RU2294848C2

RU2294848C2 - Hydromechanical transmission

Info

Publication number: RU2294848C2
Application number: RU2002129515/11A
Authority: RU
Inventors: Юрий Анатольевич Захаров (RU); Юрий Анатольевич Захаров; Владимир Сергеевич Кожевников (RU); Владимир Сергеевич Кожевников; Александр Иванович Никонов (RU); Александр Иванович Никонов; Виктор Алексеевич Печенкин (RU); Виктор Алексеевич Печенкин; Александр Калистратович Сухоруков (RU); Александр Калистратович Сухоруков; Людмила Анатольевна Шелест (RU); Людмила Анатольевна Шелест
Original assignee: Открытое акционерное общество "Курганмашзавод"
Priority date: 2002-11-04
Filing date: 2002-11-04
Publication date: 2007-03-10

Abstract

FIELD: transport engineering.

SUBSTANCE: invention relates to gearbox of automobiles, crawler vehicles, two-member crawlers, crawler chassis of loggers, etc. proposed hydromechanical transmission has input shaft 1 and output shaft 2, four differential mechanisms, each including carrier, planet pinions, sun and epicyclic gears and six friction control members in form of clutches 11, 12 and brakes 7-10. Three differentials, whose sun gears 31, 27, 23 are installed on input shaft 1, form main planetary gear transmission. Epicyclic gears 28, 20 of first and third differentials are connected with carrier 25 of second differential. Carrier 29 of first differential is connected with brake 7 and, through friction clutch 11, with input shaft 1. Carrier 21 of third differential is connected with output shaft 2 through fourth differential used as divider at output.

EFFECT: simplified design, reduced speed of rotation of differential members and friction members, multipurposeness of transmission.

2 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к коробкам передач автомобилей, гусеничных транспортно-тяговых машин, двухзвенных гусеничных машин, гусеничных шасси лесопромышленных машин и др.The invention relates to transport engineering, namely, gearboxes of cars, tracked transport and traction machines, two-link tracked vehicles, tracked chassis of timber machines, etc.

Из научно-технической литературы известна схема гидромеханической передачи транспортного средства грузового автомобиля, имеющая шесть передач переднего хода и одну заднего, содержащая входной и выходной валы, три дифференциальных механизма, каждый из которых имеет водило, сателлиты, солнечную и эпициклическую шестерни, и шесть фрикционных элементов управления в виде муфт и тормозов. Два дифференциальных механизма образуют основную планетарную коробку передач: водило второго дифференциального механизма и эпициклическая шестерня первого соединены между собой и с выходным валом, водило первого дифференциального механизма связано с тормозом, солнечные шестерни первого и второго дифференциальных механизмов связаны между собой и с тормозом. Третий дифференциальный механизм является замедляющим делителем на входе, эпициклическая шестерня которого связана с входным валом, солнечная шестерня связана с тормозом и через муфту с входным валом, а водило через муфту связано с солнечными шестернями первого и второго дифференциальных механизмов и, кроме того, через другую муфту с эпициклической шестерней второго дифференциального механизма (см. Проектирование трансмиссий автомобилей: Справочник / Под общ. ред. А.И.Гришкевича. - М.: Машиностроение, 1984, - 272 с., стр. 205, табл. 8.4).From the scientific and technical literature, a hydromechanical transmission scheme of a truck of a truck is known, which has six forward gears and one reverse gear containing input and output shafts, three differential mechanisms, each of which has a carrier, satellites, a sun and epicyclic gears, and six friction elements controls in the form of clutches and brakes. Two differential mechanisms form the main planetary gearbox: the carrier of the second differential mechanism and the epicyclic gear of the first are connected to each other and with the output shaft, the carrier of the first differential mechanism is connected to the brake, the sun gears of the first and second differential mechanisms are connected to each other and to the brake. The third differential mechanism is a retarding divider at the input, the epicyclic gear of which is connected to the input shaft, the sun gear is connected to the brake and through the clutch to the input shaft, and drove through the clutch to the sun gears of the first and second differential mechanisms and, in addition, through another clutch with the epicyclic gear of the second differential mechanism (see. Design of car transmissions: Handbook / Under the general editorship of A.I. Grishkevich. - M.: Mashinostroenie, 1984, - 272 p., p. 205, table 8.4).

