ГИДРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, в частности к трансмиссиям транспортных средств и может быть использована для различных транспортных, лесопромышленных и строительных машин.
Известна унифицированная гидромеханическая передача для дорожностроительных машин модели У 35.605 ВНИИстройдормаш (1). Передача состоит из гидротрансформатора и четырехступенчатой коробки передач, в которой все шестерни находятся в постоянном зацеплении, и имеющей сцепные муфты включения двух передач прямого хода и одной передачи обратного хода в пределах двух механически переключаемых диапазонов рабочих и транспортных скоростей. Недостатком такой трансмиссии является ограниченный диапазон рабочей зоны оборотов входного вала гидротрансформатора, обусловленной снижением КПД гидротрансформатора при оборотах ниже номинальных, и невозможность длительной работы трансмиссии в тяговом режиме на оборотах двигателя ниже номинальных.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является гидромеханическая трансмиссия серии WG 120/150/180/200 Zahnradfabrik Passau GmbH, Германия (2), обеспечивающая четыре передачи переднего хода и три передачи заднего хода, состоящая из гидротрансформатора и коробки передач, состоящей из входного и выходного вала, трех промежуточных валов с установленными на них сдвоенными сцепными муфтами и шестернями постоянного зацепления. Недостатком такой трансмиссии являются большие потери
на трение в незамкнутых сцепных фрикционных муфтах и зацеплениях на повышенных передачах, что снижает ее эффективность.
Задачей полезной модели является расширение эксплуатационного диапазона применения гидромеханической трансмиссии при сохранении габаритных размеров, передаваемой мощности и обеспечение работы гидротрансформатора в зоне высокого КПД при неизменном значении снимаемого с маховика двигателя крутящего момента.
Гидромеханическая трансмиссия, решающая эту задачу, содержит гидротрансформатор и коробку передач, обеспечивающую получение четырех передач переднего хода и двух передач заднего хода. Коробка передач включает входной, промежуточный вал, вал заднего хода и выходной вал, кинематически связанные между собой посредством зубчатых колес постоянного зацепления, причем, две сцепные муфты для включения передач прямого хода и одна для включения передач обратного хода установлены на входном валу, а кинематическая связь шестерен, включаемых передач прямого и обратного хода с выходным валом осуществлена с помощью зубчатых колес, установленных на промежуточном валу, валу реверса, двух шестерен рабочего и транспортного диапазонов, установленных на подшипниках на выходном валу, и соединяемых зубчатой муфтой с центральной шестерней планетарного механизма, водило которого с установленными в нем сателлитами зафиксировано на выходном валу, а солнечная шестерня соединена с корпусом.
Такая гидромеханическая трансмиссия позволяет передать мощность от входного вала на выходной при включении передач переднего и заднего хода через встроенный планетарный механизм, не изменяющий направление вращения и обеспечивающий рабочий диапазон скоростей при более высоком значении КПД гидротрансформатора и оптимальной частоте вращения насосного колеса гидротрансформатора.
Изменение фиксации элементов планетарного механизма позволяет получить симметричный или несимметричный межосевой дифференциал.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена кинематическая схема гидромеханической трансмиссии транспортного средства с жестким блокированным распределением потока мощности между ведущими мостами. На фиг.2 - схема включения гидромеханической трансмиссии по фиг.1.
На фиг.3 представлена кинематическая схема варианта гидромеханической трансмиссии транспортного средства с дифференциальным распределением потока мощности между ведущими мостами.
Гидромеханическая трансмиссия транспортного средства, приводимая от двигателя посредством карданной передачей (условно не показаны), содержит последовательно соединенные гидротрансформатор ГТ и коробку передач КП, с которой посредством карданных передач К1 и К2 соединены ведущие мосты ВМ1 и ВМ2, передающие поток мощности к колесам, а также совмещенную гидравлическую систему, обеспечивающую питание и охлаждение гидротрансформатора, управление и смазку коробки передач.
