WO2016163913A1 - Гидромеханическая автоматическая коробка переключения передач и транспортное средство с этой коробкой переключения передач - Google Patents

Гидромеханическая автоматическая коробка переключения передач и транспортное средство с этой коробкой переключения передач Download PDF

Info

Publication number
WO2016163913A1
WO2016163913A1 PCT/RU2015/000552 RU2015000552W WO2016163913A1 WO 2016163913 A1 WO2016163913 A1 WO 2016163913A1 RU 2015000552 W RU2015000552 W RU 2015000552W WO 2016163913 A1 WO2016163913 A1 WO 2016163913A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gear
working fluid
gears
vehicle
automatic gearbox
Prior art date
Application number
PCT/RU2015/000552
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Виктор Израилевич ДУМОВ
Ольга Владимировна ШАКИРОВА
Григорий Рафович ШАКИРОВ
Original Assignee
Виктор Израилевич ДУМОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виктор Израилевич ДУМОВ filed Critical Виктор Израилевич ДУМОВ
Priority to US15/534,680 priority Critical patent/US10760661B2/en
Priority to EP15888620.0A priority patent/EP3232088B1/en
Priority to CN201580070055.2A priority patent/CN107110326A/zh
Priority to JP2018503714A priority patent/JP2018517110A/ja
Publication of WO2016163913A1 publication Critical patent/WO2016163913A1/ru

Links

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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B60K17/10—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of fluid gearing
    • 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
    • F16H41/00—Rotary fluid gearing of the hydrokinetic type
    • F16H41/04—Combined pump-turbine units
    • F16H41/22—Gearing systems consisting of a plurality of hydrokinetic units operating alternatively, e.g. made effective or ineffective by filling or emptying or by mechanical clutches
    • 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
    • F16H47/07—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the hydrokinetic type using two or more power-transmitting fluid circuits
    • 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
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/04—Features relating to lubrication or cooling or heating
    • F16H57/0409—Features relating to lubrication or cooling or heating characterised by the problem to increase efficiency, e.g. by reducing splash losses
    • 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
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/48—Control of exclusively fluid gearing hydrodynamic
    • F16H61/50—Control of exclusively fluid gearing hydrodynamic controlled by changing the flow, force, or reaction of the liquid in the working circuit, while maintaining a completely filled working circuit
    • F16H61/52—Control of exclusively fluid gearing hydrodynamic controlled by changing the flow, force, or reaction of the liquid in the working circuit, while maintaining a completely filled working circuit by altering the position of blades
    • F16H61/56—Control of exclusively fluid gearing hydrodynamic controlled by changing the flow, force, or reaction of the liquid in the working circuit, while maintaining a completely filled working circuit by altering the position of blades to change the blade angle

