Трансмиссия гусеничного транспортного средства Советский патент 1992 года по МПК B62D11/18 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к трансмиссиямтранспортныхсредств, преимущественно гусеничных тракторов, к устройствам, обеспечивающим режимы прямолинейного движения и бесступенчатого поворота гусеничной машины.

Известна трансмиссия с механизмом бесступенчатого поворота серийного гусеничного трактора Челленджер-65 фирмы Каттерпиллер (США) (Challenger 65 AG- Tractor 74C, service monual contents- Under carriage- stering and brakes). Она содержит коробку передач, коническую передачу, гидрообъемный вариатор с согласующей передачей и редуктором, трехрядным планетарным суммирующим механизмом и конечные редукторы связанные с ведущими колесами гусеничного движителя.

При прямолинейном движении в насосе гидрообъемного вариатора нулевая подача, мотор и одно из звеньев суммирующего планетарного механизма остановлены и он работает как редуктор, передавая мощность от двигателя через коробку передач на полуоси механизма и через конечные редукторы на ведущие колеса гусеничного движителя. При повороте водитель изменяет подачу насоса гидрообъемного вариатора в ту или другую сторону. В результате елоVJ о о VI ел ю

жения движений в суммирующем механизме одна полуось механизма увеличивает скорость вращения, другая уменьшает, и происходит поворот транспортного средства по дифференциальному принципу. Схема 5 при нулевой подаче насоса гидрообъемного вариатора обеспечивает устойчивое прямолинейное движение, а за счет бесступенчатого регулирования подачи насоса - изменение радиуса поворота от бесконечно 10 большого до минимальных значений, растущих с переходом на более высокие передачи в коробке передач.

Недостатками схемы явл яются пониженный КПД и редукция момента в сумми- 15 рующем механизме при прямолинейном движении, последнее не позволяет применять ее при модернизации трактора, сохраняя серийные агрегаты трансмиссии: коробку передач, главные и конечные пере- 20 дачи. Кроме того, высокие скорости вращения звеньев и сателлитов суммирующего механизма требуют применения смазки под давлением.

Известна также трансмиссия (Бурцев 25 С.Е. Применение гидрообъемных передач в танковых трансмиссиях KB ИТУ. г. Киев, 1983. с. 176), содержащая коробку передач, коническую передачу, простой дифференци ал А в основном приводе, гидрообъемный 30 вариатор с согласующими передачей и редуктором и простой дифференциал В в доп олнительном приводе. При этом полуоси обоих дифференциалов связаны между собой зубчатыми передачами прямого и об- 35 ратного вращения. При прямолинейном движении в насосе гидрообъемного вариатора нулевая передача, его мотор и водило дифференциала В остановлены. Мощность от двигателя передается через водило на 40 полуоси дифференциала А. При повороте водитель изменяет подачу насоса гидрообъемного вариатора в ту или в другую стороны., в результате сложения движений скорость вращения одной полуоси диффе- 45 ренциала А увеличивается, а другой умень- шается и происходит поворот транспортного средства по дифференциальному принципу. Устойчивое прямолинейное движение обеспечивается, 50 регулирование радуса поворота бесступенчатое, минимальные радиусы поворота возрастают по мере перехода на более высокие передачи.

Недостатками такой трансмиссии явля- 55 ются пониженный КПД при прямолинейном движении и повороте из-за большого числа полюсов зацепления зубчатых пар и сложная компоновка из-за необходимости дополнительного параллельного вала.

Наиболее близкими признаками к предлагаемой обладает трансмиссия гусеничного транспортного средства, содержащая коробку передач, коническую передачу, простой дифференциал, связанный с помощью конечных редукторов с ведущими колесами гусеничного движителя, соосный с дифференциалом двухрядный блокирующий планетарный механизм управления поворотом с общим водилом и соединением солнечной шестерни ряда с неподвижным эпициклом с водилом дифференциала и солнечной шестерней другого ряда с эпициклом, управляемым от вариатора, с полуосью связывающей дифференциал через конечный редуктор с ведущим колесом гусеничного движителя, вариатор с ведущим элементом, связанным через согласующую передачу с двигателем, и ведомым элементом, связанным через согласующий редуктор и коническую передачу с эпициклом планетарного механизма управления 1.

