Транспортное средство с двухпоточной трансмиссией

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, в частности к трансмиссиям автомобилей и тракторов.
Известна приводная система с двухконтурной трансмиссией, используемая с транспортным средством, в котором каждая пара узлов гидростатической трансмиссии имеет по меньшей мере один силовой агрегат с регулируемым рабочим объемом, реагирующим на управляющее давление для задания рабочего объема, консоль управления, устанавливаемая на транспортном средстве, имеет регулирующие клапаны, в том числе пропорциональный клапан для установки управляющего давления для определения направления и скорости движения транспортного средства за счет одинаковой скорости обоих агрегатов трансмиссии, и клапаны рулевого управления, которые могут изменять скорость, по меньшей мере, один блок трансмиссии для управления транспортным средством и станция управления, включающая управляемый вручную элемент управления, удаленный от пульта управления, с передающими движение рычажными механизмами, при этом перемещение элемента управления в одном направлении может привести к регулировке передаточного клапана для установления скорости и направления движения автомобиля вперед или назад и при перемещении рычага управления по пересекающаяся траектория, вызывающая движение одного из клапанов рулевого управления без воздействия на передаточный клапан или другой клапан рулевого управления для управления транспортным средством и с возможностью составного или универсального движения для одновременного управления как скоростью, так и функциями рулевого управления (см. патент US 4085812, МПК В60К 20/02, В62D 11/18, опубликовано 25.07.1978).
Известно транспортное средство, которое включает в себя двигатель, модуль управления двигателем и узел коробки передач с двойным сцеплением, имеющий первую и вторую входные муфты, наборы передач, выборочно соединенные с двигателем через соответствующие первую и вторую входные муфты, и модуль управления коробкой передач, где при выполнении метода управления запуском модуль управления коробки передач получает запрос на запуск, получает фактический крутящий момент двигателя и определяет инерцию и ускорение двигателя, затем модуль управления коробки передач рассчитывает крутящий момент муфты для конкретной входной муфты, используемой для трогания с места, в зависимости от фактического крутящего момента двигателя и произведения инерции и ускорения, сравнивает рассчитанный крутящий момент муфты с заданным крутящим моментом муфты и передает сигнал положения муфты на назначенную входную муфту (см. патент US 2014195129, МПК F16D 13/00, опубликовано 10.07.2014).
Известно транспортное средство с девятиступенчатой коробкой передач с двойным сцеплением, которая содержит двигатель, два выходных вала и два входных вала, при этом два входных вала соединены с двигателем через муфты соответственно; первый входной вал снабжен ведущей шестерней третьей передачи, ведущей шестерней пятой передачи и ведущей шестерней седьмой передачи, второй входной вал снабжен ведущей шестерней второй передачи, ведущей шестерней четвертой передачи, ведущая шестерня шестой передачи и ведущая шестерня восьмой передачи, первый вторичный вал снабжен ведомой шестерней второй передачи, ведомой шестерней пятой передачи и ведомой шестерней шестой передачи, второй вторичный вал снабжен третьей шестерней ведомая шестерня, ведомая шестерня четвертой передачи, ведомая шестерня седьмой передачи и ведомая шестерня восьмой передачи, и ведомые шестерни передают мощность на соответствующие выходные валы через соответствующие синхронизаторы (см. патент CN 114763823, F16Н 3/085, опубликовано 19.07.2022).
Известна двухступенчатая коробка передач с двойным сцеплением содержит первичный вал, двойные сцепления, промежуточный вал и дифференциал в сборе, причем первичный вал соединен с ведущим устройством, первичный вал выполнен в обойме с ведущей шестерней первой передачи и ведущую шестерню второй передачи в пустом режиме, причем двойные муфты расположены между ведущей шестерней первой передачи и ведущей шестерней второй передачи; промежуточный вал снабжен ведомой шестерней первой передачи, ведомой шестерней второй передачи и ведущей шестерней дифференциала, ведомая шестерня первой передачи находится в зацеплении с ведущей шестерней первой передачи, ведомая шестерня второй передачи находится в зацеплении с ведущая шестерня второй передачи, а ведущая шестерня дифференциала расположена между ведомой шестерней первой передачи и ведомой шестерней второй передачи; главный редуктор узла дифференциального механизма находится в зацеплении с ведущей шестерней дифференциального механизма (см. патент CN 213235961, МПК В60К 17/16, F16Н 3/091, опубликовано 18.05.2021).
