RU2188352C2 - Hydromechanical transmission - Google Patents
Hydromechanical transmission Download PDFInfo
- Publication number
- RU2188352C2 RU2188352C2 RU2000117656A RU2000117656A RU2188352C2 RU 2188352 C2 RU2188352 C2 RU 2188352C2 RU 2000117656 A RU2000117656 A RU 2000117656A RU 2000117656 A RU2000117656 A RU 2000117656A RU 2188352 C2 RU2188352 C2 RU 2188352C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wheel
- brake
- pump
- reactor
- hydromechanical transmission
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arrangement Of Transmissions (AREA)
Abstract
Description
Область использования - транспортное машиностроение. The area of use is transport engineering.
Известна автобусная гидромеханическая передача [1], содержащая гидродинамический преобразователь крутящего момента, совмещенный с гидрозамедлителем, в круге циркуляции которого расположены насосное, турбинное и реакторное колеса, тормоз включения гидрозамедлителя и планетарную коробку передач, включающую планетарные механизмы и фрикционные элементы управления. В этой передаче применен гидродинамический преобразователь (гидротрансформатор) обратного хода с максимальным КПД около 70%. Для повышения общего КПД гидромеханической передачи в ней между двигателем и гидротрансформатором установлен планетарный дифференциал, пропускающий часть мощности двигателя в коробку передач помимо гидротрансформатора, что усложняет конструкцию. На режиме гидрозамедлителя останавливается насосное колесо с помощью тормоза включения гидрозамедлителя и включается передача заднего хода, в результате чего турбинное колесо получает противовращение. Чтобы не допустить забросов частоты вращения турбинного колеса, использование режимов гидрозамедлителя ограничивается двумя низшими передачами при соответствующих скоростях движения автобуса. Однако в этом случае эффективность гидродинамического торможения в плане защиты колесных тормозов автобуса от износа снижается, поскольку примерно 96% тормозной энергии выделяется автобусом на скоростях движения от 30 до 70 км/ч и менее 2% на участке до 15 км/ч. Known bus hydromechanical transmission [1], containing a hydrodynamic torque converter combined with a water retarder, in the circulation circle of which are pump, turbine and reactor wheels, a brake brake and a planetary gearbox, including planetary gears and friction controls. In this transmission, a reverse hydrodynamic converter (torque converter) is used with a maximum efficiency of about 70%. To increase the overall efficiency of the hydromechanical transmission, a planetary differential is installed in it between the engine and the torque converter, passing part of the engine power into the gearbox in addition to the torque converter, which complicates the design. In the mode of the hydraulic retarder, the pump wheel is stopped with the brake of the hydraulic retarder and the reverse gear is engaged, as a result of which the turbine wheel gets counter-rotation. To prevent overspeeding of the turbine wheel speed, the use of the hydraulic retarder modes is limited to two lower gears at the corresponding bus speeds. However, in this case, the effectiveness of hydrodynamic braking in terms of protecting the wheel brakes of the bus from wear is reduced, since approximately 96% of the braking energy is released by the bus at speeds from 30 to 70 km / h and less than 2% in the section up to 15 km / h.
Отмеченные недостатки передачи-аналога принципиально устранены в автобусной гидромеханической передаче по патенту 2104431 Российской Федерации [2]. Эта передача в данной заявке принята за прототип. The noted drawbacks of the analog transmission were fundamentally eliminated in the hydromechanical bus transmission according to the patent 2104431 of the Russian Federation [2]. This transfer in this application is taken as a prototype.
Передача-прототип содержит гидродинамический преобразователь крутящего момента, снабженный блокировочным фрикционом и совмещенный с гидрозамедлителем, в круге циркуляции которого расположены насосное, турбинное, реакторное и тормозное колеса и дисковый тормоз остановки последнего, а также планетарную коробку передач. The prototype transmission contains a hydrodynamic torque converter equipped with a locking clutch and combined with a hydraulic retarder, in the circulation circle of which there are pump, turbine, reactor and brake wheels and a disk brake for stopping the latter, as well as a planetary gearbox.
