ГИДРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VEHICLE HYDROMECHANICAL TRANSMISSION

Изобретение относится к области трансмиссий транспортных средств, использующим гидростатические передачи.
Известна гидростатическая трансмиссия транспортного средства (далее по тексту ТС) (см. US2011024220A1 B2, опубл., 03.02.2011), содержащая: корпус с выходным валом на конце которого может быть расположена ступица ведущего колеса, гидромеханическую передачу, состоящую из гидронасоса, приводимого двигателем, гидромотора, связанного с гидронасосом с помощью жесткого соединительного корпуса с выполненными в нем гидравлическими каналами, при этом выходной вал гидромотора может быть связан со ступицей ведущего колеса. Гидронасос, рабочие линии подачи и возврата и гидромотор собраны в единый блок.
Данная гидростатическая трансмиссия может представлять собой интегрированный узел, неподвижно устанавливаемый на раму транспортного средства как единое целое. Оговоренный блок (узел) трансмиссии выполнен с возможностью, установки в ведущем колесе транспортного средства, к которому необходимо подведение потока мощности от выходного вала двигателя транспортного средства.
Выходной вал гидромотора, данной гидростатической трансмиссии может быть выполнен с возможностью функционирования в качестве привода ведущего колеса транспортного средства.
Недостатками известной гидромеханической трансмиссии по патенту US2011024220A1 B2 являются следующие свойства и характеристики:
- Отсутствие линии дренажа (состоящая из двух каналов), т.е. использование в данной схеме нескольких типов гидронасосов и гидромоторов исключается. Т.е., например, использование аксиально-поршневых гидронасосов и аксиально-поршневых гидроматоров (и др. типов) в предложенной схеме по патенту US2011024220A1 B2 не представляется возможным. Диапазон момента вращения и диапазон частоты вращения указанного технического решения по патенту US2011024220A1 B2 не позволяют создать гидромеханические трансмиссии функционально пригодные для применения в транспортных средствах с общей массой от 6 -до 35 тон.
В случае конструктивного размещения узла (US2011024220A1 B2) в ведущем колесе транспортного средства (ТС) возникают следующие отрицательные моменты:
- в случае если ведущее колесо ТС будет жестко прикреплено к корпусу (цапфа ведущего колеса неподвижно закреплена на корпусе ТС) - подвеска в таком ТС будет отсутствовать, при этом, отсутствие подвески у ТС нежелательно, т.к. динамические нагрузки, возникающие при наезде ведущих колес на неровности дороги, передаются на все узлы и системы ТС, а также водителя ТС. При движении ТС без подвески ведущих колес по поверхности имеющей неровности - периодически возникает явление зависания ведущих колес (отсутствие контакта ведущего колеса с дорогой), что не позволяет полностью реализовывать поток мощности, получаемый ведущими колесами ТС от Двигателя ТС для осуществления движения ТС.
- в случае если ТС имеет подвеску ведущего колеса, то к гидронасосу, находящемуся в ведущем колесе ТС, надо подводить механическую передачу в виде карданного вала (или полуоси) для передачи крутящего момента от двигателя ТС к гидронасосу, а также выполнить в конструкции отдельные, самостоятельные элементы подвески ТС в виде рычагов подвески (ведущего колеса) или моста.
Конструкции трансмиссии и подвески с указанными особенностями:
- имеют низкую надежность из-за сложности конструкции;
- имеют незначительные углы качения подвески ТС (что ограничивает движение ТС по пересеченной местности);
- имеют низкую защищенность от механических (силовых) воздействий со стороны внешней среды;
-  препятствует движению ТС, выполняя роль якоря (упора, плуга) при движении ТС по грунтам с низкой несущей способностью или движении по пересеченной местности.
Конструкция (US2011024220A1 B2) не включает в себя понижающего механического редуктора, а существующая линейка гидромоторов  (применение которых реализуемо в ТС общей массой от 6 до 35т, вписываемых в железнодорожный габарит) по своим характеристикам не в состоянии самостоятельно обеспечить приемлемые диапазоны моментов вращения, требуемых для реализации на каждом ведущем колесе ТС, например: 10 000 - 20 000 НЧм.
