Изобретение относится к устройствам передачи по крайней мере с двумя передаточными отношениями, в частности, для автомашин.
Кроме устройств передачи с ручным управлением известны также устройства, называемые "автоматической передачей", где планетарные передачи, называемые также "эпициклоидальными передачами", управляются системой гидравлического привода, который сам управляется гидравлической или электрической системой управления, работающей в зависимости от измерения крутящего момента и скорости вращения двигателя и/или автомашины. Измерение крутящего момента проводится косвенно по устройству, определяющему положение педали газа. Вход в автоматическую передачу осуществляется через гидравлическое устройство, называемое "преобразователем крутящего момента", где мощность двигателя передается жидкостью под давлением в момент, когда скорость вращения двигателя превышает режим работы на малых оборотах. Обычно в передачах для автомашин используют шестерни со спиральными зубьями для снижения вибраций и шума при работе.
Несмотря на усилия, которые предпринимались уже в течение 50 лет для усовершенствования классических автоматических передач, они сохраняли большую часть своих первоначальных недостатков таких, как большой вес, чрезмерно высокая стоимость, низкий коэффициент полезного действия, снижение технических характеристик автомашины по сравнению с коробкой передач с ручным управлением.
Цель изобретения - предложение различных устройств, которые позволят автоматизировать частично или полностью передачу мощности, в частности, в автомашинах и устранить недостатки, присущие автоматическим передачам.
В передаточном устройстве, содержащем по меньшей мере передаточный механизм с по меньшей мере двумя передаточными отношениями, включающий корпус, входной и выходной элементы, сочетание зубчатых колес, имеющее косозубые колеса для передачи мощности между входным и выходным элементами, средства сцепления для избирательного соединения части элементов сочетания зубчатых колес для установления двух различных передаточных отношений и средства регулирования на крутящий момент для управления избирательными средствами сцепления, согласно изобретению средства реагирования на крутящий момент образованы двумя косозубыми колесами из сочетания зубчатых колес, которые имеют возможность совместного скольжения в осевом направлении, а передаточный механизм имеет средства восприятия осевых нагрузок для передачи осевого перемещения зубчатых колес по меньшей мере косвенно избирательным средствам сцепления, которые имеют ограниченную способность передачи крутящего момента.
В результате зацепления двух шестерен с косыми зубьями на этих зубчатых венцах возникают осевые силы, действующие согласно изобретению избирательные средства сцепления выполнены с возможностью передачи переменного крутящего момента в зависимости от прилагаемой к ним осевой нагрузки.
Избирательные средства сцепления могут содержать противодействующее поджимающее средство, установленное таким образом, что его осевое воздействие на избирательные средства сцепления противоположно по направлению осевому перемещению двух косозубых колес, образующих средства реагирования на крутящий момент, при этом зацепление избирательных средств сцепления разгружает указанные косозубые колеса.
Избирательные средства сцепления могут представлять собой фрикционные сцепления.
Упомянутый по меньше мере один передаточный механизм установлен в качестве входного механизма между входным элементом и промежуточным передаточным элементом, при этом противодействующие поджимающие средства расположены с возможностью поджима избирательного средства сцепления по направлению к тому его состоянию, которое соответствует более высокому из упомянутых двух передаточных отношений, передаточное устройство, кроме того, содержит по меньшей мере один второй передаточный механизм, установленный между промежуточным передаточным элементом и выходным элементом и имеющий средство, реагирующее на крутящий момент и на скорость вращения, которые он передает для автоматического выбора относительно низкого передаточного отношения, когда крутящий момент относительно высок, и для автоматического выбора относительно высокого передаточного отношения, когда крутящий момент относительно низок и/или скорость вращения относительно высока.
Согласно изобретению входной механизм может содержать противодействующие поджимающие средства, которые создают в основном постоянную нагрузку, и по меньшей мере один второй передаточный механизм, также может содержать косозубые колеса, выполненные с возможностью взаимного скольжения в осевом направлении, и средство для осевого смещения косозубых колес по меньшей мере косвенно к средствам избирательного сцепления, которые имеют ограниченную способность передачи крутящего момента.
Противодействующие поджимающие средства входного механизма могут содержать упругие средства.
Противодействующие поджимающие средства могут содержать тахометрическое средство.
Противодействующие поджимающие средства могут содержать тахометрическое средство, создающее осевую нагрузку, которая изменяется как функция скорости вращения в передаточном механизме.
Противодействующее поджимающее средство представляет собой средство центробежного типа.
При этом между тахометрическим средством и избирательным средство сцепления может быть установлено упругое средство.
Согласно изобретению передаточное устройство может быть снабжено центробежным сцеплением, ведомый диск которого соединен с входным элементом.
Упомянутое центробежное сцепление может иметь систему управления, подсоединенную к ведомому диску для совместного вращения.
Согласно изобретению передаточное устройство может содержать два передаточных механизма, входной из которых с двумя передаточными отношениями установлен между входным и промежуточным элементами, второй механизм выполнен многоступенчатым и установлен между промежуточным и выходным элементами.
