RU2737473C1 - Hydromechanical transmission - Google Patents
Hydromechanical transmission Download PDFInfo
- Publication number
- RU2737473C1 RU2737473C1 RU2020116327A RU2020116327A RU2737473C1 RU 2737473 C1 RU2737473 C1 RU 2737473C1 RU 2020116327 A RU2020116327 A RU 2020116327A RU 2020116327 A RU2020116327 A RU 2020116327A RU 2737473 C1 RU2737473 C1 RU 2737473C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gear
- torque converter
- ratio
- reactor
- hydromechanical
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H47/00—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing
- F16H47/06—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the hydrokinetic type
- F16H47/08—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the hydrokinetic type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Fluid Gearings (AREA)
- Control Of Transmission Device (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в трансмиссиях транспортных и тяговых самоходных и стационарных машин.The invention relates to mechanical engineering and can be used in transmissions of transport and traction self-propelled and stationary machines.
Известны гидромеханические передачи, состоящие из последовательно соединенных гидродинамического трансформатора вращающего момента (далее - гидротрансформатор) и двухступенчатой коробки передач, имеющей понижающую и прямую передачи. Необходимость сопряжения гидротрансформатора с коробкой передач обусловлена, что гидротрансформатор обладает относительно низким значением коэффициента трансформации K вращающего момента. Для наиболее распространенных одноступенчатых гидротрансформаторов коэффициент трансформации не превышает 4 (K<4), что во многих случаях является недостаточным для эффективной работы самоходной машины. Недостатком таких гидромеханических передач является необходимость в специальных устройствах, обеспечивающих автоматическое переключение ступеней в коробке передач в зависимости от определенных внешних условий (Лапидус В.И., Петров В.А. Гидромеханические передачи автомобилей. - М.: Машгиз, 1961, гл. VI).Known hydromechanical transmission, consisting of a series-connected hydrodynamic torque transformer (hereinafter referred to as a torque converter) and a two-stage gearbox having a reduction and direct transmission. The need to interface the torque converter with the gearbox is due to the fact that the torque converter has a relatively low value of the torque transformation ratio K. For the most common single-stage torque converters, the transformation ratio does not exceed 4 (K <4), which in many cases is insufficient for the efficient operation of a self-propelled vehicle. The disadvantage of such hydromechanical transmissions is the need for special devices that provide automatic gear shifting depending on certain external conditions (Lapidus V.I., Petrov V.A. Hydromechanical transmissions of cars. - M .: Mashgiz, 1961, Ch. VI ).
В качестве прототипа выбрана автомобильная гидромеханическая передача Фордоматик (Ford-O-Matic), содержащая последовательно соединенные гидротрансформатор с коэффициентом трансформации K и двухступенчатую планетарную коробку передач с автоматическим переключением понижающей и прямой ступеней при помощи гидравлической системы управления (Лапидус В.И., Петров В.А. Гидромеханические передачи автомобилей. - М.: Машгиз, 1961, §43). Гидротрансформатор содержит насосное и турбинное колеса и реактор. Насосное колесо соединено с входным валом гидромеханической передачи, а турбинное колесо - с ведущим валом коробки передач. Реактор в процессе работы гидротрансформатора может быть неподвижным или вращаться. Кроме трехколесного гидротрансформатора в других реализациях гидромеханической передачи мог применяться четырехколесный гидротрансформатор с двумя колесами реакторов. Коробка передач в данной гидромеханической передаче представляет собой планетарный зубчатый механизм с двумя степенями свободы, ведущее звено которого соединено с турбинным колесом гидротрансформатора, а ведомое звено (водило с установленными на нем сателлитами) соединено с выходным валом передачи. Неподвижное звено планетарного механизма образуется с помощью управляемого тормоза. Внутреннее передаточное отношение планетарного механизма при неподвижном водиле равно U и имеет отрицательное значение. Коробка передач Фордоматик имеет две передачи переднего хода (понижающую и прямую передачи) и одну передачу заднего хода. Для включения понижающей передачи используется первый ленточный тормоз, останавливающий одно из звеньев планетарного механизма. Включение передачи заднего хода осуществляют вручную посредством второго ленточного тормоза, останавливающего другое звено планетарного механизма. Для включения прямой передачи применяется фрикционная муфта, блокирующая планетарный механизм. Выбор режима работы гидромеханической передачи и автоматическое переключение между понижающей и прямой передачами при движении автомобиля передним ходом осуществляется с помощью гидравлической системы управления.As a prototype, a Fordomatic (Ford-O-Matic) hydromechanical hydromechanical transmission was chosen, containing a torque converter connected in series with a transformation ratio K and a two-stage planetary gearbox with automatic gearshift and direct gearshift using a hydraulic control system (Lapidus V.I., Petrov V. .A. Hydromechanical transmissions of cars. - M .: Mashgiz, 1961, §43). The torque converter contains a pump and turbine wheels and a reactor. The pump wheel is connected to the input shaft of the hydromechanical transmission, and the turbine wheel is connected to the drive shaft of the gearbox. The reactor during the operation of the torque converter can be stationary or rotate. In addition to the three-wheel torque converter, other implementations of the hydromechanical transmission could use a four-wheel torque converter with two reactor wheels. The gearbox in this hydromechanical transmission is a planetary gear mechanism with two degrees of freedom, the driving link of which is connected to the turbine wheel of the torque converter, and the driven link (the carrier with the satellites installed on it) is connected to the output shaft of the transmission. The fixed link of the planetary gear is formed by a controlled brake. The internal gear ratio of the planetary gear with a stationary carrier is equal to U and has a negative value. The Fordomatic gearbox has two forward gears (down and direct) and one reverse gear. To engage the downshift, the first band brake is used, stopping one of the links of the planetary mechanism. Reverse gear is engaged manually by means of a second band brake, stopping another link of the planetary mechanism. To engage direct transmission, a friction clutch is used that blocks the planetary gear. The choice of the operating mode of the hydromechanical transmission and automatic switching between the lower and direct gears when the vehicle is moving forward is carried out using the hydraulic control system.