Отрываясь по концептуальной новизне и эффективности и от других аналогов в мировой практике, передача-прототип по представленным в патенте 2104431 материалам не содержит достаточных указаний для воплощения ее в оптимальную реальную конструкцию. Так, планетарная коробка передач на схеме передачи представлена моноблоком, из которого вынесен тормоз включения гидрозамедлителя. Конструкторские проработки схемы показали, что такая компоновка приводит к увеличению габаритов передачи по сравнению с посекционным ее исполнением. Нет указаний о выполнении выходного вала гидропреобразователя, связанного с турбинным колесом. При отсутствии демпфера крутильных колебаний, который в прототипе исключен, этот вал не может иметь произвольную крутильную жесткость, поскольку в этом случае планетарная коробка передач может оказаться динамически перегруженной, что уменьшит ее срок службы. Coming off in terms of conceptual novelty and efficiency and from other analogues in world practice, the prototype transmission based on the materials presented in patent 2104431 does not contain sufficient indications for translating it into an optimal real design. So, the planetary gearbox in the transmission scheme is represented by a monoblock, from which the brake brake is applied. Design studies of the scheme showed that such an arrangement leads to an increase in the dimensions of the transmission compared to its sectional execution. There is no indication of the performance of the output shaft of the hydraulic converter associated with the turbine wheel. In the absence of a torsional vibration damper, which is excluded in the prototype, this shaft cannot have arbitrary torsional rigidity, since in this case the planetary gearbox may be dynamically overloaded, which will reduce its service life.
В прототипе нет указаний о профилировке лопаток тормозного колеса и месторасположении его вывода за пределы круга циркуляции. Поскольку для типового трехколесного гидротрансформатора тормозное колесо является принципиально новым элементом, без соответствующих указаний оптимальную конструкцию гидротрансформатора-гидрозамедлителя выполнить невозможно. In the prototype there are no indications about the profiling of the brake wheel blades and the location of its output outside the circle of circulation. Since the brake wheel is a fundamentally new element for a typical three-wheeled torque converter, it is impossible to perform the optimal design of the torque converter-hydraulic retarder without appropriate instructions.
В прототипе нет также конструктивных признаков планетарной коробки передач, связей ее отдельных элементов и их числа. Авторы предлагаемой заявки, опираясь на приведенную в патенте схему, предложили, по сути, конкретную схему со всеми конструктивными признаками, удовлетворяющую по функциональным характеристикам требованиям широкого класса транспортных машин. In the prototype there are also no structural features of a planetary gearbox, the connections of its individual elements and their number. The authors of the proposed application, relying on the scheme given in the patent, proposed, in fact, a specific scheme with all design features that meets the functional characteristics of the requirements of a wide class of transport vehicles.
И, наконец, существенным элементом конструкции, гидропреобразователя является муфта свободного хода, устанавливаемая в колесо реактора. В прототипе нет рекомендаций по типу и конструкции муфты свободного хода, обеспечивающей максимальную ее работоспособность. Между тем авторами заявки на основании длительного опыта исследований и эксплуатации различных конструкций муфт свободного хода найдена оптимальная конструкция, не ограничивающая ресурс гидромеханических передач транспортных машин и именно она, по мнению авторов, должна применяться в заявляемой передаче. And finally, an essential structural element of the hydraulic converter is a freewheel installed in the reactor wheel. In the prototype there are no recommendations on the type and design of the freewheel, which ensures its maximum performance. Meanwhile, the authors of the application, on the basis of long-term experience in research and operation of various designs of overrunning clutches, found an optimal design that does not limit the resource of hydromechanical gears of transport vehicles and, in the authors' opinion, it should be used in the claimed gear.
