Двухпоточная электромеханическая передача тягового средства Советский патент 1991 года по МПК B60K17/12 

Фиг.1

Изобретение относится к тяговым и транспортным средствам, преимущественно к сельскохозяйственным и промышленным тракторам, тягачам, самоходным шасси, машинно-тракторным агрегатам и другим самоходным машинам сельскохозяйственного, промышленного, строительно-дорожного и специального назначения, главным образом к таким, у которых имеются явно различающиеся технологическая или рабочая и транспортная скорости движения.

Целью изобретения является расширение диапазона изменения скорости при неизменных массо-габаритных показателях и КПД электрических машин путем перевода передачи в однопоточный режим работы.

На фиг.1 схематично представлена принципиальная схема тягового средства с двухпоточной электромеханической передачей; на фиг.2 - принципиальная схема устройств перемещения солнечной шестерни и водила; на фиг.З - принципиальная схема системы автоматического управления переключением; на фиг.4 - функциональная схема блока совпадения частот вращения.

На фиг.1 изображена схема двухпоточной электромеханической передачи 1, связанной с первичным тепловым двигателем 2 и движителями 3. Передача 1 включает трех- звенный планетарный дифференциальный суммирующий механизм А и две связанные с двумя его входными звеньями электрические машины; генератор 5 и двигатель-генератор 6, первый из которых связан зубчатой передачей 7 с входным валом 8 первого входного звена планетарного механизма 4 - коронной шестерней 9, а вторая - со вторым входным звеном планетарного механизма - коронной шестерней 10 посредством зубчатой передачи 11, Выходное звено планетарного механизма - водило 12 с сателлитами 13 - связано посредством шлицевой муфты 14 и межколесного дифференциала 15 с движителями 3,

Коронная шестерня 9 имеет подвижное шлицевое соединение с валом 8 и может перемещаться вдоль оси вала 8, выполненного с гладким хвостовиком, под действием связанного с ней первого устройства перемещения 16. Водило 12 также выполнено с возможностью перемещения вдоль оси своего вала под действием связанного с ним второго устройства перемещения 17. Водило 12 имеет зубчатый венец 18 внутреннего зацепления, в зацепление с которым может войти коронная шестерня 9.

Электрические машины 5 и б связаны между собой посредством регулятора частоты вращения 19.

Устройства перемещения 16 и 17 идентичны и выполнены имеющими три фиксированные позиции.

В первой позиции устройства 16 коронная шестерня 9 находится в шлицевом зацеплении с валом 8. Во второй она сдвинута

в сторону водила 12 и выведена из зацепления с валом 8, сохраняя центровку относительно вала. В третьей она сдвинута еще дальше и введена в зацепление с венцом 18водила 12. Вовсехтрехпозицияхшестерня 9 находится в зацеплении с сателлитами 13.

В первой позиции устройства 17 сателлиты 13 находятся в зацеплении с шестернями 9 и 10. Во второй водило сдвигается в

сторону коронной шестерни 9 и сателлиты выведены из зацепления с шестерней 10. В третьей позиции водило сдвинуто еще дальше и его еенец 18 введен в зацепление с коронной шестерней 9. Во всех трех позициях сателлиты 13 сохраняют зацепление с шестерней 9.

Нафиг.2 показана принципиальная схема электромеханического варианта устройств перемещения 16 и 17. Шток 20, конец

которого может замыкать контакты позиционного датчика 21 и перемещаться под действием пружины 22, удерживается в первой позиции стопором 23, управляемым катушкой 24, во втором - стопором 25, управляемым катушкой 26. В обратном направлении шток 20 перемещается под действием катушки 27 без помехи со стороны стопора 23. Устройство 16 снабжено позиционным датчиком 21, один контакт 28 которого замкнут, а другой 29 разомкнут, когда шток 20 находится в первой исходной позиции, контакт 30 замкнут, когда шток находится во второй позиции и контакт 31 замкнут, когда шток находится в третьей позиции.

Устройство перемещения 17 аналогично устройству 16 и его элементы 20-31 полностью совпадают с элементами 20-31 устройства 16, изображенными на фиг.2 и 3. Устройство автоматического управления переключением 32 связано с устройствами перемещения 16 и 17, с системой управления 33 частотой вращения двигателя 6, с транспорантом 34 сигнализации водителю, с органом управления

переключением 35, с другим органом 36 управления переключением и с блоком совпадения частот вращения 37, связанным с механизмом 4.

Устройство 32 (фиг.З) состоит из двух идентичных частей. Первая включает в себя катушки 24, 27 и 26 устройства перемещения 16, подключенные к напряжению питания посредством контактов 28, 29, 30 позиционного датчика 21, контактов 38, контактов органа управления 35 и сигнальной лампы 39, подключенной к напряжению контактами 31. Вторая включает элементы 24 , 2 -31 , контакты 40, контакты органа управления 36 и сигнальную лампу 41. Диоды 42 и 43 служат для электрической развязки выходных сигналов устройства 32.

С точки А снимается сигнал на систему управления 33, с точки Б посредством дополнительного контакта 44 органа управления 36 - на транспорант 34 или систему управления 33, и с точки С - питание на блок 37.

Контактами 38 и 40 управляет блок 37,

Блок 37 совпадения частот вращения содержит исполнительный блок 45, коммутатор 46 и собственно блок 47 фиксации совпадения частот вращения. Исполнительный блок 45 замыкает контакты 38 и 40 в момент совпадения частот вращения, а коммутатор 46, связанный с органами управления переключением 35 и 36 и механизмом 4, определяет один из режимов сравнения. Блок 37 имеет характеристику управления:

о)с Ј0н при переходе в режим ходо - уменьшения ,

(Ос «1 при возвра - щении в норм . режим из режима ходоу - меньшения ,

шс при переходе в режим

транспортной скорости ,

1J

где 0)с - частота вращения солнечной шестерни;

W1 - частота вращения вала 8;

- частота вращения водила 12;

X 1 - включенное состояние контактов 38 и 40.

Регулятор 19 так же, как и блок 37, управляет контактами 40, включая их во время обесточенного состояния двигателя 6.

Передача работает следующим образом.

В первой позиции устройств 16 и 17 механизм 4 представляет собой суммирующий элемент, а передача 1 является двухпо- точной, в которой скорость водила 12 определяется скоростями первичного двигателя 2 и электрического двигателя 6, а изменение скорости достигается ре улиро- ванием скорости последнего.

В третьей позиции устройства 16 коронная шестерня 9 сцеплена с венцом водила 12 и не имеет связи с валом 8. Механизм 4 представляет собой зубчатую передачу от двигателя 6 к водилу 12, а передача представляет собой однопоточную электрическую передачу, в которой скорость определяется скоростью двигателя 6 и изменяется в результате ее регулирования. В третьей позиции устройства 17 коронная шестерня 9 сцеплена с венцом 18 водила, но связь шестерни 9 с валом 8 сохранена, а шестерни 10с водилом 12 разорвана. Механизм 4 становится прямой передачей от двигателя 2 к водилу 12, а

скорость последнего меняется в результате изменения скорости двигателя 2, и передача становится однопоточной механической. При этом электрический канал может быть выключен, а скорость двигателя 6 может

быть любой.

Во вторых промежуточных позициях обоих устройств механизм 4 расцеплен и мощность на движители не передается. Позиции используются для согласования скоростей элементов механизма 4 в ходе переключения.

Сдвиг шестерни 9 возможен благодаря шлицевому ее соединению с валом 8, а сдвиг водила 12 - благодаря соединению

его с межколесным дифференциалом 15 посредством шлицевой муфты 14. сохраняющей связь их валов при сдвиге водила 12 вдоль оси его вала.

Переключение передачи 1 в режим однопоточной электрической передачи осуще- ствляется переключением органа управления 35 в положение ходоуменьше- ние, Катушка 24 освобождает стопор 23, и шток 20 под действием пружины 22 перемещает шестерню 9. выводя ее из зацепления с валом 8. Контакт 30. замыкаясь, активизирует блок совпадения частот 37 и подает сигнал на систему управления 33, которая тормозит, реверсирует и разгоняет двигатель 6, частота вращения которого передается шестерней 10, зубчатой передачей 11 и сателлитами 13 шестерне 9. Частота вращения wc последней сближается с частотой вращения О)н водила 12. В момент их равенства исполнительный блок 45 замыкает контакт 38, катушка 26 освобождав стопор 25, шток 20 переходит в третью позицию и вводит шестерню 9 Б зацепление с венцом 18 водила 12. Катушки 27 и 26 обесточиваются,

стопоры 23 и 25 возвращаются в исходное положение и загорается сигнальная лампа 39.

Обратное переключение осуществляется переключением органа управления 35 в положение Норма. Катушка 27 переводит шток 20 во вторую позицию, шестерня 9 расцепляется с водилом 12 и гаснет лампа 39. Замыкается контакт 30, активизируется блок 37 и по сигналу на систему управления 33 двигатель б тормозится, реверсируется и разгоняется, изменяя скорость шс шестерни 9 в сторону сближения со скоростью ал вала 8. В момент их совпадения блок 37 включает контакт 38, катушка 26 освобождает стопор 25 и шток 20 переходит в первую позицию, а шестерне 9 входит в зацепление с взлом 8.

Переключение передачи в режим одно- поточной механической осуществляется переключением органа управления 36 в положение Транспорт. Катушка 24 освобождает стопор 23 и шток 20 перемещэег водило 12, выводя сателлиты 13 из зацепления с коронной шестерней 10. Контакт 30 , замыкаясь, активизирует блок 37 и подает сигнал на транспорант 34, по команде которого водитель снижает скорость двигателя 2 и сближает скорость шестерни 9 со скоростью водила 12. В момент их совпадения 0)с - WH блок 37 замыкает контакты 40,кагушка 26 освобождает стопор 25, шток 20 переходит в третью позицию и вводит венец 18 водила 12 в зацепление с шестерней 9, после чего сигнал команды на транспорант 34 пропадает и скорость двигателя 2 восстанавливается.

Для обратного переключения орган управления 36 ставится в положение Норма. Катушка 27 переводит шток 20 во вторую позицию, водило 12 расцепляется с шестерней 9, контакт ЗО замыкается и через контакты 44 органа управления 36 сигнал подается на систему управления 33, по которой последняя отключает питание двигателя 6. Момент на нем и на шестерне 10 пропадает, регулятор 19 включает контакты 40, катушка 26 освобождает стопор 25 и шток 20 переходит в первую позицию, сдвигает водило и сателлиты 13 входят в зацепление с коронной шестерней 10 без удара, поскольку опорный моменте нее снят. При этом вследствие размыкания контакта 30 сигнал на системе управления 33 пропадает и двига- гель 6 вновь получает питание - работа передачи восстанавливается в режиме двухпоточной.

Включение ламп 39 и 41 сигнализирует о включении передачи 1 в один из однопо- точных режимов работы.

Передача может использоваться и без

автоматики переключения. В этом случае переключения могут осуществляться водителем вручную так же как на тяговом средстве с обычной механической передачей, для чего передача должна быть оборудована

рычагами, дублирующими устройства 16 и 17.

Формула изобретения Двухпоточная электромеханическая передача тягового средства по авт. св.

Мг 1593994, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона изменения скорости при неизменных массогабаритных показателях и КПД электрических машин путем перевода передачи в однопото ный

режим работы, передача снабжена шлице- вой муфтой, соединяющей вал водила планетарного механизма с входным валом ведущего моста, при этом водило установлено с возможностью перемещения вдоль оси

своего вала для выхода сателлитов из зацепления с коронной шестерней и входа зубчатого венца водила в зацепление с солнечной шестерней, и снабжена трехпозиционным устройством перемещения вала водила с позиционным датчиком, органом управления этим устройством и транспарантом сигнализации водителю, причем устройство перемощения вала водила с позиционным датчиком подключено к устройству автоматического управления переключением, к которому также подключены выход органа управления устройством перемещения вала водила и вход транспоранта, а блок совпадения частот вращения также связан с орг,-чном управления устройством перемещения зала водила и выполнен реализующим логическую функцию управления

5

Х 1

I

йА; -(Оц при переклю - чении в режим ходоумекьшения и транспортной скорости ;

при переклю- чении в двухпо - точный режим из режима ходоу - меньшения ,

где X - разрешающий сигнал на переключение:

п)с - частота вращения солнечной шестерни;

- частота вращения входного вала;

Ши - частота вращения водила.

г

Oj

От 5/7. 35 и 36

МеханизмЬ

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно сельскохозяйственному, в частности к тракторам, самоходным шасси, скреперам, трубоукладчикам, бульдозерам и другим машинам, в том числе промышленного, строительно-дорожного и специального назначения. Цель изобретения - расширение диапазона изменения скорости при неизменных массо-габаритных показателях и КПД электрических машин путем перевода передачи в однопоточный режим работы. Цель достигается выполнением водила 12 планетарного механизма с возможностью перемещения и входа в зацепление венцом 18 с коронной шестерней 9, оборудованием, его устройством 17 перемещения, вторым органом 36 управления и транспорантом 34 сигнализации водителю. 4 ил.

ФигЛ