Входной вал 1 гидротрансформатора содержит шестерню 2, находящуюся в постоянном зацеплении с шестерней 3, приводящую насос 4 совмещенной гидравлической системы, и соединяется с лопастным насосным колесом 5, преобразующим механическую энергию в кинетическую энергию потока гидравлической жидкости, которая воспринимается сначала лопастным турбинным колесом 6, осуществляющем обратное преобразование энергии потока гидравлической жидкости в механическую энергию и жестко установленном на выходном вале 8 гидротрансформатора, а затем лопастным реактором 7, зафиксированным на корпус гидротрансформатора.
Выходной вал 8 гидротрансформатора является одновременно входным валом коробки передач и содержит свободно вращающиеся ведущие шестерни передач прямого хода9и10, находящиеся в постоянном зацеплении с соответственно ведомыми шестернями 11 и 12, жестко установленными на промежуточном вале 13, и соединяемые с валом 8 посредством сцепных муфт M1 и М2, и свободно вращающуюся ведущую шестерню 14 передач обратного хода, соединяемую с валом 8 посредством сцепной муфты М3 и находящуюся в постоянном зацеплении с ведомой шестерней 15, жестко установленной на вале реверса 16, шестерня 17 которого находится в постоянном зацеплении с шестерней 11 промежуточного вала, являющейся одновременно ведущей шестерней транспортного диапазона и находящейся также в постоянном зацеплении с ведомой шестерней 18, свободно вращающейся на выходном вале 19 и имеющей дополнительный венец для соединения посредством двухпозиционной муфты М4 в положении Т, соответствующем включению транспортного диапазона, со свободно вращающейся на выходном вале ведущей центральной шестерней 20 планетарного механизма, которая при переключении муфты М4 в положение Р, соответствующее включению рабочего диапазона, соединяется с дополнительным венцом ведомой шестерни 21 рабочего диапазона, находящейся в постоянном зацеплении с ведущей шестерней 22 рабочего диапазона промежуточного вала и свободно вращающейся на центральной шестерне 20 планетарного механизма, водило 23 которого с сателлитами 24 жестко установлено на выходном вале, а солнечная шестерня 25 зафиксирована на корпус коробки передач.
Гидромеханическая трансмиссия транспортного средства работает следующим образом (см. фиг.2). В исходном состоянии - нейтрали -  муфты M1, M2 и М3 находятся в разомкнутом состоянии, а муфта М4 включена в положение. Поток мощности от двигателя к колесам не передается.
Первая передача прямого хода осуществляется включением муфты M1, при этом муфты М2 и М3 остаются в разомкнутом состоянии, а муфта М4 включенной в положение Р. Поток мощности, подводимый от двигателя к входному валу 1, передается через гидротрансформатор ГТ на вал 8 и далее через муфту Ml к шестерне 9, затем через шестерню 11, промежуточный вал 13, шестерни 22 и 21, муфту М4, шестерню 20, сателлиты 24 и водило 23 на выходной вал 19. От выходного вала поток мощности распределяется посредством карданных передач К 1 иК2 на ведущие мосты ВМ1 и ВМ2 и далее на колеса транспортного средства.
Для получения второй передачи прямого хода происходит выключение муфты M1 и включение муфты М2, при этом муфта М3 остается в разомкнутом состоянии, а муфта М4 включенной в положение Р. Поток мощности, подводимый от двигателя к входному валу 1, передается через гидротрансформатор ГТ на вал 8 и далее через муфту М2 к шестерне 10, затем через шестерню 12, промежуточный вал 13, шестерни 22 и 21, муфту М4, шестерню 20, сателлиты 24 и водило 23 на выходной вал 19. От выходного вала поток мощности распределяется посредством карданных передач К1 и К2 на ведущие мосты ВМ1 и ВМ2 и далее на колеса транспортного средства.
