Трансмиссия транспортного средства Советский патент 1982 года по МПК B60K17/10 

(54) ТРАНСМИССИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к средствам наземного транспорта и предназначено для использования в трансмиссиях колесных и гусеничных машин, таких как автомобили тракторы, тягачи и другие подобные машины.

Известна трансмиссия транспортного средства, содержаш,ая регулируемую передачу, состояш.ую из объемных гидронасоса и гидромотора, элементы Браш,ения которых связаны соответственно с ведуш,им и ведомым валами передачи, а одна из управляюших полостей одного связана с управляющей полостью другого гидромагистралью, систему управления передачей и инерционный аккумулятор энергии в виде маховика с приводом, состоящим из гидрообъемной мащины, кинематически связанной с упомянутой передачей. Трансмиссия присоответствующем управлении регулируемыми передачами обеспечивает движение транспортного средства с использованием маховика в режимах постоянной скорости, разгона, торможения, а также зарядку аккумулятора энергии на стоянке. В трансмиссии в качестве регулируемых передач применены тороидные передачи, не обладающие при

жестких требованиях к габаритам и весу, достаточной надежностью и долговечностью К тому же тороидальные передачи являются передачами механического типа, что затрудняет размещение инерционного аккумулятора энергии в любом удобном месте транспортного средства. В качестве регулируемых передач могут быть применены регулируемые передачи любого типа, например объемные, применение которых предусмотрено в предлагаемом изобретении. Это позволяет обеспечить повыщение на10дежности, компактности конструкции по сравнению с тороидными передачами, а также расщиряет компоновочные возможности трансмиссии 1.

Недостатками известной трансмиссии

5 являются большие габариты, обусловленные тем, что гидропривод маховика имеет минимум две объемные гидромащины; трудности в компоновке трансмиссии, связанные с тем, что одна из двух гидромашин инерционного аккумулятора энергии связана с ведущим валом зубчатым редуктором, а, следовательно, не имеет гибких возможностей по размещению в любом удобном месте трансмиссии.

Цель изобретения - уменьшение габаритов при сохранении функциональных возможностей.

Поставленная цель достиг,ается тем, что каждая из управляющих полостей гидрообъемной машины привода маховика связана гидромагистралью соответственно со второй из упомянутых полостей объемных, гидронасоса и гидромотора.

Кроме того, .0 целью облегчения работы инерционного аккумулятора в режиме остановки ведомого вала упомянутой передачи, упомянутая система управления выполнена в виде двухпозиционного управляемого гидрораспределителя для обеспечения отсоединения гидромотора и для соединения упомянутой гидрообъемной машины с гидронасосом регулируемой передачи.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемой трансмиссии с инерционным аккумулятором энергии; на фиг. 2 - график тяговой характеристики транспортного средства в координатах давление - производительность основных гидромашин; на фиг. 3 вариант исполнения схемы предлагаемой трансмиссии с двухпозиционным золотниковым устройством.

Предлагаемая трансмиссия содержит ведуший 1 и выходной 2 валы, первый из которых соединен с двигателем, а второй с ведущими колесами транспортного средства. Оба вала связаны через регулируемую гидропередачу из двух основных объемных гидромашин 3 и 4, соединенных между собой двумя гидромагистралями, одна из которых соединяет гидромашины 3 и 4 непосредственно. Другая гидромагистраль 5 соединения основных гидромашин, состоящая из участков 6 и 7, осуществлена через гидрообъемный привод маховика 8, выполненный в виде дополнительной регулируемой гидромашины 9.

Работа трансмиссии на различных режимах происходит следующим образом.

В режиме активного движения транспортного средства двигатель приводит во вращение ведущий вал 1, а, следовательно, и связанную с ним основную гидромашину 3, работаюшую в данном режиме как насос с производительностью, которая определяется положением органа управления этой гидромашиной. Рабочая жидкость от насоса под давлением поступает в магистраль 5 и далее во вторую основную гидромашину 4, работающую как гидромотор. Частота вращение выходного вала 2 основной гидромашины 4 при ее постоянном рабочем объеме определяется производительностью гидромашины 3, а . момент пропорционален разности давлений в магистралях высокого 5 и низкого 7 давлений. Если производительность гидромашины 9 равна, с учетом КПД и частоты вращения маховика, производительности основной гидромашины 3,

то гидромашина 9 не оказывает существенного сопротивления движению жидкости по замкнутому контуру и работает как расходомер в магистралях низкого давления 6 и 7, перепуская жидкость, расход которой

определяется производительностью гидромашины 3. Изменение скорости движения транспортного средства осуществляется синхронным регулированием рабочих объемов основной 3 и дополнительной 9 гидромащин при обеспечении их равной производительности. При этом частота вращения вала дополнительной гидромашины 9, а, следовательно, и связанного с ним маховика 8 не меняется. Предельная тяговая характеристика транспортного средства ограничена кривой максимальной мощности двигателя (линия N на фиг. 2).