Таким образом, усовершенствование прототипа в данной заявке достигается тем, что предлагаемая гидромеханическая передача собрана в корпусе, состоящем из трех разъемных секций, в первой из которых установлен гидропреобраэователь с тормозным колесом, снабженным двумя концентричными рядами лопаток, причем наружный ряд лопаток размещен в верхней части круга циркуляции между насосным и турбинным колесами, а внутренний - в нижней части круга циркуляции между реакторным и насосным колесами, во второй секции размещены дисковый тормоз остановки тормозного колеса, две фрикционные муфты, три дисковых тормоза и два дифференциальных механизма планетарной коробки передач, первый из которых имеет промежуточные сателлиты, эпициклическая шестерня второго дифференциального механизма связана с эпициклической шестерней первого дифференциального механизма, причем первый и второй дифференциальные механизмы имеют общее водило, а третий дифференциальный механизм с выходным валом размещен в третьей секции. Thus, the improvement of the prototype in this application is achieved by the fact that the proposed hydromechanical transmission is assembled in a housing consisting of three detachable sections, the first of which has a hydraulic converter with a brake wheel equipped with two concentric rows of vanes, the outer row of vanes being located in the upper part of the circle circulation between the pump and turbine wheels, and the inner - in the lower part of the circulation circle between the reactor and pump wheels, in the second section there is a stop brake brake wheel ki, two friction clutches, three disc brakes and two planetary gear differential gears, the first of which has intermediate satellites, the epicyclic gear of the second differential gear is connected to the epicyclic gear of the first differential gear, and the first and second differential gears have a common carrier, and a third differential mechanism with an output shaft is located in the third section.
Кроме того, угол установки лопаток наружного ряда тормозного колеса равен выходному углу установки лопаток насосного колеса, а угол установки лопаток внутреннего ряда равен входному углу установки лопаток насосного колеса, тормозное колесо снабжено щелевыми уплотнениями между насосным и реакторным колесами. In addition, the angle of installation of the blades of the outer row of the brake wheel is equal to the outlet angle of installation of the blades of the pump wheel, and the angle of installation of the blades of the inner row is equal to the input angle of installation of the blades of the pump wheel, the brake wheel is equipped with gap seals between the pump and reactor wheels.
Кроме того, реакторное колесо гидромеханической передачи установлено на роликовой муфте свободного хода, ролики которой подпружинены в сторону наружной заклинивающей поверхности. In addition, the reactor wheel of the hydromechanical transmission is mounted on a freewheel roller coupling, the rollers of which are spring-loaded towards the outer wedging surface.
Кроме того, турбинное колесо гидромеханической передачи связано с плавающим упругим выходным валом гидропреобразователя с дозированной крутильной жесткостью, соединенным с входным валом коробки передач через первую фрикционную муфту. In addition, the hydromechanical transmission turbine wheel is connected to the floating elastic output shaft of the hydraulic converter with dosed torsional stiffness, connected to the input shaft of the gearbox through the first friction clutch.
Предлагаемая передача представлена на фиг.1-5. На фиг.1 показано общее конструктивное оформление передачи в продольном разрезе, на фиг.2 отдельно представлен гидропреобразователь, на фиг.3 показано сопряжение лопаток тормозного колеса с насосной лопаткой, на фиг.4 показана конструкция муфты свободного хода, на фиг.5 отдельно представлен выходной вал гидропреобразователя. The proposed transmission is presented in figures 1-5. Figure 1 shows the overall structural design of the transmission in longitudinal section, figure 2 separately shows the hydraulic converter, figure 3 shows the pairing of the brake wheel vanes with the pump blade, figure 4 shows the design of the freewheel, figure 5 separately presents output shaft of the hydraulic converter.
