RU2444660C1 - Hydro mechanical displacement transmission - Google Patents
Hydro mechanical displacement transmission Download PDFInfo
- Publication number
- RU2444660C1 RU2444660C1 RU2010151409/11A RU2010151409A RU2444660C1 RU 2444660 C1 RU2444660 C1 RU 2444660C1 RU 2010151409/11 A RU2010151409/11 A RU 2010151409/11A RU 2010151409 A RU2010151409 A RU 2010151409A RU 2444660 C1 RU2444660 C1 RU 2444660C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gear
- hydraulic motor
- transmission
- hydraulic
- shaft
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Transmission Device (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области транспортного машиностроения, точнее к силовым передачам, предназначенным для трансмиссий различных транспортных средств, преимущественно наземных: разнотипных автомобилей (легковых, грузовых, специального назначения) и тракторов гусеничных или колесных, в частности сельскохозяйственных. Наиболее целесообразным является его использование при создании разнообразных многопоточных коробок передач - центральных или бортовых - для трансмиссий транспортных средств с расширенным числом (двумя и более) гидромеханических диапазонов, когда требуется обеспечение как гидромеханического, так механического режимов, а также быстрый переход с одного диапазона на другой, и работа на чисто механических передачах, как наиболее эффективных по КПД, чем гидромеханическая передача.The invention relates to the field of transport engineering, and more specifically to power transmissions intended for transmissions of various vehicles, mainly land vehicles: of different types of cars (cars, trucks, special vehicles) and tracked or wheeled tractors, in particular agricultural. The most appropriate is its use in the creation of a variety of multi-threaded gearboxes - central or onboard - for transmissions of vehicles with an extended number (two or more) hydromechanical ranges, when both hydromechanical and mechanical modes are required, as well as a quick transition from one range to another , and work on purely mechanical gears, as the most efficient in terms of efficiency than hydromechanical gears.
Известны многопоточные объемные гидромеханические передачи транспортного средства с двумя и более диапазонами, в состав которых входит ведущий и ведомый валы, механическая коробка передач с возможностью выбора передаточных чисел, планетарные ряды, управляемые муфты переключения и две гидравлически связанные между собой гидромашины, одна из которых является управляемой и используется как регулируемый насос, а другая - нерегулируемый гидромотор (например, патенты DE 102008015276 А1, 2009 г. и RU 2148503 С1, 2000 г.).Known multi-threaded volumetric hydromechanical gears of a vehicle with two or more ranges, which include drive and driven shafts, a mechanical gearbox with a choice of gear ratios, planetary gears, controlled shift clutches and two hydraulically interconnected hydraulic machines, one of which is controlled and is used as an adjustable pump, and the other is an unregulated hydraulic motor (for example, patents DE 102008015276 A1, 2009 and RU 2148503 C1, 2000).
Так, в объемной гидромеханической передаче, известной из патента DE 102008015276, обеспечивается два однопоточных и два двухпоточных режима передачи мощности. В ней один суммирующий планетарный ряд размещен со стороны насоса, подключен к нему, дополнительным валом связан с механической коробкой передач и обеспечивает гидромеханическую двухпоточную передачу мощности, а в сочетании с коробкой диапазонов - явление циркуляции мощности. К выходному валу гидромотора подключен второй суммирующий планетарный ряд с двумя элементами привода (эпициклическая шестерня, солнечная шестерня) и водилом в качестве выходного элемента передачи.Thus, in a volumetric hydromechanical transmission known from DE 102008015276, two single-threaded and two two-threaded power transmission modes are provided. In it, one summing planetary gear set is located on the pump side, connected to it, connected to a mechanical gearbox by an additional shaft and provides hydromechanical two-threaded power transmission, and in combination with the range box, the phenomenon of power circulation. A second totalizing planetary gear set is connected to the output shaft of the hydraulic motor with two drive elements (epicyclic gear, sun gear) and the carrier as the output gear element.
Многопоточная объемная гидромеханическая передача (ОГМП), известная из патента RU 2148503, обладает более расширенным рядом реализуемых диапазонов и ступеней и имеет входной и выходной валы, кинематически связанные с гидромашинами, механическую коробку согласующих передач, два планетарных дифференциала, образующих планетарный четырехзвенник, первое звено которого - это соединенные между собой и далее через зубчатый привод с гидромотором солнечные шестерни дифференциалов; второе звено - водило одного из дифференциалов, соединенное с ведомым валом; третье звено - эпициклическая шестерня этого дифференциала, соединенная с коробкой согласующих передач и далее с ведущим валом; четвертое звено - водило другого дифференциала, соединенное также с коробкой согласующих передач и далее с ведущим валом. Кинематическая схема этой ОГМП обеспечивает объемно гидромеханические: один однопоточный и три двухпоточных диапазона.Multithreaded volume hydromechanical transmission (OGMP), known from patent RU 2148503, has a more expanded range of ranges and stages and has input and output shafts kinematically connected to hydraulic machines, a mechanical gearbox for matching gears, two planetary differentials forming a planetary four-link, the first link of which - these are the solar gears of differentials connected to each other and further through a gear drive with a hydraulic motor; the second link - drove one of the differentials connected to the driven shaft; the third link is the epicyclic gear of this differential, connected to the gearbox of matching gears and further to the drive shaft; the fourth link - drove another differential, also connected to the gearbox matching gears and further with the drive shaft. The kinematic scheme of this OGMP provides volume hydromechanical: one single-threaded and three dual-threaded ranges.