Однако недостатком схемы такой гидромеханической передачи является сложность соединения водила второго дифференциального механизма с эпициклической шестерней первого дифференциального механизма, соосное расположение вала солнечных шестерен первого и второго дифференциальных механизмов, а также получение каждой передачи происходит при одновременном включении трех фрикционных элементов.However, the drawback of the scheme of such a hydromechanical transmission is the difficulty of connecting the carrier of the second differential mechanism with the epicyclic gear of the first differential mechanism, the coaxial location of the shaft of the sun gears of the first and second differential mechanisms, as well as the receipt of each transmission occurs when three friction elements are simultaneously engaged.

Установленный на входе замедляющий делитель увеличивает крутящий момент на входе в основную коробку передач по сравнению с крутящим моментом двигателя, что вызывает возрастание нагрузок на зубья и фрикционные элементы, кроме того, гидромеханическая передача может применяться лишь на тех транспортных средствах, где требуется прямая высшая передача.A retarding divider installed at the inlet increases the torque at the entrance to the main gearbox compared with the engine torque, which causes an increase in the loads on the teeth and friction elements, in addition, the hydromechanical transmission can only be used on vehicles where direct top gear is required.

Наиболее близка к предлагаемой и принята за прототип схема гидромеханической передачи Allison CLBT 5860, имеющая шесть передач переднего хода и одну заднего, содержащая входной и выходной валы, четыре дифференциальных механизма, каждый из которых имеет водило, сателлиты, солнечную и эпициклическую шестерни, и шесть фрикционных элементов управления в виде муфт и тормозов. Три дифференциальных механизма образуют основную планетарную коробку передач: водило первого дифференциального механизма соединено с выходным валом и с водилом второго дифференциального механизма, эпициклическая шестерня связана с тормозом, солнечная шестерня связана с эпициклом второго и водилом третьего дифференциальных механизмов; солнечные шестерни второго и третьего дифференциальных механизмов связаны между собой и через муфту с эпициклической шестерней третьего дифференциального механизма. Четвертый дифференциальный механизм является ускоряющим делителем на входе, водило которого связано с входным валом, солнечная шестерня связана с тормозом и через муфту с входным валом, а эпициклическая шестерня - с солнечными шестернями второго и третьего дифференциальных механизмов (см. Нарбут А.Н., Нарбут Н.И. Новое поколение ГМП фирмы Allison // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 1995, №4, с.25-29, рис.2б).The Allison CLBT 5860 hydromechanical transmission scheme, which has six forward gears and one reverse gear containing input and output shafts, four differential gears, each of which has a carrier, satellites, a sun and epicyclic gears, and six friction gears, is closest to the proposed and adopted as a prototype controls in the form of clutches and brakes. Three differential mechanisms form the main planetary gearbox: the carrier of the first differential mechanism is connected to the output shaft and the carrier of the second differential mechanism, the epicyclic gear is connected to the brake, the sun gear is connected to the epicycle of the second and the carrier of the third differential mechanisms; the sun gears of the second and third differential mechanisms are interconnected and through the clutch with the epicyclic gear of the third differential mechanism. The fourth differential mechanism is an accelerating input divider, the carrier of which is connected to the input shaft, the sun gear is connected to the brake and through the clutch to the input shaft, and the epicyclic gear is connected to the sun gears of the second and third differential mechanisms (see Narbut A.N., Narbut NI A new generation of GMP company Allison // Tractors and agricultural machines. - 1995, No. 4, p.25-29, Fig.2b).

Однако конструктивным недостатком схемы такой гидромеханической передачи является сложность соединений между дифференциальными механизмами, к ним относятся соединения водил первого и второго дифференциальных механизмов, соединения солнечной шестерни первого, эпициклической шестерни второго и водила третьего дифференциальных механизмов, что обуславливает расположение второго дифференциального механизма внутри соединительных звеньев, сложность конструкции опор и увеличение габаритов.However, a constructive drawback of the scheme of such a hydromechanical transmission is the complexity of the connections between differential mechanisms, these include the connections of the carriers of the first and second differential mechanisms, the connections of the sun gear of the first, epicyclic gears of the second and the carrier of the third differential mechanisms, which determines the location of the second differential mechanism inside the connecting links, the complexity support structures and increase in size.