Definitions

  • the invention relates to hydromechanical automatic speed gearboxes (automatic transmissions) intended for use on vehicles for various purposes (for moving on land and on water), as well as to the vehicles themselves using such hydromechanical automatic transmissions.
  • the hydromechanical automatic gearboxes of an automobile are known, containing gear gears and a gear reducer, as well as a torque converter with centrifugal wheels of a pump and a turbine and a reactor connected to a reservoir with a working fluid through a working fluid supply pump. It is also known a vehicle containing this type of gearbox, an electronic-hydraulic gear shifting and control unit and a pump for supplying a working fluid connected to a reservoir with a working fluid. Transfer of torque from the engine shaft to the vehicle propulsion (in this
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) in case of wheels) is performed in vehicle driving modes when it is moving off and at low forward and reverse speeds using a torque converter.
  • the electronic-hydraulic control unit disables the torque converter, and torque is transmitted from the engine shaft to the displacement units by numerous planetary gear rows and gear reducers, which are automatically switched on and off with the specified sequence by means of friction clutch and friction brake bands.
  • the task to which the claimed inventions are directed is to simplify the design, increase the reliability of work, as well as increase the life of the hydromechanical automatic transmission of the vehicle, by providing hydrodynamic transmission of speed and torque in the entire range of vehicle motion modes, as well as increasing reliability, stability and vehicle maneuverability.
  • each torque converter is electronically and hydraulically connected to the gear shift and control unit of the transport gears means, while the gear ratio between the Central gear and the gear to shift to the highest gear, is made in accordance with the following ratio eat: n TM ax / n TM in ax > 0.62 N ⁇ ax , where n t x is the maximum number of revolutions of the input shaft of the torque converter operating at a given gear stage; n ⁇ ax - the maximum
  • the reactor blades are made rotary with the possibility of their fixation in a fully open, partially open and completely closed positions;
  • the working fluid circulation circle is in communication with the pump for pumping air into the vehicle environment.
  • an automatic gearbox is made in the form of the foregoing construction and is connected by its output shaft to at least one of the movers, the movers are wheels, screws or tracks .
  • the vehicle may be equipped with a pump for pumping air into the environment, in communication with the air cavity of the tank with the working fluid, while the specified air cavity also communicated with the circulation circle of the working fluid of each of the torque converters of the automatic gearbox.
  • the proposed design of the automatic transmission allows you to create a fundamentally new technology for constructing a design of an automatic gearbox for shifting speeds from the engine to the propulsion devices (wheels, propellers, etc.), which opens up possibilities for constructing new generation vehicles with increased reliability, stability and maneuverability.
  • the proposed automatic transmission provides a hydrodynamic transmission of torque and rotational speed from the engine shaft to its output shaft in the entire range of vehicle motion modes, and a torque converter corresponding to this mode operates at each transmission stage.
  • this automatic transmission there are no planetary gear rows, friction clutches and friction brake bands.
  • the torque converters in the automatic transmission are placed around the circumference around the central gear gear mounted on the input shaft of the box connected to the motor shaft, thus determining the drum type of construction.
  • the central gear is in gearing with gears of a smaller diameter with different gear ratios, fixed on the input shafts of each torque converter, providing an increase in its frequency of rotation.
  • the ratio of the maximum number of revolutions of the input shaft of the torque converter operating at the highest gear stage n TM ax to the maximum number of revolutions of the engine shaft ⁇ ⁇ is equal to or more than five max / n ⁇ ax > 0.62 ⁇ N ⁇ a , where N TM ax - the value of the maximum engine power (dimension in kW).
  • Providing the vehicle with an air pump for pumping air into the environment, in communication with the air cavity of the reservoir with the working fluid, in turn, connected with the circulation circle of the working fluid of each of the automatic transmission torque converters, provides rotation of the pump and turbine wheels in the torque converters of disconnected transmission stages at low pressures with low hydromechanical losses.
  • the small size of the automatic transmission allows you to place several identical gearboxes on the car, which allows propulsors to work with different speed transmissions.
  • Each of the movers can be associated with its automatic transmission. It is also possible to link propulsors located on one side of the vehicle with one automatic transmission, and propulsors located on the other side of the vehicle with another automatic transmission.
  • FIG. 1 shows a general arrangement of gear stages in automatic transmission
  • Fig.2 presents a General diagram of the proposed automatic transmission
  • Fig.3 presents a General scheme of the proposed automatic transmission with an increased number of gear stages
  • figure 4 presents an enlarged place And figure 2;
  • FIG. 5 is a rotation diagram of profiled blades in a centrifugal wheel of a torque converter pump
  • figure 6 presents a diagram of the rotation of the profiled blades in the centrifugal wheel of the turbine of the torque Converter
  • Fig.7 shows a diagram of the control of vehicle propulsion from multiple automatic transmissions (2 automatic transmissions associated with propulsors located on one side of the vehicle).