В этих двух аналогах можно получать чисто гидравлический поток мощности, но отсутствует возможность работы на чисто механическом режиме передачи мощности, что приводит к повышению в передаче доли гидравлической мощности. К тому же в первом аналоге при жесткой (нерегулируемой) связи между первым планетарным рядом и механической коробкой передач, а во втором аналоге при сочетании с планетарным рядом дополнительного вала на привод коробки диапазонов возможно возникновение дополнительного момента, догружающего планетарный ряд и гидравлические машины. Все это приводит к значительным потерям: механическим и гидравлическим, снижающим КПД трансмиссии, и, как следствие, к ограничению использования таких передач.In these two analogues, a purely hydraulic power flow can be obtained, but there is no possibility of working in a purely mechanical mode of power transmission, which leads to an increase in the share of hydraulic power in the transmission. In addition, in the first analogue with a rigid (unregulated) connection between the first planetary gear set and the manual gearbox, and in the second analogue, when combined with the planetary gear set of an additional shaft to the range gearbox, an additional moment may occur, loading the planetary gear set and hydraulic machines. All this leads to significant losses: mechanical and hydraulic, reducing the efficiency of the transmission, and, as a result, to limit the use of such gears.
Эти недостатки частично устранены в ОГМП, известных из описаний к патентам RU №№2238457 С2, 2004 г. и 2328641 С2, 2008 г., содержащих ведущий и ведомый валы, механическую коробку согласующих передач с возможностью выбора передаточных чисел посредством управляемых муфт переключения, планетарный механизм (в частности, четырехзвенник), и две гидравлически связанные между собой гидромашины. В этих аналогах повышение КПД обеспечивается за счет возможности передачи мощности чисто механическим путем (снижена доля использования гидравлической мощности «до 20-25% от передаваемой мощности» в первом из них и «не менее 50%» во втором); устранения циркуляции мощности в передаточных звеньях и снижения нагруженности гидромашин, что достигается использованием в этих ОГМП двух регулируемых гидравлических машин, попеременно работающих либо в режиме насоса, либо в режиме гидромотора, и блокировкой работы гидромотора путем вывода в ноль рабочего объема насоса. Недостатком этих аналогов является то, что передача мощности чисто механическим путем в них возможна только в очень узком диапазоне работы из-за останова вала гидромотора путем вывода в ноль рабочего объема насоса.These shortcomings are partially eliminated in the OGMP, known from the descriptions for patents RU No. 2238457 C2, 2004 and 2328641 C2, 2008, containing drive and driven shafts, a manual gearbox of matching gears with the possibility of selecting gear ratios by means of controlled shift clutches, planetary mechanism (in particular, four-link), and two hydraulically interconnected hydraulic machines. In these analogs, an increase in efficiency is ensured due to the possibility of power transfer in a purely mechanical way (the share of hydraulic power use is reduced to “20-25% of the transmitted power” in the first of them and “not less than 50%” in the second); eliminating power circulation in the transmission links and reducing the load of hydraulic machines, which is achieved by using two adjustable hydraulic machines in these OGMPs, alternately working either in pump mode or in hydraulic motor mode, and blocking the operation of the hydraulic motor by bringing the pump displacement to zero. The disadvantage of these analogues is that power transfer in a purely mechanical way is possible in them only in a very narrow range of operation due to the stop of the motor shaft by bringing the pump displacement to zero.
Даже если предусмотреть возможность останова вала гидромотора двухсторонним гидроклапаном, выполняющий роль гидрозамка (например, как в устройстве по патенту RU 2351819 С1, 2009 г.), на валу отключенного мотора в какой-то отрезок времени будет сохраняться остаточный момент, прогнозировать который по величине и направлению затруднительно, что затрудняет нивелирование его отрицательного воздействия на общий КПД трансмиссии транспортного средства.Even if it is possible to stop the hydraulic motor shaft with a two-way hydraulic valve acting as a hydraulic lock (for example, as in the device according to patent RU 2351819 C1, 2009), the residual moment will be stored on the shaft of the switched off motor for some time period, which can be predicted by the magnitude and the direction is difficult, which makes it difficult to level its negative impact on the overall efficiency of the vehicle’s transmission.
В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) изобретения определена передача, описанная в статье «Объемные гидромеханические трансмиссии гусеничных и колесных машин», журнал «Тракторы и сельскохозяйственные машины», №8, 1996 г., с.21-22, рис.1 (правая заштрихованная на схеме ОГМП), содержащая корпус, входной и выходной валы, планетарный механизм и коробку согласующих передач с управляемыми муфтами переключения, а также гидравлический контур, образованный двумя гидравлическими машинами с встроенным между ними шунтирующим клапаном, одна из которых является регулируемым насосом, кинематически подключенным через входной вал к источнику передаваемой на этот вал энергии, вторая является нерегулируемым мотором и его выходной вал кинематически связан с солнечной шестерней планетарного дифференциала. Наличие шунтирующего клапана в гидравлической линии «мотор-насос» позволяет при необходимости отсечь поступление питания на гидромотор и замкнуть циркуляцию жидкости на насос, но не решает проблем, связанных с остаточным моментом на валу мотора, особенно при рабочем объеме насоса, не равном нулю, что следует отнести к недостаткам прототипа, т.к. снижается эффективность передачи.As the closest analogue (prototype) of the invention, the transmission described in the article "Volumetric hydromechanical transmissions of tracked and wheeled vehicles", the journal "Tractors and agricultural machines", No. 8, 1996, p.21-22, Fig. 1 ( right shaded on the OGMP scheme), comprising a housing, input and output shafts, a planetary gear and a matching gear box with controlled shift clutches, as well as a hydraulic circuit formed by two hydraulic machines with a shunt valve integrated between them, one of which is an adjustable pump kinematically connected through an input shaft to a source of energy transmitted to this shaft, the second is an unregulated motor and its output shaft is kinematically connected to the planet gear differential gear. The presence of a shunt valve in the hydraulic motor-pump line allows, if necessary, cutting off the power supply to the hydraulic motor and closing the fluid circulation to the pump, but does not solve the problems associated with the residual moment on the motor shaft, especially when the pump displacement is not equal to zero, which should be attributed to the disadvantages of the prototype, because transmission efficiency decreases.
