ИНЕРЦИОННАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 1996 года по МПК F16H33/14 F16H3/74 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, в частности, в транспортном машиностроении.

Известен дифференциальный механизм, содержащий два центральных конических зубчатых колеса, соединенных со своими ведомыми валами и находящиеся в зацеплении с коническими зубчатыми сателлитами, оси которых установлены в корпусе, имеющем коническое зубчатое колесо, соединенное с колесом ведущего вала /1/.

К недостаткам указанного дифференциального механизма относится равенство вращающих моментов на обоих центральных колесах при любых режимах работы, что исключает возможность передачи вращающего момента на одно из центральных колес при отсутствии нагрузки на другом центральном колесе, что имеет место, например, при пробуксовке одного из ведущих колес автомобиля, когда на другое ведущее колесо момент не передается, а также невозможность вращения ведущего вала при заторможенных нагрузкой ведомых валах, что при данных условиях приводит к остановке двигателя, связанного с ведущим валом.

Наиболее близкой к изобретению является инерционная передача, содержащая дифференциал с двумя центральными коническими зубчатыми колесами, которые установлены соответственно на ведущем и ведомом валах, водило с сателлитами в виде конических зубчатых колес, жестко соединенных и соосные им инерционные грузы в виде маховиков /2/.

Недостатком известной передачи является отсутствие нескольких ведомых валов.

Задачей изобретения является достижение технического результата, заключающегося в возможности независимой друг от друга передачи вращающего момента ведомыми валами при независимой частоте их вращения и возможности вращения ведущего вала при заторможенных нагрузкой ведомых валах, а также в обеспечении вращения ведомых валов в автоматическом режиме, при котором частота их вращения находится в обратной зависимости от приложенной к ним нагрузки.

Указанный технический результат достигается тем, что инерционная автоматическая передача, содержащая ведущий и ведомый валы, два центральных конических зубчатых колеса, первое из которых установлено на ведомом валу, водило с коническими зубчатыми сателлитами, жестко соединенными с инерционными грузами в виде маховиков, снабжена вторым, соосным первому ведомым валом с установленным на нем вторым центральным колесом, каждый из сателлитов введены в зацепление с разными центральными колесами, соединение сателлитов с маховиками выполнено в виде обособленных радиальных осей, не связанных друг с другом.

Кроме того, ведомые валы связаны с ведущим валом механизмами свободного хода, ведущие обоймы которых установлены на ведомых валах, а ведомые обоймы связаны с ведущим валом.

Центральные колеса и сателлиты имеют попарно разные диаметры при одинаковых передаточных отношениях.

Ведущий вал установлен коаксиально с одним из ведомых валов.

Центральные колеса могут быть размещены как по разную сторону от диаметральной линии, проходящей через оси сателлитов, так и по одну сторону от диаметральной линии, проходящей через оси сателлитов.

На фиг.1 показана инерционная автоматическая передача;
на фиг. 2 приведен частный случай ее выполнения. Оба изображения приведены в разрезе по вертикальной плоскости, совмещенной с осевой линией.

Инерционная автоматическая передача /фиг.1/ содержит ведущий вал 1, на котором установлено водило 2, несущее с возможностью вращения радиальные оси 3, на которых установлены конические зубчатые сателлиты 4 с инерционными грузами в виде маховиков 5 с массивными ободами. Каждый из сателлитов 4 находится в зацеплении с одним центральным колесом 6, установленным на соответствующем ведомом валу 7.

Ведомые валы 7 связаны с ведущим валом 1 механизмами 8 свободного хода, ведущие обоймы которых установлены на ведомых валах, а ведомые обоймы связаны с ведущим валом, в том числе через посредство водила 2, как это изображено на приведенных схемах для ведомого вала, обращенного в правую сторону.

Центральные колеса 6 и сателлиты 4 имеют попарно разные диаметры при одинаковых передаточных отношениях, с целью компактного их размещения.

В частном случае выполнения инерционной автоматической передачи /фиг.2/, оба центральных колеса 6 размещены по одну сторону от оси O₁-O₁ сателлитов 4, с целю улучшения эксплуатационных характеристик, что будет показано ниже.

Инерционная автоматическая передача работает следующим образом.