Предпочтительно, чтобы входной механизм представлял собой реагирующий на крутящий момент механизм включения понижающей передачи.
Кроме того, согласно изобретению передаточное устройство содержит средство для незначительного увеличения порога крутящего момента при включении во входном механизме пониженной передачи со скоростью вращения входного элемента.
Согласно изобретению избирательные средства сцепления и сочетание зубчатых колес установлены параллельно друг другу.
Кроме того, передаточное устройство может содержать упорные подшипники для взаимного опирания двух зубчатых колес при их аксиальном смещении.
Согласно изобретению между входным и выходным элементами могут быть последовательно установлены передаточные механизмы в форме модулей с двумя передаточными отношениями, поджимающее средство каждого из которых имеет тахометрическое средство.
При этом первый из упомянутых модулей имеет поджимающее средство для включения повышающей передачи.
Сочетание зубчатых колес может быть установлено между входным элементом и одним фрикционным сцеплением и взаимодействовать с ним с возможностью передачи для создания в нем трения, а тахометрическое средство установлено с возможностью избирательного отключения этого фрикционного сцепления и приведения в действие другого фрикционного сцепления.
Согласно изобретению передаточное устройство содержит масляную ванну для работы фрикционного сцепления.
Также согласно изобретению в передаточном устройстве два передаточных механизма могут быть выполнены планетарными, первый из которых имеет косозубые шестерни и в которых входной элемент связан с солнечной шестерней первого планетарного механизма, и посредством избирательного средства сцепления - с солнечной шестерней второго планетарного механизма с возможностью осевого перемещения под действием осевой нагрузки, создаваемой косыми зубьями солнечной шестерни первого планетарного механизма, а тахометрическое противодействующее поджимающее средство введено в контакт с избирательным средством сцепление таким образом, чтобы обеспечить передачу мощности между входным элементом и эпициклической шестерней первого планетарного механизма через второй планетарный механизм.
При этом тахометрическое противодействующее поджимающее средство установлено на входном элементе для совместного вращения.
Кроме того, эпициклические шестерни обоих планетарных механизмов могут быть связаны с корпусом через муфты свободного хода.
Избирательное средство сцепления может содержать второе избирательное средство, которое выполнено с возможностью прямого включения в одном из планетарных механизмов посредством центробежного устройства, установленного с возможностью осевого воздействия на одну из эпициклических шестерен планетарного механизма в направлении, противоположном осевой нагрузке, создаваемой косозубым зацеплением.
И, наконец, входной элемент может быть связан для совместного вращения и осевого перемещения с одним из косозубых колес, образующих средства реагирования на крутящий момент, с одним из элементов избирательного средства сцепления со скосом, введенным для радиального сближения с упомянутым элементом избирательного средства и с установленными между последним и скосом массивными роликами тахометрического средства.
На фиг. 1 представлен схематический вид в перспективе в разрезе планетарной передачи известного типа с указанием некоторых усилий, оказывающих воздействие при работе;
на фиг. 2 и 3 - в плане частичные виды зубчатых венцов планетарной шестерни и соответственно эпициклической шестерни планетарного механизма на фиг. 1;
на фиг. 4 - вариант кривой крутящего момента теплового двигателя в зависимости от скорости вращения для различных степеней открытия дроссельной заслонки;
на фиг. 5 - половина вида в осевом разрезе механизма с двумя передаточными отношениями согласно изобретению;
на фиг. 6 и 7 - половина видов одного и того же механизма при включении его высокого передаточного отношения и соответственно его низкого передаточного отношения;
на фиг. 8 - половина вида в осевом разрезе второго механизма согласно изобретению;
на фиг. 9-12 - частичные виды в разрезе центробежного сцепления механизма, представленного на фиг. 8 во время этапов работы;
на фиг. 13 - вид, аналогичный фиг.8, но показывающий на своей правой части механизм, который работает при прямом зацеплении, а на левой части механизм работает согласно своему второму передаточному отношению;
на фиг. 14 - часть устройства, представленного на фиг. 8, на которой изображены некоторые опоры во время работы, согласно первому передаточному отношению;
на фиг. 15 - вид части устройства фиг. 11, на котором изображены некоторые опоры во время работы на режиме торможения согласно второму передаточному отношению;
на фиг. 16 - вид, аналогичный виду на фиг.8, но для третьего варианта выполнения изобретения;
на фиг. 17 - вид части устройства, изображенного на фиг.16, при выходе из процесса сцепления;
на фиг. 18 и 19 - половины осевых видов двух других вариантов выполнения изобретения;
на фиг. 20 - вид в перспективе в разрезе другого варианта выполнения изобретения;
на фиг. 21-24 - половины видов передачи, изображенной на фиг.20, в четырех различных рабочих положениях, при этом корпус передачи изображен только на фиг. 20;
фиг. 25 - вид в разрезе устройства заднего хода варианта выполнения согласно фиг. 20.
