Силовой агрегат Советский патент 1993 года по МПК B60K17/00 

Изобретение касается силового агрегата, в частности для колесных автомобилей высокой проходимости, с признаками вида, указанными в ограничительной части первого пункта формулы изобретения.

Цель изобретения - повышение эффективности путем расширения силового диапазона.

На фиг. 1 представлена кинематическая схема силового агрегата; на фиг. 2 - вариант кинематической схемы силового агрегата.

У силового агрегата, который является, например, частью автомобиля высокой проходимости, на чертеже показаны: 1 -двигатель, например, дизельный; 2 - гидростатическо-механическая коробка передач с разветвленным потоком мощности, 3 - дифференциал, 3.1, 3.2 - с двух сторон отходящие от дифференциала 3 и соедине- ные с передними или задними осями ведущие валы. Коробка передач 2 имеет по меньшей мере четырехвальный планетарный дифференциал 4 по меньшей мере два гидротрансформатора 5,6. В последнем случае

речь идет о регулируемых гидромашинах, которые могут работать в обоих направлениях соответственно как двигатель или как насос и которые соединены непоказанными трубопроводами. Цифрой 7 обозначен входной главный вал, а цифровой 8 - выходной главный вал коробки передач 2. Входной вал 7 сообщен с выходным валом 9 двигателя. Выходной вал 8 продлен в область дополнительной коробки передач 10, которая является промежуточным звеном между выходом коробки передач и входом дифференциала 3. Планетарный дифференциал 4 содержит, в представленном варианте, жестко посаженную на входной вал 7 большую солнечную шестерню 11, малую солнечную шестерню 12, водило 13, несколько двойных сателлитов 14, 15, соответственно закрепленных на подшипниках на водиле 13, жестко посаженном на выходной вал 8, жестко связанный с водилом 13 зубчатый венец 16 с наружными зубьями, а также эпицикл 17. Последний имеет внутренние зубья, которые входят в зацепление с зубьями сателли(Л

С

00

со о о

со

тов 14. Малая солнечная шестерня 12 жестко соединена без возможности вращения с полым валом 18, который надет с возможностью вращения на выходной вал 7 и несет жестко закрепленное зубчатое колесо 19. С эпициклом 17 без возможности вращения соединено зубчатое колесо 20, с которым входит в зацепление зубчатое колесо 21, жестко сидящее на валу 22, который является приводным звеном гидротрансформатора 5. Число оборотов выходного вала 8 складывается из числа оборотов большой солнечной шестерни 11 и числа оборотов эпицикла 17, которое определяется окружной скоростью сателлитов 14 или водила 13. Гидротрансформатор 5 своим числом оборотов и направлением вращения через зубчатые колеса 21, 20 задает направление и частоту вращения эпицикла 17. Сидящее на полом валу 18 зубчатое колесо 19 входит в зацепление с установленным на промежуточном валу 23 зубчатым колесом 24, враща- ющимся на подшипниках, без осевого перемещения. Смежно с зубчатым колесом 24 расположено зубчатое колесо 25, также закрепленное в осевом направлении и способное вращаться на промежуточном валу 23, которое входит в зацепление с зубчатым венцом 16, имеющимся на водиле 13. Зубчатое колесо 24 через муфту 25, а зубчатое колесо 26 через муфту 27 могут сцепляться с промежуточным валом 23, причем в представленном здесь случае в качестве общего сцепления органа для обеих муфт 25 и 27 служит сцепная муфта 28, которая закреплена без возможности вращения на промежуточном валу 23 и может перемещаться в осевом направлении из одного состояния зацепления в другое через нейтральное положение. Промежуточный вал 23 может непосредственно образовывать механическую связь между планетарным дифференциалом 4 и гидротрансформатором 6, в таком случае последний таким образом был бы связан своим валом непосредственно с промежуточным валом 23. Однако в представленном варианте исполнения имеется непрямая связь, при которой промежуточный вал 23 несет жестко закрепленное зубчатое колесо 29, которое как часть передачи к гидротрансформатору 6 входит в зацепление с зубчатым колесом 30, которое со своей стороны, жестко посажено на вал 31, осуществляющий .механическую связь с гидротрансформатором 6. Гидротрансформатор 6 через две различные передачи попеременно соединяется с выходным валом 8 или с малой солнечной шестерней 12. Первая из двух передач осуществляется при включенной муфте 27 и отключенной 25 от водила