Недостатком наиболее близкого технического решения является сложность конструкции гидромеханической передачи, обусловленной наличием специальной системы автоматического переключения передач переднего хода.The disadvantage of the closest technical solution is the complexity of the hydromechanical transmission design, due to the presence of a special system for automatic forward gear shifting.
Задача заявляемого технического решения состоит в упрощении гидромеханической передачи с автоматизированным переключением понижающей и прямой передач в двухступенчатой планетарной коробке передач, сопряженной с гидротрансформатором.The objective of the proposed technical solution is to simplify the hydromechanical transmission with automated gearshift and downshift in a two-stage planetary gearbox coupled with a torque converter.
Поставленная задача достигается тем, что в гидромеханической передаче, содержащей последовательно соединенные гидротрансформатор с коэффициентом трансформации K, содержащий насосное колесо, соединенное с входным валом, турбинное колесо и реактор, и двухступенчатую коробку передач, обеспечивающую понижающую передачу переднего хода и прямую передачу, и выполненную в виде планетарного механизма, содержащего ведущее звено, соединенное с турбинным колесом гидротрансформатора, ведомое звено, соединенное с выходным валом передачи, неподвижное звено, выполненное в виде водила с установленными на нем сателлитами, и систему управления, отличающаяся тем, что планетарный механизм выполнен с положительным передаточным отношением U при неподвижном звене планетарного механизма, которое соединено с реактором гидротрансформатора, а передаточное отношение U планетарного механизма и коэффициент трансформации K гидротрансформатора связаны между собой соотношением The task is achieved by the fact that in a hydromechanical transmission containing a series-connected torque converter with a transformation ratio K, containing an impeller connected to the input shaft, a turbine wheel and a reactor, and a two-stage gearbox providing a forward reduction gear and a direct transmission, and made in the form of a planetary mechanism containing a driving link connected to the turbine wheel of a torque converter, a driven link connected to the output shaft of the transmission, a fixed link made in the form of a carrier with satellites installed on it, and a control system, characterized in that the planetary gear is made with a positive gear ratio U with a fixed link of the planetary gear, which is connected to the reactor of the torque converter, and the gear ratio U of the planetary gear and the transformation ratio K of the torque converter are related by the ratio
На фиг. 1 изображен вариант принципиальной кинематической схемы гидромеханической передачи, использующей трехколесный одноступенчатый комплексный гидротрансформатор и планетарный механизм, выполненный с двумя внешними зубчатыми зацеплениями и имеющий положительное передаточное отношение при неподвижном водиле.FIG. 1 shows a variant of the basic kinematic diagram of a hydromechanical transmission using a three-wheeled single-stage complex torque converter and a planetary gear made with two external gearing and having a positive gear ratio when the carrier is stationary.
Гидромеханическая передача содержит корпус 1, в котором установлен гидротрансформатор 2, содержащий насосное колесо 3, соединенное с входным валом 4, турбинное колесо 5, соединенное с промежуточным валом 6, а также реактор 7. Последовательно с гидротрансформатором 2 соединен планетарный механизм 8. Зубчатое колесо 9 как ведущее звено планетарного механизма 8 соединено с турбинным колесом 5 посредством промежуточного вала 6. Зубчатое колесо 10 как ведомое звено планетарного механизма 8 соединено с выходным валом 11. Роль неподвижного звена планетарного механизма 9 выполняет водило 12, на котором установлены сателлиты 13 и 14. Водило 12 соединено с реактором 7 гидротрансформатора 2 посредством полого вала 15.The hydromechanical transmission comprises a
Работает гидромеханическая передача следующим образом.The hydromechanical transmission works as follows.