Известно транспортное средство с трансмиссией, содержащее двигатель, который генерирует крутящий момент, мотор, генерирующий момент вращения, трансмиссия имеет первую и вторую зубчатую передачу, две муфты, одну, которая переносит момент вращения к первой зубчатой передаче, а другая - передает вращение ко второй передаче, также содержит блок управления, контролирующий моменты вращения и включение муфт (см. патент US 8469858, МПК В60W 10/08, опубликовано 25.06.2013).
Известно транспортное средство с трансмиссией, содержащее маховик, двигатель, коробку передач, входной вал, соединенный с двигателем через элемент маховика, выходной вал, связанный с ведущей осью, дополнительную коробку передач, содержащей входной и выходной вал, причем входные валы коробок передач связаны между собой при помощи муфты, поглощающей вибрации (см. патент US 6877580, МПК В60К 17/28, опубликовано 12.04.2005).
Известно транспортное средство с трансмиссией, передающее вращение входного вала на выходные валы, содержит картер, в котором установлен дифференциал, содержащий кожух, зубчатый венец, расположенный с внешней стороны кожуха, пару сателлитов, расположенных внутри кожуха с возможностью вращения, пару шестерен, расположенных внутри кожуха и сцепленных с сателлитами (см. патент JP 4484393, МПК В60К 17/16, опубликовано 16.06.2010).
Известна гидромеханическая трансмиссия, содержащая корпус, приводной вал, связанный с двигателем, выходной вал, связанный с движителем, двухпоточную объемную гидромеханическую передачу с трехзвенным дифференциальным механизмом, одно из звеньев которого через муфту и шестеренчатую передачу связано с приводным валом и снабжено тормозом для блокировки на корпус, а другое связано с выходным валом, и объемным гидроприводом с двумя гидравлически связанными между собой гидромашинами, одна из которых выполнена регулируемой и связана с приводным валом, а другая - нерегулируемой и связана с третьим звеном дифференциального механизма, она выполнена с возможностью выборочного отключения объемной гидромеханической передачи и имеет встроенную параллельно последней дополнительную механическую передачу, по меньшей мере одноступенчатую, связывающую напрямую выходной вал с приводным, а также управляющее устройство, например, в виде переключаемой муфты, функционально сблокированной с упомянутыми тормозом и муфтой одного из звеньев дифференциала так, что при ее включении объемная гидромеханическая передача посредством упомянутых муфты и тормоза отключена и передача мощности от двигателя на выходной вал осуществляется через ступенчатую дополнительную механическую передачу (см. патент RU №2335414, МПК В60К 17/10 (2006.01), опубликовано 10.10.2008).
4
Известно гидравлическое устройство управления коробкой передач с двумя сцеплениями, содержащее источник давления, механически управляемый гидроаппарат переключения передач, гидроцилиндры переключения передач, гидрораспределитель, гидроцилинр управления муфтой, где источник давления выполнен в виде гидроцилиндра, шток которого связан с педалью управления, механически управляемый гидроаппарат переключения переключения передач выполнен в виде корпуса, в каждом из которых попарно связаны штоки золотников, причем штоки золотников связаны с муфтами коробки передач посредством поводков, посаженных на подвижно установленные на штоки подпружиненные втулки, снабженные фиксаторами, а гидроцилиндр управления муфтой сцепления связан рычагом, соединенным штоком (см. авт. свидет. SU 1184702, МПК В60К 17/10, опубликовано 15.10.85).
5
Известна двухпоточная электромеханическая трансмиссия транспортного средства, содержащая планетарный дифференциальный механизм, первое звено которого связано которого связано с первичным двигателем, второе – с движителями, а третье – с первой электрической машиной электрической передачи, вторая электрическая машина связана с первым звеном дифференциального механизма, муфту для связи первого звена дифференциального механизма с одним из других звеньев его, а также систему управления, система автоматического регулирования снабжена двумя переключателями, блоком задания частоты вращения и блоком задержки (см. авт. свидет. SU 1541083, МПК В60К 17/12, опубликовано 07.02.88).
5
Известна электромеханическая двухпоточная трансмиссия переменного тока, содержащая планетарный дифференциальный механизм и две связанные с его входными звеньями электрические машины переменного тока – синхронную и асинхронную, соединенные между собой и с внешней нагрузкой выключателями, связанный с выходным звеном дополнительный электродвигатель и муфту сцепления, включенную между выходным звеном и валом трансмиссии, снабжена регулятором частоты вращения дополнительного двигателя, блоком сравнения и блоком переключения (см. авт. свидет. SU 1600976, МПК В60К 17/12, опубликовано 23.10.90).