Задача, решаемая изобретением, направлена на создание функционально и экономически эффективных многопоточных объемных гидромеханических передач, обеспечивающих расширенный ряд диапазонов и скоростей, необходимых для движения и работы транспортных средств в различных дорожных и климатических условиях.The problem solved by the invention is aimed at creating a functionally and cost-effective multi-threaded volumetric hydromechanical transmission, providing an expanded range of ranges and speeds necessary for the movement and operation of vehicles in various road and climatic conditions.
Технический результат, получаемый от реализации изобретения, заключается в повышении КПД передачи за счет снижения энергетических потерь в гидравлической ветви передачи путем разгрузки объемной гидропередачи и блокировки вала гидромотора для предотвращения остаточного момента при его останове.The technical result obtained from the implementation of the invention is to increase the transmission efficiency by reducing energy losses in the hydraulic transmission branch by unloading the volumetric hydraulic transmission and blocking the hydraulic motor shaft to prevent residual torque when it is stopped.
Для достижения технического результата в объемной гидромеханической передаче, содержащей корпус, входной и выходной валы, планетарный механизм и коробку согласующих передач с управляемыми муфтами переключения, а также гидравлический контур, образованный двумя гидравлическими машинами с встроенным между ними шунтирующим клапаном, одна из которых является регулируемым насосом, кинематически подключенным через входный вал к источнику передаваемой на этот вал энергии, вторая является гидромотором и его выходной вал кинематически связан с планетарным механизмом, согласно изобретению гидравлический контур выполнен с возможностью управляемой блокировки выходного вала гидромотора на корпус устройства посредством дополнительно введенной в него соединительной муфты, управляемой в согласованном алгоритме с управлением работой шунтирующего клапана и регулированием рабочего объема, по меньшей мере, насоса. Дополнительные отличительные признаки состоят в том, что:To achieve a technical result in a volumetric hydromechanical transmission containing a housing, input and output shafts, a planetary gear and a matching gear box with controlled shift clutches, as well as a hydraulic circuit formed by two hydraulic machines with a shunt valve integrated between them, one of which is an adjustable pump kinematically connected through an input shaft to a source of energy transmitted to this shaft, the second is a hydraulic motor and its output shaft is kinematically connected With a planetary mechanism, according to the invention, the hydraulic circuit is capable of controlled locking of the output shaft of the hydraulic motor to the device body by means of an additional coupling inserted in it, controlled in a coordinated algorithm with controlling the operation of the shunt valve and controlling the working volume of at least the pump. Additional distinguishing features are that:
- гидромотор выполнен нерегулируемым;- the hydraulic motor is made unregulated;
- гидромотор выполнен регулируемым, при этом соединительная муфта блокировки выполнена управляемой в согласованном алгоритме с управлением работой шунтирующего клапана и совместным регулированием рабочего объема насоса и рабочего объема гидромотора;- the hydraulic motor is adjustable, while the lock-up clutch is made controllable in a coordinated algorithm with controlling the operation of the shunt valve and jointly regulating the displacement of the pump and the displacement of the hydraulic motor;
- соединительная муфта блокировки выходного вала гидромотора на корпус устройства выполнена по типу зубчатой или фрикционной;- the coupling lock of the output shaft of the hydraulic motor to the device body is made as a gear or friction;
- планетарный механизм выполнен в виде планетарного четырехзвенника, состоящего из двух планетарных дифференциалов, соединенного через коробку согласующих передач с ведущим валом передачи, а через водило одного и эпициклическую шестерню другого планетарных дифференциалов - с ведомым валом;- the planetary mechanism is made in the form of a planetary four-link, consisting of two planetary differentials, connected through a box of matching gears to the drive shaft of the transmission, and through the carrier of one and the epicyclic gear of the other planetary differentials - with the driven shaft;
- коробка согласующих передач содержит шестерни второго диапазона, шестерни первого и третьего диапазонов, шестерни четвертого диапазона и муфты переключения, причем, по меньшей мере, часть муфт переключения в ней выполнена зубчатыми или фрикционными.- box matching gears contains gears of the second range, gears of the first and third ranges, gears of the fourth range and the clutch, and at least part of the clutch in it is made of gear or friction.
В предлагаемой объемной гидромеханической передаче установкой в гидролинии «насос-мотор» шунтирующего клапана, который в режиме передачи мощности механическим путем выключает из работы гидромотор, и установкой в приводе гидромотора блокирующей муфты, замыкающей вал гидромотора на корпусе с полным его остановом, обеспечивается разгрузка объемной гидропередачи, что приводит к снижению общей рабочей температуры системы и снижению потерь в гидравлической магистрали. В свою очередь это способствует повышению КПД передачи и, как следствие, общего КПД трансмиссии.In the proposed volumetric hydromechanical transmission, the installation of a shunt valve in the pump-motor hydraulic line, which mechanically shuts the hydraulic motor out of operation, and the installation of a blocking clutch in the hydraulic motor drive that closes the hydraulic motor shaft on the housing with its complete shutdown, provides unloading of the volumetric hydraulic transmission , which leads to a decrease in the overall operating temperature of the system and lower losses in the hydraulic line. In turn, this helps to increase the transmission efficiency and, as a consequence, the overall transmission efficiency.
