Гидромеханическая трансмиссия транспортного средства Советский патент 1979 года по МПК B60K17/10 

автоматичностью работы и высокими преобразующими свойствами. Целью изобретения является повышение КПД гидромеханической трансмиссии за счет последовательного уменьшения диапазона работы гидротрансформатора с увеличением номера передачи в коробке передач до полного исключения этого диапазона на режиме высшей передачи, Указанная- цель достигается тем, что третье.звено планетарного механиз ма соединено с выходным валом коробки передач. На фиг. 1 изображена кинематическая схема предлагаемой гидромеханической трансмиссии; на фиг.. 2 - графики тяговой характеристики и КПД при работе гидромеханической трансмиссии Предлагаемая гидромеханическая трансмиссия содержит комплексный гидротрансформатор, насосное .колесо 1 которого связано с ее ведущим валом 2, который, в свою очередь, связывается с валом двигателя транспортного средства. Турбинное колесо 3 гидротрансформатора связано с ведущим валом 4 ступенчатой коробки передач 5, корпус которой неподвижен. Выходной вал 6 коробки передач связывается ки нематически с движителем транспортно средства. Трансмиссия содержит плане тарный механизм, одно звено 7 которо го (в данном случае эпициклическое зубчатое колесо) связано с турбинным колесом гидротрансформатора и с веду щим валом коробки передач, другое звено 8 планетарного механизма ( в данном случае солнечное зубчатое колесо) через элемент управления 9, выполненный в рассматриваемом вариан те в виде управляемой фрикционной муфты, связано с насосным колесом гидротрансформатора и ведущим валом трансмиссии; третье звено 10 планетарного механизма (в данном случае водило) связано с выходным валом коробки передач. Указанные звенья план тарного механизма взаимодействуют мелоду собой через блок сателлитов 11 оси вращения которых закреплены на водиле. Для пояснения работы трансмиссии на фиг. 2 даны результирующие характ ристики тягового момента и КПД, кото рые для упрощения пояснений условно приведены (путем обычного пересчета) с выходного вала 6 {фиг.1) к ведущему валу 4 коробки передач, обозначен ные соответственно на фиг. 2 через М и Пд в зависимости от оборотов п. этого вала. Характеристики даны применительно к коробке, имеющей четыре передачи переднего хода и при работе двигателя по внешней, характеристике. При максимальных скоростях движения транспортного средства на четвер той передаче в коробке передач 5, представляющей собой прямую передачу с передаточным числом, равным единице, турбинное колесо 3, ведущий 4 и выходной вал 6 коробки передач вращаются с одинаковой скоростью. Следовательно, с одинаковой скоростью вращаются звенья 7 и 10 планетарного механизма, который в этом случае является заблокированным. При этом одновременно с включением четвертой передачи в коробке передач система управления обеспечивает включенное состояние фрикционной муфты 9. Это бпокирует звено 8 и планетарный механизм в делом с ведущим валом 2 трансмиссии, а также с насосным колесом 1 гидротрансформатора. В итоге турбинное колесо 3 через указанные элементы становится как бы заблокированным с насосным колесом 1, вращаясь с ним с одинаковой скоростью. Таким образом, данный режим работы трансмиссии обеспечивает вращение всех ее элементов от ведущего вала 2 с одинаковой скоростью, что обращает ее в обычную прямую механическую передачу. Тяговая характеристика при этом изображена кривой ОЪ на фиг. 2, а КПД - соответствующим отрезком а..)b.f, ордината которого близка к единице. По мере уменьшения номера передачи в коробке передач 5 выходной вал 6 вращается все медленней при заданных оборотах турбинного колёса 3 и ведущего вала 4 коробки передач. Следовательно, звенья 7 и 10 планетарного механизма все более рассогласуются по оборотам. При этом внутреннее передаточное число планетарного механизма подобрано так, что в зоне максимальных оборотов турбинного колеса 3 и вала 4 обороты звена 8 всегда превышают обороты вала 2 и насосного колеса 1. По мере снижения оборотов турбинного колеса 3 и вала 4 под влиянием внешней нагрузки со стороны вала б звено 8 также снижает свои обороты, но более интенсивно, чем снижаются обороты вала 2 и насосного колёса 1 гидротрансформатора, если последний наделен прозрачной нагрузочной характеристикой. При непрозрачной характеристике гидротрансфорf/iaTopa обороты вала 2 и насосного колеса 1 остаются неизменными. При указанном снижении оборотов турбинного колеса 3 и вала 4 наступает момент, когда соответствующие обороты звена 8становятся равными оборотам вала 2 и насосного колеса 1 и далее стремятся уменьшиться. Однако в момент полной синхронизации система управления обеспечивает включение муфты 9без буксования ее фрикционных элементов и шунтирование, то есть обеспечение кинематической связи между турбиннььм 3 и насосньии 1 колесами гидротрансформатора