4
Известна электромеханическая двухпоточная трансмиссия транспортного средства, содержащая трехзвенный планетарный механизм, связанный входным валом с тепловым двигателем и выходным валом посредством муфты сцепления – с движителями, синхронный генератор, кинематически связанный с тепловым двигателем и входным звеном планетарного механизма, причем дополнительный двигатель выполнен в виде электрического двигателя переменного тока, связанного посредством выключателя с выходными клеммами тягового синхронного генератора (см. авт. свидет. SU1477576, МПКВ60К 17/12, опубликовано 07.05.89).
Известен привод транспортного средства с двухпоточным бесступенчатым механизмом передач и поворота, содержащий первый двигатель, создающий первый поток мощности через механизм передач с возможностью прямолинейного движения транспортного средства и второй двигатель, создающий второй поток мощности через механизм поворота, с возможностью поворота транспортного средства, разнесенные по ширине транспортного средства суммирующие планетарные ряды, два входных звена каждого из которых соединены с первым и вторым двигателем соответственно, а выходное звено - с соосными колесами транспортного средства, а также распределительную зубчатую передачу разнонаправленного вращения бортовых ветвей механизма поворота с общим ведущим звеном, где двигатели разнесены по ширине транспортного средства вплоть до перекрытия колесами, а упомянутая распределительная зубчатая передача выполнена в виде также разнесенных по ширине транспортного средства вплоть до перекрытия колесами редукторных частей, одна из которых представлена цилиндрической зубчатой передачей а другая - цилиндрической зубчатой парой (см. патент RU 2652371, МПК F16H 3/72 (2006.01), B62D 11/14 (2006.01), опубликовано 25.04.2018).
Известна многодиапазонная трехпоточная бесступенчатая трансмиссия, включающая корпус, входной вал, выходной вал, бесступенчато-регулируемое звено, дифференциальный блок и многодиапазонную согласующую коробку передач, где дифференциальный блок состоит из одного четырехзвенного планетарного механизма и одного трехзвенного планетарного механизма, причем два звена четырехзвенного планетарного механизма постоянно попарно соединены с двумя звеньями трехзвенного планетарного механизма, входной вал соединен с любым одним входным звеном дифференциального блока, многодиапазонная согласующая коробка передач соединена с любыми двумя другими выходными звеньями дифференциального блока и с выходным валом, бесступенчато-регулируемое звено соединено с корпусом и двумя звеньями дифференциального блока, свободными от связи с входным валом и многодиапазонной согласующей коробкой передач, многодиапазонная согласующая коробка передач также соединена с корпусом и содержит управляющие элементы, подключающие выходные звенья дифференциального блока к выходному валу с различными передаточными отношениями, а передаточное отношение от одного выходного звена дифференциального блока к другому выходному звену дифференциального блока (см. патент RU 2555583, МПК F16H 37/08 (2006.01), F16H 15/50 (2006.01), опубликовано 10.07.2015).
Известно транспортное средство с трансмиссией в виде вальной шестеренной коробки передач, содержащее корпус, входной вал с жестко установленной ведущей шестерней, выходной вал с жестко установленными шестернями, расположенные параллельно выходному валу два промежуточных вала со свободно установленными шестернями и устройствами переключения передач, а также с жестко установленной различной по диаметру на каждом промежуточном валу ведомой шестерней, соединенной с ведущей шестерней входного вала, входной вал расположен несоосно с выходным валом и размещен в верхней части корпуса коробки параллельно выходному валу, а ведущая шестерня входного вала и соединенные с ней ведомые шестерни промежуточных валов расположены в задней части коробки передач (см. патент RU 2272946, МПК F16H 3/093 (2006.01), опубликовано 27.03.2006).
Недостатком данных технических решений является низкая эксплуатационная эффективность, заключающаяся в том, что трансмиссии в них не обеспечивают плавного изменения передаточного отношения и плавного бесступенчатого регулирования скорости движения транспорта, где выбор передаточного числа коробки передач происходит изменением зацепленной шестерен, что осуществляется ступенчато, а значит исключается возможность наиболее эффективно использовать мощность двигателя транспортного средства при изменяющихся сопротивлениях его передвижению, кроме того коробка передач в них усложняет выбор оптимальной передачи, вызывая риск перегрузки трансмиссии и двигателя.
Прототипом к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является транспортное средство с гидравлическим приводом, включающее установленный на раме двигатель внутреннего сгорания, соединенный через редуктор с регулируемыми насосами, которые гидравлически соединены с гидромоторами, приводящими во вращение колеса, и блок управления, входы которого соединены с датчиками частоты вращения колес, а выходы - с исполнительными механизмами, отличающийся тем, что гидромоторы ведущих колес выполнены регулируемыми, на их входах установлены датчики давления, соединенные с вторыми входами блока управления, вторые выходы которого соединены с исполнительными механизмами регулируемых гидромоторов (см. патент RU 2141900, МПК В60К 17/10 (1995.01), опубликовано 27.11.1999).
Недостаток данного технического решения заключается в том, что при длительной эксплуатации в тяжелых условиях, происходит перегрев рабочей жидкости в результате истечения жидкости через дроссели гидромотора и гидронасоса, что снижает производительность, а, следовательно, эффективность при эксплуатации транспортного средства.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение эффективности экспплуатации транспортного средства.
Поставленная задача решается тем, что транспортное средство с двухпоточной трансмиссией, содержащая гидравлический привод, содержащий установленный на раме двигатель внутреннего сгорания, соединенный через редуктор с регулируемым гидронасосом, который гидравлически связан с гидромотором, дополнительно содержит механическую часть, состоящую из механической коробки передач, содержащей картер, ведомый вал, ведущий вал-шестерню, левая опора которой установлена в расточку ведущего вала редуктора, при этом ведущий вал-шестерня содержит зубчатый венец, сопряженный со скользящей зубчатой муфтой, причем зубья упомянутой вала-шестерни входят в зацепление с шестерней промежуточного вала с жестко закрепленными на нем зубчатыми колесами, а ведомый вал содержит свободно установленные на нем блоки зубчатых шестерен, при этом шестерни ведущего вала-шестерни и шестерни блоков зубчатых шестерен связаны с ведомым валом с помощью зубчатых муфт, вводимых в зацепление с зубчатыми венцами блоков шестерен, кроме того редуктор гидравлического привода выполнен в виде делителя крутящего момента, создаваемого двигателем внутреннего  сгорания и соединен с механической коробкой передач.
Совокупность существенных признаков в том, что транспортное средство с двухпоточной трансмиссией дополнительно содержит механическую часть, состоящую из механической коробки передач, содержащей картер, ведомый вал, ведущий вал-шестерню, левая опора которой установлена в расточку ведущего вала редуктора, при этом ведущий вал-шестерня содержит зубчатый венец, сопряженный со скользящей зубчатой муфтой, причем зубья упомянутой вала-шестерни входят в зацепление с шестерней промежуточного вала с жестко закрепленными на нем зубчатыми колесами, а ведомый вал содержит свободно установленные на нем блоки зубчатых шестерен, при этом шестерни ведущего вала-шестерни и шестерни блоков зубчатых шестерен связаны с ведомым валом с помощью зубчатых муфт, вводимых в зацепление с зубчатыми венцами блоков шестерен, кроме того редуктор гидравлического привода выполнен в виде делителя крутящего момента, создаваемого двигателем внутреннего  сгорания и соединен с механической коробкой передач, позволяет повысить эффективность эксплуатации транспортного средства за счет содержания механической коробки передач и гидравлического привода.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором изображена кинематическая схема транспортного средства с двухпоточной трансмиссией.
Транспортное средство с двухпоточной трансмиссией включает в себя гидравлический привод, содержащий установленный на раме двигатель 1 внутреннего сгорания, который соединен через муфту 2 сцепления с редуктором 3, при этом двигатель 1 внутреннего сгорания через редуктор 3 гидравлического привода соединен с регулируемым гидронасосом 4, который, в свою очередь, гидравлически связан с гидромотором 5. В свою очередь, редуктор 3 гидравлического привода выполнен в виде картера 6 с шестью параллельными валами 7, включающими ведущий вал 8, ведущий вал регулируемого гидронасоса 4 и ведущий вал гидромотора 5. На ведущем вале 8 свободна установлена шестерня 9 с зубчатым венцом 10, скользящая зубчатая муфта 11 установлена на шлицевой поверхности ведущего вала 8. При этом валы раздаточного редуктора 3 содержат паразитную шестерню 12 регулируемого гидронасоса 4 и паразитную шестерню гидромотора 13 соответственно.