Комбинированием переключения муфт коробки согласующих передач в комплексе с работой блокирующей вал гидромотора соединительной муфтой в предлагаемой ОГМП обеспечивается расширение реализуемого ряда диапазонов и скоростей. В ней возможно получение: однопоточного объемно гидромеханического диапазона, шести двухпоточных объемно гидромеханических диапазонов, двух однопоточных механических ступеней и четырех двух двухпоточных механических ступеней.By combining the switching of clutches of the box of matching gears in combination with the operation of the hydraulic motor blocking shaft by a connecting clutch in the proposed OGMP, an expansion of the range of ranges and speeds is realized. It is possible to obtain in it: a single-threaded volumetric-hydromechanical range, six two-threaded volumetric-hydromechanical ranges, two single-threaded mechanical steps and four two two-threaded mechanical steps.
Основным преимуществом, существенно расширяющим диапазон регулирования передачи и обеспечивающим передачу мощности чисто механическим путем с высоким КПД, является возможность получения механической ступени передачи (в отличие от аналогов) при любом значении параметра регулирования насоса, изменяемом в диапазоне от (-1) до (+1), и в отдельных случаях дополнительным регулированием гидромотора.The main advantage, which significantly extends the range of transmission control and provides power transmission in a purely mechanical way with high efficiency, is the possibility of obtaining a mechanical transmission stage (unlike analogues) for any value of the pump control parameter that can be changed in the range from (-1) to (+1 ), and in some cases, additional regulation of the hydraulic motor.
Повышение КПД и снижение потерь в гидролинии способствует повышению тягово-скоростных и топливно-экономических показателей машины.Improving the efficiency and reducing losses in the hydraulic line contributes to an increase in the traction-speed and fuel-economic indicators of the machine.
На представленном чертеже дана схема передачи (пример).In the drawing, a transmission scheme is given (example).
Предлагаемая ОГМП содержит корпус 1, входной 2, выходной 3 и промежуточный 4 валы, планетарный механизм 5, коробку согласующих передач 6 и гидравлический контур, образованный двумя гидравлическими машинами, объединенными гидравлической линией 7. Одна из машин является регулируемым насосом 8, подключенным приводом через вал 2 к источнику энергии, другая - гидромотором 9, регулируемым или нерегулируемым, к приводу которого подключен планетарный механизм 5. В гидролинию 7 встроен шунтирующий клапан 10, предназначенный для управляемого отсоединения питания мотора 9 от насоса 8 при необходимости его останова. На валу 11 мотора 9 установлена шестерня 13, которая через шестерню 12 взаимодействует с соединительной муфтой 14, предназначенной для блокировки вала 11 на корпус. Конструктивное исполнение механизма 5, коробки 6 и приводов насоса 8 и мотора 9 вариантно и выполняется в зависимости от типа и назначения транспортного средства.The proposed OGMP contains a housing 1, input 2, output 3 and intermediate 4 shafts, a planetary gear 5, a matching gearbox 6 and a hydraulic circuit formed by two hydraulic machines connected by a hydraulic line 7. One of the machines is an adjustable pump 8 connected by a drive through a shaft 2 to an energy source, the other - a hydraulic motor 9, adjustable or unregulated, to the drive of which a planetary gear is connected 5. A shunt valve 10 is built into the hydraulic line 7, which is designed for controlled disconnection I power the motor 9 from the pump 8, if necessary, stop it. A gear 13 is mounted on the shaft 11 of the motor 9, which, through the gear 12, interacts with a coupling 14 designed to lock the shaft 11 onto the housing. The design of the mechanism 5, box 6 and the drives of the pump 8 and motor 9 is optional and is performed depending on the type and purpose of the vehicle.
В конкретном примере исполнения ОГМП, схема которого представлена на прилагаемом чертеже, планетарный механизм 5 выполнен в виде состоящего из двух планетарных дифференциалов 15 и 16 планетарного четырехзвенника, соединенного через коробку согласующих передач 6 с входным валом 2 передачи. Планетарный дифференциал 15 включает в себя солнечную шестерню 17, водило 18 с сателлитами 20 и эпициклическую шестерню 19. Планетарный дифференциал 16 - соответственно, солнечную шестерню 21, водило 24 с сателлитами 23 и эпициклическую шестерню 22. Через водило 18 одного и эпициклическую шестерню 22 другого дифференциала планетарный механизм связан с выходным валом 3.In a specific example of the execution of the OGMP, the scheme of which is shown in the attached drawing, the planetary mechanism 5 is made in the form of a planetary four-link consisting of two planetary differentials 15 and 16, connected through a box of matching gears 6 to the input shaft 2 of the transmission. The planetary differential 15 includes a sun gear 17, a carrier 18 with satellites 20 and an epicyclic gear 19. A planetary differential 16 includes a sun gear 21, a carrier 24 with satellites 23 and an epicyclic gear 22, respectively. Through a carrier 18 of one and an epicyclic gear 22 of the other differential planetary gear connected to the output shaft 3.
Приводом насоса 8 являются расположенная на входном валу 2 шестерня 25 и шестерня 26, установленная на валу насоса.The pump 8 is driven by gear 25 located on the input shaft 2 and gear 26 mounted on the pump shaft.
Гидромотор 9 - нерегулируемый.The hydraulic motor 9 is unregulated.
В состав коробки передач 6 входят шестерни четвертого и второго диапазонов 27, 28 и полумуфта 29 для включения третьего диапазона. На промежуточном валу 4 установлена зубчатая муфта 30 переключения первого и третьего диапазонов; неподвижная полумуфта 31 включения первого диапазона; шестерня 32 привода первого и третьего диапазонов, связанная с эпициклической шестерней 19 планетарного механизма. На выходном валу 3 расположены шестерня 33 привода первого и третьего диапазонов; шестерня 34 второго диапазона, шестерня 35 четвертого диапазона.The composition of the gearbox 6 includes gears of the fourth and second ranges 27, 28 and the coupling half 29 to include the third range. On the intermediate shaft 4, a gear coupling 30 for switching the first and third ranges is installed; fixed coupling half 31 of the inclusion of the first range; gear 32 of the drive of the first and third ranges associated with the epicyclic gear 19 of the planetary mechanism. On the output shaft 3 there is a gear 33 of the drive of the first and third ranges; gear 34 of the second range, gear 35 of the fourth range.