В режиме торможения транспортного средства основная гидромашина 4 работает как насос, осуществляющий подачу рабочей

жидкости с высоким давлением в магистраль 7. При этом поглощение тормозной мощности можно обеспечить как маховиком 8, так и двигателем транспортного средства путем соответствующего регулирования основной 3 и дополнительной 9 гидромашин. При поглощении тормозной мощности транспортного средства маховиком 8 рабочие объемы основной 3 и дополнительной 9 гидромащин уменьшаются, но с условием опережающего уменьшения производительности

0 гидромашины 9. При этом уменьшение произ водительности гидромашины 3 соответствует уменьшающейся за счет падения скорости транспортного средства производительности гидромащины 4, а разность в производительностях гидромашин 3 и 9 обеспечивает принудительное увеличение частоты вращения маховика 8, на которое расходуется тормозная мощность транспортного средства. Двигатель в данном случае не воспринимает тормозной мощности и может

0 работать либо в оптимальном с точки зрения топливной экономичности режиме, либо, как и прежде, в активном режиме. В первом случае гидромащина 3 работает как расходомер в магистралях низкого давления 6 и 5, двигатель свободен от нагрузки. Во втором случае гидромашина 3, работающая в активном режиме, развивает в магистрали 5 повышенное давление, которое передается через гидромашину 4 и суммируется с высоким давлением в магистраР ли 7, передающей тормозную мощность транспортного средства. Разность давлений в магистралях 7 и 6 увеличивается, а следовательно, растет и момент на валу гидромащины 9, что, при соответствующем регулировании гидромашины 9, приводит к более интенсивному процессу увеличения кинетической энергии в маховике за счет использования активной мощности двигателя.

При поглощении тормозной мощности транспортного средства двигателем рабочие объемы основной 3 и дополнительной 9 гидромащин уменьщаются синхронно при обеспечении их равной производительности с учетом КПД и частоты вращения маховика. В этом случае гидромащина 9 работает как расходомер, а основная гидромащина 4 как насос, осуществляющий подачу рабочей жидкости с высоким давлением в гидромагистрали 7 и 6 (в гидромагистрали 5 низкое давление).

Процесс использования энергии, запасенной маховиком, выглядит следующим образом.

Если сила сопротивления движению становится больще, чем может преодолеть двигатель при работе в заданной рациональной точке внешней характеристики без изменения скорости движения транспортного средства за счет изменения передаточного числа трансмиссии, частота вращения вала двигателя в соответствии с его приспособляемостью начинает уменьщаться. Следовательно, уменьшается и производительность кинематически связанной с двигателем основной гидромашины 3. В силу того, что положение регулирующих органов гидромашин 3 и 9 остается неизменным, а частота вращения вала гидромашины 9 определяется частотой вращения маховика 8, имеющего больщой запас кинетической энергии, наступает рассогласование в их производительностях. При этом в магистрали 6 возникает повыщенное давление, которое через гидромашину 3 и магистраль 5 передается на основную гидромащину 4. Разность давлений в магистралях 5 и 7 возрастает, что приводит к росту момента на валу гидромащины 4, а, следовательно, и на связанных с ним ведущим колесах движителя транспортного средства при сохранении скорости его движения. По мере падения запаса кинетической энергии в маховике 8 рабочий объем гидромашины 9 увеличивается для компенсации рассогласования производительностей гидромащины 3 и 9.

Следует отметить, что повыщенное давление, возникающее в магистралях 5 и 6, не приводит к дополнительной загрузке двигателя, так как разность давлений остается величиной постоянной и равной разности давлений при движении без использования инерционного аккумулятора энергии. Поэтому двигатель возвращается на режим работы в заданной точке внещней характеристики. Если тяжелый участок дороги не преодолен, процесс использования энергии, запасенной маховиком, не прекращается, поддерживая постоянной скорость транспортного средства.

Предельная тягов41я характеристика транспортного средства с инерционным аккумулятором энергии может быть представлена кривой N (фиг. 2), на которой положение каждой текущей точки определяется техническими характеристиками дополнительной гидромащины 9 (фиг. 1) и ее совместной работой с основными гидромащинами 3 и 4.

