ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА Российский патент 1995 года по МПК F16H33/14 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано преимущественно в автоматических трансмиссиях автомобилей, мотоциклов и других транспортных средствах.

Известны автоматические импульсные передачи, работающие на принципе использования центробежных сил инерции в механизмах с неуравновешенными сателлитами [1]
Известна также автоматическая прогрессивная коробка передач Хоббса, включающая солнечное колесо, водило, сателлиты, жестко соединенные с инерционными грузами, и механизмы свободного хода. При вращении ведущего звена коробки водила сателлиты обкатываются вокруг солнечного колеса ведомого звена. Возникающие при этом в инерционных грузах центробежные силы действуют на сателлит одну половину оборота его против вращения, другую в направлении вращения, что и передается солнечному колесу в виде положительных и отрицательных импульсов. Эти импульсы воспринимаются механизмами свободного хода и передаются в трансмиссию в виде серии импульсов одного направления [2]
Основным недостатком этой коробки передач является наличие механизмов свободного хода, которые, работая с предельными нагрузками, не могут обеспечить надежной, долговечной работы коробки передач.

Наиболее близким к изобретению является преобразователь крутящего момента, содержащий водило, солнечное колесо, сателлиты с инерционными грузами, установленными перпендикулярно осям сателлитов с возможностью осевого перемещения [3]
Однако указанная конструкция не позволяет управлять перемещением инерционных грузов.

Задачей изобретения является повышение надежности и долговечности механизма путем воздействия на выходной вал преобразователя выпрямленного силового потока.

Для этого в преобразователе крутящего момента, содержащем водило, солнечное колесо, сателлиты с инерционными грузами, установленными перпендикулярно осям сателлитов с возможностью осевого перемещения, инерционные грузы выполняют цилиндрической формы, располагают их во втулках и соединяют шарнирно через подводки с кривошипами, установленными в управляющем диске, взаимодействующем с механизмом переключения, который включает гидроцилиндр с поршнем, втулку с винтовыми пазами, направляющий палец, вкладыш и муфту переключения.

Кроме того, сателлиты смещают на равные углы поворота.

На фиг. 1 изображен преобразователь в разрезе; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 изменения неуравновешенных масс на сателлите по углу поворота сателлита; на фиг. 4 график величины силового импульса при шести сателлитах и суммарный крутящий момент на солнечном колесе преобразователя.

Преобразователь содержит водило 1, жестко соединенное с маховиком двигателя 2, солнечное колесо 3, сателлиты 4, инерционные грузы 5, выполненные в виде цилиндров и расположенные во втулках 6 перпендикулярно осям сателлитов 4. Инерционные грузы 5 через поводки 7 соединены шарнирно с кривошипами 8, установленными соосно с осями сателлитов в управляющем диске 9, взаимодействующем с механизмом переключения.

Управляющий диск 9 установлен на водиле 1 с осевым зазором, регулируемым гайкой 10.

Механизм переключения состоит из гидравлического цилиндра 11, поршня 12, втулки 13 с винтовыми пазами, направляющего пальца 14, вкладыша 15 и муфты 16 переключения, перекрывающей каналы в и г полостей а и б цилиндра 11.

Преобразователь работает следующим образом.

Маховик двигателя 2 приводит во вращение жестко соединенное с ним водило 1 и через направляющий палец 14, втулку 13, вкладыш 15 и гидроцилиндр 11 управляющий диск 9. Водило 1 приводит во вращение сателлиты 4, обкатывая их по солнечному колесу выходному звену преобразователя. Сателлиты 4 через инерционные грузы 5 вращают поводки 7 и кривошипы 8.

Сущность изобретения заключается в том, что инерционные грузы 5 подвижны и закон их движения задается одновременно двумя звеньями: вращательное сателлитом, поступательное кривошипом.

При смещении оси кривошипа 8 относительно оси сателлита 4 на величину эксцентриситета е окружность, описываемая радиусом кривошипа 8, смещается на ту же величину относительно соответствующей окружности сателлита 4.

Инерционные грузы 5, вращаясь вместе с сателлитами 4, одновременно движутся по окружностям, описываемым радиусами кривошипов 8, перемещаясь во втулках 6. При этом на сателлитах 4 возникают переменные неуравновешенные массы, изменяющиеся по углу поворота сателлита: от 0 до max при углах поворота 0-90^о и 180-270^о и от max до 0 при углах поворота сателлита 90-180^o и 270-360^o (фиг. 3).

Таким образом, за один оборот сателлита 4 на нем возникают два импульса неуравновешенных масс, направленных в сторону эксцентриситета е.

Центробежные силы инерции, возникающие в неуравновешенных массах при вращении водила 1, создают крутящий момент на сателлите также в одном направлении.

Возможны три режима работы преобразователя в зависимости от положения муфт переключения.