Шестерни 37, 12, 13 с муфтой 14, замыкающей вал мотора на корпус, образуют привод гидромотора 9, связанного с солнечными шестернями 21 и 17, соответственно дифференциалов 16 и 15.Gears 37, 12, 13 with a clutch 14, which closes the motor shaft to the housing, form the drive of the hydraulic motor 9, associated with the sun gears 21 and 17, respectively, of the differentials 16 and 15.
Муфта включения 36 расположена на зубчатом венце водила 24 дифференциала 16.The clutch 36 is located on the gear ring drove 24 differential 16.
Муфта 14 выполнена по типу зубчатой муфты включения, возможно ее выполнение любым другим целесообразным образом.The clutch 14 is made as a gear clutch inclusion, it is possible to perform any other appropriate way.
Все управляемые муфты переключения, или, по меньшей мере, часть их, могут быть выполнены зубчатыми или фрикционными.All controlled clutch switching, or at least part of them, can be made gear or friction.
Работа предлагаемой ОГМП поясняется на конкретном примере ее исполнения, описанном выше, и с ссылкой на нижеследующую таблицу, где показаны диапазоны работы, режимы работы и номер осуществляемой передачи с описанием в каждом из диапазонов, реализуемых предлагаемой передачей в этом исполнении, наиболее характерных передач, получаемых благодаря предлагаемой совокупности существенных (основных и дополнительных) признаков изобретения.The work of the proposed OGMP is explained on a specific example of its execution, described above, and with reference to the following table, which shows the ranges of operation, operating modes and the number of the transmission with a description in each of the ranges realized by the proposed transmission in this version, the most characteristic transfers received thanks to the proposed combination of essential (basic and additional) features of the invention.
В тех режимах работы транспортного средства, на которых целесообразно передавать мощность только чисто механическим путем, включением шунтирующего клапана 10 уменьшается (отсекается) поток жидкости в гидролинии 7 на пути от насоса 8 к мотору 9, и частота вращения вала 11 мотора 9 уменьшается (вал тормозится). Поскольку в гидролинии 7 жидкость находится под давлением на валу 11 гидромотора, есть момент, который передается через планетарный механизм 5 на выходной вал 3 передачи.In those modes of operation of the vehicle in which it is advisable to transmit power only by a purely mechanical means, by switching on the shunt valve 10, the fluid flow in the hydraulic line 7 decreases (cuts off) on the way from the pump 8 to the motor 9, and the speed of the shaft 11 of the motor 9 decreases (the shaft is braked ) Since the fluid in the hydraulic line 7 is under pressure on the shaft 11 of the hydraulic motor, there is a moment that is transmitted through the planetary mechanism 5 to the output shaft 3 of the transmission.
При этом из-за остаточного момента в какой-то отрезок времени возможен доворот вала 11 на произвольную (непрогнозируемую) величину. Во избежание этого в предлагаемой ОГМП включением муфты 14 с одновременным включением шунтирующего клапана 10 и выводом насоса, например, в «нулевой» режим работы вал 11 мотора 9 блокируется на корпус 1. Установкой параметра регулирования насоса равным «нулю» обеспечиваются дополнительные меры по снижению гидравлических потерь и упрощается переход на следующую передачу в заданном диапазоне, т.к. работу насоса сразу можно начать с параметром регулирования от (0) до (1) или (-1).At the same time, due to the residual moment, a roll of shaft 11 by an arbitrary (unpredictable) value is possible at some time interval. To avoid this, in the proposed OGMP, turning on the coupling 14 while turning on the shunt valve 10 and pumping out, for example, in the “zero” mode of operation, the shaft 11 of the motor 9 is blocked on the housing 1. By setting the pump control parameter to “zero”, additional measures to reduce hydraulic losses and simplifies the transition to the next gear in a given range, because pump operation can immediately be started with a control parameter from (0) to (1) or (-1).
На первом диапазоне реализуются две передачи: гидромеханическая и механическая.In the first range, two gears are implemented: hydromechanical and mechanical.
В режиме гидромеханической передачи 1 (по таблице) включением зубчатой муфты 30 и полумуфты 31 обеспечивается блокировка эпициклической шестерни 19 дифференциала 15. Крутящий момент от входного вала 2 передается через шестерни 25 и 26 на гидронасос 8, подающий питание на гидромотор 9, с вала 11 которого через шестерни 13, 12 и 37 крутящий момент передается на солнечную шестерню 17 дифференциала 15. Далее момент через сателлиты 20 и водило 18 передается на вал 3. Шунтирующий клапан 10 и муфта блокировки 14 отключены и в работе не участвуют. Первый диапазон является однопоточным, параметр регулирования насоса «е» изменяется в пределах от 0 до (+1). Параметр «е» равен (+1), когда рабочий объем насоса равен максимальному, а поток рабочей жидкости в гидролинии направлен в сторону вращения вала насоса. Параметр «е» равен (-1), когда рабочий объем насоса также равен максимальному, а поток рабочей жидкости в гидролинии направлен в сторону, противоположную вращению вала насоса. При реверсировании насоса, т.е. при изменении параметра регулирования «е» от 0 до (-1) обеспечивается передача заднего хода. При этом обеспечивается бесступенчатое регулирование скорости вращения выходного вала 3 передачи.In the hydromechanical transmission mode 1 (according to the table), the engagement of the gear clutch 30 and the half-clutch 31 ensures the blocking of the epicyclic gear 19 of the differential 15. The torque from the input shaft 2 is transmitted through gears 25 and 26 to the hydraulic pump 8, which supplies power to the hydraulic motor 9, from the shaft 11 of which through the gears 13, 12 and 37, the torque is transmitted to the sun gear 17 of the differential 15. Next, the moment is transmitted through the satellites 20 and the carrier 18 to the shaft 3. The shunt valve 10 and the lock clutch 14 are disconnected and are not involved in operation. The first range is single-threaded, the control parameter of the pump "e" varies from 0 to (+1). Parameter "e" is equal to (+1) when the pump displacement is equal to the maximum, and the flow of the working fluid in the hydraulic line is directed in the direction of rotation of the pump shaft. The parameter "e" is equal to (-1), when the working volume of the pump is also equal to the maximum, and the flow of the working fluid in the hydraulic line is directed in the opposite direction to the rotation of the pump shaft. When reversing the pump, i.e. when changing the control parameter "e" from 0 to (-1), reverse gear is provided. This provides stepless speed control of the output shaft 3 of the transmission.