Входной вал 4 получает вращение от приводного двигателя (на схеме не показан), насосное колесо 3 гидротрансформатора 2 создает поток и напор рабочей жидкости, которая приводит во вращение турбинное колесо 5, на котором возникает отрицательный вращающий момент, несовпадающий по направлению с положительным вращающим моментом, возникающем на насосном колесе 3. Вращающий момент от турбинного колеса 5 далее передают на промежуточный вал 6. В процессе пуска и разгона гидромеханической передачи рабочая жидкость, выходящая из турбинного колеса 5, проходит через реактор 7. Положительный вращающий момент, возникающий на реакторе 7, передают через полый вал 15 на неподвижное звено (водило) 12 и препятствует его движению.The
Величина момента на турбинном колесе и реакторах гидротрансформатора определяется соотношениями:The magnitude of the moment on the turbine wheel and the hydrotransformer reactors is determined by the ratios:
где Мр - момент на реакторе 7; МН - момент на насосном колесе 3; K - коэффициент трансформации гидротрансформатора 2.where M p is the moment at the
Предположим, что K=3, тогда По условию статического равновесия сумма вращающих моментов приложенных к гидротрансформатору 2 равна нулю. Если частота вращения насосного колес 3 и турбинного колеса 5 совпадают по знаку (т.е. по направлению) имеем следующее соотношение:Suppose K = 3, then By the condition of static equilibrium, the sum of the torques applied to the
+ MH-MT+MP=+MH-MH⋅K+MH(K-1) = 0.+ M H -M T + M P = + M H -M H ⋅K + M H (K-1) = 0.
Вращающий момент от турбинного колеса 5 передается далее через промежуточный вал 6 на зубчатое колесо 9, далее на сателлиты 13 и 14 и потом на зубчатое колесо 10, размещенное на выходном валу 11. На водило 12 также действует положительный вращающий момент М12, возникающий в процессе работы планетарного механизма 8 и определяемый соотношением:The torque from the turbine wheel 5 is transmitted further through the
M12=MT⋅(U-1),M 12 = M T ⋅ (U-1),
где U - передаточное отношение планетарного механизма 8 рассчитываемое по формуле:where U is the gear ratio of the
где Z9, Z10, Z13, Z14 - числа зубьев колес 9 и 10, сателлитов 13 и 14.where Z 9 , Z 10 , Z 13 , Z 14 are the number of teeth of
Предположим, что , т.е. при неподвижном водиле 12 планетарный механизм 8 увеличивает вращающий момент в 1,67 раза. Тогда на неподвижном водиле 12 возникает вращающий момент:Let's pretend that , i.e. when the
Максимальное передаточное отношение гидромеханической передачи Imax тогда равноThe maximum gear ratio of the hydromechanical transmission I max is then equal to
. ...
Таким образом, для нормальной работы гидромеханической передачи необходимо, чтобы вращающий момент, возникающий на неподвижном звене планетарного механизма 8, полностью компенсировался вращающим моментом, возникающим на реакторе 7 гидротрансформатора 1. Другими словами, чтобы обеспечить гарантированную неподвижность водила 12 планетарного механизма 8 должно выполняться условие:Thus, for the normal operation of the hydromechanical transmission, it is necessary that the torque arising on the fixed link of the
Mp≥М12,M p ≥M 12 ,
из которого вытекает условие работоспособности гидромеханической передачи:from which the condition for the operability of the hydromechanical transmission follows:
K>U,K> U,
означающее, что для нормальной работы гидромеханической передачи коэффициент трансформации K гидротрансформатора 2 должен быть на определенное значение больше передаточного отношения понижающей передачи планетарного механизма 8 при неподвижном звене (водиле) 12. Исходя из данного условия, соотношение между величинами K и U должно быть следующим:meaning that for the normal operation of the hydromechanical transmission, the transformation ratio K of the
, ,
где Umax - максимально возможное передаточное отношение сопряженного с гидротрансформатором 2 планетарного механизма 8 при неподвижном звене (водиле) 12.where U max is the maximum possible gear ratio of the
Например, если K = 3, то передаточное отношение U планетарного механизма 8 при неподвижном водиле 12 должно быть .For example, if K = 3, then the gear ratio U of the
Если же K = 2,5, то имеем .If K = 2.5, then we have ...