Недостатками гидромеханической трансмиссии по патенту US2011024220A1 B2 являются сложность механической передачи крутящего момента от двигателя к гидронасосу - в случае размещения блока (гидронасос с гидромотором) на качающемся рычаге подвески ведущего колеса (в случае подвески с независимыми рычагами), а также недостаточная надежность такой передачи, в частности, за счет незащищенности элементов передачи от воздействия внешней среды.
Технической проблемой является устранение отмеченных недостатков и создание конструкции, обеспечивающей кратное увеличение рабочих ходов (углов качения) подвески транспортного средства при сохранении габаритов транспортного средства.
Техническим результатом является повышение надежности гидромеханической трансмиссии транспортного средства с независимой подвеской ведущего колеса.
Поставленная задача достигается тем, что гидромеханическая трансмиссия транспортного средства с независимой подвеской ведущего колеса, снабженного продольным рычагом подвески, на конце которого расположена ступица ведущего колеса, содержит гидромеханическую передачу, состоящую из гидронасоса, приводимого двигателем и гидромотора, связанного с гидронасосом с помощью рабочих каналов в виде гидравлических рукавов высокого давления, при этом выходной вал гидромотора связан со ступицей ведущего колеса посредством многоступенчатого редуктора, при этом, согласно изобретению, продольный рычаг подвески выполнен в виде корпуса с внутренней полостью. Гидромотор расположен внутри полости рычага, гидромеханическая передача содержит гидравлическую систему промывки, снабженную насосом, связанным с двигателем и сообщенным при помощи всасывающих и нагнетающих гидравлических рукавов промывки с полостями гидромотора и гидронасоса.
Поставленная задача достигается также тем, что многоступенчатый редуктор может быть выполнен в виде конической и цилиндрической зубчатых передач, приводящих полуось колеса, а также планетарной передачи, связывающей полуось и ступицу ведущего колеса.
Поставленная задача достигается также тем, что коническая и цилиндрическая зубчатые передачи (могут быть) расположены в полости продольного рычага.
Поставленная задача достигается также тем, что в полости продольного рычага подвески могут быть расположены комплексный гидропровод рабочих линий гидропередачи, а также комплексный гидропровод системы промывки.
Изобретение поясняется при помощи чертежей.
На фиг. 1 показана схема трансмиссии транспортного средства;
На фиг. 2 показано ведущее колесо транспортного средства со встроенной в продольный рычаг подвески передачей.
Описываемая трансмиссия содержит двигатель 1, например, внутреннего сгорания (ДВС), коробку передач 2, раздаточную коробку 3, от которой приводятся гидронасосы 4, сообщенные с гидромоторами 5, коробку отбора мощности (КОМ) 6, от которой приводятся гидронасосы 7 системы промывки. Каждое ведущее колесо 8 закреплено на продольном рычаге подвески 9, который качается на цапфе рычага подвески 10 транспортного средства. Рычаг подвески 9 выполнен в виде корпуса с внутренней полостью, в которой размещен гидромотор 5. Также внутри корпуса рычага подвески 9 расположены комплексный гидропровод рабочей линии 11, связанный с гидромотором 5 с помощью рукавов 12 высокого давления и комплексный гидропровод линии промывки 13, связанный также с гидромотором 5 с помощью рукавов высокого давления (промывки) 14.
Выходной вал гидромотора 5 соединен с ведущим валом 15 многоступенчатого редуктора с помощью кулачковой муфты 16. Редуктор также расположен в корпусе продольного рычага 9. Ведущий вал 15 передает вращение на полуось 17 с помощью конической передачи 18 и понижающей цилиндрической передачи 19. Полуось 17 передает вращение на ступицу 20 колеса 8 посредством планетарного редуктора 21.
Трансмиссия работает следующим образом. Двигатель 1 транспортного средства приводит во вращение раздаточную коробку 3 посредством коробки передач 2. Валы раздаточной коробки 3 приводят во вращение гидронасосы 4. В частности, количество гидронасосов 4 может соответствовать количеству ведущих колес 8. Рабочая жидкость направляется по рукавам 12 высокого давления к каждому гидромотору 5, расположенному в полости продольного рычага подвески 9, приводя во вращение его выходной вал, который посредством механического многоступенчатого редуктора вращает ступицу 20 колеса 8. Гидронасосы 7 системы промывки, приводимые коробкой отбора мощности 6, подают рабочую жидкость к рабочим узлам гидронасосов 4 и гидромоторов 5 для обеспечения отвода продуктов износа от трущихся узлов, отвода излишнего тепла, а также для смазки трущихся поверхностей.