  • FIG. 8 is a diagram of the control of vehicle propulsion from multiple automatic transmissions (4 automatic transmissions, each of which is associated with one propulsion).
  • the automatic transmission contains a central gear 2 located on the motor shaft 1, and switching gears 3 mounted around it with gear mesh with it, made with different diameters depending on the required magnitude of increasing the speed. Each of the gears 3 switches at least one of the gears. Gears 3 are placed on input shafts 4 of torque converters 5.
  • Each torque converter 5 (see FIG. 2) contains a centrifugal pump wheel 6 mounted on shaft 4 and a turbine centrifugal wheel 8 mounted on its output shaft 7, forming a working fluid circulation circle 9, in which mounted rotary blades 10 of the reactor with a device 1 1 of their rotation in a predetermined position.
  • the electronic-hydraulic unit 12 for switching the speed and torque transmission stages through the channel 13 controls the flow of the working fluid in the circulation circle 9.
  • the liquid is supplied from the tank 14 with the working fluid available on the vehicle by means of the pump 15 for supplying the working fluid. Discharge of working fluid from circles 9 circulation to the tank 14 is carried out through the channel 16.
  • the vehicle also includes an air suction pump 17, which is connected to the engine shaft 1 and is connected by its channel 18 to the air cavity of the tank 14.
  • the pump 15 for supplying the working fluid is switched on through the shaft 1 from the engine or by using an additional electric motor 19.
  • an ejector jet pump 20 is used, which ensures the pumping of the working fluid through an air-liquid heat exchanger 21. In the heat exchanger, it is cooled
  • the working fluid is produced by the air flow from the electric fan 22 and the air flow that rises when the vehicle is moving.
  • the turbine wheel 8 is connected through a gear reduction gear 23 lowering the rotational speed to a gear gear 24 that is common to all torque converters 5 and is located on the output shaft of the automatic transmission and is made primarily of 3 to 4 in-line gears.
  • pump wheels 7 of two torque converters 5 can be installed on one shaft 4 (see Fig. 3).
  • Two torque converters allow for 4-stage power transmission modes.
  • the device 1 1 of the installation of the rotary blades of the reactor 10 in a predetermined fixed position is made in the form of a spring-loaded piston, the working cavity of which is connected by channels to the pump 15 for supplying the working fluid.
  • the rotary blades 10 of the reactor can be installed in at least three fixed positions, opening a fully bore section of the circulation circle 9 (operating mode of the torque converter 5 with the transmission of maximum power and maximum efficiency); covering the full bore of the circle circulation 9 (operating mode of the torque converter 5 with zero power transmission and in the dried state of the internal cavity of the circulation circle to reduce mechanical losses during rotation of the wheels); partially closing the passage section of circulation circle 9 partially (by 20%) (torque converter 5 operating mode with transmission of a power value 20% -25% lower than the maximum and with an efficiency value of 85-86%).
  • the indicated three fixed positions of the rotary blades allow the modes of 2 stages of power transmission with different gear ratios of speed in automatic transmission during operation of one torque converter 5.
  • Channel 25 is a bladeless slot diffuser with side restrictive walls 28 that rotate during operation of the torque converter and are part of the turbine wheel disks (Fig. 4).
  • a single electronic-hydraulic block 12 of the automatic transmission provides switching gear stages and devices 1 1 for turning the blades 10 of the reactor, connected by channels to the pump 15 for supplying the working fluid and channels 13 to connect with the internal cavities of the circulation circles 9 of the torque converter 5 of each transmission stage.
  • block 12 connects the pump 15 to the circulation circle 9 and to the device 1 for turning the reactor blades in one working torque converter 5 while simultaneously disconnecting the power pump 15 from the circulation circles 9 of the remaining torque converters 5 (other transmission stages ), fixing in them the closed position of the reactor blades.
  • the design and construction of the indicated type of drum automatic gearbox for speed and torque transmission from the engine of the vehicle has a small mass and small diametrical and axial dimensions. This allows you to place on one vehicle 29, as one automatic transmission 30, performing a simultaneous change in the speed of all the movers 31, which can be used either wheels, or screws, or tracks, or several identical automatic transmissions.
  • two automatic transmissions 30 can be installed on one vehicle, each of which is connected with propulsors 31 located on one side of the longitudinal axis of the vehicle. This allows the vehicle to perform maneuvers not yet accessible to it, such as, for example, a sharp turn in place of 180 degrees.
  • automatic transmission 30 can be installed on the vehicle in an amount corresponding to the number of propulsors 31. In this case, each automatic transmission changes the speed transmission of one propulsor. All automatic transmissions are controlled from a single shift and control unit for vehicle gears.
  • This scheme allows the operation of propulsors with different speed transmissions, which significantly increases the maneuverability and high stability of movement of the entire vehicle.
  • this scheme allows you to include at high speeds the reverse gear of the wheels, thus providing hydraulic braking.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)
  • Control Of Fluid Gearings (AREA)
  • Arrangement Of Transmissions (AREA)
  • General Details Of Gearings (AREA)