По мере увеличения угловой скорости выходного вала 11 момент на реакторе 7 уменьшается до 0 и меняет свой знак. Происходит переход гидротрансформатора 2 на режим гидромуфты. Ранее неподвижное водило 12 начинает вращаться в направлении вращения насосного колеса 3 и турбинного колеса 5. В результате происходит динамическое блокирование планетарного механизма 8 вследствие вращения с одинаковой угловой скоростью турбинного колеса 5, реактора 7 и водила 12 с сателлитами 13 и 14. Передаточное отношение планетарного механизма 8 и всей гидромеханической передачи при этом становится равным 1.As the angular velocity of the
При снижении скорости выходного вала 11 вследствие увеличения нагрузки на гидромеханическую передачу происходят обратные процессы. Вращающий момент на реакторе 7 меняет свой знак и останавливает водило 12. В результате планетарный механизм 8 переходит в режим понижающей передачи, увеличивая вращающий момент, исходящий от турбинного колеса 5. После преодоления внешней нагрузки реактор снова 7 получит вращение, планетарный механизм 8 заблокируется, и описанные выше процессы повторяются.When the speed of the
Применение предлагаемого технического решения позволяет упростить гидромеханическую передачу с автоматизированным изменением передаточного отношения в зависимости от внешней нагрузки без использования специальной системы управления. Предлагаемая гидромеханическая передача может быть реализована на основе серийно изготавливаемого унифицированного гидротрансформатора комплексного типа, имеющего необходимое значение коэффициента трансформации.The application of the proposed technical solution allows to simplify the hydromechanical transmission with automated change of the gear ratio depending on the external load without using a special control system. The proposed hydromechanical transmission can be implemented on the basis of a commercially produced unified complex type torque converter with the required transformation ratio.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020116327A RU2737473C1 (en) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | Hydromechanical transmission |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020116327A RU2737473C1 (en) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | Hydromechanical transmission |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2737473C1 true RU2737473C1 (en) | 2020-11-30 |
Family
ID=73792674
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020116327A RU2737473C1 (en) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | Hydromechanical transmission |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2737473C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3426622A (en) * | 1966-04-20 | 1969-02-11 | Gen Motors Corp | Transmission |
SU1452719A1 (en) * | 1987-06-18 | 1989-01-23 | Предприятие П/Я М-5903 | Two-rance hydromechanical transmission |
RU2110720C1 (en) * | 1996-09-03 | 1998-05-10 | Александр Яковлевич Киселев | Stepless closed planetary hydromechanical variable-speed drive |
-
2020
- 2020-04-24 RU RU2020116327A patent/RU2737473C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3426622A (en) * | 1966-04-20 | 1969-02-11 | Gen Motors Corp | Transmission |
SU1452719A1 (en) * | 1987-06-18 | 1989-01-23 | Предприятие П/Я М-5903 | Two-rance hydromechanical transmission |
RU2110720C1 (en) * | 1996-09-03 | 1998-05-10 | Александр Яковлевич Киселев | Stepless closed planetary hydromechanical variable-speed drive |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4836049A (en) | Continually variable transmission having fixed ratio and variable ratio mechanisms | |
RU2148743C1 (en) | Multiple-stage reversing power shift transmission | |
EP0719961B1 (en) | Multiple-speed automatic transmission for a motor vehicle | |
US5853343A (en) | Dual mode continually variable transmission | |
US4644821A (en) | Continuously variable vehicular transmission for reducing transmission torque applied to belt-type continuously variable transmission mechanism | |
EP0322574B1 (en) | Continually variable transmission having torque regeneration operating mode | |
US5250011A (en) | Multiple speed synchronous automatic transmission for motor vehicles | |
US7238135B2 (en) | Three-mode continuously variable transmission with a direct low mode and two split path high modes | |
KR100354183B1 (en) | Multi-speed reverse transmission | |
US6106428A (en) | Compact dual mode continually variable transmission | |
GB1466800A (en) | Torque converters | |
GB1509027A (en) | Transmission | |
US4841804A (en) | Automatic transmission for motor vehicles | |
US7198586B2 (en) | Transmission having multiple ratio planetary gear unit in series with an auxiliary gear unit | |
US6908408B2 (en) | Multiple-speed power transmission for motor vehicles | |
EP0719960B1 (en) | Multiple-Speed automatic transmission for motor vehicles | |
US3610071A (en) | Transmission | |
US5554079A (en) | Gear train of an automatic five-speed transmission for a vehicle | |
RU2737473C1 (en) | Hydromechanical transmission | |
RU2719741C1 (en) | Hydromechanical transmission | |
RU2399817C2 (en) | Stepless transmission | |
JPS6125934B2 (en) | ||
KR100409192B1 (en) | Multi Variable Speed Drive | |
RU2803101C1 (en) | Hydromechanical transmission of the vehicle | |
RU2740941C1 (en) | Hydromechanical transmission |