Гидромеханическая передача (ГМП, фиг. 1) содержит гидродинамический преобразователь крутящего момента, снабженный блокировочным фрикционом 1 и совмещенный с гидрозамедлителем, в круге циркуляции которого расположены насосное 2, турбинное 3, реакторное 4 и тормозное колесо 5. Дисковый тормоз 6 остановки тормозного колеса 5 вынесен за пределы рабочей полости гидропреобразователя. Планетарная коробка передач простирается от дискового тормоза 6 вправо до выходного вала ГМП поз.7. Основной отличительный признак заключается в том, что ГМП собрана в корпусе, состоящем из трех разъемных секций (I, II и III на фиг.1), в первой из которых установлен гидропреобразователь с тормозным колесом 5 (см.фиг.1 и 2), снабженным двумя концентричными рядами лопаток, причем наружный ряд лопаток 8 размещен в верхней части круга циркуляции между насосным и турбинным колесами, а внутренний 9 в нижней части круга циркуляции между реакторным 4 и насосным 2 колесами, во второй секции размещены дисковый тормоз 6 остановки тормозного колеса 5, две фрикционных муфты 10 и 11, три дисковых тормоза 12, 13 и 14 и два дифференциальных механизма 15 и 16 планетарной коробки передач, первый из которых имеет промежуточные сателлиты 17, эпициклическая шестерня 18 второго дифференциального механизма 16 связана с эпициклической шестерней 19 первого дифференциального механизма 15, причем первый и второй дифференциальные механизмы имеют общее водило 20, а третий дифференциальный механизм 21 с выходным валом 7 передачи размещены в третьей секции. Hydromechanical transmission (GMF, Fig. 1) contains a hydrodynamic torque converter equipped with a locking friction clutch 1 and combined with a hydraulic retarder, in the circulation circle of which there are
Предлагаемая ГМП работает следующим образом. После запуска двигателя последовательным переключением передач от 1-й до 4-й осуществляется разгон транспортной машины, например автобуса, до требующейся скорости движения. Для торможения автобуса отпускается педаль подачи топлива в двигатель и осуществляется воздействие на орган управления гидрозамедлителем, в результате чего срабатывает тормоз 6 и гидротрансформатор переводится в режим гидрозамедлителя. Насосное и турбинное колеса начинают взаимодействовать с остановившимся тормозным колесом 5 и выходной вал ГМП вместе с автобусом замедляются. Для окончания торможения снимается воздействие на орган управления гидрозамедлителем, в результате чего тормоз 6 выключается, а тормозное колесо 5 переходит на свободное вращение с угловой скоростью, практически равной угловой скорости вращения насосного колеса. The proposed GMF works as follows. After starting the engine by sequential gear shifting from 1st to 4th, the transport vehicle, for example, the bus, is accelerated to the required speed. To brake the bus, the pedal of the fuel supply to the engine is released and the control element of the hydraulic retarder is applied, as a result of which the brake 6 is activated and the torque converter is put into the mode of the hydraulic retarder. The pump and turbine wheels begin to interact with the stopped
Благодаря размещению наружного ряда лопаток 8 тормозного колеса 5 в верхней части круга циркуляции между насосным и турбинным колесами осуществляется мощное гидродинамическое торможение, позволяющее, как показывают расчеты, практически полностью разгрузить колесные тормоза автобуса и получать при этом замедления в 0,7...1,0 м/с2 на скоростях движения от 30 до 70 км/ч.Due to the placement of the outer row of vanes 8 of the
Конструктивное исполнение ГМП в трех разъемных секциях с вышеуказанным размещением в них основных узлов ГМП позволило свести до минимума объем механосборочных работ, исключило потребность в дорогостоящих приспособлениях и специальном станочном оборудовании, что сделало по ориентировочным оценкам стоимость предлагаемой ГМП в условиях серийного производства в Российской Федерации в 2...3 раза ниже стоимости аналогичных ГМП зарубежного производства (Фойт, Цанрадфабрик, Аллисон и др.). The design of the GMF in three detachable sections with the above-mentioned placement of the main nodes of the GMF in them made it possible to minimize the amount of mechanical assembly, eliminated the need for expensive tools and special machine equipment, which made indicative estimates the cost of the proposed GMF in mass production in the Russian Federation in 2 ... 3 times lower than the cost of similar GMFs of foreign production (Voith, Tsanradfabrik, Allison, etc.).