Режим механической передачи 1-2 (по таблице) образуется тогда, когда в коробке согласующих передач 6 муфта 36 соединена с зубчатым венцом шестерни 34, зубчатая муфта 30 соединена с полумуфтой 31, в гидролинии 7 включен шунтирующий клапан 10, а муфта 14 соединена с зубчатым венцом шестерни 12. В результате поток мощности с входного вала 2 через шестерни 28 и 34 передается на водило 24 дифференциала 16, а далее через сателлиты 23 на эпициклическую шестерню 22 и через водило 18 дифференциала 15 на выходной вал 3 передачи. Здесь при заданной частоте вращения входного вала 2 обеспечивается постоянство скорости вращения выходного вала 3 передачи. Передача работает как однопоточная механическая с высоким КПД.The mechanical transmission mode 1-2 (according to the table) is formed when in the box of matching gears 6 the coupling 36 is connected to the gear ring of the gear 34, the gear coupling 30 is connected to the coupling half 31, the shunt valve 10 is connected in the hydraulic line 7, and the coupling 14 is connected to the gear the crown of the gear 12. As a result, the power flow from the input shaft 2 through the gears 28 and 34 is transmitted to the carrier 24 of the differential 16, and then through the satellites 23 to the epicyclic gear 22 and through the carrier 18 of the differential 15 to the output shaft 3 of the transmission. Here, at a given frequency of rotation of the input shaft 2, the speed of rotation of the output shaft 3 of the transmission is constant. The transmission works as a single-threaded mechanical with high efficiency.
На втором диапазоне можно реализовать четыре передачи: две двухпоточные гидромеханические и две механические (однопоточную и двухпоточную). В качестве примера в этом диапазоне работа передачи дана в режиме двухпоточной гидромеханической передачи 2 (по таблице), при которой обеспечивается бесступенчатое изменение скорости вращения ее выходного вала.In the second range, four gears can be realized: two two-line hydromechanical and two mechanical (single-threaded and two-threaded). As an example, in this range, the transmission operation is given in the dual-flow hydromechanical transmission mode 2 (according to the table), in which a stepless change in the rotation speed of its output shaft is provided.
Для его реализации необходимо муфту 36 соединить с зубчатым венцом шестерни 34 при выключенных остальных элементах управления (см. таблицу). В результате один поток мощности с входного вала 2 через шестерни 28 и 34 передается на водило 24 дифференциала 16, а далее через сателлиты 23 на эпициклическую шестерню 22 и через водило 18 дифференциала 15 на выходной вал 3 передачи. Второй поток мощности с входного вала 2 через шестерни 25 и 26 передается на привод насоса 8. Гидромотор 9 через шестерни 13, 12 и 37 передает крутящий момент на солнечную шестерню 21 дифференциала 16. Далее момент через сателлиты 23 и эпицикличекую шестерню 22 через водило 18 дифференциала 15 передается на вал 3. В результате на водиле 18, а следовательно, на выходном валу 3 передачи суммируются два потока мощности. Здесь бесступенчатое изменение скорости вращения выходного вала 3 обеспечивается за счет изменения параметра регулирования насоса «е» от (+1) до (0) и далее от (0) до (-1).For its implementation, it is necessary to connect the coupling 36 to the ring gear of the gear 34 with the remaining controls turned off (see table). As a result, one power flow from the input shaft 2 is transmitted through the gears 28 and 34 to the carrier 24 of the differential 16, and then through the satellites 23 to the epicyclic gear 22 and through the carrier 18 of the differential 15 to the output shaft 3 of the transmission. The second stream of power from the input shaft 2 is transmitted through gears 25 and 26 to the pump 8. The hydraulic motor 9 transfers gears through the gears 13, 12 and 37 to the sun gear 21 of the differential 16. Next, the moment passes through the satellites 23 and the epicyclic gear 22 through the carrier 18 of the differential 15 is transmitted to the shaft 3. As a result, two power flows are summed up on the carrier 18, and therefore, on the output transmission shaft 3. Here, a stepless change in the speed of rotation of the output shaft 3 is provided by changing the control parameter of the pump "e" from (+1) to (0) and then from (0) to (-1).