При прямолинейном движении дифференциал при условии неподвижного ведомого вала вариатора блокируется планетарным блокирующим механизмом управления и обеспечивает устойчивость прямолинейного движения даже при разных тяговых нагрузках на гусеницах транспортного средства. При повороте водителем посредством управления вариа- тиором задается вращение в ту или другую сторону привода управления поворотом. При этом в результате сложения движений звеньев дифференциала и планетарных рядов частота вращения одной из полуосей дифференциала, снижается, а другая повышается, за счет чего происходит поворот транспортного средства с определенным радиусом, значение которого регулируется бесступенчато. Скорость центра транспортного средства во время поворота при неизменной частоте вращения двигателя остается постоянной. Механизм симметричен и управляется в обе стороны одинаково.

Недостатком этой трансмиссии является то, что для обеспечения требуемого реду- цирования в приводе от вариатора к полуоси дифференциала необходимо повышение передаточного числа в согласующем редукторе, так как в блокирующем планетарном механизме управления при передаче от эпицикла к солнечной шестерне происходит увеличение частоты вращения. Увеличение передаточного числа согласующего редуктора влечет увеличение его, а также следующей за ним конической передачи габаритов и массы.

Целью изобретения является снижение j/iaccbi и габаритов согласующего редуктора

и конической передачи привода управления поворотом.

Указанная цель достигается тем, что трансмиссия гусеничного транспортного средства, содержащая коробку передач, ко- нечную передачу, простой дифференциал, связанный с помощью конечных редукторов с ведущими колесами гусеничного движителя, вариатор с ведущим элементом, связан- ным через согласующую передачу с двигателем, и с ведомым элементом, связанным через согласующий редуктор и коническую передачу с солнечной шестерней планетарного ряда, снабжена соосным с дифференциалом двухрядным блокирую- щим планетарным механизмом управления с общим эпициклом и соединение водила ряда с неподвижной солнечной шестерней с водилом дифференциала и водила другого ряда с солнечной шестерней, управляемой от вариатора, с полуосью, связывающей дифференциал через конечный роедуктор с ведущим колесом гусеничного движителя.

На чертеже изображена кинематическая схема предлагаемой трансмиссии с ме- ханизмом бесступенчатого поворота.

Трансмиссия состоит из основного и управляющего приводов. Основной привод включает вал 1 двигателя (не показан), соединенный с ведущим валом 2 коробки пере- дач 3, ведомый вал А коробки передач, который через коническую передачу 5 связан с водилом 6 дифференциала 7, полуоси 8 и 9 которого жестко соединены с конечными редукторами 10 и 11, передающими мощ- ность к ведущим колесам 12 и 13 гусеничного транспортного средства.

Управляющий привод состоит из согласующей зубчатой передачи 14, реверсивного вариатора 15 гидрообъемного или другого типа, у которого ведущее звено 16 - гидронасос является регулируемым, а ведомое звено 17 - гидромотор нерегулируемым. Вариатор 15 через согласующий редуктор 18 и коническую передачу 19 сое- динен с солнечной шестерней 20 одного из рядов двухрядного блокирующего планетарного механизма 21с общим эпициклом 22, водило которого 23 жестко соединено с полуосью 9, а в другом ряде, имеющем не- подижную солнечную шестерню 24, водило 25 соединено с водилом 6 диффренциала 7.

Трансмиссия работает следующим образом.

При прямолинейном движении нагру- жен при равных сопротивлениях под гусеницами только основной привод, управляющий привод не нагружен. При повороте работают и нагружаются оба привода.

В общем случае при работе основного и управляющего приводов частоты вращения полуосей равны

П8 IKH 1кнПд+ П9 1к 1кнПд 31 32 Ik

1 +К0 а 1 32 I k

1 +К0

1гопПд| ; (1)

1ГОППД, (2)

где Пд - частота вращения вала двигателя;

1кн - передаточное отношение от выхода к входу коробки передач 3;

1К - передаточное отношение от выхода к входу конических передач 5 и 19;

Iron - передаточное отношение гидрообъемной передачи от выхода к входу;

ai и 32- передаточное отношение согласующих редукторов 14 и 18;

Ко - модуль внутреннего передаточного отношения планетарных рядов блокрующе- го планетарного механизма 21.

