АВТОМАТИЧЕСКАЯ БЕССТУПЕНЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 1997 года по МПК F16H15/50 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве автоматической бесступенчатой передачи автомобиля.

Известны многодисковые вариаторы с совмещенными по оси ступенями, ввиду чего пакеты промежуточных конических дисков под действием противоположно направленных радиальных сил, действующих на каждый диск, достаточно уравновешены в радиальном направлении и удобны для автоматического регулирования передаточного числа [1]
Известна автоматическая бесступенчатая передача автомобиля на основе ременного вариатора с регулировкой по частоте вращения и моменту на входном валу, связанном с двигателем [2]
Недостатками устройства-прототипа являются:
низкий КПД вариатора и большие погрешности, накладываемые им на управление;
малая точность регулировки по моменту, так как разрежение в карбюраторе, действующее на механизм изменения передаточного числа, лишь косвенно характеризует величину момента;
громоздкость системы управления и малая точность из-за больших потерь в ней.

Изобретение устраняет эти недостатки.

Достигается это тем, что автоматическая бесступенчатая передача, содержащая ведущий вал, приводимый от двигателя, ведомый вал, предназначенный для соединения с трансмиссией машины, регуляторное звено, включающее кулачковый механизм, и вариатор, согласно изобретению, регуляторное звено включает поворотные рычаги, которые кинематически связаны с толкателями кулачкового механизма и водилом вариатора, несущего на оси промежуточные диски для введения в контакт с внешними и внутренними отбуртованными дисками вариатора, а кулачковый механизм имеет кулачки с активными и тормозными участками профильных поверхностей, первые из которых спрофилированы исходя из выбранных условий работы двигателя.

Кроме того, тормозные участки профильных поверхностей кулачков спрофилированы исходя из условий торможения двигателем.

Кроме того, поворотные рычаги несут противовесы, влияющие на величину и направление прижима толкателей к профильным поверхностям кулачков.

Кроме того, кулачки могут быть образованы набором последовательно установленных в осевом направлении дискретных профильных поверхностей, которые выполнены, исходя из различных условий эксплуатации машины, а кулачки и толкатели имеют возможность осевого перемещения друг относительно друга с фиксацией в рабочем положении.

Или кулачки могут быть образованы набором последовательно установленных в осевом направлении и плавно переходящих друг в друга профильных поверхностей, выполненных исходя из различных условий эксплуатации машины, и введены во взаимодействие с толкателями с возможностью их фиксации в любом положении по оси.

Кроме того, поворотные рычаги кинематически связаны с приводом их автономного принудительного поворота.

Кроме того, ролики толкателей выполнены бочкообразной формы.

На фиг. 1 представлен поперечный разрез автоматической бесступенчатой передачи; на фиг. 2, 3 передача с кулачками с однопрофильной поверхностью в двух крайних положениях ролика толкателя.

Кулачковый диск 1 имеет на внешней или, как изображено на фиг. 1, внутренней цилиндрической поверхности ряд кулачков с профильными поверхностями, сопрягающимися с роликом толкателя 2 при действии момента, в прямом направлении (активный участок 3 профильной поверхности кулачка) и обратном, т. е. торможении двигателем (тормозной участок 4 профильной поверхности кулачка). Ролик толкателя 2 через механическую передачу, в данном случае рычаг 5, связан с поворотным рычагом (регуляторным звеном) 6 вариатора, на котором на подшипниках сидит ось с промежуточными дисками 7, соединяющими фрикционным контактом внешние 8 и внутренние 9 отбуртованные диски вариатора. Рычаги 5 и 6, жестко между собой соединенные, шарнирно опираются на водило 10, и несут противовесы 11, регулирующие силу прижима толкателей 2 к кулачкам. Так как ведущим (входным) звеном вариатора в данном случае (исполнении) является водило 10, то выходными звеньями могут быть как диски 8 так и 9. В данном случае выходным звеном являются внутренние диски 9, с соответствующим валом, а внешние 8 заторможены. Водило 10 может быть и выходным звеном, а входным, например, вал отбуртованных дисков 9.

Профильных поверхностей на кулачковом диске 1 может быть несколько, например, две 12 и 13, как изображено на фиг. 1. Выбраны они из различных условий; например, один участок (активный) профильной поверхности 12 спрофилирован из условий максимальной экономичности двигателя, а другой участок (тормозной) из условий минимального износа шин и двигателя. Другая профильная поверхность 13, может быть спрофилирована из условий "спортивного режима", максимальной интенсивности разгона и торможения без заноса. Таких кулачковых поверхностей может быть много, с плавным переходом от одной к другой. Кулачковый диск 1 имеет возможность осевого перемещения с фиксацией так, чтобы толкатель 2 опирался или на одну, или на другую профильную поверхность. Перевод диска 1 осуществляется на нейтрали (без момента) в передаче, т.е. при ролике толкателя 2 находящемся в максимально отдаленном от оси положении, где впадины профильных поверхностей кулачков совпадают и имеют радиус, близкий к радиусу ролика 2; ролик 2 при этом имеет бочкообразную поверхность для легкого перевода с одной профильной поверхности на другую. Кулачковый диск 1 соединен телескопическим соединением с ведущим или ведомым валом 14 передачи (фиг. 1), т.е. с тем валом машины, который кинематически сопрягается с водилом 10. Стрелками показано перемещение диска 1 при переключениях с одной поверхности (сплошная линия) на другую (штриховая линия). Гребни профильных поверхностей кулачков не позволяют толкателям 2 перескакивать через них, так как ход толкателей ограничен величиной, меньше гребней профильных поверхностей кулачков. Рычаги 5 и 6 могут иметь и автоматический привод их поворота, а, стало быть, и принудительного изменения передаточного отношения вариатора, например, тяги 15.