Abstract

Изобретение относится к гидромеханическим автоматическим коробкам переключения передач и к транспортным средствам, использующим такие коробки передач. Транспортное средство содержит коробку передач, блок автоматического переключения и управления ступенями передач, связанный с насосом подачи рабочей жидкости. Коробка передач содержит входной вал от двигателя, шестеренные зубчатые передачи к каждой ступени передач и гидротрансформатор. Гидротрансформатор содержит насос и турбину, размещенные соответственно на его входном и выходном валах и образующими круг циркуляции рабочей жидкости, а также размещенными в круге циркуляции поворотными лопатками реактора. При этом в коробке передач шестеренные зубчатые передачи установлены на входном валу от двигателя и выполнены в виде центральной шестерни, зацепленной с шестернями различных ступеней передач, имеющих различные диаметры, установленных на входном валу одного гидротрансформатора, при этом каждый трансформатор электронно и гидравлически связан с блоком переключения и управления ступенями передач транспортного средств. Выходной вал коробки передач связан с одним из движителей, представляющих собой колеса или винты или гусеницы.

Description

Гидромеханическая автоматическая коробка переключения передач и транспортное средство с этой коробкой переключения передач.
Область техники:
Изобретения относятся к гидромеханическим автоматическим коробкам переключения передач скорости (АКПП), предназначенным для использования на транспортных средствах различного назначения (для передвижения по суше и на воде), а также к самим транспортным средствам, использующим такие гидромеханические АКПП.
Предшествующий уровень техники:
Для современных автомобилей в настоящее время используют гидромеханические АКПП с большим числом передач скорости (5-8 для легковых автомобилей высокого класса, 12-14 для грузовых автомобилей, автобусов и т.д.). Такие АКПП обеспечивают комфортное движение и высокую топливную экономичность в широком диапазоне скоростей движения транспортного средства. (См. В. В. Осепчугов, А.К. Фрумкин «Автомобиль. Анализ конструкций, элементы расчета» М. изд. «Машиностроение» 1989г. стр.89).
Известны гидромеханические АККП автомобиля, содержащие шестеренные зубчатые передачи и шестеренный редуктор, а также гидротрансформатор с центробежными колесами насоса и турбины и реактором, связанный с емкостью с рабочей жидкостью через насос подачи рабочей жидкости. Также известно транспортное средство, содержащее данный тип коробки передач, электронно-гидравлический блок переключения и управления ступенями передач и насос подачи рабочей жидкости, связанный с емкостью с рабочей жидкостью. Передача крутящего момента от вала двигателя к движителям транспортного средства (в данном
1
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) случае колесам) производится на режимах движения транспортного средства при его трогании с места и на малых скоростях прямого и заднего хода с помощью гидротрансформатора. На режимах движения с большими скоростями электронно-гидравлический блок управления отключает гидротрансформатор, и передача крутящего момента от вала двигателя к узлам перемещения производится многочисленными планетарными шестеренными рядами и шестеренными редукторами, автоматически включаемыми и выключаемыми с заданной очередностью посредством фрикционных муфт трения и фрикционных тормозных лент. (В. В. Осепчугов, А.К. Фрумкин «Автомобиль. Анализ конструкций, элементы расчета» М. изд. «Машиностроение» 1989г. стр.87, фиг.63).
Известные гидромеханические АКПП, за счет наличия в них многочисленных высокоточных деталей и узлов, являются достаточно сложными и трудоемкими в изготовлении, а также имеют ограниченный ресурс эксплуатации, что снижает надежность их работы и безопасность движения транспортного средства. В автомобиле одна АКПП осуществляет работу всех четырех колес с одной и той же передачей скорости. Известные АКПП, обладая достаточными габаритами, не позволяют реализацию каких- либо других вариантов взаимодействия с колесами, что ограничивает маневренность и устойчивость транспортного средства.
Раскрытие изобретений:
Задачей, на решение которой направлены заявленные изобретения, является упрощение конструкции, повышение надежности работы, а также увеличение ресурса гидромеханической АКПП транспортного средства, за счет обеспечения гидродинамической передачи скорости и крутящего момента во всем диапазоне режимов движения транспортного средства, а также повышение надежности, устойчивости и маневренности транспортного средства. Технический результат достигается тем, что в гидромеханической автоматической коробке переключения передач, содержащей входной вал от двигателя и шестеренные зубчатые передачи от входного вала к каждой ступени передач, шестеренные зубчатые передачи выполнены в виде размещенной на входном валу центральной шестерни и установленных с зубчатым зацепленией с ней шестерней различных ступеней передач, имеющих различные диаметры, причем каждая из этих шестерней установлена на входном валу, по меньшей мере, одного гидротрансформатора с центробежными колесами насоса и турбины, размещенными, соответственно, на его входном и выходном валах и образующими круг циркуляции рабочей жидкости, а также с размещенными в круге циркуляции поворотными лопатками реактора, при этом каждый гидротрансформатор электронно и гидравлически связан с блоком переключения и управления ступенями передач транспортного средства, при этом передаточное соотношение между центральной шестерней и шестерней переключения на ступень самой высокой передачи, выполнено в соответствии со следующим соотношением: п™ах /п™в ах>0,62 N} ax, где пт х _ максимальное число оборотов входного вала гидротрансформатора, работающего на данной ступени передачи; п^ах— максимальное число оборотов вала двигателя, NJ ax- значение максимальной мощности двигателя (размерность в кВт).
Кроме того, в гидротрансформаторах может иметь место следующее: - центробежное колесо насоса выполнено с профилированными лопатками с поворотом средней линии их профиля на угол 122° - 135° , при этом соотношение величины наружного диаметра центробежного колеса насоса D2p и величины входного диаметра его профилированных лопаток Dlp составляет: D2vIDlp = 1 ,4-1 ,9; з - центробежное колесо турбины выполнено с профилированными лопатками с поворотом средней линии их профиля на угол 1 10°- 120°, при этом соотношение величины наружного диаметра центробежного колеса турбины 2T H величины входного диаметра его профилированных лопаток DLT составляет: D2T/D1T = 1 ,1-1 ,3;
- центробежное колесо турбины выполнено с безлопаточным щелевым каналом, образованным дисками центробежного колеса турбины перед его профилированными лопатками и имеющим диаметральную протяженность, равную соотношению: DLT/D2P = 1 ,15-1 ,4, где DLT - величина входного диаметра профилированных лопаток центробежного колеса турбины, a D2P - величина наружного диаметра центробежного колеса насоса.