Размещение гидромотора 5 и многоступенчатого редуктора в полости продольного рычага подвески 9 позволяет обеспечить требуемый дорожный просвет, не зависимо от диаметра ведущего колеса 8, повысить надежность передачи из-за размещения ее элементов в едином корпусе, а также повысить степень защищенности элементов трансмиссии от внешних воздействия, в частности при перемещении по пересеченной местности или перемещении по грунтам с низкой несущей способностью.
Таким образом, использование заявленной гидромеханической трансмиссии позволяет повысить надежность работы транспортного средства, в частности, при эксплуатации в условиях пересеченной местности.
На фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5 представлен вариант исполнения гидромеханической передачи, встроенной в продольный рычаг подвески ведущего колеса транспортного средства с использованием серийно выпускаемых деталей и узлов.
На фиг. 6 показаны  перемещения (колебания) Рукава Высокого Давления (РВД) поз.№ 12, имеющего  наибольшую величину подвижности, при работе подвески ТС при движениям по неровностям дороги. Указанные величины угловых колебаний РВД соответствуют колебаниям рычага подвески ТС, показанные на Фиг. 7.
На фиг. 7 показаны  предельные перемещения узлов подвески (вариант) ТС с встроенной в продольный рычаг подвески  гидромеханической передачей (гидромотора в связке с понижающим редуктором).
Перечень узлов и систем приведен в табл.1.
Табл.1
№позиции на чертеже
Наименование узла
Возможные к применению существующие узлы и системы  (с характеристиками)<b></b>
1
Двигатель Внутреннего Сгорания
ЯМЗ - 238 Б  - 1Мощность, кВт (л.с.)                          220 (300)Частота вращения, мин-1              2000Макс. крутящий момент, НЧм         1180Частота при макс. крут. моменте, мин-1                                 1200-1400
2
Коробка передач
к МАЗ 5432 05    Передаточные отношения:1п -7,73          5п -1,962п -5,52          6п -1,393п -3,94          7п -1,004п -2,80          8п -0,71
3
Раздаточная коробка
Передаточное отношение - 0,71Изготавливается ВНОВЬ
4
Гидронасос
Аксиально-поршневой нерегулируемый гидронасос производства  ОАО «ПНЕВМОСТРОЙМАШИНА»       PSM Hydraulics         <b>310.3.112.00</b>…Рабочий объём Vq, см3/об                         112Частота вращения валаМаксимальная nmax , об/мин                  3000Подача максимальная Qmax , л/мин         336Давление нагнетания максимальноеPMAX, МПа                                                  40Крутящий момент приводноймаксимальный MMAX ГН , НЧм              750,54
5
Гидромотор
Аксиально-поршневой нерегулируемый гидромотор производства  ОАО «ПНЕВМОСТРОЙМАШИНА»       PSM Hydraulics<b>         410.0.107</b>…Рабочий объём V<sub>q</sub>, см<sup>3</sup>/об                        106,7Частота вращения вала максимальнаяn<sub>max</sub> , об/мин                                             4000Подача максимальная Q<sub>max </sub>, л/мин          426,8Давление на входе максимальноеP<sub>MAX</sub>, МПа                                                    45
<b>Крутящий момент </b><b>максимальный</b> M<sub>MAX ГМ , </sub>НЧм                718,6
6
Коробка отбора мощности
Изготавливается ВНОВЬ
7
Гидронасос линии промывки правого борта и левого борта
В <b>ассортименте</b> представлен в продаже и выбирается исходя из конкретных технических требований
8
Колесо Ведущее ТС (в сборе)
425/85 R21     Dнаруж.=1260ммВ <b>ассортименте</b> представлено в продаже
9
Рычаг подвески (продольный) ведущего колеса ТС
Изготавливается ВНОВЬ
10
Цапфа Рычага подвески
Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.Цапфа заднего моста дет.№ 54321-2401083-10
11
Комплексный Гидропровод рабочей линии (КГ)
Изготавливается ВНОВЬ
12
Рукав Высокого давления (РВД) рабочей линии
Рукав сверхвысокого давления фирмы INTERTRACOFlexIT H4-12Диапазон Траб. С°                 от -40 до +100Внутренний диаметр DN, мм         19Диаметр наружн. D, мм                     31,9Рабочее давление, бар                   420Разрывное давление, бар                 1680Изгиб (R), мм                               280
13
Комплексный Гидропровод линии Промывки (КГПр)
Изготавливается ВНОВЬ
14
Рукав высокого давления (РВД) линии промывки
Рукав высокого давления фирмы <b>INTERTRACO</b><b>FlexIt 2SN -08  2T</b>Диапазон Т<sub>раб.</sub> С°                 от-40 до +100Внутренний диаметр DN, мм             12Диаметр наружн. D, мм                         22,2Рабочее давление, бар                       275Разрывное давление, бар                     1100Изгиб (R), мм                                   180
15
Вал ведущий
Применяемость КАМАЗ 5320. Вал ведущий заднего моста дет.№5320-2402024 с мех. доработкой
16
Муфта кулачковая
Кулачковая муфта GE упругая со звездочкой Муфта GE 65-1b   c Синтетической звездочкойGE 65х64Sh D (белой)Крутящий момент, НЧм                          1175Частота вращениямаксимальная, об/мин                             4250
17
Полуось
Применяемость АМАЗПолуось 103-2403071
18
Коническая передача понижающая
Входящие детали (основные) поз.№26,№27
19
Цилиндрическая передача понижающая
Входящие детали (основные) поз.№28,№29
20
Ступица Ведущего колеса
Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.Ступица задняя дет.№ 54326-3104015-10
21
Планетарный редуктор
Входящие детали (основные) поз.№ 34,35,36,37,38,40,45
22
Карданная передача
В <b>ассортименте</b> представлена в продаже и выбирается исходя из конкретных технических требований
23
Сцепление
ЯМЗ-238Н
24
Блок гидрораспределителей Левого борта
В <b>ассортименте</b> представлен в продаже и собирается (комплектуется) исходя из конкретных технических требований
25
Блок гидрораспределителей Правого борта
В <b>ассортименте</b> представлен в продаже и собирается (комплектуется) исходя из конкретных технических требований
26
Шестерня ведущая коническая
Применяемость КАМАЗ 5320Шестерня ведущая коническая  дет.№ 5320-2402017
27
Шестерня коническая ведомая
Применяемость КАМАЗ 5320Шестерня коническая ведомая дет.№ 5320-2402060
28
Шестерня ведущая цилиндрическая
Применяемость КАМАЗ 5320Шестерня ведущая цилиндрическаядет.№ 5320-2402110-30
29
Шестерня ведомая цилиндрическая
Применяемость КАМАЗ 5320Шестерня ведомая цилиндрическаядет.№ 5320-2402120-30
30
Цапфа шестерни ведомой цилиндрической
Изготавливается ВНОВЬ
31
Цапфа ведущего колеса
Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.Цапфа заднего моста дет.№ 54321-2401083-10
32
Корпус углового канала комплексного гидропровода рабочей линии
Изготавливается ВНОВЬ
33
Подшипник роликовый конический
Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.Подшипник роликовый конический ступицы заднего моста дет.№6-7520А  (32220)
34
Ступица шестерни колесного редуктора
Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.Ступица шестерни колесного редукторадет.№ 54321-2405051
35
Шестерня редуктора колесного - Сателлит
Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.Шестерня редуктора колесного Сателлитдет.№ 5336-2405035
36
Ось сателлита (с подшипниками в сборе)
Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.Ось сателлита с подшипниками  сб. №664706Е5
37
Шестерня ведущая (Солнечная) колесного редуктора
Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.Шестерня ведущая колесной передачидет.№ 5336-2405028
38
Водило
Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.Водило дет.№ 54326-2405020
39
Планка прижимная
Изготавливается ВНОВЬ
40
Коронное зубчатое колесо колесного редуктора
Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.Шестерня редуктора колесногодет.№ 54326-2405050
41
Фланец переходной
Изготавливается ВНОВЬ
42
Ступица Балансира
Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.Ступица задняя дет.№ 54326-3104015-10
43
Плата соединительная (с подшипником скольженияв сборе)
Изготавливается ВНОВЬ
44
Корпус Транспортного Средства (борт)
Изготавливается ВНОВЬ
45
Корпус водила
Применяемость МАЗ 5516 (6516) и др.Корпус водила 54326-2405030