Режим двухпоточной механической передачи 2-3 обеспечивается соединением муфты 36 с зубчатым венцом шестерни 34, муфты 30 с полумуфтой 29, включением шунтирующего клапана 10 и соединением муфты 14 с зубчатым венцом шестерни 12. При этом параметр регулирования насоса равен (-1). При включении шунтирующего клапана 10 часть рабочей жидкости, подаваемой насосом 8 к гидромотору 9, через клапан 10 обратно направляется к насосу 8. В результате снижается давление жидкости, подводимой к гидромотору 9, и уменьшается величина крутящего момента на валу 11 гидромотора. При соединении муфты 14 с зубчатым венцом шестерни 12 вал 11 гидромотора блокируется на неподвижный корпус 1 передачи. Весь поток жидкости, подаваемый насосом 8, через шунтирующий клапан 10 обратно поступает в насос 8, образуя круг циркуляции рабочей жидкости. Шунтирующий клапан 10 лучше включать с некоторым опережением включения муфты 14, замыкающей вал 11 гидромотора на неподвижный корпус 1 передачи.The dual-flow mechanical transmission mode 2-3 is provided by connecting the coupling 36 to the gear ring of the gear 34, the coupling 30 to the coupling half 29, turning on the shunt valve 10 and connecting the coupling 14 to the gear ring of the gear 12. The pump control parameter is (-1). When the shunt valve 10 is turned on, part of the working fluid supplied by the pump 8 to the hydraulic motor 9, is directed back to the pump 8 through the valve 10. As a result, the pressure of the liquid supplied to the hydraulic motor 9 decreases and the magnitude of the torque on the shaft 11 of the hydraulic motor decreases. When connecting the clutch 14 with the ring gear of the gear 12, the hydraulic motor shaft 11 is locked onto the stationary gear housing 1. The entire flow of fluid supplied by the pump 8, through the shunt valve 10, flows back to the pump 8, forming a circle of circulation of the working fluid. It is better to turn on the shunt valve 10 with some lead ahead of the clutch 14 closing the motor shaft 11 to the stationary gear housing 1.
В результате первый поток мощности с входного вала 2 через шестерни 28 и 34 передается на водило 24 дифференциала 16, а далее через сателлиты 23 на эпициклическую шестерню 22 и через водило 18 дифференциала 15 на выходной вал 3 передачи. Второй поток мощности с вала 2 через шестерни 32 и 33 передается на эпициклическую шестерню 19 дифференциала 15, далее через сателлиты 20 и водило 18 на выходной вал 3. Таким образом, на выходном валу 3 суммируются два потока мощности, подводимые к валу механическим путем с высоким КПД.As a result, the first power flow from the input shaft 2 is transmitted through the gears 28 and 34 to the carrier 24 of the differential 16, and then through the satellites 23 to the epicyclic gear 22 and through the carrier 18 of the differential 15 to the output shaft 3 of the transmission. The second power flow from the shaft 2 through the gears 32 and 33 is transmitted to the epicyclic gear 19 of the differential 15, then through the satellites 20 and the carrier 18 to the output shaft 3. Thus, on the output shaft 3 two power flows are supplied to the shaft mechanically with high Efficiency.
Режим стояночного тормоза обеспечивается соединением зубчатой муфты 30 с полумуфтой 31 и установкой параметра регулирования насоса 8, равного (0). В результате у дифференциала 15 становятся неподвижными эпициклическая шестерня 19 и солнечная шестерня 17. При этом водило 18, а следовательно, и связанный с ним выходной вал 3 передачи также блокируются относительно неподвижного корпуса 1 передачи, выполняя роль тормоза.The parking brake mode is provided by connecting the gear clutch 30 to the coupling half 31 and setting the control parameter of the pump 8 to (0). As a result, at the differential 15, the epicyclic gear 19 and the sun gear 17 become stationary. In this case, the carrier 18, and therefore the output gear shaft 3 connected thereto, are also blocked relative to the stationary gear housing 1, acting as a brake.
В приведенной таблице указаны все возможные режимы работы передачи за исключением получения механических передач при промежуточных значениях параметра регулирования насоса «е», отличных от (+1), (0) и (-1). При параметре «е», равном (0), вал 11 гидромотора 9 гидравлически заторможен и передача становится однопоточной механической. Предлагаемая передача позволяет получить 4 диапазона переднего хода, обеспечивающие получение 13 передач, один диапазон заднего хода и режим стояночного тормоза.The table below shows all possible modes of operation of the transmission except for the receipt of mechanical transmissions at intermediate values of the pump control parameter “e” other than (+1), (0) and (-1). With the parameter "e" equal to (0), the shaft 11 of the hydraulic motor 9 is hydraulically inhibited and the transmission becomes single-threaded mechanical. The proposed transmission allows you to get 4 forward range, providing 13 gears, one reverse range and parking brake mode.
Таким образом, как видно из приведенного описания, установка в гидролинию 7 шунтирующего клапана 10, который за счет уменьшения давления в гидролинии снижает величину крутящего момента на валу 11 гидромотора 9, а в приводе гидромотора 9 установка муфты 14, замыкающей вал гидромотора 11 на корпус 1 с полной его остановкой, необходимой для образования механических ступеней, и совокупный эффект от применения шунтирующего клапана 10 и блокирующей муфты 14 позволяют получить дополнительные одно- и двухпоточные механические передачи с высоким КПД.Thus, as can be seen from the above description, the installation of a shunt valve 10 in the hydraulic line 7, which, by reducing the pressure in the hydraulic line, reduces the torque on the shaft 11 of the hydraulic motor 9, and in the drive of the hydraulic motor 9, the installation of the coupling 14 closing the shaft of the hydraulic motor 11 on the housing 1 with its complete stop necessary for the formation of mechanical steps, and the combined effect of the use of the shunt valve 10 and the blocking clutch 14 allows you to get additional single and double flow mechanical gears with high efficiency.
Благодаря возможности блокировки вала 11 гидромотора 9 с помощью муфты 14 на неподвижный корпус 1 передачи при любой величине параметра регулирования насоса, который может изменяться в диапазоне от (+1) до (-1), обеспечиваются следующие преимущества передачи:Due to the possibility of locking the shaft 11 of the hydraulic motor 9 using the clutch 14 on the stationary transmission housing 1 for any value of the pump control parameter, which can vary in the range from (+1) to (-1), the following transmission benefits are provided:
- расширяется диапазон регулирования передачи;- the range of transmission regulation is expanding;
- возможно получение дополнительных режимов передачи, когда передача мощности осуществляется чисто механическим путем с высоким КПД;- it is possible to obtain additional transmission modes when power is transmitted purely mechanically with high efficiency;
- сокращается время на переключение передач.- Reduces gear shifting time.