- лопатки реактора выполнены поворотными с возможностью их фиксации в полностью открытом, частично открытом и полностью закрытом положениях;
- в гидротрансформаторах круг циркуляции рабочей жидкости сообщен с насосом откачки воздуха в окружающую среду транспортного средства.
Технический результат достигается также тем, что в транспортном средстве, содержащем блок автоматического переключения и управления ступенями передач, связанный с насосом подачи рабочей жидкости из емкости с рабочей жидкостью, по меньшей мере, одну автоматическую коробку переключения ступеней передач и движители, автоматическая коробка переключения передач выполнена в виде вышеизложенной конструкции и связана своим выходным валом, по меньшей мере, с одним из движителей, при этом движители представляют собой колеса, винты или гусеницы.
Кроме того, транспортное средство может быть снабжено насосом откачки воздуха в окружающую среду, сообщенным с воздушной полостью емкости с рабочей жидкостью, при этом указанная воздушная полость сообщена также с кругом циркуляции рабочей жидкости каждого из гидротрансформаторов автоматической коробки переключения ступеней передач.
Предлагаемая конструкция АКПП позволяет создать принципиально новую технологию выполнения конструктивной схемы автоматической коробки переключения передач скорости от двигателя к движителям (колесам, гребным винтам и т.д.), что открывает возможности для построения транспортных средств новых поколений с повышенной надежностью, устойчивостью и маневренностью.
Предлагаемая АКПП обеспечивает во всем диапазоне режимов движения транспортного средства гидродинамическую передачу крутящего момента и скорости вращения от вала двигателя на свой выходной вал, причем на каждой ступени передачи работает соответствующий данному режиму гидротрансформатор. В такой АКПП отсутствуют какие-либо планетарные шестеренные ряды, фрикционные муфты трения и фрикционные тормозные ленты.
Гидротрансформаторы в АКПП размещаются по окружности вокруг центральной зубчатой шестерни, устанавливаемой на входном валу коробки, связанном с валом двигателя, определяя, таким образом, барабанный тип конструкции. Центральная шестерня находится в зубчатом зацеплении с шестернями меньшего диаметра с различным передаточным числом, закрепляемых на входных валах каждого гидротрансформатора, обеспечивая повышение частоты его вращения. Соотношение величины максимального числа оборотов входного вала гидротрансформатора, работающего на самой высокой ступени передачи коробки п™ахк величины максимальных чисел оборотов вала двигателя η χ, выполняется равным или более птах /n^ax>0,62^N^a , где N™ax- значение максимальной мощности двигателя (размерность в кВт). Это позволяет обеспечить повышенный уровень чисел оборотов входных валов гидротрансформаторов, что, в свою очередь, обеспечивает оптимально малые объемы внутренних полостей кругов циркуляции, приводя к малой продолжительности их заполнения рабочей жидкостью (примерно 0,3-0,4 секунды), при включении гидротрансформаторов. Эта особенность позволяет изготавливать АКПП с малыми диаметральными габаритами.
Указанные особенности выполнения насосных и турбинных колес обеспечивают достижение исключительно высоких значений КПД гидротрансформатора, достигающих 92%-93% на режимах передаточных отношений частоты вращения турбины пт и частоты вращения насоса пр равных пт/ пр = 0,95 - 1,0.
Снабжение транспортного средства насосом откачки воздуха в окружающую среду, сообщенным с воздушной полостью емкости с рабочей жидкостью, в свою очередь, сообщенной с кругом циркуляции рабочей жидкости каждого из гидротрансформаторов АКПП обеспечивает вращение колес насоса и турбины в гидротрансформаторах отключенных ступеней передачи при пониженных давлениях с малыми гидромеханическими потерями.
Малые размеры АКПП, позволяют разместить на автомобиле несколько идентичных коробок передач, что позволяет осуществлять работу движителей с разными передачами скорости. Каждый из движителей может быть связан со своей АКПП. Возможен также вариант связи движителей, размещенных по одной стороне транспортного средства, с одной АКПП, а движителей, размещенных на другой стороне транспортного средства, - с другой АКПП.
Краткое описание чертежей:
На фиг. 1 представлена общая схема расположения в АКПП ступеней передач;
на фиг 2 представлена общая схема предлагаемой АКПП; на фиг.З представлена общая схема предлагаемой АКПП с увеличенным числом ступеней передач;
на фиг.4 представлено укрупненно место А фиг.2;
на фиг. 5 представлена схема поворота профилированных лопаток в центробежном колесе насоса гидротрансформатора;
на фиг.6 представлена схема поворота профилированных лопаток в центробежном колесе турбины гидротрансформатора;
на фиг.7 представлена схема управления движителями транспортного средства от нескольких АКПП (2 АКПП, связанные с движителями, расположенными по одной стороне транспортного средства).
на фиг. 8 представлена схема управления движителями транспортного средства от нескольких АКПП (4 АКПП, каждая из которых связана с одним движителем).
АКПП содержит размещенную на валу 1 двигателя центральную шестерню 2, и установленные вокруг нее с зубчатым зацеплением с ней переключающие шестерни 3, выполненные с различным диаметром в зависимости от необходимой величины повышения частоты вращения. Каждая из шестерней 3 осуществляет переключение, по меньшей мере, на одну из ступеней передач. Шестерни 3 размещены на входных валах 4 гидротрансформаторов 5. Каждый гидротрансформатор 5 (см. фиг.2) содержит установленное на валу 4 центробежное колесо 6 насоса и установленное на его выходном валу 7 центробежное колесо 8 турбины, образующие круг 9 циркуляции рабочей жидкости, в котором установлены поворотные лопатки 10 реактора с устройством 1 1 их поворота в заданное положение. Электронно-гидравлический блок 12 переключения ступеней передачи скорости и крутящего момента через канал 13 управляет подачей рабочей жидкости в круге 9 циркуляции. Жидкость подается из имеющейся на транспортном средстве емкости 14 с рабочей жидкостью посредством насоса 15 подачи рабочей жидкости. Слив рабочей жидкости из кругов 9 циркуляции в емкость 14 осуществляется по каналу 16. Транспортное средство также содержит насос отсоса воздуха 17, который связан с валом 1 двигателя и своим всасывающим патрубком соединен каналом 18 с воздушной полостью емкости 14. Насос 15 подачи рабочей жидкости включается в работу через вал 1 от двигателя, либо при помощи дополнительного электродвигателя 19. Для охлаждения рабочей жидкости используется эжекторный струйный насос 20, обеспечивающий прокачку рабочей жидкости через воздушно-жидкостный теплообменник 21. В теплообменнике охлаждение рабочей жидкости производится потоком воздуха от электровентилятора 22 и потоком воздуха, набегающего при движении транспортного средства.
Турбинное колесо 8 через понижающую частоту вращения зубчатую шестеренную передачу 23 связано с единым для всех гидротрансформаторов 5 шестеренным редуктором 24, размещенным на выходном валу АКПП и выполненным преимущественно 3-х - 4-х поточным.