Дополнительное увеличение запаса кинетической энергии в маховике можно обеспечить также в режиме активного движения транспортного средства, когда на движение не требуется полная мощность двигателя, и он работает на частичных характеристиках. Для этого двигатель выводится на работу в заданную, например, при неизменной частоте вращения его вала, рациональную точку внещней характеристики без изменения положения органов управления, регулирующих скорость движения транспортного средства. Частота вращения вала двигателя в соответствии с его приспособляемостью начинает увеличиваться, и, соответственно, увеличивается производительность кинематически связанной с двигателем основной гидромащины 3. В силу того, что положение регулирующих органов гидромащин 3 к 9 остается неизменным, а частота вращения вала гидромащины 9 определяется частотой вращения маховика 8, наступает рассогласование в их производительностях. При этом в магистралях 5 и 7 повыщается давление при сохранении перепада давления в них, а, следовательно, и момента на ведущих колесах транспортного средства. Перепад давления в магистралях 7 и 6 увеличивается, обеспечивая необходимый момент для принудительного увеличения частоты вращения маховика 8, пропорционального разности производительностей (с учетом КПД) гидромашины 1 и 9. По мере увеличения запаса кинетической энергии в маховике 8 рабочий объем гидромашины 9 уменьщается для компенсации рассогласования производительностей гидромащины 3 и 9.

Режим противовращения выходного вала 2 трансмиссии, т. е. задний ход транспортного средства, обеспечивается перемещением регулирующих органов гидромашин от нейтрали в сторону, противоположную их перемещению при переднем ходе транспортного средства. При этом меняется направление циркуляции жидкости в замкнутом контуре, что приводит к изменению вращения выходного вала 2. Процесс использования кинетической энергии, запасенной маховиком, аналогичен описанному с той лишь разницей, что энергия маховика передается непосредственно на гидромашину 4.

Следует отметить также что трансмиссия при достаточном запасе кинетической энергии в маховике обеспечивает движение транспортного средства при отключенном двигателе. Это осуществляется синхронным изменением рабочих объемов гидромашин 9 и 3. Для обеспечения работы инерционного аккумулятора энергии в режиме остановки выходного вала 2 трансмиссии (при необходимости принудительного вращения маховика 8 от двигателя в процессе аккумулирования энергии или запуска двигателя за счет энергии, запасенной маховиком) трансмиссия может быть снабжена переключающим золотниковым устройствам 10 с возможностью непосредственного соединения двумя магистралями б и 5 основной гидромашины 3 с дополнительной гидромашиной 9при одновременном отсоединении второй основной гидромашины 4 от двух названных. Первое положение (фиг. 3) обеспечивает работу инерционного аккумулятора в режиме остановки выходного вала 2 трансмиссии. При этом золотниковое устройство 10соединяет магистрали 5 и 7, образуя замкнутый контур циркуляции рабочей жидкости через регулируемую передачу из двух объемных гидромащин 3 и 9. Второе положение золотникового устройства (при переводе по стрелке А) создает связи магистралей 5 и 7 с основной гидромашиной 4, что обеспечивает работу трансмиссии в режимах движения транспортного средства, как было описано. Положительный эффект новой tpaHCMHCсии заключается в сокращении гидрообъемных машин до трех, вместо четырех по прототипу, что уменьшает габариты, а также улучшает компоновочные возможности трансмиссии за счет только гидравлической связи привода маховика с основными гидромашинами.

8 Формула изобретения . Трансмиссия транспортного средства, содержащая регулируемую передачу, состоящую из объемных гидронасоса и гидромотора, элементы вращения которых связань соответственно с ведущим и ведомым валами передачи, а одна из управляющих полостей одного связана с управляющей полостью другого гидромагистралью, систему управления упомянутой передачей и инерционный аккумулятор энергии в виде маховика с приводом, состоящим из гидрообъемной машины, кинематически связанной с упомянутой передачей, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения габаритов при сохранеНИИ функциональных возможностей, каждая из управляющих полостей гидрообъемной машины привода маховика связана гидромагистралью соответственно с второй из упомянутых управляющих полостей объемных гидронасоса и гидромотора. 2. Трансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения работы инерционного аккумулятора в режиме остановки ведомого вала упомянутой передачи, упомянутая система управления выполнена в виде двухпозиционного управляемого гидрораспределителя для обеспечения отсоединения гидромотора и для соединения упомянутой гидрообъемноймашины с гидронасосом регулируемой передачи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Е. Kraus, М. Е. Ores « А Transmission System for Singleschaft Cas Turbine Power Truck, Журнал США «SAE paper, 1973, № 730644 (прототип).

А/