При вращении ведущего вала 1 и неподвижных центральных колесах 6 и ведомых валах 7 в связи с приложенной к ним нагрузкой или началом работы, водило 2 вместе с сателлитами 6, маховиками 5 и связывающими их осями 3 вращаются вокруг оси O-O дифференциала. Сателлиты при этом перекатываются по неподвижным центральным колесам 6 и приводят маховики во вращение вокруг оси O₁-O₁ сателлитов. Вращение маховиков одновременно вокруг двух пересекающихся осей O-O и O₁-O₁ является их вращением вокруг центральной точки O¹ пересечения этих осей. Вращающиеся маховики имеют определенный момент количества движения. В связи с вращением маховиков одновременно вокруг указанных выше двух осей, направление их векторов момента количества движения постоянно принудительно изменяется, что является следствием воздействия на маховики моментов внешних сил со стороны центральных колес 6 и ведомых валов 7. Согласно закону классической механики о равенстве и противоположной направленности действия и противодействия тел центральные колеса 6 воспринимаются моменты сил со стороны маховиков 5 и передают их на ведомые валы 7. Величина передаваемых вращающих моментов от каждого из маховиков зависит от интенсивности изменения направления векторов моментов количества движения, т.е. от разности частот вращения ведущего 1 и соответствующего для каждого из маховиков ведомого вала. В связи с направлением потока мощности от ведущего вала 1 в сторону ведомых валов 7 механизмы 8 свободного хода разомкнуты и вращающие моменты от обоих маховиков 5 передаются на связанные с ними ведомые валы. При неподвижных ведомых валах и центральных колесах 6 маховики 5 вращаются вокруг своих осей O₁-O₁ с максимальной частотой, и на ведомые валы передается максимальный по величине вращающий момент, под воздействием которого эти валы приводятся во вращение. При вращении ведомых валов и центральных колес 6 частота вращения сателлитов 4 с маховиками 5 вокруг осей O₁-O₁ уменьшается, что приводит к соответствующему уменьшению величины передаваемого вращающего момента.

Исходя из сказанного следует, что на ведомые валы 7 передаются вращающие моменты, величина которых находится в обратной зависимости от частоты вращения каждого из этих валов. Ведомые валы могут вращаться с разной и независимой друг от друга частотой, поскольку каждый из этих валов связан только с одним маховиком. Указанные свойства передачи проявляются для каждого из ведомых валов независимо друг от друга. При заторможенных ведомых валах ведущий вал имеет возможность вращаться и передавать на ведомые валы максимальный по величине вращающий момент в связи с отсутствием жесткой связи между ведущим и ведомым валами.

Передача позволяет передавать вращательное движение и вращающий момент от каждого из ведомых валов 7 на ведущий вал 1, что автоматически осуществляется в связи с замыканием механизмов 8 свободного хода при таком режиме работы. При этом происходит жесткое сцепление ведомых валов с ведущим валом, что обеспечивает торможение транспортной машины при помощи неработающего двигателя. Это же позволяет осуществлять запуск двигателя при буксировке транспортной машины.

При частном случае выполнения передачи /фиг.2/ обеспечивается вращение маховиков в противоположные стороны относительно их общей диаметральной оси O₁-O₁. Этим достигается взаимное уравновешивание гироскопических сил от обоих маховиков и уменьшение нагрузки на подшипники валов дифференциала.

При вращении ведомых валов 7 с разными частотами на вал, вращающийся с меньшей частотой, передается больший по величине вращающий момент. Следовательно, при повороте транспортной машины к ведомому колесу, движущемуся по внутренней кривой относительно направления поворота, будет приложен больший по величине вращающий момент, что способствует выравниванию направления движения машины, обеспечивает ее движение по прямой, улучшает управляемость машины и устойчивость ее движения в заданном направлении.

Передачу с учетом ее свойств целесообразно применять на легких транспортных машинах без оснащения их коробками перемены передач.

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: инерционная автоматическая передача содержит ведущий и два ведомых вала, два центральных колеса, водило с сателлитами, несущими маховики. Ведомые валы могут быть связаны с ведущим валом механизмом свободного хода. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Инерционная автоматическая передача, содержащая соосные ведущий и ведомый валы, два центральных конических зубчатых колеса, первое из которых установлено на ведомом валу, водило с сателлитами в виде конических зубчатых колес, жестко соединенных с соосными им инерционными грузами в виде маховиков, отличающаяся тем, что она снабжена вторым соосным первому ведомым валом с установленным на нем вторым центральным колесом, каждый из сателлитов введен в зацепление с разными центральными колесами, соединение сателлитов с маховиками выполнено в виде обособленных радиальных осей, не связанных друг с другом. 2. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что ведомые валы связаны с ведущим валом механизмами свободного хода, ведущие обоймы которых установлены на ведомых валах, а ведомые обоймы связаны с ведущим валом. 3. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что центральные колеса и сателлиты имеют попарно разные диаметры при одинаковых передаточных отношениях. 4. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что ведущий вал установлен коаксиально одному из ведомых валов. 5. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что центральные колеса размещены по разную сторону от диаметральной линии, проходящей через оси сателлитов. 6. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что центральные колеса размещены по одну сторону от диаметральной линии, проходящей через оси сателлитов.