Для выполнения АКПП с увеличенным числом передач скорости на одном валу 4 могут устанавливаться насосные колеса 7 двух гидротрансформаторов 5 (см. фиг. 3). Два гидротрансформатора позволяют осуществлять режимы 4-х ступеней передачи мощности.
Лучший вариант осуществления изобретений.
В гидротрансформаторе 5 устройство 1 1 установки поворотных лопаток 10 реактора в заданное фиксированное положение выполнено в виде подпружиненного поршня, рабочая полость которого соединена каналами с насосом 15 подачи рабочей жидкости. Поворотные лопатки 10 реактора могут устанавливаться, по крайней мере, в три фиксированных положения, открывающие полностью проходное сечение круга циркуляции 9 (режим работы гидротрансформатора 5 с передачей максимальной мощности и максимального КПД); закрывающие полностью проходное сечение круга циркуляции 9 (режим работы гидротрансформатора 5 с нулевой передачей мощности и в осушенном состоянии внутренней полости круга циркуляции для уменьшения механических потерь при вращении колес); закрывающие частично на 20% проходное сечение круга циркуляции 9 (режим работы гидротрансформатора 5 с передачей величины мощности на 20%-25% меньшей максимальной и с величиной КПД на уровне 85-86%). Указанные три фиксированных положения поворотных лопаток позволяют осуществлять режимы 2-х ступеней передачи мощности с разным передаточным отношением скорости в АКПП при работе одного гидротрансформатора 5.
В гидротрансформаторах 5 между лопатками насосного колеса 6 и лопатками турбинного колеса 8 сформирован безлопаточный канал 25 диаметральной протяженностью DlT/D2p = 1,15-1 ,4, где D)T - входной диаметр профилированных лопаток 26 турбинного колеса 8, a DIP -ВХОДНОЙ диаметр профилированных лопаток 27 насосного колеса 6. Канал 25 является безлопаточным щелевым диффузорным устройством с вращающимися при работе гидротрансформатора боковыми ограничительными стенками 28, являющимися частью дисков турбинного колеса (фиг. 4). В таком безлопаточном щелевом диффузоре по закону постоянства циркуляции происходит эффективное уменьшение окружных составляющих скоростей потока, приводящее к росту давления перед лопатками 26 турбины и к уменьшению ударных потерь на их входных кромках.
Центробежное колесо 6 насоса гидротрансформатора 5 выполнено с профилированными лопатками 27, имеющими поворот средней линии профиля на угол ф°р = 180° + Δ°Ρ - (β°,Ρ + β°2Ρ) = 122°-135° , где Δ°Ρ - радиальный угол между входной и выходной кромками лопаток колеса насоса; β°ιρ - угол установки средней линии профиля на входном диаметре колеса насоса; β°2Ρ - угол установки средней линии профиля на выходном диаметре колеса насоса. При этом соотношение величины наружного диаметра колеса и величины входного диаметра лопаток 28 равно: D2V/DLP = 1 ,4-1 ,9 (фиг. 5).
Центробежное колесо 8 турбины также выполнено с профилированными лопатками, имеющими поворот средней линии профиля на угол ф°т=180° + Δ°τ - (β°ιτ + β°2τ) =1 10°- 120° , где Δ°τ - радиальный угол между входной и выходной кромками лопаток; β°ιτ - угол установки средней линии профиля на входном диаметре колеса турбины; β°ιχ - угол установки средней линии профиля на выходном диаметре колеса турбины. При этом соотношение величины наружного диаметра колеса 8 и величины входного диаметра его лопаток 26 равно: D2T/D1T = 1 ,1-1,3 (фиг. 6).
Указанные особенности выполнения насосных и турбинных колес обеспечивают достижения исключительно высоких значений КПД гидротрансформатора, достигающих 92%-93% на режимах передаточных отношений частоты вращения турбины пт и частоты вращения насоса пр равных пт/ пр = 0,95 - 1,0.
Единый электронно-гидравлический блок 12 АКПП обеспечивает переключение ступеней передачи и управление устройствами 1 1 поворота лопаток 10 реактора, соединенными каналами с насосом 15 подачи рабочей жидкости и каналами 13 соединения с внутренними полостями кругов циркуляции 9 гидротрансформатора 5 каждой ступени передачи. В зависимости от скорости движения транспортного средства и режима работы двигателя блок 12 подключает насос 15 к кругу циркуляции 9 и к устройству 1 1 поворота лопаток реактора в одном работающем гидротрансформаторе 5 с одновременным отключением насоса питания 15 от кругов циркуляции 9 остальных гидротрансформаторов 5 (других ступеней передачи), фиксируя в них закрытое положение лопаток реактора.
ю Внутренние полости кругов циркуляции 9 всех примененных в АКПП гидротрансформаторов по своим наружным диаметрам с помощью каналов 16 соединены с воздушной полостью бака 14 с рабочей жидкостью, соединенной также с всасывающим патрубком насоса 17 отсоса воздуха из воздушной полости бака 14 в окружающую атмосферную среду, привод которого осуществляется от вала 1 двигателя или от автономного электродвигателя 19. Таким образом, в отключенных электронно- гидравлическим блоком 12 гидротрансформаторах 5 вращение колес 6 и 8 насоса и турбины в кругах циркуляции 9, за счет отсоса воздуха из них насосом 17, происходит при пониженных давлениях с малыми гидромеханическими потерями. Эти потери могут быть, при необходимости, еще более уменьшены путем установки в шестеренной редукторной передаче от вала 7 турбины муфты свободного хода, обеспечивающей только одностороннюю передачу крутящего момента.
Промышленная применимость.
Схема и конструкция выполнения указанного типа барабанной автоматической коробки переключения передач скорости и крутящего момента от двигателя транспортного средства имеет малую массу и малые диаметральные и осевые габариты. Это позволяет размещать на одном транспортном средстве 29, как одну АКПП 30, осуществляющую одновременное изменение скорости всех движителей 31 , в качестве которых могут быть использованы либо колеса, либо винты, либо гусеницы, так и несколько идентичных АКПП. Например, как показано на фиг.7, на одном транспортном средстве может быть установлено две АКПП 30, каждая из которых связана с движителями 31 , расположенными на одной из сторон от продольной оси транспортного средства. Это позволяет транспортному средству выполнять недоступные для него до сих пор маневры, такие как, например, резкий разворот на месте на 180 градусов. Как показано на фиг. 8, на транспортном средстве может быть установлено АКПП 30 в количестве, соответствующем числу движителей 31. В данном случае каждая АКПП изменяет передачу скорости одного движителя. Управление всеми АКПП осуществляется от единого блока переключения и управления ступенями передач транспортного средства.
Данная схема позволяет осуществить работу движителей с разными передачами скорости, что значительно увеличивает маневренность и высокую устойчивость движения всего транспортного средства. Кроме того, такая схема позволяет включать при больших скоростях движения задний ход колес, обеспечивая, таким образом, гидравлическое торможение.
Особенности предлагаемого технического решения открывают новые пути для создания транспортных средств будущих поколений.