Установленный на входе ускоряющий делитель увеличивает частоту вращения на входе в основную коробку передач по сравнению с частотой вращения двигателя и, как следствие, частоту вращения звеньев дифференциальных механизмов и фрикционных элементов, что вызывает возрастание потерь на холостое вращение и динамической составляющей нагрузок на зубья, кроме того, гидромеханическая передача может применяться лишь на тех транспортных средствах, где требуется ускоряющая высшая передача.An accelerating divider installed at the input increases the speed at the entrance to the main gearbox compared to the engine speed and, as a result, the speed of the links of differential mechanisms and friction elements, which causes an increase in idle losses and the dynamic component of the loads on the teeth, in addition hydromechanical transmission can be used only on those vehicles where accelerating top gear is required.

Техническая задача изобретения состоит в упрощении конструкции, снижении частоты вращения звеньев дифференциальных механизмов и фрикционных элементов, в достижении универсальности гидромеханической передачи.The technical task of the invention is to simplify the design, reduce the frequency of rotation of the links of differential mechanisms and friction elements, to achieve the versatility of hydromechanical transmission.

Поставленная задача достигается за счет того, что гидромеханическая передача содержит входной и выходной валы, четыре дифференциальных механизма, каждый из которых имеет водило, сателлиты, солнечную и эпициклическую шестерни, и шесть фрикционных элементов управления в виде муфт и тормозов, причем три дифференциальных механизма, солнечные шестерни которых установлены на входном валу, образуют основную планетарную коробку передач, эпициклические шестерни первого и третьего дифференциальных механизмов соединены с водилом второго, водило первого соединено с тормозом и через фрикционную муфту с входным валом, водило третьего дифференциального механизма соединено с выходным валом через четвертый дифференциальный механизм, используемый как обратимый делитель на выходе.The task is achieved due to the fact that the hydromechanical transmission contains input and output shafts, four differential mechanisms, each of which has a carrier, satellites, solar and epicyclic gears, and six friction controls in the form of couplings and brakes, and three differential mechanisms, solar the gears of which are mounted on the input shaft form the main planetary gearbox, the epicyclic gears of the first and third differential mechanisms are connected to the carrier of the second, a first brake is connected to and through the friction clutch to the input shaft, a third planet carrier of the differential mechanism is connected to the output shaft through the fourth differential mechanism used as a reversible divider output.

При установке делителя на выходе частота вращения на входе в основную коробку передач равна частоте вращения двигателя и, как следствие, частота вращения звеньев дифференциальных механизмов и фрикционных элементов будет меньше, чем при установке делителя на входе.When installing a divider at the output, the rotation frequency at the entrance to the main gearbox is equal to the engine speed and, as a result, the rotation frequency of the links of differential mechanisms and friction elements will be lower than when installing the divider at the input.

Делитель за счет обращения звеньев дифференциального механизма позволяет обеспечить получение прямой или ускоряющей высшей передачи и тем самым достичь универсальности коробки передач.The divider due to the circulation of the links of the differential mechanism allows to obtain direct or accelerating higher gears and thereby achieve the versatility of the gearbox.

Получение каждой передачи происходит при одновременном включении двух фрикционных элементов.Each gear is received with the simultaneous inclusion of two friction elements.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена кинематическая схема гидромеханической передачи (без гидротрансформатора) с ускоряющим делителем на выходе, на фиг.2 представлена схема гидромеханической передачи (без гидротрансформатора) с замедляющим делителем на выходе.The invention is illustrated in the drawing, where Fig. 1 shows a kinematic diagram of a hydromechanical transmission (without a torque converter) with an accelerating divider at the output, Fig. 2 shows a diagram of a hydromechanical transmission (without a torque converter) with a delaying divider at the output.

Гидромеханическая передача содержит входной 1 и выходной 2 валы, дифференциальные механизмы 3, 4, 5 и 6, тормоза 7, 8, 9 и 10, муфты 11 и 12. Дифференциальные механизмы 3, 4 и 5, тормоза 7, 8 и 9, муфта 11 образуют основную трехступенчатую планетарную коробку передач 13, а дифференциальный механизм 6, тормоз 10 и муфта 11 составляют обратимый делитель, который может быть ускоряющим 14 или замедляющим 15.The hydromechanical transmission contains input 1 and output 2 shafts, differential mechanisms 3, 4, 5 and 6, brakes 7, 8, 9 and 10, clutches 11 and 12. Differential mechanisms 3, 4 and 5, brakes 7, 8 and 9, clutch 11 form the main three-stage planetary gearbox 13, and the differential mechanism 6, brake 10 and clutch 11 constitute a reversible divider, which can be accelerating 14 or decelerating 15.

