автобусная гидромеханическая передача

Формула изобретения

Автобусная гидромеханическая передача, содержащая двигатель, входной и выходной валы, гидродинамический преобразователь крутящего момента, совмещенный с гидрозамедлителем, в круге циркуляции которого расположены насосное, турбинное и реакторное колеса, тормоз включения гидрозамедлителя и планетарную коробку передач, включающую планетарные механизмы и фрикционные элементы управления, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным колесом, установленным в верхней и нижней частях круга циркуляции между турбинным и насосным колесами и соединенным с тормозом включения гидрозамедлителя, гидродинамический преобразователь крутящего момента установлен между двигателем и планетарной коробкой передач и его насосное колесо жестко соединено с входным валом, а турбинное колесо через планетарные механизмы и фрикционные элементы любой из передач с выходным валом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств (автобусы, большегрузные автомобили и др.).

Известна автобусная гидромеханическая передача [1], содержащая двигатель, входной и выходной валы, гидродинамический преобразователь крутящего момента, совмещенный с гидрозамедлителем, в круге циркуляции которого расположены насосное, турбинное и реакторное колеса, тормоз включения гидрозамедлителя и планетарную коробку передач, включающую планетарные механизмы и фрикционные элементы управления. Эта передача в данной заявке принята за прототип.

В передаче-прототипе применен гидродинамический преобразователь (гидротрансформатор) обратного хода с максимальным КПД около 70%. Для повышения общего КПД гидромеханической передачи в ней между двигателем и гидротрансформатором установлен планетарный дифференциал, пропускающий часть мощности двигателя в коробку передач помимо гидротрансформатора, что усложняет конструкцию.

На режиме гидрозамедлителя останавливается насосное колесо с помощью тормоза включения гидрозамедлителя и включается передача заднего хода, в результате чего турбинное колесо получает противовращение. Чтобы не допустить забросов частоты вращения турбинного колеса, использование режимов гидрозамедлителя ограничивается двумя низшими передачами при соответствующих скоростях движения автобуса. Однако в этом случае эффективность гидродинамического торможения в плане защиты колесных тормозов автобуса от износа снижается, поскольку примерно 96% тормозной энергии выделяется автобусом на скоростях движения от 30 до 70 км/ч и менее 2% на участке до 15 км/ч.

Предложение по данной заявке устраняет отмеченные недостатки прототипа. Это достигается тем, что автобусная гидромеханическая передача снабжена дополнительным колесом, установленным в верхней и нижней частях круга циркуляции между турбинным и насосным колесами и соединенным с тормозом включения гидрозамедлителя, гидродинамический преобразователь крутящего момента установлен между двигателем и планетарной коробкой передач и его насосное колесо жестко соединено с входным валом, а турбинное колесо - через планетарные механизмы и фрикционные элементы любой из передач с выходным валом.

На чертеже представлена предлагаемая передача.

Автобусная гидромеханическая передача (ГМП) содержит двигатель 1, входной 2 и выходной 3 валы, гидродинамический преобразователь крутящего момента, совмещенный с гидрозамедлителем, в круге циркуляции которого расположены насосное 4, турбинное 5 и реакторное 6 колеса, тормоз включения гидрозамедлителя 7 и планетарную коробку передач 8, включающую планетарные механизмы 9 и фрикционные элементы управления 10. Дополнительное колесо 11 установлено в верхней и нижней частях круга циркуляции между турбинным и насосным колесами и соединено с тормозом включения гидрозамедлителя 7. Гидродинамический преобразователь крутящего момента (гидротрансформатор) установлен между двигателем и планетарной коробкой передач и его насосное колесо 4 жестко соединено с входным валом 2, а турбинное колесо 5 - через планетарные механизмы и фрикционные элементы любой из передач с выходным валом 3.

Предлагаемая ГМП работает следующим образом. После трогания автобуса последовательным переключением передач от 1-й до 4-й осуществляется его разгон до требующейся скорости движения. Гидротрансформатор, начиная со 2-й передачи, блокируется фрикционом 12, что при наличии муфты свободного хода 13, установленной в колесо реактора 6, выключает его из силового потока и исключает потери мощности в круге циркуляции. Для торможения автобуса отпускается педаль подачи топлива в двигатель и осуществляется воздействие на орган управления гидрозамедлителем, в результате чего срабатывает тормоз 7 и гидротрансформатор переводится в режим гидрозамедлителя. Вращающиеся как одно целое насосное и турбинное колеса (гидротрансформатор сблокирован) через рабочую жидкость, находящуюся в полости гидротрансформатора, начинают взаимодействовать с остановившемся дополнительным (тормозным) колесом 11, и выходной вал ГМП вместе с автобусом замедляются. Для окончания торможения снимается воздействие на орган управления гидрозамедлителем, в результате чего тормоз 7 выключается, а дополнительное (тормозное) колесо 11 переходит на свободное вращение с угловой скоростью,практически равной угловой скорости вращения насосного и турбинного колес. Существенным является то обстоятельство, что турбинное колесо в процессе торможения связано с выходным валом 3 на любой включенной передаче. Это исключает появление забросов частот вращения турбинного колеса при включении режима гидрозамедлителя на любой скорости движения автобуса без пробуксовки фрикционных элементов и позволяет осуществлять режимы 100%-ного гидродинамического торможения с большой степенью разгрузки колесных тормозов. При этом существенно упрощается система управления ГМП на тормозных режимах по сравнению с прототипом, где кроме включения тормоза гидрозамедлителя требуется переключение коробки передач на задний ход.

Введение в полость гидротрансформатора дополнительного (тормозного) колеса, дважды пересекающего круг циркуляции, не ухудшает его преобразующие свойства в тяговом режиме. Испытания опытных образцов показало, что вносимое тормозным колесом гидравлическое сопротивление незначительно и полученное экспериментально максимальное значение КПД равно 90%.

В предлагаемой ГМП тормозной режим может осуществляться при сблокированном и разблокированном гидротрансформаторе. Наиболее интенсивное торможение имеет место при сблокированных насосном и турбинном колесах. При включенном блокировочном фрикционе, кроме того, используются и тормозные возможности двигателя.

Благодаря частичному расположению дополнительного (тормозного) колеса на максимальных радиусах круга циркуляции в рабочей полости гидротрансформатора поглощаются значительно большие тормозные мощности по сравнению с прототипом, где гидроторможение реализуется на минимальных радиусах круга циркуляции. Экспериментальные данные по испытанному образцу гидродинамического преобразователя крутящего момента для рассматриваемой ГМП и ориентировочные расчетные данные по гидродинамическому преобразователю, использованному в ГМП-прототипе, показывают, что при одной и той же частоте вращения и одинаковых наружных диаметрах кругов циркуляции гидропередач тормозная мощность в заявляемой ГМП в 13,5 раз превышает тормозную мощность прототипа. Столь мощное гидродинамическое торможение позволяет, как показывают расчеты, практически полностью разгрузить колесные тормоза и получать при этом замедления в 0,7...1,0 м/с² на скоростях движения от 30 до 70 км/ч.

Упомянутый высокий КПД гидротрансформатора-гидрозамедлителя в составе заявляемой ГМП ( _max = 90% ) избавляет от необходимости разделения мощности двигателя на два потока, осуществленного в прототипе. В связи с этим отпадает потребность в одном планетарном механизме в заявляемой ГМП и появляется возможность упрощения ее конструкции при равных функциональных характеристиках с прототипом.