Гідромеханічна трансмісія транспортного засобу

Гідромеханічна трансмісія транспортного засобу, що містить ведучий і ведений вали, гідравлічну гілку, виконану у вигляді гідрооб'ємної передачі (ГОП), і механічну гілку, що включає вхідний узгоджуючий редуктор, перемикаючий пристрій, коробку передач, вихідний редуктор, блокувальні та гальмові фрикційні пристрої, яка відрізняється тим, що вхідний узгоджуючий редуктор має три вихідних ланки і виконаний у виді двох планетарних механізмів, водило першого з них нерухоме, його сателіти жорстко зв'язані з ведучим валом трансмісії і вхідним валом ГОП, а епіцикл має жорсткий зв'язок з водилом другого планетарного механізму, у якого сонячна шестірня з'єднана з рухливими елементами блокувального фрикційного пристрою, а епіцикл нерухомий, перемикаючий механічний пристрій має фіксовані положення для встановлення кінематичігого зв'язку між вихідними ланками вхідного узгоджуючого редуктора, вихідним валом гідрооб'ємної передачі і проміжним валом коробки передач, що містить три планетарних механізми, у першого з них сонячна шестірня зв'язана з проміжним валом, водило має жорсткий зв'язок з головним валом, виконаним як єдина складальна одиниця із сонячними шестірнями двох інших планетарних механізмів, а епіцикл з'єднаний з одним гальмовим і двома блокувальними фрикційними пристроями, наступні два планетарних механізми коробки передач мають загальне водило, з'єднане з сонячною шестірнею вихідного планетарного редуктора, їхні епіцикли мають жорсткий зв'язок з рухливими елементами гальмових фрикційних пристроїв, причому епіцикл середнього планетарного механізму коробки передач додатково зв'язаний з блокувальним фрикційним пристроєм, що забезпечує кінематичний зв'язок з головним валом. СО Винахід відноситься до транспортного машинобудування і може бути використано як трансмісію транспортного засобу (ТЗ). Відома гідромеханічна трансмісія ТЗ, що місвтить гідрооб'ємну передачу (ГОП), три коробки передач, планетарний механізм з двома ступенями волі і чотири керуючі фрикційні пристрої (ФП), що забезпечуть чотири швидкісних діапазони [1]. Недоліком даної трансмісії є висока навантаженність її елементів при гальмуванні та обов'язкова умова працездатності ГОП. Найбільш близької по технічній суті і числу співпадаючих ознак до пропонованого винаходу є гідромеханічна передача, що містить ведучий і відомий вали, гідравлічний гілку, що включає дві гідромашини, з яких, щонайменше, одна виконана регульованою, і механічну гілку, що складається з узгоджуючого редуктора, виконаного у виді одно ступінчатої зубчастої передачі для привода вала гідронасоса (ГН), трьох планетарних механізмів і керуючих елементів (трьох блокувальних і двох гальмових ФП) і забезпечує передачу потужності в п'ятьох безступінчастих діапазонах регулювання [2]. Недоліком даної конструкції' є недосконалість кінематичної схеми, що виявляється у втраті працездатності ТЗ при виході з ладу ГОП, складність реалізації режиму гальмування, великі радіальні розміри. Заявляема і відома передачі мають наступні подібні ознаки: ведучий і відомий вали, гідравлічну гілку, що включає дві гідромашини, з яких, щонайменше, одна виконана регульованою, механічну гілку, що складається з узгоджуючого редуктора, що забезпечує роботу гідронасоса ГОП, трьох планетарних механізмів і керуючих фрикційних пристроїв В основу даного винаходу поставлена задача удосконалення гідромеханічної трансмісії шляхом збільшення її функціональних можливостей за рахунок введення нових і розширення функцій відомих елементів для забезпечення умов працездатності ТЗ при виході з ладу ГОП зі збереженням можливості руху вперед та назад у всьому швидкісному діапазоні, поліпшення експлуатаційних характеристик, у тому числі показників керованості, розгону і гальмування, зниження стомлюваності водія Для досягнення цього технічного результату в гідромеханічній трансмісії, що містить ведучий і відомий вали, гідравлічну гілку, виконану у вигляді пдрооб'ємної передачі і механічну гілку, що включає вхідний узгоджуючий редуктор, перемикаючий пристрій, коробку передач, вихідний редуктор, блокувальні та гальмові фрикційні пристрої, ВІДПОВІДНО до винаходу вхідний узгоджуючий редуктор має три вихідних ланки і виконаний у вигляді двох планетарних механізмів, водило першого з них нерухомо, його сателіти жорстко зв'язані з ведучим валом трансмісії і вхідним валом ГОП, а епіцикл має жорсткий зв'язок з водилом другого планетарного механізму, у якого сонячна шестірня з'єднана з рухливими елементами блокувального фрикційного пристрою, а епіцикл нерухомий, перемикаючий механічний пристрій має фіксовані положення для встановлення кінематичного зв'язку між вихідними ланками вхідного узгоджуючого редуктора, вихідним валом пдрооб'ємної передачі і проміжним валом коробки передач, що містить три планетарних механізми, у першого з них сонячна шестірня зв'язана з проміжним валом, водило має жорсткий зв'язок з головним валом, виконаним як єдина складальна одиниця із сонячними шестірнями двох інших планетарних механізмів, а епіцикл з'єднаний з одним гальмовим і двома блокувальними фрикційними пристроями, наступні два планетарних механізми коробки передач мають загальне водило, з'єднане із сонячною шестірнею вихідного планетарного редуктора, їхні епіцикли мають жорсткий зв'язок з рухливими елементами гальмових фрикційних пристроїв, причому епіцикл середнього планетарного механізму коробки передач додатково зв'язаний з блокувальним фрикційним пристроєм, що забезпечує кінематичний зв'язок з головним валом Фрикційні пристрої епіциклу першого планетарного механізму коробки передач забезпечують розрив потоку потужності між ведучим і відомим валами і виконують функції зчеплення, а фрикційні пристрої двох наступних планетарних механізмів коробки передач дозволяють зупиняти складне водило і виконувати функції гальма Істотні ВІДМІТНІ ознаки гідромеханічної трансмісії, що заявляється, полягають у наступному 1 Кінематична схема трансмісії забезпечує автоматичний режим руху ТЗ і ручний із шістьма передачами вперед та назад дд максимально можливої ШВИДКОСТІ Vmax, 2 Вхідний узгоджуючий редуктор, виконаний у виді двох планетарних механізмів і має три вихідних ланки у виді сателіта першого планетарного 41776 4 механізму і двох сонячних шестірень Це дозволяє в автоматичному режимі руху зі швидкостями від 0,5Vmax ДО Vmax, руХЭТИСЯ без ПЄрЄКЛЮЧЄННЯ Ф П , Э при вимиканні (виході з ладу) ГОП забезпечує рух ТЗ із шістьма передачами вперед та назад у всьому швидкісному діапазоні, 3 Для вибору режиму роботи трансмісії введений механічний перемикаючий пристрій з чотирма фіксованими положеннями, що встановлюють кінематичний зв'язок між вихідними ланками вхідного узгоджуючого редуктора і вхідними ланками коробки передач, 4 Фрикційні пристрої коробки передач крім основних функцій, накладення кінематичних зв'язків між ланками планетарних механізмів, додатково виконують функції зчеплення і гальма, 5 Система гальмування забезпечує три режими безпечна стоянка на спусках і підйомах, плавну й екстрену зупинку ТЗ Між ВІДМІТНИМИ ознаками і технічним результатом, що досягається, мається причиннонаслідковий зв'язок У пропонованій гідромеханічній трансмісії введені нові елементи 1 Вхідний узгоджуючий редуктор виконаний у виді двох планетарних механізмів, має одне вхідне і три вихідних ланки Перша вихідна ланка забезпечує кінематичний зв'язок між ведучим валом і гідронасосом ГОП, дві інших - мають однакові по модулі, але протилежно спрямовані кутові швидкості обертання, що забезпечує повний реверс у всьому швидкісному діапазоні руху ТЗ при відключенні (виході З ладу) ГОП, 2 Відпадає необхідність у зчепленні, оскільки його функції виконують ФП першого планетарного механізму коробки передач, 3 Гальмова система включає чотири ФП коробки передач, що істотно підвищує її ефективність, зменшує знос дисків тертя і підвищує ресурс трансмісії Винахід, що заявляється, є новим, оскільки він невідомий з рівня техніки, має винахідницький рівень, тому що введення в конструкцію вхідного узгоджуючого редуктора, із трьома вихідними ланками явно не випливає з рівня техніки, промислове застосовно, що підтверджено ескізним проектом Технічна сутність і принцип роботи гідромеханічної трансмісії пояснюються кресленням Трансмісія містить вхідний узгоджуючий редуктор, виконаний у виді двох планетарних механізмів ПМ1 і ПМ2, пдрооб'ємну передачу, що включає гідравлічно зв'язані ГН регульованої подачі і ГМ, механічний перемикаючий пристрій (далі перемикаючий пристрій), шести швидкісну коробку передач (ПМЗ, ПМ4 і ПМ5), вихідний редуктор ПМ6 і сім керуючих ФП з яких три блокувальні, а чотири - гальмові Ведучий вал 1 трансмісії жорстко зв'язаний із сателітом 2 ПМ1, що знаходиться в зачепленні із сонячною шестірнею 3 і епіциклом 4 Сателіт 5 цього планетарного механізму жорстко зв'язаний із вхідним валом 6 ГН 7 ГОП Вихідний вал 8 ГМ 9 ГОП з'єднаний з перемикаючим пристроєм 10, призначеним для передачі потужності з ведучого вала 1 на проміжний вал 11 у залежності від режиму роботи трансмісії Епіцикл 4 ПМ1 жорстко 5 41776 зв'язаний з водилом ПМ2, сонячна шестірня 12 10 Похила шайба ГН переводиться в полоякою зв'язана з елементами блокувального ФП, а ження є = Є2, при якому ковзання гальма 27 дорівйого епіцикл 13 нерухомий Проміжний вал 11 жонює нулю рстко зв'язаний із сонячною шестірнею 14 ПМЗ, 11 Включається гальмо 27 і ТЗ розганяється водило якого виконане як єдина складальна одиза рахунок збільшення подачі ГН до максимальнониця з головним валом 15, сонячними шестірнями го значення є = 1 16 ПМ4 і 17 ПМ5 Блокувальні ФП 18 і 19 забезпе12 Виключається гальмо 27 чують з'єднання епіциклу 20 ПМЗ з головним ва13 Похила шайба ГН переводиться в проміжне лом 15 і сонячного шестірнею 12 ПМ2 Складне положення є = ез, при якому має місце нульове водило 21 є загальним для ПМ4, ПМ5 і жорстко ковзання блокувального ФП 24 з'єднано із сонячною шестірнею 22 вихідного ре14 Включається блокувальний ФП 24 і ТЗ роздуктора ПМ6 Епіцикл 23 ПМ4 зв'язаний з рухлиганяється за рахунок збільшення подачі ГН до мавими елементами блокувального ФП 24, що заксимального значення є = 1 безпечує його з'єднання з головним валом 15 і 15 Виключається фрикційний пристрій 24 гальмом 25 Епіцикл 26 ПМ5 з'єднаний з рухливи16 Похила шайба ГН переводиться в поломи елементами гальма 27 Стояночне гальмо 28 ження нульової подачі є = 0, одночасно зменшу(ручник), що з'єднує складне водило 21 з корпусом ється кутова швидкість обертання ТД до ш т д = ш-і, трансмісії, має механічний привід керування і запри якій ковзання ФП 19 дорівнює нулю безпечує утримання зупиненого ТЗ на спусках і 17 Одночасно включаються два ФП блокувапідйомах Гальмо 29 при включенні забезпечує льний 19 і гальмо 25 Швидкість руху ТЗ збільшукінематичний зв'язок епіциклу 20 ПМЗ з корпусом ється за рахунок розгону ТД, що виводиться на трансмісії Передача потужності із сонячної шестірежим максимальної потужності рні 22 вихідного редуктора ПМ6 здійснюється його 18 Виключаєіься гальмо 25 і зменшується куводилом, жорстко з'єднаним з відомим вадом ЗО това швидкість обертання ТД до и>тд = оог, при якій кутова швидкість епіциклу 26 ПМ5 дорівнює нулю Робота трансмісії визначається положенням 19 Включається гальмо 27 і збільшується перемикаючого пристрою 10, що має 4 фіксовані швидкість руху ТЗ за рахунок розгону ТД до режиположення, що відповідають режимам А, Б, В и Г му максимальної потужності Режим А - безпечна стоянка ТЗ 20 Виключається гальмо 27 і зменшується куВедучий вал 1 обертається з частотою обертова швидкість ТД до Штд = соз, при якій ковзання тання тягового двигуна (ТД), перемикаючий приблокувального ФП 24 дорівнює нулю стрій 10 знаходиться в положенні А, кінематичний 21 Включається ФП 24, швидкість руху ТЗ збізв'язок між ТД і проміжним валом 11 розімкнутий, льшується за рахунок розгону ТД до режиму маквключене стояночне гальмо 28 симальної потужності Режим Б - робота трансмісії в автоматичному 22 Похила шайба ГН переміщається з полорежимі ження нульовий є = 0 у положення максимальної є 1 Перемикаючий пристрій 10 встановлений у = 1 подачі Це забезпечує розгін ТЗ до максимальположенні А но МОЖЛИВОЇ ШВИДКОСТІ руху V=Vmax 2 Тяговий двигун працює без навантаження в В автоматичному режимі роботи трансмісії кірежимі холостого ходу Його кутова швидкість нематична схема дозволяє реалізувати задній Обертання ШТд ЗбіЛЬШуЄТЬСЯ ДО ЗНачеННЯ 10Тд max, рух до швидкості 0,2Vmax Для цього необхідно в що відповідає режиму максимальної потужності пп 8 11 похилу шайбу ГН переміщати з поло3 Включається гальмо 25 ження нульовиі є = 0 подачі в положення є = - 1 , 4 Похила шайба ГН ГОП знаходиться в полощо забезпечує негативне передатне відношення женні нульової подачі с = 0 Параметр є визначає ГОП і зміну напрямку обертання проміжного вала положення похилої шайби, що характеризує пода11 на протилежне чу ГН ГОП При є = 1 має місце максимальна поРежим В - прямолінійний рух уперед з виклюдача і збіг напрямків обертання ГН і ГМ При є = -1 ченої ГОП так само має місце максимальна подача, але наПеремикаючий пристрій 10 знаходиться в попрямки обертання ГН і ГМ протилежні ложенні В, у якому накладається твердий кінема5 Перемикаючий пристрій 10 переводиться в тичний зв'язок між сонячною шестірнею 12 ПМ2 і положення Б, при якому встановлюється твердий проміжним валом 11 кінематичний зв'язок між вихідним валом 8 ГМ Працює тільки механічна гілка трансмісії ПоГОП і проміжним валом 11 тужність від ведучого вада 1 передається на сате6 Похила шайба ГН переводиться з положенліт 2, який зв'язаний з епіциклом 4 ПМ1, що оберня є = 0 у проміжне положення є = Єї для зрушутає сонячну шестірню 12 ПМ2 і проміжний вал 11 вання ГМ із місця без навантаження Трансмісія має три ступені волі і для передачі 7 Виключається стояночне гальмо 28 і вклюобертання з ведучого вала 1 на відомий ЗО необчається гальмо 29 хідно накласти два зв'язку - включити два ФП Но8 Похила шайба ГН переміщається з проміжмери вмикаємих ФП і силові потоки потужності, у ного положення є = Єї у положення максимальної залежності від номера передачі, представлені в подачі є = 1 Це приводить до розгону ТЗ за рахутаблиці нок ГОП 9 Виключається гальмо 25 41776 Таблиця Номера ланок Передача 18 29 1 X 2 X Силовий потік 25 27 X 3 24 4 1 -2-4-12-11-14-15-17-21-22-30 X X 1-2-4-12-11-14-15-16-23-21-22-30 X 6 1-2-4-12-11-14-15-16-21-22-30 X X 5 X X 1 -2-4-12-11-14-20-15-16-21-22-30 X 1.2-4-12-11 -14-20-15-17-21-22-30 X 1-2-4-12-11-14-20-15-23-16-21-22-30 Режим Г - прямолінійний рух назад з виключеної ГОП. Для реалізації цього режиму необхідно перевести перемикаючий пристрій 10 у положення Г. Це забезпечує з'єднання сонячної шесгірні З ПМ1 з проміжним валом 11. Передатні відносини ПМ1 і ПМ2 підібрані так, щоб кутові швидкості обертання сонячних шестірень 3 і 12 були рівні по модулі, але протилежні по напрямку. Зміна напрямку обертання проміжного вала 11 на протилежне дозволяє, використовуючи алгоритм дій режиму В, реалізувати повний реверс у всьому швидкісному діапазоні. Гальмування Гальмування ТЗ має три режими: 1. Утримання ТЗ на стоянці за допомогою стояночного гальма 28 (ручника); 2. Плавне гальмування педаллю гальма за рахунок одночасного включення ФП 24, 25 і 27; 3. Екстрене гальмування ТЗ за рахунок одночасного впливу водієм наручник і педаль гальма. Використання даного технічного рішення дозволяє забезпечити працездатність ТЗ у випадку виходу з ладу ГОП, підвищити характеристики керованості, розгону і гальмування, збільшити ресурс трансмісії за рахунок зниження зносу робочих поверхонь фрикційних пристроїв, знизити стомлюваність водія за рахунок автоматизації процесу переключення передач. Пропонована кінематична схема гідромеханічної трансмісії покладена в основу ескізного проекту. Використані джерела 1. Авторське посвідчення СРСР №990553, кл. В60К17/08, В60К17/08, В60К17/10, 1983. 2. Авторське посвідчення СРСР №1592614, кл. F16H47/04, 1990. mmmj 22/ s = і ПМ6 ТЛМ5 і лш ПМ4 ПМ2 пмі ФІГ. ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул. Сім'ї Хохлових, 15, м. Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90