RU2087336C1

RU2087336C1 - Hydraulic transmission

Info

Publication number: RU2087336C1
Authority: RU
Inventors: Н.И. Одинцов; В.И. Одинцов
Original assignee: Одинцов Виталий Иванович
Priority date: 1989-07-07
Filing date: 1989-07-07
Publication date: 1997-08-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; hydraulic transmissions including hydraulic pumps and hydrostatic motors and hydraulic pumps and hydraulic cylinders for use in vehicle transmission and mounted hydraulic system of tractor as automatic leverless gearbox. SUBSTANCE: capacity control shaft of pump is connected with tie-rid 19 of accelerator pedal through first cam mechanism 11 and 13, spring 16 and second cam mechanism 14 and 15. It occupies positions in which working medium press force in delivery space on shaft is balanced by force of spring acting on shaft whose value, in its turn, depends on position of accelerator pedal to maintain constant speed of engine shaft. EFFECT: enlarged operating capabilities. 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидравлическим передачам, включающим гидронасосы и гидродвигатели объемного вытеснения, а также гидронасосы и гидроцилиндры, и может быть использовано в трансмиссии транспортных средств, а также в навесной гидравлической системе тракторов в качестве автоматической безрычажной коробки передач, позволяющей водителю управлять не скоростью, а ускорением движения транспортного средства, а также рабочего органа. The invention relates to mechanical engineering, namely to hydraulic transmissions, including hydraulic pumps and volume displacement hydraulic motors, as well as hydraulic pumps and hydraulic cylinders, and can be used in the transmission of vehicles, as well as in the mounted hydraulic system of tractors as an automatic gearless transmission allowing the driver to control not speed, but acceleration of the vehicle, as well as the working body.

Поддержание постоянного числа оборотов двигателя транспортного средства при изменении внешней нагрузки на трансмиссии в известных устройствах осуществляется через автоматическое управление подачей топлива в сочетании с ручным управлением коробкой передач. Maintaining a constant number of revolutions of the engine of the vehicle when changing the external load on the transmission in known devices is carried out through automatic control of the fuel supply in combination with manual control of the gearbox.

В заявленном техническом решении трансмиссия является гидравлической и содержит гидродвигатель объемного вытеснения в сочетании с регулируемым гидронасосом по патенту Великобритании N 1152188, НКИ F 1 F, опубл. 1966 г. выполняющим функции бесступенчатой коробки передач, который является прототипом к заявленному устройству. Регулируемый гидронасос содержит две шестерни, введенные в зацепление и закрепленные на валах, один из которых соединен с валом двигателя внутреннего сгорания, а другой, перемещающийся для регулирования производительности насоса, связан с корпусом через пружину. In the claimed technical solution, the transmission is hydraulic and contains a volume displacement hydraulic motor in combination with an adjustable hydraulic pump according to UK patent N 1152188, NCI F 1 F, publ. 1966, performing the functions of a continuously variable gearbox, which is a prototype of the claimed device. The adjustable hydraulic pump contains two gears engaged and fixed on the shafts, one of which is connected to the shaft of the internal combustion engine, and the other, moving to regulate the performance of the pump, is connected to the housing through a spring.

Недостатком известной трансмиссии является то, что она не обеспечивает оптимального режима работы двигателя при трогании с места, при переключении передач, при несоответствии с включенной передачи скорости движения транспортного средства, и то, что она требует постоянного оперирования рычагом коробки передач. A disadvantage of the known transmission is that it does not provide optimal engine operation when starting, when shifting gears, when the vehicle’s speed does not match the gear engaged, and that it requires constant operation of the gear lever.

Целью изобретения является повышение удобства управления транспортным средством и обеспечение полностью оптимального режима работы двигателя путем автоматического поддержания постоянного числа оборотов его вала через изменение передаточного отношения в зависимости от внешней нагрузки и подачи топлива. The aim of the invention is to increase the convenience of driving a vehicle and ensuring a completely optimal engine operating mode by automatically maintaining a constant number of revolutions of its shaft by changing the gear ratio depending on the external load and fuel supply.