13 и расположенного на нем зубчатого колеса 16 через зубчатое колесо 26, промежуточный вал 23 и зубчатые колеса 29, 30. Вторая осуществляется от малой солнечной шестерни 12 и полого вала 18 с зубчатым колесом 19 через зубчатое колесо 24 при включенной муфте 25 (одновременно выключена муфта 27) на промежуточный вал 23 и от него через зубчатое колесо 19.

Названная первой передача между выходным валом 8 коробки передач 2 и гидротрансформатором 6 эффективна на первом этапе работы автомобиля, при котором соотношение чисел оборотов между выход5 ным валом 8 и входным валом 7 п выходной„

п входной лежит межДУ О и приблизительно 50%. При этом муфта 27 включена, муфта 25 выключена. При этом гидротрансформа0 тор 6 через вал 31, зубчатые колеса 30, 29, промежуточный вал 23 и зубчатые колеса 26, 16 соединен с водилом 13 планетарного дифференциала 4, Гидротрансформатор 5 работает в этом случае при вращении эпи5 цикла 17 в направлении, противоположном направлению вращения проводимой двигателем большой солнечной шестерни 11, в качестве насоса и подает перемещаемую мощность к гидротрансформатору 6, кото0 рый работает как двигатель и вращает вал 31, таким образом, мощность по вышеназванному пути передается на выходной вал. При этом с возрастанием отношения чисел оборотов угол скольжения гидротрансфор5 матора 5 возрастает от нуля до максимума, угол скольжения гидротрансформатора 6 от максимума возвращается к нулю. В конце этого первого этапа работы число оборотов гидротрансформатора 5 в известной мере

0 настолько уменьшается, что он полностью или почти останавливается. В этом случае практически вся мощность двигателя передается от планетарного дифференциала 4 на выходной вал 8 коробки передач 2 только

5 механически. В этой ситуации, если автомобиль должен продолжать ускоряться, происходит переход ко второму этапу работы, при котором соотношение чисел оборотов между выходным валом 8 и входным валом 7

0 ПвыхШвх лежит между приблизительно 50% и приблизительно 100%. Этот переход от одного этапа работы к другому происходит по схеме выключением муфты 27 и включением муфты 25, так что в таком случае станет

5 действовать вторая из двух возможных зубчатых передач, а именно-между гидротрансформатором 6 и малой солнечной шестерней 12. Приводная мощность для гидротрансформатора 6, работающего теперь как насос, передается при этом от малой солнечной шестерни 12 через полый вал 8, зубчатые колеса 19, 24, промежуточный вал 23, зубчатые колеса 29, 30 и вал 31. На этом втором этапе работы гидротрансформатор 5 при одинаковом вращении эпицикла 17 и большой солнечной шестерни 11 работает, таким образом, в качестве двигателя, который получает приводную мощность от гидротрансформатора 6, работающего как насос, через трубопроводы, которые не показаны.

Таким образом, на первом этапе работы между двигателем 1 и выходным валом 8 коробки передач 2 достигается увеличение момента с коэффициентом около 6. Зато на втором этапе работы этот момент с возрастанием отношения чисел оборотов (пвых:пВх 50%) снова понижается почти до 1.