Работа устройства происходит следующим образом.

При работе машины вместе с валом 14 вращается кулачковый диск 1 кулачкового механизма, выставленный в положение, когда ролик толкателя 2 находится на соответствующей профильной поверхности 12 или 13 кулачкового диска 1. Ролик толкателя 2, прижатый к внутренней профильной поверхности кулачка центробежными силами, стремится занять наиболее удаленное от центра вращения положение, и увлекаемый активным участком 3 профильной поверхности кулачка, приводит во вращение рычаги 5 и 6, водило 10 и промежуточные диски 7. Когда на выходное звено вариатора, например, диск 9 не действует момент сопротивления, активный участок 3 профильной поверхности кулачка практически не давит на ролик толкателя 2 и он находится во впадине кулачка. При этом диски 7 максимально приближены к внешним отбуртованным неподвижным дискам 8 (фиг. 2), передаточное отношение от вала 14 до вала дисков 9 минимально (для реальных случаев 0,2-0,3) и диски 9 вращаются с максимальной частотой.

При нагружении выходного звена моментом сопротивления активный участок 3 профильной поверхности кулачка давит на ролик толкателя 2, и последний перемещается к центру вращения, перемещая диски 7 к внутренним отбуртованным дискам 9; в конечном положении (фиг. 3) передаточное отношение максимально (для реальных случаев 0,8-0,9) и диски 9 вращаются с минимальной частотой.

Если ведущим являются другие звенья вариатора, например, вал дисков 9, то кулачковый механизм связывает ведомое звено-водило 10, с выходным валом 14, либо с другим валом, кинематически сопрягающемся с водилом, передаточные отношения вариатора при этом иные.

Профиль активного участка профильной поверхности кулачка может быть выбран по материалам, изложенным в [2]
При перемене направления момента торможении двигателем, ролик толкателя 2 прижимается к тормозному участку профильной поверхности кулачка, который профилируется, исходя из требуемой интенсивности торможения; при пологих кулачках передаточное число быстро растет и торможение двигателем интенсивное; при крутых кулачках торможение менее интенсивно, так как момент торможения двигателем известен, то профилирование кулачка по той же методике. Если профильные поверхности кулачков переходят друг в друга плавно, то получается одна объемная профильная поверхность, осевое перемещение которой (с фиксацией в нужном положении) приводит к плавному переходу режимов от одного к другому. Выбором массы противовесов 11 меняется центробежный прижим роликов толкателя 2 к профильным поверхностям кулачков, таким образом подбором неуравновешенной массы на роликах толкателей и профилей кулачков достигается автоматическое согласование передаточного числа вариатора с перемещением педали акселератора в данных дорожных условиях, а также выбор режима торможения двигателем.

Следует заметить, что осевое перемещение кулачкового диска 1 с набором профильных поверхностей может производиться как вручную, например, при перемене дорожных условий, так и автоматически, исходя, например, из момента сопротивления на выходном звене. Так же, вручную или автоматически, например, при помощи тяг 15 может производиться принудительное изменение передаточного числа вариатора поворотом рычагов 5 и 6.

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: в автоматической бесступенчатой передаче регуляторное звено включает кулачковый механизм вариатор и поворотные рычаги. Последние связаны с толкателями кулачкового механизма и водилом вариатора, имеют противовесы и могут иметь привод автономного принудительного поворота. Кулачковый механизм имеет кулачки с активными и тормозными участками профильных поверхностей. Упомянутые участки профилируются исходя из выбранных условий работы двигателя. Кулачки кулачкового механизма могут быть образованы набором последовательно установленных в осевом направлении как дискретных, так и плавно переходящих друг в друга профильных поверхностей. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Автоматическая бесступенчатая передача, содержащая ведущий вал, приводимый от двигателя, ведомый вал, предназначенный для соединения с трансмиссией машины, регуляторное звено, включающее кулачковый механизм, и вариатор, отличающаяся тем, что регуляторное звено включает поворотные рычаги, которые кинематически связаны с толкателями кулачкового механизма и водилом вариатора, несущего на оси промежуточные диски для введения в контакт с внешними и внутренними отбуртованными дисками вариатора, а кулачковый механизм имеет кулачки с активными и тормозными участками профильных поверхностей, первые из которых спрофилированы, исходя из выбранных условий работы двигателя. 2. Передача по п.1, отличающаяся тем, что тормозные участки профильных поверхностей кулачков спрофилированы исходя из условий торможения двигателем. 3. Передача по п.1, отличающаяся тем, что поворотные рычаги несут противовесы, влияющие на величину и направление прижима толкателей к профильным поверхностям кулачков. 4. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что кулачки образованы набором последовательно установленных в осевом направлении дискретных профильных поверхностей, выполненных исходя из различных условий эксплуатации машины, а кулачки и толкатели имеют возможность осевого перемещения друг относительно друга с фиксацией в рабочем положении. 5. Передача по п. 1, отличающаяся тем, что кулачки образованы набором последовательно установленных в осевом направлении и плавно переходящих друг в друга профильных поверхностей, выполненных исходя из различных условий эксплуатации машины, и введены во взаимодействие с толкателями с возможностью их фиксации в любом положении по оси. 6. Передача по п.1, отличающаяся тем, что поворотные рычаги кинематически связаны с приводом их автономного принудительного поворота. 7. Передача по п.1, отличающаяся тем, что ролики толкателей выполнены бочкообразной формы.