RU2335414C1

RU2335414C1 - Hydromechanical transmission

Info

Publication number: RU2335414C1
Application number: RU2007124501/11A
Authority: RU
Inventors: Константин Исаакович Городецкий (RU); Константин Исаакович Городецкий; Валерий Мирхитович Шарипов (RU); Валерий Мирхитович Шарипов
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2008-10-10

Abstract

FIELD: transportation.

SUBSTANCE: input shaft of transmission is connected with engine, and output shaft is connected with vehicle mover. Positive-displacement hydromechanical transmission contains three-link differential gear train and hydrostatic power drive with two hydraulic interconnected hydraulic units. One of hydraulic units is made adjustable and is connected with input shaft and another is made non-adjustable and is connected with differential gear train. Transmission is equipped with additional stepped mechanical transmission built-in in parallel with positive-displacement hydromechanical transmission and directly connecting input shaft with output shaft. Positive-displacement hydromechanical transmission and additional stepped mechanical transmission are alternatively engaged by control unit, for instance by changeover clutch functionally connected with clutch and brake which are provided in one of differential links.

EFFECT: simplification of cinematics for power transfer from engine to output shaft, reduction of hydraulic units displacement and fuel consumption, and improving efficiency of transmission.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности тракторостроения, и предназначено для трансмиссий тракторов различного назначения, например сельскохозяйственных, или аналогичных им транспортно-тяговых машин.The invention relates to the field of transport engineering, in particular tractor engineering, and is intended for transmissions of tractors for various purposes, for example, agricultural, or similar transport and traction machines.

Известна гидромеханическая трансмиссия транспортного средства, имеющая приводной вал, связанный с двигателем, и выходной вал, связанный с движителем, а также объемную гидромеханическую передачу, выполненную с двумя регулируемыми гидромашинами и содержащую четырехзвенный планетарный механизм, управляемые муфты и зубчатые передачи (RU 2096672, 1997 г.). Трансмиссия обеспечивает бесступенчатое регулирование передаточного отношения с двухпоточной передачей мощности. Применение двух регулируемых гидромашин и удвоенного числа звеньев дифференциала усложняет ее конструктивно, т.к. требует системы одновременного управления синхронизаторами, а также предохраняющего автоматического управления отключением при перегрузках и т.п.A hydromechanical transmission of a vehicle is known, having a drive shaft connected to the engine and an output shaft connected to the engine, as well as a volumetric hydromechanical transmission made with two adjustable hydraulic machines and containing a four-link planetary mechanism, controllable couplings and gears (RU 2096672, 1997 .). The transmission provides stepless gear ratio control with dual-stream power transmission. The use of two adjustable hydraulic machines and a doubled number of differential links complicates its structurally, because It requires a simultaneous synchronizer control system, as well as a safety automatic shutdown control during overloads, etc.

Известна гидромеханическая трансмиссия транспортного средства (RU 2238457, 2004 г.) с объемной гидромеханической передачей, одна гидромашина которой регулируемая, другая - нерегулируемая, а механическая часть передачи выполнена в виде двух трехзвенных дифференциалов. Трансмиссия работает как полнопоточная и двухпоточная с дифференциалом на выходе.A hydromechanical transmission of a vehicle is known (RU 2238457, 2004) with a volume hydromechanical transmission, one hydraulic machine of which is adjustable, the other is unregulated, and the mechanical part of the transmission is made in the form of two three-link differentials. The transmission operates as a full-flow and dual-flow transmission with a differential at the output.

Использование этих аналогов оправдано, в основном, в машинах, функционально близких к автомобилям, большая часть работы которых происходит преимущественно на относительно высоких скоростях, т.к. конструктивное усложнение в них обусловлено целесообразным разделением общего диапазона на несколько поддиапазонов.The use of these analogs is justified mainly in cars functionally close to cars, most of which work mainly at relatively high speeds, because the structural complication in them is due to the appropriate division of the general range into several sub-bands.