через планетарный механизм и муфту 9. Учитывая, что с понижением номера передачи в коробке передач 5 звенья 7 и 10 все более рассогласуются по оборотам, мо мент наступления синхронизации между звеном 8 и валом 2 наступает все более и более позже или при более низких оборотах турбинного колеса, или более низких значениях передаточного числа гидротрансформатора, под которым понимается переменное отношение оборотов его турбинного колеса к обо ротам колеса насосного. Исходя из сказанного, при высоких оборотах турбинного колеса 3 и вала когда муфта 9 находится в выключенно состоянии, планетарный механизм вращается свободно, не влияя на работу трансмиссии, что соответствует режим работы обычного гидротрансформатора в последовательном потоке мощности, который от вала 2 передается к насос ному колесу 1, далее гидравлическим путем - к турбинному колесу 3 и валу 4, от которого через коробку передач 5 передается к валу б и далее к движителю транспортного средства. Таким образом диапазон работы гидротрансформатора при описанном способе рабо ты последовательно расширяется с понижением номера передачи в коробке передач и иллюстрируется характеристиками cde для третьей передачи (фиг.2)с6е для второй передачи и cdeigдля первой передачи. Соответствующие этим характеристикам значения КПД изображены кривыми с ci| е , c,d, е, f, и c,d,e, 1., ,. Дальнейшее повышение внешней нагрузки на валу. 6, сопровождаемое снижением оборотов этого вала, а также вала 4 и турбинного колеса 3, приводит к пропорциональному снижению оборотов вала 2 и насосного колеса 1, так как после включения муфты 9 насосное и турбинное колеса гидротрансформатора кинематически связаны между собой. Очевидно, что передаточное число этой связи изменяется с изменением номера передачи в коробке передач и колеса гидротрансформатора шунтируются друг с другом при более низких значениях его передаточного числа по мере понижения номера передачи в коробке передач. При шунтировании колес гидротрансформатора его передаточное число, установившееся к моменту начала шунтирования, то есть включения муфты 9, сохраняется далее неизменным, коэффициенты момента и трансформации, а также КПД гидротранс форматора фиксируются на достигнутом значении, оставаясь далее постоянными, как бы не увеличивалась нагрузка и не уменьшались обороты насосного и турбинного колес. При этом мощность от вала 2 начинает передаваться двумя потоками. Первый поток (гидравлический) от вала 2 передается к насосному колесу 1 и далее через рабочую жидкость - к турбинному колесу 3, откуда она поступает к валу 4 и через коробку передач 5 - к выходному валу б. Второй поток (механический) от вала 2 через замкнутую йуфту 9 передается к звену 8 планетарного механизма, от которого через блок сателлитов 11 передается к звену 7 и далее к валу 4, от которого через коробку передач 5 передается к выходному валу б. Данные процессы с возрастанием внешней нагрузки сопровождаются интенсивным уменьшением гидравлического потока мощности по кубической зависимости и возрастанием механического потока, пропорционального разности между мощностью двигателя, развиваемой им на валу 2, и мощностью гидравлического потока. Отсюда при неизменности КПД гидротрансформатора в этом процессе величина общего КПД трансмиссии за счет возрастания механического потока мощности возрастает в противоположность убыванию КПД, если бы гидротрансформатор оставался в режиме последовательного потока мощности. Это возрастание КПД на третьей, -второй и первой передачах в рабочем диапазоне двигателя отображено на фиг.2 соответственно характеристиками tt , т. Соответствующие им и g- ... тяговые характеристики отображены кривыми eti, f е и gm , которые, как видно, несколько ниже тяговой характеристики при работе идротрансформатора в последовательном потоке,однако сопровождаемые, как показано, более высокими значениями КПД. Наибольший эффект по тягово-экономическим характеристикам трансмиссии обеспечивается при работе двигателя на частичных нагрузках. Следует указать, что при работе трансмиссии на первой передаче режим включения муфты 9 может отсутствовать, что переводит гидротрансформатор на работу в последовательный поток мощности с максимальным тяговым усилием. В режиме заднего хода муфта 9, как и в случае с первой передачей, может быть отключена. Отключение муфты 9 обязательно в режиме трогания транспортного средства. При возрастании внешней нагрузки описанные выше процессы происходят в обратном порядке; на соответствующих режимах (с точки g , f и С ) гидротрансформатор выводится из режима шунтирования путем выключения муфты 9 и переходит в режим последовательного потока мощности с уменьшением его диапазона с повышением номера передачи в коробке передач с переходом трансмиссии на высшей (четвертой) передаче в режигМ передачи механической, обеспечиваемый включением уфты 9.