На фиг.3 показан пример сопряжения лопаток тормозного колеса с лопатками насосного колеса. Из фиг.3 видно, что угол установки βторм.1 лопаток 22 наружного ряда 8 тормозного колеса 5 равен выходному углу β2H установки лопаток 23 насосного колеса 2, а угол установки βторм.2 лопаток 24 внутреннего ряда 9 тормозного колеса 5 равен входному углу установки β1H лопаток 23 насосного колеса 2. Такое сопряжение лопаток приводит к тому, что угловая скорость вращения тормозного колеса 5 в тяговом режиме гидротрансформатора становится практически равной угловой скорости вращения насосного колеса, что при равенстве углов на входе в насосное колесо исключает появление дополнительных ударных потерь по сравнению с 3-колесным гидротрансформатором. Это обусловливает возможность получения высоких значений максимального КПД в предлагаемом гидропреобразователе (до 90%). Этому также способствует введение щелевых уплотнений с зазором Δ минимально допустимым по радиальному биению между тормозным колесом и насосным и реакторным колесами (фиг.2, поз. 25).Figure 3 shows an example of pairing the vanes of the brake wheel with the vanes of the pump wheel. From figure 3 it is seen that the installation angle βtorm.1 of the
На фиг.4 показан пример конструктивного оформления роликовой муфты свободного хода (фиг.1, поз.26), на которую установлено колесо реактора 4. Муфта содержит звездочку 27 с наружной заклинивающей поверхностью 28, ролики 29, обойму 30 с внутренней заклинивающей поверхностью 31 и прижимные пружины 32 роликов. Пружины установлены так, что прижимное усилие направлено через ролик в сторону наружной заклинивающей поверхности (см. пунктирную стрелку). Это приводит к тому, что переходный процесс от заклиненного состояния муфты к расклиненному происходит при меньшем давлении ролика на внутреннюю цилиндрическую заклинивающую поверхность, что снижает ее износ, от которого существенно зависит долговечность работы муфты свободного хода, особенно с плоской наружной заклинивающей поверхностью. Опыт эксплуатации подобных муфт свободного хода показал, что они перестают быть ограничивающим долговечность ГМП элементом конструкции, тогда как даже в лучших конструкциях зарубежных ГМП, например Аллисон, муфта свободного хода становится ограничивающим фактором после 500 тыс.км пробега машины. Figure 4 shows an example of the structural design of the freewheel roller coupling (Fig. 1, item 26), on which the
На фиг. 5 показан пример конструктивного оформления выходного вала 33 гидропреобразователя, связанного с турбинным колесом 3. При включенном блокировочном фрикционе I, что имеет место в 50...70 всего времени эксплуатации транспортной машины, мощность двигателя передается непосредственно на этот вал. Неравномерность хода поршневого двигателя даже при наличии маховика, который обычно насаживается на носок коленвала, приводит к появлению резонансных частот в гидромеханической передаче, при которых наблюдаются максимальные динамические нагрузки, способные значительно понизить работоспособность валов, зубчатых передач, фрикционных дисков. Правильным выбором крутильной жесткости вала 33, производимым по специальной методике, разработанной авторами, резонансная частота ГМП уводится за пределы рабочего диапазона частот вращения коленвала двигателя, что делает динамическую нагруженность передачи вполне приемлемой. Для заявляемой ГМП, работающей с 6- или 8-цилиндровыми двигателями с равномерным чередованием вспышек, это имеет место при соотношении
Свободная "плавающая" установка этого вала в осевом направлении уменьшает изгибающие нагрузки на вал, возникающие от расцентровок (в пределах допусков) вращающихся деталей по отношению к корпусным.In FIG. 5 shows an example of the design of the
The free "floating" installation of this shaft in the axial direction reduces the bending loads on the shaft arising from the misalignment (within tolerances) of the rotating parts with respect to the body parts.
Таким образом, предлагаемая ГМП в целом:
- увеличивает средние скорости движения на 1O...15%
- увеличивает приемистость на 15...20%
- увеличивает проходимость на слабых грунтах
- уменьшает утомляемость водителя
- увеличивает долговечность трансмиссионных узлов в 3...4 раза.Thus, the proposed GMF as a whole:
- increases average speeds by 1O ... 15%
- increases pick-up by 15 ... 20%
- increases patency on soft soils
- reduces driver fatigue
- increases the durability of the transmission units by 3 ... 4 times.