Совместное применение шунтирующего клапана и блокирующей муфты позволяет обеспечить снижение энергетических потерь в гидроконтуре. В свою очередь это приводит к повышению общего КПД трансмиссии.The combined use of a shunt valve and a blocking sleeve allows to reduce energy losses in the hydraulic circuit. In turn, this leads to an increase in the overall efficiency of the transmission.
Возможности предлагаемой ОГМП дополнительно существенно расширяются при выполнении гидромотора 9 регулируемым и управлении при этом соединительной муфтой 14 в согласованном алгоритме с управлением работой шунтирующего клапана 10 и совместным регулированием насоса 8 и гидромотора 9. В результате существенно улучшаются тягово-динамические и топливно-экономические показатели машины при использовании такой передачи.The capabilities of the proposed OGMP are further significantly expanded when the hydraulic motor 9 is controlled and controlled by the coupling 14 in a coordinated algorithm with controlling the operation of the shunt valve 10 and the joint regulation of the pump 8 and the hydraulic motor 9. As a result, the traction-dynamic and fuel-economic parameters of the machine are significantly improved using such a transmission.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010151409/11A RU2444660C1 (en) | 2010-12-15 | 2010-12-15 | Hydro mechanical displacement transmission |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010151409/11A RU2444660C1 (en) | 2010-12-15 | 2010-12-15 | Hydro mechanical displacement transmission |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2444660C1 true RU2444660C1 (en) | 2012-03-10 |
Family
ID=46029109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010151409/11A RU2444660C1 (en) | 2010-12-15 | 2010-12-15 | Hydro mechanical displacement transmission |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2444660C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2148503C1 (en) * | 1995-07-11 | 2000-05-10 | ОАО "Специальное конструкторское бюро машиностроения" | Vehicle hydromechanical transmission with two or more ranges |
| RU2269707C1 (en) * | 2004-04-22 | 2006-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский тракторный институт "НАТИ" | Positive-displacement hydraulic-mechanical transmission |
| RU2360164C2 (en) * | 2005-09-09 | 2009-06-27 | Романова Наталья Борисовна | Method for organisation of volume hydromechanical gear rotation and four-link planetary mechanism |
| DE102008015276A1 (en) * | 2008-03-20 | 2009-09-24 | Linde Material Handling Gmbh | Power branching transmission, has internal gear staying in effective connection with output of branch section attached to variator transmission branch, and planetary carrier that is driven by step gear of mechanical transmission branch |
-
2010
- 2010-12-15 RU RU2010151409/11A patent/RU2444660C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2148503C1 (en) * | 1995-07-11 | 2000-05-10 | ОАО "Специальное конструкторское бюро машиностроения" | Vehicle hydromechanical transmission with two or more ranges |
| RU2269707C1 (en) * | 2004-04-22 | 2006-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский тракторный институт "НАТИ" | Positive-displacement hydraulic-mechanical transmission |
| RU2360164C2 (en) * | 2005-09-09 | 2009-06-27 | Романова Наталья Борисовна | Method for organisation of volume hydromechanical gear rotation and four-link planetary mechanism |
| DE102008015276A1 (en) * | 2008-03-20 | 2009-09-24 | Linde Material Handling Gmbh | Power branching transmission, has internal gear staying in effective connection with output of branch section attached to variator transmission branch, and planetary carrier that is driven by step gear of mechanical transmission branch |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Тракторы и сельскохозяйственные машины, 1996, №8, статья «Объемные гидромеханические трансмиссии гусеничных и колесных машин». * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111306279B (en) | Single-pump-control double-motor mechanical hydraulic composite transmission device | |
| US9109680B2 (en) | Power split gearbox | |
| CN101809330B (en) | Power split transmission | |
| US9447858B2 (en) | Hydro-mechanical continuously variable transmission for producing high torque output | |
| EP0988475B1 (en) | Multi-range hydromechanical transmission for vehicles | |
| KR100936831B1 (en) | Hydro-mechanical continuously variable transmission | |
| CN205859091U (en) | Mechanical hydraulic compound drive gearbox | |
| JPH08282311A (en) | Torque partition transmission | |
| EP3715671B1 (en) | Transmission structure and working vehicle | |
| US9598835B2 (en) | Continuously variable transmission and a working machine including a continuously variable transmission | |
| WO2004104449A1 (en) | Speed-changing device | |
| CN109764107B (en) | Variable speed transmission device | |
| CN109764123B (en) | Multi-mode switching power transmission system with variable characteristic parameters of planetary gear | |
| US4667536A (en) | Hydrostatic/mechanical transmission system | |
| CN105793607B (en) | A kind of speed change gear of gear overlapping | |
| CS376790A2 (en) | Hydrostatic mechanical high-duty gearbox with graduated output | |
| US20170292595A1 (en) | Power split transmission | |
| CN108591411B (en) | Transmission system capable of realizing three variable speed transmission processes | |
| RU2444660C1 (en) | Hydro mechanical displacement transmission | |
| US11047477B2 (en) | Three-section hydraulic mechanical stepless transmission device for loader | |
| US7335125B2 (en) | Continuously variable transmission | |
| CN107152510B (en) | Loader hydraulic mechanical stepless transmission device | |
| CN110805675B (en) | Multi-mode output integrated pump motor and application method thereof | |
| CN106740082B (en) | Flat grader running hydraulic driving device with low-speed and large-torque output | |
| RU2335414C1 (en) | Hydromechanical transmission |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151216 |