Наиболее близким аналогом (прототипом) изобретения по числу совпадающих существенных признаков является гидромеханическая трансмиссия тягово-транспортной гусеничной машины (RU 2294849, 2007 г.), содержащая корпус, приводной вал, связанный с двигателем, выходной вал, связанный с движителем, двухпоточную объемную гидромеханическую передачу с двумя трехзвенными дифференциальными механизмами и объемным гидроприводом с двумя гидравлически связанными между собой гидромашинами, одна из которых выполнена регулируемой и связана с приводным валом, а другая - нерегулируемая и связана с солнечной шестерней первого дифференциала. Эпициклические шестерни обоих дифференциалов выполнены с блокировкой на корпус и с помощью муфт и шестеренчатых передач связаны с приводным валом. Водило второго дифференциала кинематически связано с солнечной шестерней первого дифференциала и через реверс и промежуточный вал кинематически связано с выходным валом.The closest analogue (prototype) of the invention by the number of matching essential features is a hydromechanical transmission of a traction transport tracked vehicle (RU 2294849, 2007), comprising a housing, a drive shaft connected to the engine, an output shaft connected to the mover, two-stream hydromechanical transmission with two three-link differential mechanisms and volumetric hydraulic drive with two hydraulically interconnected hydraulic machines, one of which is adjustable and connected to the drive shaft, the other - non-adjustable and is connected to the sun gear of the first differential. The epicyclic gears of both differentials are interlocked and connected to the drive shaft using couplings and gears. The carrier of the second differential is kinematically connected to the sun gear of the first differential and kinematically connected via the reverse and intermediate shaft to the output shaft.

К недостаткам прототипа следует отнести насыщенность устройства кинематическими узлами и связями, усложняющую его конструктивное решение и обуславливающую снижение КПД машины; необходимость использования гидромашин с завышенным рабочим объемом, рассчитанным на все диапазоны скоростей, как рабочих, так и транспортных.The disadvantages of the prototype should include the saturation of the device with kinematic nodes and connections, complicating its design solution and causing a decrease in machine efficiency; the need to use hydraulic machines with an overestimated working volume, designed for all speed ranges, both working and transport.

Задача, реализуемая изобретением, направлена на повышение экономической эффективности трансмиссии и, соответственно, транспортного средства.The task carried out by the invention is aimed at improving the economic efficiency of the transmission and, accordingly, the vehicle.

Технический результат от использования изобретения состоит в уменьшении рабочего объема гидромашин, упрощении конструктивных связей, повышении КПД путем снижения абсолютных потерь.The technical result from the use of the invention is to reduce the working volume of hydraulic machines, simplify structural connections, increase efficiency by reducing absolute losses.

Технический результат достигается тем, что гидромеханическая трансмиссия, содержащая корпус, приводной вал, связанный с двигателем, выходной вал, связанный с движителем, двухпоточную объемную гидромеханическую передачу с трехзвенным дифференциальным механизмом, одно звено которого через муфту и шестеренчатую передачу связано с приводным валом и снабжено тормозом для блокировки на корпус, а другое связано с выходным валом, и объемным гидроприводом с двумя гидравлически связанными между собой гидромашинами, одна из которых выполнена регулируемой и связана с приводным валом, а другая - нерегулируемой и связана с третьим звеном дифференциального механизма, согласно изобретению, выполнена с возможностью выборочного отключения объемной гидромеханической передачи и имеет дополнительную механическую передачу, по меньшей мере одноступенчатую, встроенную параллельно объемной гидромеханической передаче и связывающую напрямую выходной вал с приводным, а также управляющее устройство, например, в виде переключаемой муфты, функционально сблокированной с упомянутыми тормозом и муфтой одного из звеньев дифференциала так, что при ее включении объемная гидромеханическая передача отключена посредством этих тормоза и муфты, и передача мощности от двигателя на выходной вал осуществляется через ступенчатую дополнительную механическую передачу.The technical result is achieved in that the hydromechanical transmission comprising a housing, a drive shaft connected to the engine, an output shaft connected to the mover, a two-threaded volumetric hydromechanical transmission with a three-link differential mechanism, one link of which is connected to the drive shaft via a clutch and gear transmission and equipped with a brake to lock onto the housing, and the other is connected to the output shaft, and surround hydraulic actuator with two hydraulically interconnected hydraulic machines, one of which is made p adjustable and connected to the drive shaft, and the other unregulated and connected to the third link of the differential mechanism according to the invention, is configured to selectively shut off the volume hydromechanical transmission and has an additional mechanical transmission, at least one-stage, built-in parallel to the volume hydromechanical transmission and directly connecting the output a drive shaft, as well as a control device, for example, in the form of a switched clutch functionally interlocked with said brakes m and a clutch of one of the differential links so that when it is switched on, the hydromechanical transmission is disconnected by means of these brakes and clutches, and the power is transmitted from the engine to the output shaft via a stepwise additional mechanical transmission.