Эти преимущества проявляются в основном по сравнению с механическими коробками передач транспортных машин и обусловлены, главным образом, вышепредставленными отличительными признаками. These advantages are manifested mainly in comparison with mechanical transmissions of transport vehicles and are mainly due to the above distinguishing features.
Источники информации
1. DER STADTVERKEHR, 1977, 8, с. 286-288.Sources of information
1. DER STADTVERKEHR, 1977, 8, p. 286-288.
2. RU 2104431 C1, 10.02.98. 2. RU 2104431 C1, 02/10/98.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000117656A RU2188352C2 (en) | 2000-07-04 | 2000-07-04 | Hydromechanical transmission |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000117656A RU2188352C2 (en) | 2000-07-04 | 2000-07-04 | Hydromechanical transmission |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000117656A RU2000117656A (en) | 2002-07-20 |
RU2188352C2 true RU2188352C2 (en) | 2002-08-27 |
Family
ID=20237324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000117656A RU2188352C2 (en) | 2000-07-04 | 2000-07-04 | Hydromechanical transmission |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2188352C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2464463C1 (en) * | 2011-05-24 | 2012-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Method for excluding resonant mode from zone of hydromechanical transmission of transport vehicle before transformer |
RU199428U1 (en) * | 2020-02-11 | 2020-09-01 | Открытое Акционерное Общество "Минский Завод Колёсных Тягачей" | Low-power vehicle hydromechanical transmission |
-
2000
- 2000-07-04 RU RU2000117656A patent/RU2188352C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
DER STADTVERKEHR, 1977, №8, с.286-288. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2464463C1 (en) * | 2011-05-24 | 2012-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Method for excluding resonant mode from zone of hydromechanical transmission of transport vehicle before transformer |
RU199428U1 (en) * | 2020-02-11 | 2020-09-01 | Открытое Акционерное Общество "Минский Завод Колёсных Тягачей" | Low-power vehicle hydromechanical transmission |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1045416A (en) | Multiple ratio hydrokinetic split torque transmission | |
US3986413A (en) | Four-speed automatic coupling transmission | |
US4454786A (en) | Four speed torque converter transaxle and accessory drive system | |
EP0419782B1 (en) | Automatic transaxle for an automatic vehicle driveline | |
US4346622A (en) | Four speed transaxle with mid-position transfer drive | |
CA1116888A (en) | Non-synchronous four speed automatic transmission with overdrive | |
JP2007518031A (en) | Driving force transmission device with hydrodynamic reverse clutch | |
EP0038538B1 (en) | Four speed ratio transverse automatic transmission | |
JPH028175B2 (en) | ||
US4592250A (en) | Hydromechanical transmission with split torque and regenerative torque flow paths | |
EP0039937B1 (en) | Four speed overdrive transaxle | |
US4438663A (en) | Planetary transmission gearing and output shaft retention means | |
EP0333487B1 (en) | Automatic transmission for vehicle having forward clutch and counter drive gear positioned between torque converter and gear mechanism | |
SU458994A3 (en) | Torque converter | |
US3355966A (en) | Power transmission | |
KR19980018152A (en) | Automotive automatic transmission | |
US5918461A (en) | Stator assembly having single direction anti-rotation device | |
CA1144783A (en) | Transaxle for a vehicle driveline | |
RU2188352C2 (en) | Hydromechanical transmission | |
CN202195022U (en) | Torque converter | |
US5178027A (en) | Supporting structure for output shaft of automotive automatic power transmission | |
CA2662251A1 (en) | Mechanical torque converter | |
CN104421425A (en) | Transmission device | |
US6502678B1 (en) | Hydrodynamic clutch | |
RU2294469C1 (en) | Hydrodynamic torque converter for transmission |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100705 |