Транспортное средство с двухпоточной трансмиссией также дополнительно включает в себя механическую часть, состоящую из механической коробки передач, которая содержащей картер 14, ведомый вал 15, ведущий вал-шестерню 16, левая опора которой установлена в расточку ведущего вала 8 раздаточного редуктора 3. При этом ведущий вал-шестерня 16 содержит зубчатый венец 17, сопряженный со скользящей зубчатой муфтой 11. Зубья упомянутой вала-шестерни входят в зацепление с шестерней 18 промежуточного вала 19 с жестко закрепленными на нем зубчатыми колесами 20. Ведомый вал 15 содержит свободно установленные на нем блоки зубчатых шестерен 21, при этом шестерни ведущего вала-шестерни и шестерни блоков зубчатых шестерен связаны с ведомым валом 15 с помощью зубчатых муфт 22, вводимых в зацепление с зубчатыми венцами блоков зубатых шестерен 21. Ведомый вал 15 сопрягается с ведущими мостами 23 транспортного средства, а кроме того раздаточный  редуктор 3 гидравлического привода выполнен в виде делителя крутящего момента, создаваемого двигателем внутреннего  сгорания и соединен с механической коробкой передач.
Принцип работы осуществляется следующим образом.
В первом режиме работы поток мощности от двигателя 1 внутреннего сгорания к ведущему мосту реализуется следующим образом: скользящая зубчатая муфта 11 рычагом переключения (не показан) вводится в зацепление с зубчатым венцом 17 вала-шестерни 16. Ведущий вал 8 блокируется с входным валом-шестерней 16 и крутящий момент двигателя 1 внутреннего сгорания передается через муфту 2 сцепления, ведущий вал 8, вал-шестерню 16, шестерню 18 на промежуточный вал 19, на зубчатые колеса 20 и далее через одну из шестерен блока 21 зубчатых шестерен, заблокированных с помощью зубчатых муфт 22, на ведомый вал 15 и ведущий мост 23.
Во втором режиме работы скользящая зубчатая муфта 11 рычагом переключения вводится в зацепление с зубчатым венцом 10. В этом положении ведущий вал 8 раздаточного редуктора 3 блокируется с шестерней 9. Крутящий момент двигателя 1 внутреннего сгорания через муфту 2 сцепления, ведущий вал 8 передается сначала на шестерню 9, затем на паразитную шестерню 12. При вращении шестерни 12 во вращение приводится регулируемый гидронасос 4, который передает энергию потока жидкости на гидромотор 5. Крутящий момент от гидромотора через паразитную шестерню 13, промежуточный вал 19 передается на зубчатые колеса 20 и далее через одну из шестерен блока 21 зубчатых шестерен, заблокированных с помощью зубчатых муфт 22, на ведомый вал 15 и ведущий мост 23.
Заявляемая конструкция транспортного средства в зависимости от того, какие валы (ведущий вал регулируемого насоса или ведущий вал шестеренной коробки передач) соединены с коленчатым валом двигателя скользящей муфтой, повышает эффективность работы трансмиссии, реализуя два режима ее работы. В первом режиме за счет использования вальной шестеренной коробки передач достигается высокий КПД транспортного средства и высокий ресурс. Во втором режиме предлагаемая нами трансмиссия увеличивает общее передаточное число трансмиссии транспортного средства и крутящий момент, передаваемый на ведущие колеса, за счет подключения объемной гидравлической передачи на входе механической коробки перемены передач.
Таким образом, использование предлагаемого транспортного средства с двухпоточной трансмиссией повышает эффективность эксплуатации транспортного средства на двух характерных режимах транспортном и рабочем. В транспортном режиме за счет использования вальной шестеренной механической коробки передач достигается высокий КПД транспортного средства и высокий ресурс, а на рабочих режимах за счет использования гидростатической передачи гидравлического привода позволяет бесступенчато изменять крутящий момент, передаваемый на ведущие колеса.
Итак, за счет использования механической коробки передач и гидравлического привада достигается задача, заключающаяся в повышении эффективности эксплуатации транспортного средства.
Заявляемая конструкция позволяет повысить эффективность эксплуатации транспортного средства.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании с применением ранее освоенных технологий.