Дифференциальный механизм 6 состоит из эпициклической шестерни 16, водила 17 с сателлитами 18 и солнечной шестерни 19. Солнечная шестерня 19 соединена с тормозом 10 и через муфту 12 с эпициклической шестерней 16. Эпициклическая шестерня 16 соединена с выходным валом 2, и образуется ускоряющий делитель 14.The differential mechanism 6 consists of an epicyclic gear 16, a carrier 17 with satellites 18 and a sun gear 19. The sun gear 19 is connected to the brake 10 and through the clutch 12 to the epicyclic gear 16. The epicyclic gear 16 is connected to the output shaft 2, and an accelerating divider 14 is formed.

При обращении звеньев дифференциального механизма 6, когда водило 17 соединяется с выходным валом 2, делитель становится замедляющим 15.When the links of the differential mechanism 6, when the carrier 17 is connected to the output shaft 2, the divider becomes a decelerator 15.

Дифференциальный механизм 5 состоит из эпициклической шестерни 20, водила 21 с сателлитами 22 и солнечной шестерни 23. Эпициклическая шестерня 20 соединена с тормозом 9. Солнечная шестерня 23 соединена с входным валом 1.The differential mechanism 5 consists of an epicyclic gear 20, a carrier 21 with satellites 22 and a sun gear 23. The epicyclic gear 20 is connected to the brake 9. The sun gear 23 is connected to the input shaft 1.

Дифференциальный механизм 4 состоит из эпициклической шестерни 24, водила 25 с сателлитами 26 и солнечной шестерни 27. Водило 25 соединено с эпициклической шестерней 20 дифференциального механизма 5. Эпициклическая шестерня 24 соединена с тормозом 8. Солнечная шестерня 27 соединена с входным валом 1.The differential mechanism 4 consists of an epicyclic gear 24, a carrier 25 with satellites 26 and a sun gear 27. The carrier 25 is connected to the epicyclic gear 20 of the differential mechanism 5. The epicyclic gear 24 is connected to the brake 8. The sun gear 27 is connected to the input shaft 1.

Дифференциальный механизм 3 состоит из эпициклической шестерни 28, водила 29 с сателлитами 30 и солнечной шестерни 31. Эпициклическая шестерня 28 соединена с водилом 25 дифференциального механизма 4. Водило 29 соединено с тормозом 7 и через муфту 11 с входным валом 1. Солнечная шестерня 31 соединена с входным валом 1.The differential mechanism 3 consists of an epicyclic gear 28, a carrier 29 with satellites 30 and a sun gear 31. The epicyclic gear 28 is connected to the carrier 25 of the differential mechanism 4. The carrier 29 is connected to the brake 7 and through the clutch 11 to the input shaft 1. The sun gear 31 is connected to input shaft 1.

Гидромеханическая передача имеет шесть передач переднего хода и две передачи заднего хода.The hydromechanical transmission has six forward gears and two reverse gears.

Управляющие элементы гидромеханической передачи: тормоз 9 первой и второй передач, тормоз 8 третьей и четвертой передач, муфта 11 пятой и шестой передач, тормоз 7 передач заднего хода, муфта 12 низшей ступени и тормоз 10 высшей ступени для ускоряющего делителя 14 или муфта 12 высшей ступени и тормоз 10 низшей ступени для замедляющего делителя 15.The control elements of the hydromechanical transmission: brake 9 of the first and second gears, brake 8 of the third and fourth gears, clutch 11 of the fifth and sixth gears, brake 7 of the reverse gears, clutch 12 of the lower stage and brake 10 of the highest stage for the accelerating divider 14 or clutch 12 of the highest stage and a lower stage brake 10 for the retarding divider 15.

Гидромеханическая передача работает следующим образом.Hydromechanical transmission operates as follows.

Первая, третья и пятая передачи переднего хода и первая передача заднего хода образуются при включении муфты 12 низшей ступени ускоряющего делителя 14.The first, third and fifth forward gears and the first reverse gear are formed when the clutch 12 of the lower stage of the accelerating divider 14 is engaged.