Для получения третьей передачи прямого хода происходит выключение муфты М2 и включение муфты M1, при этом муфта М3 остается в разомкнутом состоянии, а муфта М4 переключается в положение Т. Поток мощности, подводимый от двигателя к входному валу 1, передается через гидротрансформатор ГТ на вал 8 и далее через муфту Ml к шестерне 9, затем через шестерню 11, промежуточный вал 13, шестерню 18, муфту М4, шестерню 20, сателлиты 24 и водило 23 на выходной вал 19. От выходного вала поток мощности распределяется посредством карданных передач К1 и К2 на ведущие мосты ВМ1 и ВМ2 и далее на колеса транспортного средства.
Для получения четвертой передачи прямого хода происходит выключение муфты M1 и включение муфты М2, при этом муфта М3 остается в разомкнутом состоянии, а муфта М4 включенной в положение Т. Поток мощности, подводимый от двигателя к входному валу 1, передается через гидротрансформатор ГТ на вал 8 и далее через муфту М2 к шестерне 10, затем через шестерню 12, промежуточный вал 13, шестерни 11 и 18, муфту М4, шестерню 20, сателлиты 24 и водило 23 на выходной вал 19. От выходного вала поток мощности распределяется посредством карданных передач К1 и К2 на ведущие мосты ВМ1 и ВМ2 и далее на колеса транспортного средства.
Первая передача обратного хода осуществляется включением муфты М3 при этом муфты M1 и М2 остаются в разомкнутом состоянии, а муфта М4 включенной в положение. Поток мощности, подводимый от двигателя к входному валу 1, передается через гидротрансформатор ГТ на вал 8 и далее через муфту М3 к шестерне 14, затем через шестерню 15, вал реверса 16, шестерни 17 и 11, промежуточный вал 13, шестерни 22 и 21, муфту М4, шестерню 20, сателлиты 24 и водило 23 на выходной вал 19. От выходного вала поток мощности распределяется посредством карданных передач К1 и К2 на ведущие мосты ВМ1 и ВМ2 и далее на колеса транспортного средства.
Для получения второй передачи обратного хода происходит переключение муфты М4 в положение Т, при этом муфта М3 остается во включенном состоянии, а муфты M1 и М2 остаются в разомкнутом состоянии. Поток мощности, подводимый от двигателя к входному валу 1, передается через гидротрансформатор ГТ на вал 8 и далее через муфту МЗ к шестерне 14, затем через шестерню 15, вал реверса 16, шестерни 17 и 11, промежуточный вал 13, шестерню 18, муфту М4, шестерню 20, сателлиты 24 и водило 23 на выходной вал 19. От выходного вала поток мощности распределяется посредством карданных передач К1 и К2 на ведущие мосты ВМ1 и ВМ2 и далее на колеса транспортного средства.
Предлагаемая гидромеханическая трансмиссия транспортного средства легко трансформируется из основного варианта с жестким блокированным распределением потока мощности между ведущими мостами по фиг.1 в вариант с дифференциальным распределением потока мощности между ведущими мостами (фиг.3). Это достигается отделением от выходного вала 19 коробки передач КП привода на ведущий мост ВМ2 в отдельный выходной вал 26 и фиксацией на нем шестерни 20 планетарного механизма. Водило 23 остается жестко установлено на выходном вале 19, обеспечивающем теперь привод только на ведущий мост ВМ1. При этом за счет подбора чисел зубьев шестерен 20, 24 и 25 планетарного механизма достигается различная степень распределения мощности между ведущими мостами в зависимости от назначения транспортного средства.
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает увеличение эффективности и расширение диапазона применения конструкции за счет унификации элементов кинематической схемы с жестким и дифференциальным приводом на два ведущих моста.
Источники информации:
1. ОТУ 22-745-67 Гидродинамическая коробка передач У35605
2. Проспект «ZF Powershift transmissions of the WG range» Zahnradfabrik Passau GMBH, Германия