Claims

Формула изобретения
1. Гидромеханическая автоматическая коробка переключения передач, содержащая входной вал от двигателя и шестеренные зубчатые передачи от входного вала к каждой ступени передач, отличающаяся тем, шестеренные зубчатые передачи выполнены в виде размещенной на входном валу центральной шестерни и установленных с зубчатым зацеплением с ней шестерней различных ступеней передач, имеющих различные диаметры, причем каждая из этих шестерней установлена на входном валу, по меньшей мере, одного гидротрансформатора с центробежными колесами насоса и турбины, размещенными, соответственно, на его входном и выходном валах и образующими круг циркуляции рабочей жидкости, а также с размещенными в круге циркуляции поворотными лопатками реактора, при этом каждый гидротрансформатор электронно и гидравлически связан с блоком переключения и управления ступенями передач транспортного средства.
2. Автоматическая коробка переключения передач по п.1, отличающаяся тем, что передаточное соотношение между центральной шестерней и шестерней переключения на ступень самой высокой передачи, выполнено в соответствии со следующим соотношением: η α* /п™в ах>0,62 NJ ax , где птах _ максимальНое число оборотов входного вала гидротрансформатора, работающего на данной ступени передачи; τί^αχ— максимальное число оборотов вала двигателя, Ν^αχ- значение максимальной мощности двигателя (размерность в кВт).
3. Автоматическая коробка переключения передач по п.1 или 2, отличающаяся тем, что на выходных валах гидротрансформаторов размещены шестерни понижающей передачи, соединенные с общим для всех гидротрансформаторов шестеренным редуктором, установленным на выходном валу коробки.
4. Автоматическая коробка переключения передач по п.З, отличающаяся тем, что в гидротрансформаторах центробежное колесо насоса выполнено с профилированными лопатками с поворотом средней линии их профиля на угол 122° - 135° , при этом соотношение величины наружного диаметра центробежного колеса насоса D2p и величины входного диаметра его профилированных лопаток Dlp составляет: D2p/Dlp = 1 ,4-1,9.
5. Автоматическая коробка переключения передач по 4, отличающаяся тем, что в гидротрансформаторах центробежное колесо турбины выполнено с профилированными лопатками с поворотом средней линии их профиля на угол 1 10°- 120°, при этом соотношение величины наружного диаметра центробежного колеса турбины D2r u величины входного диаметра его профилированных лопаток DlT составляет: D2T/DlT = 1 ,1 -1 ,3.
6. Автоматическая коробка переключения передач по п.З, отличающаяся тем, что в гидротрансформаторах центробежное колесо турбины выполнено с безлопаточным щелевым каналом, образованным дисками центробежного колеса турбины перед его профилированными лопатками и имеющим диаметральную протяженность, равную соотношению: DlT/D2p = 1,15-1 ,4, где DlT - величина входного диаметра профилированных лопаток центробежного колеса турбины, a D2p - величина наружного диаметра центробежного колеса насоса.
7. Автоматическая коробка переключения передач п.З, отличающаяся тем, что в гидротрансформаторах лопатки реактора выполнены с возможностью их фиксации в полностью открытом, частично открытом и полностью закрытом положениях.
8. Автоматическая коробка переключения передач по п.З, отличающаяся тем, что в гидротрансформаторах круг циркуляции рабочей жидкости сообщен с насосом откачки воздуха в окружающую среду транспортного средства.
9. Транспортное средство, содержащее блок автоматического переключения и управления ступенями передач, связанный с насосом подачи рабочей жидкости из емкости с рабочей жидкостью, по меньшей мере, одну автоматическую коробку переключения ступеней передач и движители, отличающаяся тем, что автоматическая коробка переключения передач выполнена по п. 1-3 и связана своим выходным валом, по меньшей мере, с одним из движителей, при этом движители представляют собой колеса или винты или гусеницы.
10. Транспортное средство по п.9, отличающееся тем, что оно снабжено насосом откачки воздуха в окружающую среду, сообщенным с воздушной полостью емкости с рабочей жидкостью, при этом указанная воздушная полость сообщена также с кругом циркуляции рабочей жидкости каждого из гидротрансформаторов автоматической коробки переключения ступеней передач.
PCT/RU2015/000552 2015-04-08 2015-09-01 Гидромеханическая автоматическая коробка переключения передач и транспортное средство с этой коробкой переключения передач WO2016163913A1 (ru)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/534,680 US10760661B2 (en) 2015-04-08 2015-09-01 Hydromechanical automatic gearbox and the vehicle using the same
EP15888620.0A EP3232088B1 (en) 2015-04-08 2015-09-01 Hydromechanical automatic gearbox and the vehicle using the same
CN201580070055.2A CN107110326A (zh) 2015-04-08 2015-09-01 液力机械式自动变速箱及其适用车辆
JP2018503714A JP2018517110A (ja) 2015-04-08 2015-09-01 流体力学式自動変速機及びこの流体力学式自動変速機を用いる車両

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015112829 2015-04-08
RU2015112829/11A RU2585093C1 (ru) 2015-04-08 2015-04-08 Гидромеханическая автоматическая многоступенчатая коробка переключения передач для транспортного средства и транспортное средство

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016163913A1 true WO2016163913A1 (ru) 2016-10-13

Family

ID=56095925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2015/000552 WO2016163913A1 (ru) 2015-04-08 2015-09-01 Гидромеханическая автоматическая коробка переключения передач и транспортное средство с этой коробкой переключения передач

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10760661B2 (ru)
EP (1) EP3232088B1 (ru)
JP (1) JP2018517110A (ru)
CN (1) CN107110326A (ru)
RU (1) RU2585093C1 (ru)
WO (1) WO2016163913A1 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2585093C1 (ru) 2015-04-08 2016-05-27 Виктор Израилевич Думов Гидромеханическая автоматическая многоступенчатая коробка переключения передач для транспортного средства и транспортное средство
RU2690120C1 (ru) * 2018-08-15 2019-05-30 Виктор Израилевич Думов Гидродинамический привод-генератор
CN109488741B (zh) * 2018-10-22 2023-01-13 洛阳东方众成离合器有限公司 一种液力变速箱
RU2700106C1 (ru) 2019-01-17 2019-09-12 Михаил Магомедович Омаров Гидродинамическая автоматическая коробка передач