Для тракторов и подобных им тягово-транспортных машин в отличие от автомобилей характерны такие режимы работы, когда наибольшее время работы происходит на скоростях не более 13-15 км/ч (основной диапазон рабочих скоростей), и определенный поток мощности, например, в сельскохозяйственных тракторах идет на работу навесного орудия. При этом транспортные скорости составляют дополнительный не основной диапазон. Поэтому целесообразно обеспечение бесступенчатого регулирования скорости объемной гидромеханической передачей осуществлять в основном рабочем диапазоне, а для регулирования транспортных скоростей использовать дополнительную механическую ступенчатую передачу, что и составляет сущность предлагаемого решения. Это позволяет уменьшить рабочий объем гидромашин, избежать конструктивного усложнения трансмиссии за счет сокращения кинематических связей и узлов.For tractors and similar towing and transport vehicles, unlike automobiles, such operating modes are characteristic when the maximum operating time occurs at speeds of not more than 13-15 km / h (the main range of operating speeds), and a certain power flow, for example, in agricultural tractors goes to work mounted tools. Moreover, transport speeds make up an additional non-main range. Therefore, it is advisable to provide stepless speed control by volume hydromechanical transmission in the main operating range, and to control transport speeds use an additional mechanical step transmission, which is the essence of the proposed solution. This allows you to reduce the working volume of hydraulic machines, to avoid constructive complication of the transmission by reducing kinematic links and nodes.

Изобретение проиллюстрировано чертежами, где на фиг.1 приведена кинематическая схема трансмиссии с одноступенчатой дополнительной механической передачей (пример); на фиг.2 - то же с многоступенчатой передачей.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a kinematic diagram of a transmission with a single-stage additional mechanical transmission (example); figure 2 is the same with multi-stage transmission.

Трансмиссия содержит приводной вал 1, связанный с двигателем 2, выходной вал 3, связанный с движителем транспортного средства (на представленных чертежах условно не показан), объемную гидромеханическую передачу, содержащую объемный гидропривод с двумя гидравлически связанными между собой гидромашинами: регулируемой 4 и нерегулируемой 5 и трехзвенный дифференциальный механизм с коронной шестерней 6, солнечной шестерней 7 и водилом 8.The transmission contains a drive shaft 1 connected to the engine 2, an output shaft 3 connected to the vehicle propulsion unit (not shown conventionally in the drawings), a volumetric hydromechanical transmission comprising a volumetric hydraulic drive with two hydraulically interconnected hydraulic machines: adjustable 4 and unregulated 5 and three-link differential mechanism with a ring gear 6, a sun gear 7 and a carrier 8.

Одно из звеньев дифференциала, например в конкретном исполнении (фиг.1 и 2) коронная шестерня 6, имеет тормоз 9 для блокировки на корпус 10 и через муфту 11 и шестеренчатую передачу 12 связано с приводным валом 1. Другое звено дифференциала, в конкретном исполнении водило 8, связано с выходным валом 3, а третье звено, солнечная шестерня 7, через шестеренчатую передачу 13 - с валом нерегулируемой машины 5. Вал регулируемой машины 4 шестеренчатой передачей 14 связан с приводным валом 1.One of the differential links, for example, in a particular design (Figs. 1 and 2), the ring gear 6, has a brake 9 for locking onto the housing 10 and is connected to the drive shaft 1 through the clutch 11 and gear 12. Another differential link, in a particular embodiment 8, is connected with the output shaft 3, and the third link, the sun gear 7, through the gear 13 is connected with the shaft of the unregulated machine 5. The shaft of the adjustable machine 4 is gear 14 connected to the drive shaft 1.

Трансмиссия содержит также дополнительную механическую передачу 15, одно-, двух- или многоступенчатую, встроенную параллельно основной объемной гидромеханической передаче, и управляющее устройство 16, например, в виде переключаемой муфты, функционально сблокированной с тормозом 9 и муфтой 11. Устройство 16 может быть выполнено и другим каким-либо известным образом.The transmission also contains an additional mechanical gear 15, one-, two- or multi-stage, built-in parallel to the main volumetric hydromechanical transmission, and a control device 16, for example, in the form of a switchable clutch, functionally interlocked with the brake 9 and clutch 11. The device 16 can be made and in any other way known.

При выполнении дополнительной механической передачи многоступенчатой (фиг.2) она снабжена, например, шестеренчатыми передачами 17, 18 и муфтами 19, 20.When performing additional multi-stage mechanical transmission (FIG. 2), it is equipped, for example, with gears 17, 18 and clutches 19, 20.

Работа трансмиссии поясняется на конкретном примере исполнения (фиг.1).The transmission is illustrated by a specific example of execution (figure 1).

От двигателя 2 энергия передается на приводной вал 1. При отключенных муфтах 11 и 16 и включенном тормозе 9 (заторможенной коронной шестерне 6) энергия с приводного вала 1 на выходной вал 3 передается только через объемный гидропривод. При этом обеспечивается движение транспортного средства (ТС) передним и задним ходом в диапазоне низких скоростей с возможностью остановки ТС. Этот режим является полнопоточным.From engine 2, energy is transmitted to drive shaft 1. With clutches 11 and 16 turned off and brake 9 turned on (braked ring gear 6), energy is transmitted from drive shaft 1 to output shaft 3 only through a volume hydraulic drive. This ensures the movement of the vehicle (TS) forward and reverse in the low speed range with the possibility of stopping the vehicle. This mode is full threaded.

Двухпоточный режим обеспечивается при растормаживании коронной шестерни 6 тормозом 9 и включенной муфте 11. Тогда энергия передается двумя потоками: механическим - через дифференциал и гидравлическим - через объемный гидропривод. Эти два потока в дифференциале суммируются и передаются на выходной вал 3. В этом режиме реализуется основной рабочий диапазон скоростей.The dual-flow mode is ensured when the crown gear 6 is released by the brake 9 and the clutch 11 is turned on. Then the energy is transmitted by two streams: mechanical - through the differential and hydraulic - through the volumetric hydraulic drive. These two flows in the differential are summed and transmitted to the output shaft 3. In this mode, the main operating speed range is realized.

Режим транспортных скоростей реализуется включением управляющего устройства 16 - тогда тормозом 9 и муфтой 11 гидропривод с дифференциалом отключаются, и энергия с двигателя 2 передается на выходной вал 3 напрямую через дополнительную ступенчатую механическую передачу.The mode of transport speeds is implemented by turning on the control device 16 - then the brake 9 and the clutch 11 the hydraulic drive with differential are switched off, and the energy from the engine 2 is transmitted to the output shaft 3 directly through an additional step mechanical transmission.

Таким образом, благодаря разделению функций объемной гидромеханической передачи (работает в основном рабочем режиме) и дополнительной ступенчатой механической передачи (работает в режиме транспортных скоростей) достигнута возможность снижения рабочего объема гидромашин и упрощения кинематики передачи энергии от двигателя на движитель ТС. В результате снижается расход топлива, повышается КПД и эффективность ТС в целом.Thus, due to the separation of the functions of the volumetric hydromechanical transmission (operating in the main operating mode) and the additional stepwise mechanical transmission (operating in the mode of transport speeds), it is possible to reduce the working volume of hydraulic machines and simplify the kinematics of energy transfer from the engine to the vehicle propulsion. As a result, fuel consumption is reduced, the efficiency and efficiency of the vehicle as a whole are increased.

Claims

A hydromechanical transmission comprising a housing, a drive shaft connected to the engine, an output shaft connected to the mover, a two-threaded volumetric hydromechanical transmission with a three-link differential mechanism, one of the links of which is connected to the drive shaft through a clutch and gear transmission and is equipped with a brake to lock onto the housing, and the other is connected with the output shaft, and surround hydraulic drive with two hydraulically interconnected hydraulic machines, one of which is made adjustable and connected to the drive shaft and the other is unregulated and connected with the third link of the differential mechanism, characterized in that it is made with the possibility of selectively disabling the volumetric hydromechanical transmission and has an additional mechanical transmission built in parallel to the latter, at least one-stage, directly connecting the output shaft to the drive shaft, and also controlling a device, for example, in the form of a switched clutch, functionally interlocked with said brake and a clutch of one of the differential links so that when it is turned on The volume hydromechanical transmission is switched off by means of the aforementioned clutch and brake, and power is transmitted from the engine to the output shaft via a stepwise additional mechanical transmission.