ИНЕРЦИОННЫЙ ТРАНСФОРМАТОР Российский патент 1994 года по МПК F16F15/30 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств, а также приводах различных машин.

Известны инерционные трансформаторы крутящего момента, содержащие размещенные в неподвижном корпусе соосные ведущий и ведомый маховики, установленные соответственно на ведущем и ведомом валах, промежуточный вал, механизмы свободного хода (МСХ) и грузовые звенья.

Указанные трансформаторы работают циклически. При вращении ведущего вала и, следовательно, маховика грузовые звенья создают знакопеременный момент. Положительный момент через выходной МСХ передается на выходной вал, а отрицательный через другой МСХ замыкается на корпус. Циклическая работа отсутствует только на режиме прямой передачи, когда все звенья инерционного трансформатора вращаются как одно целое.

Недостаточная долговечность МСХ является основной причиной, сдерживающей широкое внедрение инерционных трансформаторов.

Наиболее близким к изобретению является инерционный трансформатор Хоббса, содержащий корпус, установленные в нем соосно ведущий и ведомый валы, связанный с ним полый маховик, размещенные в его полости импульсный механизм с грузовыми звеньями, сателлиты и центральное колесо, установленное на ведомом валу и кинематически связанное с импульсным механизмом.

Недостатками этого устройства являются низкая надежность и эффективность, так как крутящий момент ведущего вала преобразуется импульсным механизмом в знакопеременный крутящий момент, что вызывает быстрый износ МСХ.

Цель изобретения - повышение надежности и эффективности инерционного трансформатора.

Это достигается тем, что трансформатор снабжен осью, расположенной в полости маховика в плоскости, перпендикулярной ведущему и ведомому валам, а грузовые звенья импульсного механизма уравновешены и установлены на оси с возможностью вращения.

Долговечность предложенного устройства по сравнению с прототипом выше, так как вращающий момент ведущего вала трансформируется без преобразования в знакопеременный момент, в результате нет необходимости устанавливать МСХ. Это повышает и эффективность работы, так как отсутствуют потери энергии, связанные с работой МСХ.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема инерционного трансформатора, продольный разрез в вертикальной плоскости; на фиг.2 - то же, в горизонтальной плоскости; на фиг.3 - то же, вариант исполнения.

Трансформатор содержит (см. фиг.1) неподвижный корпус 1, ведущий и ведомый валы 2 и 3, маховик 4, уравновешенные грузы 5, конусные зубчатые колеса 6, ось 7, сателлиты с конусными 8 и цилиндрическими 9 венцами и колесо 10.

Валы 2 и 3 соосно размещены с возможностью вращения в корпусе 1. Маховик 4 закреплен на валу 2. Ось 7 размещена в полости 4 перпендикулярно валам 2, 3. Грузовые звенья 5 и колеса 6 жестко связаны между собой и установлены с возможностью вращения на оси 7. У сателлитов венцы 8 находятся в зацеплении с колесами 6, а венцы 9 - с колесом 10, которое закреплено на валу 3. Конусные венцы 8 сателлитов установлены диаметрально противоположно относительно колес 6 для обеспечения однонаправленного вращения сателлитов вокруг своей оси.

Трансформатор работает следующим образом.

Крутящий момент от ведущего вала 2 передается через маховик 4, ось 7, колеса 6, венцы 8 и 9 сателлитов и колесо 10 на ведомый вал 3. Если момент сопротивления вала 3 превышает крутящий момент, то венцы 9 сателлитов, обкатывая колесо 10, через венцы 8 приводят во вращение колеса 6 и связанные с ними грузы 5. В результате на грузах 5 (см. фиг.2) возникают центробежные силы инерции относительно оси 7 и валов 2, 3. Однако относительно оси 7 эти силы уравновешены, так как установлены парные грузы 5. Относительно валов 2 и 3 грузы 5, вращаясь вокруг оси 7, циклически удаляются (положения а-б-в на фиг.2) и приближаются (положения в-г-д) к оси трансформатора, что приводит к циклическому изменению момента инерции. Под воздействием центробежных сил грузы 5 стремятся занять и сохранить наиболее удаленное положение (в) от валов 2, 3, соответствующее максимальному моменту инерции. В результате циклически возникающие импульсы сил передаются через колеса 6, венцы 8 и 9 сателлитов колесу 10 и, следовательно, валу 3. С возрастанием частоты вращения вала 2 импульсы сил увеличиваются пропорционально квадрату частоты вращения и в случае превышения или момента сопротивления вала 3 последний вращается с частотой, возрастающей до частоты вращения вала 2, т.е. прямой передачи, когда все звенья трансформатора вращаются как одно целое, а грузы 5 занимают наиболее удаленное положение от оси трансформатора. Или устанавливается промежуточное передаточное отношение, соответствующее равновесию сил.

На режиме прямой передачи циклическое воздействие грузов 5 отсутствует. Под воздействием центробежных сил грузы 5, занимая крайнее положение, удерживают двухвенцовые сателлиты от вращения вокруг своей оси, что соответствует режиму работы динамической муфты. Однако как только момент сопротивления вала 3 превысит крутящий момент вала 2, сателлиты начинают вращаться, передавая вращение через колеса 6 грузам 5. При этом изменяется передаточное отношение и часть силового потока циркулирует в импульсном механизме.

На фиг.3 представлен вариант выполнения инерционного трансформатора без сателлитов с установкой двух пар грузовых звеньев 5 непосредственно на конических зубчатых колесах 6, которые находятся в зацеплении с колесом 10, закрепленным на ведомом валу 3.

П р и м е р. Изготовлена модель предложенного устройства инерционного трансформатора кинематической схемы, представленной на фиг.3. Модель имеет маховик диаметром 90 мм, длиной 110 мм, зубчатые колеса 6 диаметром 65 мм (65 зуб. ); центральное колесо диаметром 26 мм (25 зуб.), грузы 5 в количестве 4 шт. общим весом 38 г. Испытания модели показали ее работоспособность и соответствие рабочего процесса описанному.

Применение предложенного инерционного трансформатора в качестве передачи на транспортных средствах облегчит условия вождения, сократит расход топлива, повысит безопасность движения. Использование в качестве динамической муфты в трансмиссиях машин и механизмов защитит последние от разрушения при больших нагрузках.

Изобретение может быть использовано в качестве передачи транспортных средств и других машин. Сущность: трансформатор содержит импульсный механизм, который размещен диаметрально в полости маховика и имеет уравновешенные грузы, установленные с возможностью вращения на оси, которая перпендикулярна валам. Импульсный механизм посредством колес через венцы сателлитов взаимодействует с колесом, закрепленным на валу. Повышение долговечности и эффективности достигается тем, что вращающий момент ведущего вала трансформируется без преобразования в знакопеременный момент, в результате нет необходимости устанавливать МСХ. 3 ил.

ИНЕРЦИОННЫЙ ТРАНСФОРМАТОР, содержащий корпус, установленные в нем соосно ведущий и ведомый валы, связанный с ними полый маховик, размещенные в его полости импульсный механизм с грузовыми звеньями, двухвенцовые сателлиты и центральное колесо, установленное на ведомом валу и кинематическим связанное с импульсным механизмом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности, он снабжен осью, расположенной в полости маховика в плоскости, перпендикулярной ведущему и ведомому валам, а грузовые звенья импульсного механизма уравновешены и установлены на оси с возможностью вращения.