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU903636A1 (ru) * 1980-05-22 1982-02-07 Курский сельскохозяйственный институт им.профессора И.И.Иванова Гидромеханическа передача
US5315901A (en) * 1992-12-17 1994-05-31 Ford Motor Company Automatic transmission with a modulated pressure converter bypass clutch priority valve circuit
RU2031808C1 (ru) * 1991-12-29 1995-03-27 Конструкторское бюро транспортного машиностроения Трансмиссия гусеничной машины
BY14822C1 (en) * 2009-11-23 2011-10-30 Gosudarstvennoe Uchrezhdenie Vysshego Professionalnogo Obrazovaniya Belorussko Rossiysky Universitet Two-stage electrohydraulic pressure control mechanism in hydraulic actuator of hydromechanical transmission clutch of mobile machine

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2995955A (en) * 1958-07-23 1961-08-15 Gen Motors Corp Transmissions
GB1455559A (en) * 1972-11-03 1976-11-17 Srm Hydromekanik Ab Vehicle transmission
US4012908A (en) * 1976-01-30 1977-03-22 Twin Disc, Incorporated Torque converter having adjustably movable stator vane sections
SU1180609A1 (ru) * 1984-04-02 1985-09-23 Специальное Конструкторское Бюро По Проектированию Дорожных Машин "Дормаш" Кременчугского Производственного Объединения "Дормашина" Гидромеханическа передача
US5394694A (en) * 1993-10-15 1995-03-07 Amercom Funding Ltd. Ii Automatic transmissions using compact hydrodynamic torque converters
DE10359109A1 (de) 2003-12-17 2005-07-21 Deere & Company, Moline Getriebeanordnung für ein Fahrzeug
CN204114056U (zh) * 2014-07-30 2015-01-21 青州鼎丰机械有限公司 一种液压动力换挡变速箱变矩器非直连结构
CN204127209U (zh) * 2014-08-21 2015-01-28 山东临工工程机械有限公司 双涡轮行星式变速箱的取力器
CN104315109B (zh) * 2014-10-17 2017-01-25 绍兴金道齿轮箱有限公司 液力传动变速箱
RU2585093C1 (ru) 2015-04-08 2016-05-27 Виктор Израилевич Думов Гидромеханическая автоматическая многоступенчатая коробка переключения передач для транспортного средства и транспортное средство

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU903636A1 (ru) * 1980-05-22 1982-02-07 Курский сельскохозяйственный институт им.профессора И.И.Иванова Гидромеханическа передача
RU2031808C1 (ru) * 1991-12-29 1995-03-27 Конструкторское бюро транспортного машиностроения Трансмиссия гусеничной машины
US5315901A (en) * 1992-12-17 1994-05-31 Ford Motor Company Automatic transmission with a modulated pressure converter bypass clutch priority valve circuit
BY14822C1 (en) * 2009-11-23 2011-10-30 Gosudarstvennoe Uchrezhdenie Vysshego Professionalnogo Obrazovaniya Belorussko Rossiysky Universitet Two-stage electrohydraulic pressure control mechanism in hydraulic actuator of hydromechanical transmission clutch of mobile machine

Also Published As

Publication number Publication date
CN107110326A (zh) 2017-08-29
EP3232088A1 (en) 2017-10-18
RU2585093C1 (ru) 2016-05-27
EP3232088B1 (en) 2020-03-04
EP3232088A4 (en) 2018-08-01
JP2018517110A (ja) 2018-06-28
US20170343093A1 (en) 2017-11-30
US10760661B2 (en) 2020-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9500197B2 (en) Pump assembly with multiple gear ratios
US8808135B2 (en) Multiple speed transmission with a pump assisted launch device
US9306433B2 (en) Drive module with spray cooling of electric motor
US8459134B2 (en) Vehicle oil pump
CN106949222B (zh) 具有取力器的变速器
CN101408244B (zh) 机械液力无级变速器和方法、及车辆机械液力无级变速器
WO2016163913A1 (ru) Гидромеханическая автоматическая коробка переключения передач и транспортное средство с этой коробкой переключения передач
US8561502B2 (en) Dual drive pump system with one way clutches
EP3926208B1 (en) Multi-speed planetary transmission
EP3929462A1 (en) Multi-speed planetary transmission
US2318660A (en) Automatic hydraulic transmission
US10315747B1 (en) Outboard motors having transmissions with laterally offset input and output driveshafts
KR20100015712A (ko) 무단 변속 장치 어셈블리
KR101129149B1 (ko) 트랙터의 무단변속 트랜스미션
CN112744291B (zh) 一种液压马达和具有其的转向管柱
CN112339553A (zh) 换能器、推进器、输出器、动力传输机构、车辆及船舶
US10174824B2 (en) Hydrostatic transmission and method of operation
US20140213402A1 (en) Automatic transmission with integrated engine starter, remote mounted pump and drive system
CN204623143U (zh) 纯电动汽车机电自动变速器传动整备一体化总成
KR200490474Y1 (ko) 무단변속기
PL240963B1 (pl) Dwudrożna przekładnia hydromechaniczna z krążeniem mocy
US2230545A (en) Hydraulic rotary variable transmission mechanism
US2463582A (en) Torus chamber hydraulic torque converter
RU2488722C1 (ru) Бесступенчатый вариатор
KR970003538B1 (ko) 무단변속장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15888620

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015888620

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15534680

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018503714

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE