78 предусмотрен шариковый предохранитель, аналогичный изображенному на фиг. 5, обеспечивающий возможность перемещения стержня распределителя 92 только в том случае, когда стержень механизма по переключению муфты 78 находится в нейтральном положении. Это означает, что перемещение стержня распределителя для одновременного включения обоих фрикци- онны х элементов должно производиться тем же органом управления, которым управляется муфта 78, а их переключение производится отдельным органом управления. Механизм сьемный. На его место может быть установлен механизм привода для пе редачи мощности на активный прицеп, аналогичный механизму привода переднего ведущего моста трактора МТЗ-102, с целью .уменьшения износа шин трактора и прице- .па и увеличения надежности в работе синхронного ВОМ (муфта 78 соединена с

валом 40).

Предлагаемая трансмиссия (фиг.1) является универсальной, т.е. число передач и режимов скоростей переднего и заднего хо:-

дов одинаково. Что касается тракторов, оснащенных трансмиссиями, в которых передачи заднего хода являются вспомогательными, реверс может быть аннулирован, 5 а для доведения скоростей заднего хода до необходимых величин входное звено дифференциала с шестерней 36 при помощи дополнитель.ной зубчатой муфты 95 блокируется на корпус 49. Все зубчатые муфты 10 этой коробки управляются от одного органа управления, а механизм управления не отличается от известных механизмов пятиско- ростных коробок передач с зубчатым переключением.

15 На фиг. 7 приведена кинематическая схема этой трансмиссии. Режим переднего и заднего ходов полнопоточного гидрообьемного привода осуществляется по кинематической цепи 1,6, 7, 8. 9, 20 13,19,30, 12, 11,28, 16.32,37,38,42,40,44 и 43, если муфта 12 соединена с корпусом коробки, а муфта 42 - с валом 38, или 1,6,7,8,9,3,13,19,43,95,11,28,16,32,37,38,42, 40,44 и 43, если муфта 95 соединена с кор- 25 пусом коробки, а муфта 42 - с валом 38, или 1,6,7,8,9,3,13,19,30,12,11,28,16,32,45 и 43, если муфта 12 соединена с корпусом коробки, а муфта 45 - с валом 47, или 1,6,8,9,3,13,19,43,95,11,28,16,32,45 и 43, ес- 30 ли муфта 95 соединена с корпусом коробки, а муфта 45 - с валом 43.

На этих передачах используется как положительный, так и отрицательный эксцентриситет в насосе.

35Порядок работы трансмиссии по кинематической схеме, изображенной на фиг. 7, показан в табл.3.

Остановка вращающихся частей трансмиссии после выключения муфты сцепле- 40 ния с целью безударного переключения зубчатых муфт возможна путем установки в насосе нулевого эксцентриситета и остановки трактора. Муфта сцепления может быть при необходимых случаях заменена гидро- 45 муфтой без дополнительных механических устройств.

На фиг. 8 приведена кинематическая схема трансмиссии согласно фиг. 7 преимущественно для тракторов с параллельным 50 расположением ведомого вала диапазонной коробки передач по отношению к ведущему валу трансмиссии.

С валом 38 скреплены шестерни 37 и 96. На выходном валу 97 размещены свободно 55 ведомые шестерни 98 и 99 и муфты 100. Схема включает карйанные валы 101 и 102 к мостам трактора, муфту 103 включения карданного вала 102.

Кинематическая цепь передач: 37,38,96,98,100 и 97, если муфта 100 соедийена с шестерней 98, или 37,99,100 и 97, если муфта 100 соединена с шестерней 99.

Механизм валов отбора мощности состоит из зависимого ВОМ и прогрессивного ВОМ. Кинематическая цепь: 17,20,92,93,94 и 95 или 17,20,22,18,39,28,27,24,91,92,93,94 и 95,или 17,20,25,23,26,29,28,27,24,91,92,93,94 и 95.

В трансмиссии, изображенной на фиг.9, к передаче заднего хода диапазонной коробки передач относятся шестерня 104, размещенная на валу 28, шестерня 105 и двусторонняя муфта 106, размещенные на передаточном валу 40. Диапазонная коробка передач работает следующим образом. От шестерни 24 и вала 28 коробки передач на входе вращение передается входным звеньям 32 и 104 и ведомому валу 43 по кинематическим цепям; при переднем ходе - 24,32,36,37,106,40,41.48 и 43, если муфта 106 соединена с шестерней 37 или 24,32,50 и 43, если муфта 106 выключена, а муфта 45 соединена с валом 43, при заднем ходе-28, 111,112,113,40,41,44 и 43, если из нейтрального положения муфт муфта 106 соединена с шестерней 105.