I. Нейтральное положение муфты переключения.

Муфта переключения 16 находится в среднем положении. При этом полости гидроцилиндра 11 а и б сообщены с атмосферой через каналы в и г. Управляющий диск 9 находится также в среднем положении. При этом оси кривошипов 8 совпадают с осями сателлитов 4. Инерционные грузы 5 располагаются симметрично относительно осей сателлитов 4 и центробежные силы, возникающие в грузах, взаимно уравновешиваются. В результате на ведомое солнечное колесо 3 никаких усилий не передается.

II. Работа преобразователя при перемещении муфты переключения в крайнее правое положение.

В этом случае полость а гидроцилиндра 11 сообщается с атмосферой через каналы в, а в полость б подается масло под давлением из гидросистемы, например, двигателя внутреннего сгорания через каналы д и г. Поршень 12 с втулкой 13 передвигаются по направляющему пальцу 14. Вкладыш 15, передвигаясь по винтовому пазу втулки 13, поворачивает гидроцилиндр 11 с управляющим диском 9 по направлению вращения водила, смещая оси кривошипов 8 по отношению осей сателлитов 4 на величину эксцентриситета е. Инерционные грузы 5, перемещаясь во втулках 6, создают за один оборот сателлита 4 импульсы неуравновешенных масс, направленных в сторону эксцентриситета е (фиг. 3).

Центробежные силы инерции, возникающие в неуравновешенных массах, направлены против вращения сателлитов 4. В результате сателлиты 4 замедляют свое вращение и увлекают за собой ведомое солнечное колесо 3.

В зависимости от оборотов и крутящего момента на ведущем водиле 1 и оборотов и момента сопротивления на ведомом солнечном колесе 3 между ними устанавливается соответствующее передаточное отношение.

III. Работа преобразователя при перемещении муфты переключения в крайнее левое положение.

В этом случае полость б гидроцилиндра 11 сообщается с атмосферой через канал г. В полость а поступает масло из гидросистемы. Поршень 12 с втулкой 13 движутся вправо. Вкладыш 15, скользя по винтовому пазу, поворачивает гидроцилиндр 11 с управляющим диском 9 против направления вращения водила 1. На величину е отклоняются оси кривошипов 8 (также против направления вращения водила 1). Инерционные грузы 5 создают импульсы неуравновешенных масс на сателлитах 4. Центробежные силы инерции, возникающие в этих массах, действуют на сателлиты 4 в направлении вращения и ускоряют их.

В результате ведомое солнечное колесо 3 (выходной вал) получает силовое воздействие в направлении, обратном вращению ведущего звена водила 1.

Таким образом, за один оборот сателлита 4 солнечное колесо 3 получает два импульса центробежных сил одного направления. Надобность в механизме свободного хода отпадает.

Для сглаживания пульсирующего силового потока сателлиты 4 смещены относительно друг друга по фазам движения. На солнечном колесе формируется выпрямленный крутящий момент М (фиг. 4).

Надежность работы преобразователя обуславливается непрерывностью силового потока, отсутствием знакопеременных нагрузок, отсутствием включений и выключений в механизме во время рабочего цикла, уравновешенностью конструкции.

Долговечность преобразователя при использовании его на транспортном средстве в комплексе с ДВС обеспечивается также и тем, что конструктивно он выполнен на тех же подшипниках скольжения что и двигатель, а принудительная смазка общая с двигателем. В общем случае нагрузкой на подшипники преобразователя значительно меньше, чем на подшипники двигателя, а линейная скорость, инерционного груза во много раз меньше скорости поршня.

Кроме того, изменение крутящего момента, а следовательно, и относительное движение сателлитов, происходит лишь в период неустановившегося движения, т.е. в период разгона транспортного средства и прекращается при равенстве момента двигателя и момента сопротивления. Дальнейшее движение осуществляется на прямой передаче.

Использование: в машиностроении. Сущность изобретения: преобразователь содержит водило, солнечное колесо, сателлиты с инерционными грузами, управляющий диск, механизм переключения и муфту переключения. Инерционные грузы выполнены цилиндрической формы, расположены во втулках и соединены шарнирно через поводки и кривошип с управляющим диском. При повороте управляющего диска относительно водила на величину экцентриситета е инерционные грузы получают движение одновременно от двух звеньев: вращательное от сателлитов и поступательное от кривошипов, создавая на сателлитах переменные неуравновешенные массы. Центробежные силы инерции, возникающие в этих массах при вращении водила, воздействуют через сателлиты на солнечное колесо, преобразуя таким образом крутящий момент двигателя на выходном валу. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА, содержащий водило, солнечное колесо, сателлиты с инерционными грузами, установленными перпендикулярно осям сателлитов с возможностью осевого перемещения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности механизма, инерционные грузы выполнены цилиндрической формы, расположены во втулках и соединены шарнирно через поводки с кривошипами, установленными в управляющем диске, взаимодействующем с механизмом переключения, включающим гидроцилиндр с поршнем, втулку с винтовыми пазами, направляющий палец, вкладыш и муфту переключения. 2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью улучшения тяговой характеристики путем выпрямления силового потока, сателлиты смещены на равные углы поворота.