Вторая, четвертая и шестая передачи переднего хода и вторая передача заднего хода образуются при включении тормоза 10 высшей ступени ускоряющего делителя 14.The second, fourth and sixth forward gears and the second reverse gear are formed when the brake 10 of the higher stage of the accelerating divider 14 is applied.

Первая, третья и пятая передачи переднего хода и первая передача заднего хода образуются при включении тормоза 10 низшей ступени замедляющего делителя 15.The first, third and fifth forward gears and the first reverse gear are formed when the brake 10 of the lower stage of the deceleration divider 15 is applied.

Вторая, четвертая и шестая передачи переднего хода и вторая передача заднего хода образуются при включении муфты 12 высшей ступени замедляющего делителя 15.The second, fourth and sixth forward gears and the second reverse gear are formed when the clutch 12 of the highest stage of the retarding divider 15 is engaged.

Первая и вторая передачи образуются при включении тормоза 9 основной коробки передач 13. Мощность от входного вала 1 передается через солнечную шестерню 23, водило 21 и делитель к выходному валу 2.The first and second gears are formed when the brake 9 of the main gearbox 13 is applied. Power from the input shaft 1 is transmitted through the sun gear 23, the carrier 21 and the divider to the output shaft 2.

Третья и четвертая передачи образуются при включении тормоза 8. При этом из дифференциальных механизмов 4 и 5 образуется двухпоточная передача, работающая в режиме разветвления мощности. Мощность от входного вала 1 передается к водилу 21 и через делитель к выходному валу 2 двумя потоками: первым - через солнечную шестерню 23, вторым - через солнечную шестерню 27, водило 25 и эпициклическую шестерню 20.The third and fourth gears are formed when the brake 8 is applied. Moreover, from the differential mechanisms 4 and 5, a two-line gear is formed, operating in the power branching mode. The power from the input shaft 1 is transmitted to the carrier 21 and through the divider to the output shaft 2 in two streams: the first through the sun gear 23, the second through the sun gear 27, carrier 25 and the epicyclic gear 20.

Пятая и шестая передачи образуются при включении муфты 11. Муфта 11 блокирует два звена дифференциального механизма 3: солнечную шестерню 31 и водило 29 - и образуется прямая передача.The fifth and sixth gears are formed when the clutch is engaged 11. The clutch 11 blocks two links of the differential mechanism 3: the sun gear 31 and the carrier 29 - and a direct gear is formed.

Передачи заднего хода образуются при включении тормоза 7. При этом из дифференциальных механизмов 3 и 5 образуется двухпоточная передача, работающая в режиме циркуляции мощности. Мощность от входного вала 1 передается через двухпоточную передачу к водилу 21 и через делитель к выходному валу 2.Reverse gears are formed when the brake 7 is applied. At the same time, from the differential mechanisms 3 and 5, a two-line gear is formed, operating in the power circulation mode. Power from the input shaft 1 is transmitted through a two-stream transmission to the carrier 21 and through the divider to the output shaft 2.

Параметры дифференциальных механизмов 3, 4 и 6 одинаковы и подобраны таким образом, что обеспечивается ряд передаточных чисел по геометрической прогрессии.The parameters of the differential mechanisms 3, 4 and 6 are the same and are selected in such a way that a number of gear ratios are provided along a geometric progression.

Использование предлагаемой схемы гидромеханической передачи по сравнению с прототипом позволяет упростить конструкцию, снизить частоту вращения звеньев дифференциальных механизмов и фрикционных элементов и достичь универсальности коробки передач за счет использования обратимого делителя для получения прямой или ускоряющей высшей передачи.Using the proposed hydromechanical transmission scheme in comparison with the prototype allows to simplify the design, reduce the frequency of rotation of the links of differential mechanisms and friction elements and achieve the versatility of the gearbox through the use of a reversible divider to obtain a direct or accelerating higher gear.

Claims

A hydromechanical transmission comprising input and output shafts, four differential mechanisms, each of which has a carrier, satellites, a sun and an epicyclic gear, and six friction controls in the form of clutches and brakes, characterized in that there are three differential mechanisms, the sun gear of which is mounted on the input shaft, form the main planetary gearbox, the epicyclic gears of the first and third differential mechanisms are connected to the carrier of the second, the carrier of the first is connected to the brake and through a friction clutch - with the input shaft, the carrier of the third differential mechanism is connected to the output shaft through the fourth differential mechanism used as an output divider, which, by reversing the links of the differential mechanism, can be made decelerating or accelerating.