Согласно изобретению, к коробке передач 2 с разветвленным потоком мощности, функционирующей как было описано выше, т.е. подводящей мощности от двигателя 1 к выходному валу 8, присоединена дополнительная коробка передач 10, описанная далее во всех деталях. Эта дополнительная коробка передач 10 содержит две различные передачи (кинематические цепи), включаемые одной из двух муфт 32 или 33, которые по выбору действуют между выходным валом 8 коробки передач 2 и входным валом дифференциала 3, не показанного в деталях.

В частности для этого случая на фиг. 1 представлены следующие органы передачи, а именно:

-зубчатое колесо 34, жестко закрепленное на соответственно удлиненном выходном валу 8 коробки передач 2,

-входящее в зацепление с зубчатым колесом 34 и жестко соединенное с валом муфты 35 зубчатое колесо 36,

-промежуточное зубчатое колесо 37, соединяемое или разъединяемое с помощью муфты 32 с валом муфты 35,

-входящее в зацепление с промежуточным зубчатым колесом 37 зубчатое колесо 38, соединяемое или разъединяемое при помощи муфты 33 с выходным валом 8 коробки передач 2,

-соединенное с входным валом дифференциала 3 зубчатое колесо 39, входящее также в зацепление с промежуточным зубчатым колесом 37.

При этом зубчатые колеса 34 и 37 имеют соответственно равный диаметр, в сравнении с которым зубчатые колеса 36, 38 и 39 имеют больший, соответственно равный диаметр, который равняется примерно четырем диаметрам колес 34, 37.

При этом в дополнительной коробке передач 10 во включенном состоянии муфт, а именно при включенной муфте 33 и одновременно выключенной 32, передаточное

отношение составляет 1. Зато в другом возможном состоянии включения, а именно при выключенной муфте 33 и включенной 32, напротив, передаточное отношение внутри дополнительной коробки передач 10

0 от зубчатого колеса 34 к зубчатому колесу 39 составляет, например, 1:4.

При варианте исполнения согласно фиг. 2 соответственно изобретению дополнительная коробка передач 10 состоит из сле5 дующих компонентов, а именно:

-планетарного дифференциала 40, солнечная шестерня 41 которого жестко закреплена на соответственно удлиненном выходном валу 8 коробки передает 2 и вхо0 дит в зацепление с сателлитами 42, 43, которые расположены на соединяемом или разъединяемом, при помощи муфты 33, с валом 8 водиле 44 и, кроме того, вход в зацепление с внутренним венцом эпицикла

5 45, эпицикл 45 несет многодисковую полумуфту 46 и может тормозиться или растормаживаться при помощи соответствующей, закрепленной без вращения, однако имеющей осевую подвижность многодисковой

0 полумуфты 47, которая образует переключающий орган муфты 32;

-зубчатое колесо 48, которое жестко закреплено без вращения на валу 49 водила 44;

5 - промежуточного зубчатого колеса 50, которое входит в зацепление с зубчатым колесом 48 и образует связь между последним и зубчатым колесом 51, которое соединено с входным валом дифференци0 ала 3.

Зубчатые колеса 48, 50. 51 все имеют одинаковый диаметр. В противоположность этому состоящие в зацеплении друг с другом зубчатые венцы колес 41, 42, 43 и 45

5 планетарного дифференциала подобраны так, что тогда, когда муфта 32 включена, а муфта 33 выключена, передаточное отношение составляет 1:4, напротив, когда муфта 33 включена, а муфта 32 выключена, переда0 точное отношение внутри дополнительной коробки передач между главным валом 8 и входным валом дифференциала 3 составляет 1. Однако вместо этих двух фиксированных передач могут быть выбраны также

5 кинематические цепи с другими передаточными отношениями, при этом в каждом случае большее нужно задавать так, чтобы при умножении этого передаточного отношения на передаточное отношение коробки передач 2 общая степень трансформации между

двигателем 1 и входом дифференциала 3 получалась порядка от 24 до 25.

Для осуществления процесса управления предусмотрено управляющее устройство 52, которое получает от датчиков чисел оборотов данные о числе оборотов входного вала 7 (п входной) и выходного вала 8 (п выходной) коробки передачи 2. Кроме того, к управляющему устройству 52 подключены регулирующие устройства трансформаторов 5, 6, а также устройства воздействия на муфты 25, 27, 32, 33. Управляющее устройство 52 вызывает при этом, на основании полученных сигналов о числе оборотов, соответствующее регулирование угла проскальзывания гидротрансформаторов 5 и б, а также включение той или другой передачи внутри коробки передач 2 через соответствующее воздействие на сцепные муфты 25 и 27, причем относящаяся к этому активизация управляющего устройства 52 вызывается поступающим извне сигналом 53, который основан на соответствующем требовании водителя, например, соответствующее воздействие педали акселератора. Независимо от воздействия на коробку передач 2 возможно воздействие управляющего устройства 52 также на дополнительную коробку передач 10 через подачу соответствующих команд переключения на муфты 32 и 33. Когда управляющее устройство 52 включает муфту 33 и одновременно выключает муфту 32, то это значит, что в описываемом случае внутри дополнительной коробки передач 10 действует передаточное отношение 1:1, и, таким образом, на вход дифференциала 3 действует непосредственно такое передаточное отношение, какое возникает на выходном валу 8 коробки передач 2.

Управляющее устройство 52, однако, может учитывать на основании полученного им дальнейшего сигнала 54, который вызывается водителем, соответствующее этому желание значительно снизить скорость при переходе от нормальной езды к езде с ползущей скоростью или начать движение в усложненных условиях (при сложном рельефе), благодаря тому, что управляющее устройство 52 на основании соответствующих расчетов возможности или программирования включает муфту 32, одновременно выключает муфту 33, одновременно и скачкообразно угол проскальзывания гидротрансформатора б устанавливает на ноль и одновременно и также скачкообразно угол проскальзывания гидротрансформатора 5 устанавливает на максимум. При этом можно считать достижение максимального рабочего расчета давления в гидравлической системе при решении о переключении дополнительной информацией включения замедления. То есть, управляющее устройство 52 вызывает в обоих гидротрансформаторах 5, 6 установку угла проскальзывания и состояния подачи, какие были бы иначе только в конце первого этапа работы при п выходной: п входной около 50%. Если это характерное для соответству0 ющего изобретения переключение происходит во время езды на этом этапе работы, то из-за действующего внутри дополнительной коробки передач 10 передаточного отношения, например 1:4, получается

5 соответственно умножение его на передаточное отношение, имеющееся внутри коробки передачи 2, и соответственное умножение уровня трансформации. Получаемый при этом высокий общий уровень

0 трансформации снижается при отклонении от этой величины (п выходной : п входной 50%) вверху и внизу соответственно на низкий уровень.

Если нужно закончить езду с ползу5 щей скоростью и перейти к нормальному движению, что можно сообщить управляющему устройству 52 через сигнал 53, то тогда управляющее устройство 52 вызывает включение муфты 33 и одновременно выключает

0 муфту 32, снова совместно с одновременной скачкообразной установкой угла проскальзывания гидротрансформатора 5 на максимум и одновременным возвращением угла проскальзывания гидротрансформатора 6

5 на ноль. Благодаря этому передаточное отношение дополнительной коробки передач вновь становится 1:1, но так как при названном процессе переключения число оборотов выходного вала коробки передач

0 (п выходной) сильно падает, отмечается проходящее постоянство чисел оборотов двигателя 1 или только пренебрежимо малое снижение числа оборотов.

Благодаря предусмотренной соответст5 вующей изобретению дополнительной коробке передач 10 с ее двумя различными кинематическими цепями, а также с муфтами 32 и 33 и указанными воздействиями на эти муфты и угол проскальзывания обоих

0 гидротрансформаторов 5, 6 становится возможным, когда возникает необходимость подать к ведущим полуосям сравнительно высокий крутящий момент, притом с высоким комфортом переключения во время ез5 ды.

Остается отметить, что схемное воздействие на муфты 32, 33 производится независимо от воздействия на сцепные муфты 25 и 27, однако, в зависимости от каждый раз имеющегося состояния схемы в общей комбинации коробок передач появляется соответствующее передаточное отношение привода.

Формула изобретения

1.Силовой агрегат, преимущественно для колесных автомобилей высокой проходимости, имеющих двигатель и гидростати- ческо-механическую коробку передач с разветвленным потоком мощностей, включающую по меньшей мере четырехвальный планетарный дифференциал с по меньшей мере двумя рядами сателлитов, двумя солнечными шестернями, водилом, колесом с внутренними зубьями, а также с двумя главными валами, образующими соответственно вход и выход с возможностью подключения к различным валам планетарного дифференциала, и две гидромашины, выполненные с возможностью соединения с одним из соответствующих валов планетарного дифференциала и работающие попеременно как насос или мотор, причем одна из гидромашин при по меньшей мере почти оставленной другой гидромашине выполнена с возможностью сообщения с выходным валом или с малой солнечной шестерней посредством включенной первой муфты или соответственно посредством включенной второй муфты, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем расширения силового диапазона, он снабжен дополнительной коробкой передач с двумя передачами, имеющей две муфты переключения, выполненные с возможностью включения первой передачи для трогания или для движения с ползучей скоростью с необходимым повышением уровня трансформации и включения второй передачи для нормального движения, а также предусмотрено управляющее устройство, выполненное с возможностью попеременного включения муфт переключения при одновременном скачкообразном уменьшении подачи одной гидромашины и увеличении подачи другой.

2.Агрегат по п. 1,отличающийся тем, что дополнительная коробка передач

включает жестко посаженное на соответственно удлиненный выходной вал коробки передач первое зубчатое колесо, второе зубчатое колесо, установленное с возможностью сцепления посредством первой муфты дополнительной коробки передач с выходным валом коробки передач, укрепленное на валу первой муфты третье зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с первым

зубчатым колесом, четвертое зубчатое колесо, установленное с возможностью сцепления с валом первой муфты посредством второй муфты дополнительной коробки передач и соединенное с выходным

валом дифференциала четвертое зубчатое колесо,

3.Агрегат по п. 2, отличающийся тем, что зубчатые колеса имеют одинаково

больший диаметр, чем оба колеса одного размера.

4.Агрегат по п. 1,отличающийся тем, что дополнительная коробка включает планетарный дифференциал, солнечная ше

стерня которого расположена на соответственно удлиненном выходном валу коробки передач и находится в зацеплении с сателлитами, которые установлены на водиле, выполненном с возможностью зацепления с

главным валом, посредством первой муфты, и, кроме того, входят в зацепление с эпициклом, который выполнен с возможностью вращения или фиксации с помощью первой многодисковой муфты, первое зубчатое колесо, соединенное с водилом или его валом, входящее в зацепление с зубчатым колесом второе зубчатое колесо равного диаметра и третье зубчатое колесо, входящее в зацепление с вторым зубчатым колесом, имеющее с ним равный диаметр и соединенное с входным валом дифференциала, причем при включенной второй муфте и отключенной первой муфте передаточное отношение 1:1, при отключенной второй муфте и включенной первой муфте, передаточное отношение между главным валом и входным валом дифференциала более 2.

/ vQ

1

Фиг. i

Использование: в транспортных средствах, в частности в автомобилях высокой проходимости. Сущность изобретения: предложен силовой агрегат, например для автомобилей высокой проходимости, с двигателем 1 и гидростатическо-механической коробкой передач 2 известной конструкции. К последней присоединена коробка передач 10, в которой при помощи двух переключаемых муфт включается одна из двух передач, причем одна из этих передач применяется для трогания или для движения с ползущей скоростью и достигает повышения коэффициента трансформации до 25, другая передача действует на участке нормального движения. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.