Поставленная цель достигается тем, что в гидравлической трансмиссии, содержащей бесступенчатую коробку передач, выполненную в виде размещенного в корпусе регулируемого шестеренного насоса с приводным валом и перемещающимся валом для регулирования производительности насоса, свободный конец которого кинематически связан через пружину с корпусом, а приводной вал насоса соединен с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания, снабженного педалью управления подачей топлива, кинематическая связь вала для регулирования производительности насоса с корпусом выполнена в виде двух поворотных кулачков, двух одноплечих рычагов и двух роликов, первый из которых закреплен в центральной части одного из одноплечих рычагов, а другой на торцевой части конца вала для регулирования производительности насоса, причем первый поворотный кулачок установлен с возможностью взаимодействия с роликом конца упомянутого вала и сочленен через пружину со свободным плечом одноплечего рычага с роликом, а второй поворотный кулачок жестко закреплен на оси вращения второго одноплечего рычага с возможностью взаимодействия с роликом другого рычага, и свободное плечо второго одноплечего рычага связано с тягой педали управления подачи топлива. This goal is achieved in that in a hydraulic transmission containing a continuously variable gearbox made in the form of an adjustable gear pump located in the housing with a drive shaft and a moving shaft to control the pump capacity, the free end of which is kinematically connected through the spring to the housing, and the pump drive shaft is connected with a crankshaft of an internal combustion engine equipped with a fuel control pedal, kinematic shaft coupling for regulation manufacturer of the pump with the casing is made in the form of two rotary cams, two single-arm levers and two rollers, the first of which is fixed in the central part of one of the single-arm levers, and the other on the end of the shaft end to control the pump capacity, the first rotary cam is installed with the possibility of interaction with a roller of the end of said shaft and articulated through a spring with a free shoulder of a one-armed lever with a roller, and the second rotary cam is rigidly fixed to the axis of rotation of the second one-armed lever with the possibility of interaction with the roller of another lever, and the free shoulder of the second one-armed lever is connected with the thrust of the fuel supply control pedal.

Такое выполнение гидравлической трансмиссии обеспечивает оптимальный режим работы двигателя постоянно путем автоматического поддержания постоянного числа оборотов его вала через изменение передаточного отношения в зависимости от внешней нагрузки и подачи топлива за счет того, что в зависимости от внешней нагрузки на трансмиссии рабочее тело в нагнетательной полости действует с определенной силой давления на вал для регулирования производительности насоса и перемещает его до положения, в котором сила давления рабочего тела уравновешена силой давления пружины, действующей на вал через первый кулачковый механизм, создающий такую зависимость положения вала от давления рабочего тела, при какой момент нагрузки на коленчатом валу двигателя остается постоянным и меняется лишь в зависимости от положения педали управления подачей топлива, которая соединена с пружиной через второй кулачковый механизм, создающий такую зависимость момента нагрузки на коленчатом валу двигателя от подачи топлива, при какой число оборотов коленчатого вала двигателя остается постоянным. This embodiment of the hydraulic transmission ensures the optimal operation of the engine constantly by automatically maintaining a constant number of revolutions of its shaft through a change in the gear ratio depending on the external load and fuel supply due to the fact that, depending on the external load on the transmission, the working fluid in the injection cavity acts from a certain the pressure force on the shaft to control the pump capacity and moves it to a position in which the pressure force of the working fluid is equal the pressure of the spring acting on the shaft through the first cam mechanism, which creates such a dependence of the position of the shaft on the pressure of the working fluid, at which the load moment on the crankshaft of the engine remains constant and changes only depending on the position of the fuel supply pedal, which is connected to the spring through the second cam mechanism, creating such a dependence of the load moment on the crankshaft of the engine on the fuel supply, at which the number of revolutions of the crankshaft of the engine remains constant.

Кроме того, для водителя повышается удобство управления движением транспортного средства благодаря отсутствию рычага коробки передач. Облегчается управление транспортным средством при трогании с места, при разгоне, при езде "накатом", при езде по трудной дороге. Водитель сможет поддерживать не скорость, а ускорение движения и ему достаточно будет лишь нажать педаль управления подачей топлива, и коробка передач сама "подберет" необходимое передаточное отношение и плавно изменит его согласно разгона или замедления. In addition, the driver improves the convenience of controlling the movement of the vehicle due to the lack of a gear lever. It makes driving easier when starting off, when accelerating, when coasting, and when driving on a difficult road. The driver will be able to maintain not speed, but acceleration of the movement and it will be enough for him to just press the fuel control pedal, and the gearbox itself will "select" the necessary gear ratio and smoothly change it according to acceleration or deceleration.

Техническое решение с такими отличительными признаками в патентной и научно-технической литературе на обнаружено, а поэтому предполагается, что оно отвечает критериям "новизна" и "существенные отличия". A technical solution with such distinctive features has not been found in the patent and scientific and technical literature, and therefore it is assumed that it meets the criteria of "novelty" and "significant differences".

На фиг.1 изображен общий вид автоматически регулируемого насоса; на фиг. 2 сечение по А-А; на фиг.3 сечение по Б-Б. Figure 1 shows a General view of an automatically regulated pump; in FIG. 2 section along AA; figure 3 section along BB.

Автоматически регулируемый насос состоит из корпуса 1, в котором размещены приводной вал с шестерней 2, установленный в полной обойме 3 и усеченной обойме 4, перемещающийся вал для регулирования производительности насоса с усеченным поршнем на одном конце 5, с закрепленным с помощью резьбы полным поршнем 6 на другом конце. Между поршнями через уплотнительные шайбы 7 и 8 установлена шестерня 9 на подшипниковой втулке 10, а со стороны поршня 6 в торцевом пазу вала установлен ролик 11. К корпусу насоса прикреплен корпус механизма управления 12, в пазах которого шарнирно установлены поворотный кулачок 13 с возможностью взаимодействия с роликом 11, одноплечий рычаг 14 и поворотный кулачок 15. Поворотный кулачок 13 сочленен через пружину 16 со свободным плечом одноплечего рычага 14, в центральной части которого закреплен ролик 17 с возможностью взаимодействия с поворотным кулачком 15. На оси вращения последнего жестко закреплен одноплечий рычаг 18, свободное плечо которого связано с тягой педали управления подачей топлива 19. Элементы механизма управления закрыты крышкой 20, закрепленной на корпусе 12. На входе насоса между поршнями и обоймами в корпусе имеется канал 21 для сообщения торцевых полостей с входным отверстием. На выходе насоса между поршнями и обоймами в корпусе имеется выточка, в которой расположены добавочный поршень 22, закрепленный на усеченном поршне, и уплотняющая призма 23, закрепленная на усеченной обойме. An automatically adjustable pump consists of a housing 1, in which a drive shaft with gear 2 is placed, mounted in a full cage 3 and a truncated cage 4, a moving shaft for regulating the performance of the pump with a truncated piston at one end 5, with a full piston 6 fixed to the thread the other end. A gear 9 is mounted between the pistons through the sealing washers 7 and 8 on the bearing sleeve 10, and a roller 11 is mounted on the piston 6 side of the shaft end of the shaft 11. The control gear housing 12 is attached to the pump housing, in the grooves of which the rotary cam 13 is pivotally mounted to interact with a roller 11, a one-arm lever 14 and a rotary cam 15. The rotary cam 13 is articulated through the spring 16 with the free shoulder of the one-arm lever 14, in the central part of which a roller 17 is mounted with the possibility of interaction with the rotary cam 15. On the axis of rotation of the latter, a one-arm lever 18 is rigidly fixed, the free shoulder of which is connected with the thrust of the fuel control pedal 19. The elements of the control mechanism are closed by a cover 20 mounted on the housing 12. At the pump inlet, there is a channel 21 for pistons and clips in the housing messages of the end cavities with the inlet. At the pump outlet, between the pistons and the cages, there is a recess in the housing in which an additional piston 22 is located, mounted on a truncated piston, and a sealing prism 23, mounted on a truncated cartridge.

Автоматически регулируемый насос работает следующий образом. Automatically adjustable pump operates as follows.

От двигателя внутреннего сгорания приводятся во вращение шестерни насоса 2 и 9, и рабочее тело переносится во впадинах их зубьев из входной полости в нагнетательную. При появлении внешней нагрузки на трансмиссии в нагнетательной полости возникает давление рабочего тела на поршни 5, 6 и 22 вала 5. Площадь полного поршня выполнена большей, чем площадь усеченного и добавочного вместе взятых, поэтому рабочее тело действует с силой давления на вал в сторону ролика 11, который перемещается под действием этой силы, поворачивает кулачок 13 и растягивает пружину 16 до положения равновесия. Каждому значению внешней нагрузки на трансмиссии будет соответствовать определенное положение вала 5. При увеличении внешней нагрузки производительность насоса уменьшится, а при уменьшении внешней нагрузки производительность насоса увеличится. Чтобы при этом оставался постоянным момент нагрузки на коленчатом валу двигателя, необходимо выполнение следующей зависимости длины зацепления зубьев шестерней l от величины давления рабочего тела p: p•l const. Кулачок 13 служит для получения этой зависимости. From the internal combustion engine, the gears of the pump 2 and 9 are driven into rotation, and the working fluid is transferred to the cavities of their teeth from the inlet cavity to the discharge. When an external load on the transmission appears in the injection cavity, the pressure of the working fluid on the pistons 5, 6 and 22 of the shaft 5 occurs. The area of the full piston is larger than the area of the truncated and additional combined, therefore the working fluid acts with pressure on the shaft toward the roller 11 , which moves under the action of this force, rotates the cam 13 and stretches the spring 16 to the equilibrium position. A specific position of the shaft 5 will correspond to each value of the external load on the transmission. With an increase in the external load, the pump capacity will decrease, and with a decrease in the external load, the pump capacity will increase. To ensure that the load moment on the crankshaft of the engine remains constant, it is necessary to fulfill the following dependence of the gearing length of gear teeth l on the working fluid pressure p: p • l const. Cam 13 serves to obtain this dependence.

При нажатии на педаль подачи топлива перемещается тяга 19, которая поворачивает одноплечий рычаг 18. Одноплечий рычаг 18 действует через поворотный кулачок 15 и ролик 17 на одноплечий рычаг 14, а тот перемещает закрепленный на нем конец пружины 16. Так как зависимость силы давления пружины от длины перемещения ее конца является функцией линейной, то постоянство момента нагрузки на коленчатом валу при изменении внешней нагрузки на трансмиссии при этом не нарушится. Момент нагрузки на коленчатом валу будет меняться при повороте педали управления подачей топлива. Поворотный кулачок 15 служит для получения такой зависимости момента нагрузки от подачи топлива, при какой остается постоянным число оборотов коленчатого вала двигателя. When you press the fuel pedal, the rod 19 moves, which rotates the one-arm lever 18. The one-arm lever 18 acts through the rotary cam 15 and the roller 17 on the one-arm lever 14, and that moves the end of the spring 16 fixed on it. Since the spring pressure depends on the length moving its end is a linear function, then the constancy of the load moment on the crankshaft when changing the external load on the transmission will not be violated. The load moment on the crankshaft will change when you turn the fuel control pedal. The rotary cam 15 serves to obtain such a dependence of the load moment on the fuel supply, at which the number of revolutions of the engine crankshaft remains constant.

Технико-экономическая эффективность данного предложения заключается в том, что по сравнению с прототипом обеспечивается полностью оптимальный режим работы двигателя и повышаются удобства управления транспортным средством. The technical and economic efficiency of this proposal lies in the fact that, in comparison with the prototype, a completely optimal engine operating mode is provided and the convenience of driving a vehicle is increased.

Claims

A hydraulic transmission comprising a continuously variable transmission made in the form of an adjustable gear pump located in the housing with a drive shaft and a moving shaft to control the pump capacity, the free end of which is kinematically connected through the spring to the housing, and the pump drive shaft is connected to the crankshaft of the internal combustion engine, equipped with a fuel control pedal, characterized in that, in order to ensure optimal engine operation by automatically to maintain a constant number of revolutions of its shaft by changing the gear ratio depending on the external load and fuel supply and increasing the convenience of driving the vehicle, the kinematic connection of the shaft to regulate the pump performance with the housing is made in the form of two rotary cams, two single-arm levers and two rollers, the first of which is fixed in the central part of one of the one-arm levers, and the other on the end part of the shaft end to control the pump capacity, the first the rotary cam is mounted to interact with the roller of the end of said shaft and articulated through the spring with the free shoulder of the one-arm lever with the roller, and the second rotary cam is rigidly fixed to the axis of rotation of the second one-arm lever to interact with the roller of the other lever, and the free shoulder of the second one-arm lever is connected with the thrust of the fuel control pedal.