При прямолинейном движении в насосе гидрообъемной передачи установлена нулевая подача и Iron 0; тогда пэ па, т.е. обе полуоси при условии неподвижности мотора гидрообъемной передачи вращаются с одинаковой частотой. Мощность от двигателя поступает на водило б дифференциала 7 и затем через его полуоси 8 и 9 и конечные редукторы 10 и 11. При равенстве сил сопротивления под гусеницами планетарный блокирующий механизм 21, а также гидромотор вариатора 7 разгружены.

При неравенстве этих сил мотор неподвижен, но нагружен моментом, который уравновешивается давлением в магистралях гидрообъемного вариатора. Устойчивость прямолинейного движения обеспечена, так, как, во-первых, предохранительный клапан высокого давления вариатора имеет давление открытия намного больше, чем давление, вызванное любой разностью сил под гусеницами, и, во-вторых, утечки через неплотности сопряжений мотора настолько малы, что радиус увода при действии на гусеницы постоянной разности сил настолько велик, что практически не ощущается водителем.

При повороте подача насоса изменятся от нуля до максимального значения в одном или другом направлении. Из выражений (1) и (2) очевидно, что уменьшение частоты вращения одной полуоси дифференциала и увеличение на столько же другой зависит от знака iron (направления подачи насоса ГОП).

При Sign Iron +1 забегающей будет сторона А, где скорость вращения ведущего колеса увеличивается, а на стороне Б уменьшается.

Тогда относительный радиус поворота (в долях колеи машины В) до оси забегающей гусеницы равен (без учета объемного КПД вариатора)

0 1 (1+К0)1кп , 05 н . n g 2а 1 а 2 I гоп

1 П8

(3).

При iron 0 (прямолинейное движение). ПриЬ.М:р- Аоп + +0.5

(минимальный радиус поворота).

При Slgniron - -1 забегающей будет сторона

Б, где скорость вращения ведущего колеса

увеличится, а на стороне А уменьшится.

Тогда

(1 -г-К0)1кп +Q5 (4) 2а 1 а 2 I гоп

Т.е. выражения для поворота в ту или другую стороны одинаковы, и механизм поворота симметричен, а направление поворота определяется знаком передаточного направления вариатора.

Из выражений (3) и (4) следует, что наличие множителя (1 + Ко) в числителе дает возможность иметь передаточное отношение в редукторе 18, близкое к единице, что облегчает компоновку при сохранении маневренности (на 1-й передаче р 1).

При повороте мощность от двигателя поступает двумя потоками: через коническую передачу 5 на водило 6 дифференциала 7 и через вариатор 15, редуктор 16 и коническую передачу 19 на солнечную шестерню 20 планетарного блокирующего механизма.

В зависимости от направления поворота рекуперация мощности при радиусах, меньших свободного осуществляется через элементы блокирующего планетарного механизма 21 и дифференциала 7 в разных направлениях.

Покажем, что механизм дифференциального (1-го) типа. У таких механизмов при повороте скорость центра тяжести сохраняется такой же, что и при прямолинейном движении

П n Vo U iKH кр g сс ГвК1%

V1 +V2

V,

IK кп Гек

9,55

где гВк - радиус ведущего колеса гусеничного движителя;

кр - передаточное отношение (от выхода к входу) конечного редуктора.

Очевидно, что Vc Л при неизменности частоты вращения двигателя и механизм поворота дифференциального типа. При повороте на месте (р 0,5) он осуществляется при нейтрали в коробке передач 3 и

торможении ее ведомого вала 4 с помощью тормоза.

Тогда в выражениях (3) и (4) 1КП 0 и р 0,5, а изменение iron регулирует лишь угловую скорость поворота. Мощность от двигателя проходит через вариатор и поступает на оба ведущих колеса., Покажем, что возможен поворот на месте при нейтрали в коробке передач и равных сопротивлениях под гусеницами без остановки ведомого вала коробки передач. Пусть от двигателя через вариатор и зубчатые передачи на солнечную шестерню 20 передается момент Мао. Тогда из условий равновесия планетарных рядов механизма 21 и дифференциала

7 следует, что на полуось 9 действует момент

М9 -М20{1 + Ко) + МаоКо(1+Ко)

К. о

,, (1±К0)

-М20 а на полуось 8 момент MS + М„20 о ° (1 + Ко) + М20

NO

2- При изменении с помощью вариатора знака момента М20 (при изменении направления поворота).

л. к/1 О + К о )

+ М2од-о ;

Мд + М20 д5

М 20 ( 1 + К о ) 2

Me

5

0

Т.е. при вращении гидромотора вариатора в ту или другую сторону на ведущих колесах машины появляются моменты, одинаковые по величине и разные по знаку. Это означает, что при равных сопротивлениях под гусеницами будет проходить поворот на месте ( р 0,5). Механизм имеет все свойства двухпоточного механизма передач и поворотов дифференциального типа, в том числе и поворот на месте. При этом повороте мощ- ность двигателя проходит через вариатор и поступает на оба ведущих колеса.,

Таким образом, эта трансмиссия обеспечивает устойчивое прямолинейное движение и бесступенчатый поворот, что позволяет повысить производительность,

уменьшить расход топлива, поднять качество машинно-тракторных агрегатов, снизить напряженность труда оператора (водителя), улучшить надежность трактора и агрегати- руемых с ним машин за счет снижения динамических нагрузок при поворотах.

В механизме бесступенчатого поворота отсутствует редуцирование момента, что повышает КПД механизма и позволяет использовать этот механизм при модернизации серийных тракторов, не изменяя кинематические параметры коробки передач, главной передачи и конечных редукторов.

Механизм не имеет паралелльных валов и в наибольшей степени подходит для модернизации тракторов с двумя параллельными главными коническими передачами.

Конструктивная проработка предлагаемого механизма показала, что он вписывается в трансмиссию серийного трактора Т-150 без изменения корпусных деталей, главных передач и конечных редукторов. Это создает предпосылки для организации с минимальными затратами двух модификаций трактора Т-150 с обычным и бесступенчатым механизмами поворота в соответствии с заявками потребителя.

Формула изобретения Трансмиссия гусеничного транспортного средства, содержащая коробку передач, коническую передачу, простой дифференциал, связанный с помощью конечных редукторов с ведущими колесами гусеничного движителя, соосный с дифференциалом двухрядный блокирующий планетарный механизм управления, связывающий водило

дифференциала с одной из полуосей, вариатор с ведущим элементом, связанным через согласующую передачу с двигателем и ведомым элементом, связанным через согласующий редктор и коническую передачу

с одним из рядов планетарного механизма управления, отличающая с я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов согласующего редуктора и конической передачи привода управления поворотом за счет

снижения потребного передаточного числа согласующего редуктора, двухрядный планетарный механизм управления выполнен с общим эпициклом, водило планетарного ряда, содержащего неподвижную солнечную

шестерню, соединено с водилом дифференциала, а водило другого ряда, содержащего солнечную шестерню, управляемую от вариатора, соединено с полуосью, связывающей дифференциал через конечный редуктор с

ведущим колесом гусеничного движителя.

21 .Т...

Изобретение относится к транспортному машиностроению. Цель - уменьшение массы и габаритов согласующего редуктора и конечной передачи привода управления поворотом за счет снижения потребного передаточного числа согласующего редуктора. Трансмиссия гусеничного транспортного средства с механизмом бесступенчатого поворота, преимущественно для тракторов, обеспечивает режимы устойчивого прямолинейного движения и бесступенчатого поворота по дифференциальному типу, При прямолинейном движении в механизме бесступенчатого поворота отсутствует редуцирование момента, что повышает КПД механизма и позволяет использовать этот механизм при модернизации серийных тракторов, не изменяя кинематические параметры коробки передач, главной и конечной передач. Механизм не имеет параллельных валов. Применение такой трансмиссии позволяет повысить производительность, снизить расход топлива, повысить качество машинно-тракторных агрегатов, снизить напряженность труда оператора (водителя) и повысить надежность трактора и агрегатируемых с ним машин за счет снижения динамичности нагрузок при поворотах. 1 ил. С