Порядок включения муфт диапазонной коробки передач, изображенной на фиг.9, приведен в табл. 4.

Устройство (фиг. 10) содержит привод управления к топливному насосу от педали и рычага изменения подачи топлива - тягу 107, с которой связаны распределитель 108 системы гидропривода и распределитель 109 гидросистемы механизма включения (выключения 110) муфты сцепления (насос 111), и работает следующим образом. В начальном и первом фиксированном положениях рычага изменения подачи топлива распределитель 109 занимает положение, при котором муфта сцепления выключена, а распределитель 108 связывает гидромотор с баком (крайнее правое положение бак - гидромотор - бак). Кран 62 открыт. С переводом рычага изменения подачи топлива во второе фиксированное положение распределитель 109 занимает положение, при котором муфта сцепления включена, а распределитель по-прежнему обеспечивает гидравлическую связь гидромотора с баком, При этом положении сохраняется нейтраль в системе гидропривода, подача топлива и. обороты двигателя фиксированные, но повышенные.

Дальнейшее повышение частоты колен- вала двигателя до максимальной осуществляется нажатием на педаль ножного изменения подачи топлива, что обеспечивает положение распределителей, при которых муфта сцепления остается включенной.

а насос 3 гидравлически связан с гидромотором (положение насос-гидромотор). В случае отпускания педали она возвращается в исходное положение, снижая обороты

коленвала двигателя до установленных рычагом значений, выключая гидросистему, а в случае возврата рычага изменения подачи топлива в исходное положение снижаются обороты двигателя до минимально устойчи0 вых, выключая муфту сцепления, а затем останавливается двигатель.

Таким образом, обеспечивается автоматическое снижение частоты вращения коленвала двигателя до фиксированной и

5 нейтраль в системе гидропривода, повышение частоты вращения коленвала двигателя до максимального значения и вступление гидромашин и комбинированной коробки передач в раВоту. Выключение муфты сцеп0 ления и остановка приводного„двигателя осуществляются при помощи рычага изменения подачи топлива.

Порядок включения элементов управления устройства дан в табл. 5.

5Гидравлический отбор мощности содержит запорный кран 63. Для отбора мощности на стационаре работы трактора необходимо установить нейтраль в коробке передач на входе, открыть кран 63, запор0 ный кран 112 закрыть, установить рычаг изменения подачи топлива во второе положение. Для сбора мощности на ходу грактора необходимо рычаг изменения подачи топлива перевести в третье положеЕ) ние или до отказа, запорный кран 112 закрыть.

Для заводки приводного двигателя резервным способом необходимо открыть запорный кран 61, кран 62 закрыть, устано0 вить нейтраль в коробке передач на входе, включить распределители 56 и 57, после заводки двигателя выключить распределители и открыть краны.

Для заводки двигателя при помощи

5 ГОМ с другого трактора необходимо соединить гидролинию ГОМ с гидролинией ГОМ работающего трактора, включить муфту сцепления, установить в насосе максимальный отрицательный эксцентриситет, от0 крыть кран 63, после заводки двигателя вернуть все элементы в исходное положение и перекачать масло.обратно в бак работающего трактора.

Порядок работы запорных кранов сис5 темы гидропривода, изображенного на фиг. 10, дан в табл. 6.

Формула изобретения Гидромеханическа:я трансмиссия транспортного средства по авт.са. № 1521621, отличающаяся тем, что, с целью расширения кинематического диапазона, она снабжена дополнительным трехзвенным планетарным механизмом, установленным в ходоуменьшителе, солнечная шестерня которого установлена на в1алу связи первого звена основного трехзвенного планетарного механизма ходоуменьшителя с гидромотором, коронная шестерня кинематически связана с входным валом через муфту, а сателлиты размещены на водиле основного трехзвенного планетарного механизма ходоуменьшителя, второе звено которого выполнено с муфтой для связи с корпусом трансмиссии.

10

Таблица1

Таблица2

ТаблицаЗ

ТаблицаА

Таблицаб

Таблицаб

36

-J1

57Н

535559

5

-k

,

PX

.Ли

35

55

ГОН

О

55 4J

-51

/жх

5/-Q

I

f

CZI

4

5П

53

5«

xt

sr

-nxsm

9

Фиг. 6

h

I1

H I t

707

N

/л

98 W(

Ш

7(72

г5

If 6

BZ 79

/J

Ю

85 Фиг.9

гом