Как представлено на фиг. 1, планетарный механизм содержит солнечную шестерню 1 с косыми зубьями и с наружным зацеплением, эпициклическую шестерню 2 с косыми зубьями и с внутренним зацеплением, диаметр которой больше диаметра зубчатого венца солнечной шестерни 1, и сателлиты 3, расположенные между солнечной шестерней 1 и эпициклической шестерней 2, входящие в зацепление с солнечной шестерней 1 и эпициклической шестерней 2.
Во время вращения сателлиты опираются на водило 4, изображенное только тонкой линией. Если предположить, что вал 6, с которым за одно целое выполнена солнечная шестерня 1, является, например, входным элементом, то можно, например, блокировать эпициклическую шестерню 2, что позволит водилу 4 воспринимать вращающее движение соосно валу 6, но менее быстрое, чем движение вала 6. В этот момент планетарный механизм работает как понижающий редуктор с понижающим относительно высоким передаточным отношением. Если, напротив, блокируют солнечную шестерню 1 и соединяют эпициклическую шестерню 2 с входом и водило 4 с выходным элементом, то планетарный механизм работает еще как понижающий редуктор, но с меньшим понижающим передаточным отношением, чем в предыдущем случае. Если же, напротив, соединяют друг с другом эпициклическую шестерню 2 с водилом 4 или водило 4 с валом 6, или еще эпициклическую шестерню 2 с валом 6, то весь планетарный механизм вращается как одно целое и представляет собой устройство прямого зацепления. Можно еще также блокировать водило 4, при этом вал 6 и эпициклическая шестерня 2 будут вращаться в противоположном направлении и, таким образом, будет создано устройство заднего хода, понижающее в случае, если вход осуществляется на вал 6, и повышающее, если вход осуществляется на эпициклическую шестерню 2.
Для варианта работы в качестве редуктора или в качестве устройства заднего хода стрелками Fp и Fc указаны усилия на зубчатых венцах солнечной шестерни 1 и на эпициклической шестерне 2, когда, например, эпициклическая шестерня блокирована и когда солнечная шестерня 1 передает крутящий момент в направлении по стрелке C. Реактивная сила, которую зубья сателлитов 3 прилагают на зубья солнечной шестерни 1, обозначенная стрелкой Fp, направлена в противоположном направлении стрелки C вокруг оси механизма. Сателлит 3 воспринимает крутящий момент H и передает, таким образом, эпициклической шестерне 2 усилие Fc, которое ориентировано в одном и том же направлении, что и усилие Fp вокруг оси механизма.
Эти усилия Fp и Fc оказывают воздействие на боковые поверхности зубьев солнечной шестерни 1 и соответственно эпициклической шестерни 2. Благодаря тому, что эти боковые поверхности наклонены относительно оси механизма ввиду винтовой формы зубчатого венца, усилия Fp и Fc направлены в действительности под наклоном (фиг. 2 и 3) относительно оси механизма, т.е. перпендикулярно поверхности контакта зубьев (за исключением влияния трения). Эти усилия Fp и Fc, возникающие при контакте, имеют окружную составляющую Fcp и Fcc, которая полезна для передачи крутящего момента, и осевую составляющую FAP и FAC, которую будут использовать согласно изобретению.
Зубья солнечной шестерни 1 наклонены (фиг. 1) в противоположном направлении относительно зубьев эпициклической шестерни 2 и относительно оси механизма таким образом, что осевое усилие FAP, воздействующее на солнечную шестерню 1, ориентировано в противоположном направлении относительно осевого усилия, воздействующего на эпициклическую шестерню 2 (фиг.3). Следовательно, в варианте, представленном на фиг.1, с учетом направления C крутящего момента, передаваемого солнечной шестерней 1, на последнюю воздействует осевое усилие в сторону к лицу, смотрящему на фиг.1, в то время как эпициклическая шестерня воспринимает нагрузку в осевом противоположном направлении. Что касается сателлитов 3, на которые воздействуют две осевые противоположные реакции в их точках зацепления, то они полностью уравновешены. Таким образом, солнечные и эпициклические шестерни с косыми зубьями образуют средство реагирования на крутящий момент.
При работе в положении прямого зацепления с помощью сцепления, соединяющего вход с выходом планетарного механизма, зубчатые соединения не передают более крутящий момент и, следовательно, осевые усилия исчезают, например, посредством соединения эпициклической шестерни и водила в то время, как вход осуществляется на солнечную шестерню, то осевые усилия существуют на солнечной шестерни и на водиле.
Теперь прокомментируем со ссылками на фиг. 4 кривые крутящего момента Cм, которые выражены в примере мН в зависимости от скорости вращения двигателя. Видно, что когда двигатель работает на полном газе, то крутящий момент проходит через максимальное значение для среднего режима, т.е. порядка 3000 об/мин, вследствие этого крутящий момент уменьшается до 6000 об/мин, что является максимальным режимом нормального использования двигателя.
Таким образом, крутящий момент составляет не только измерение усилия, которое требует водитель от двигателя, но также по крайней мере начиная от некоторого режима, приблизительно равного 1500 об/мин, измерение скорости вращения двигателя.
Иначе, если крутящий момент выше в примере 160 мН, величина, которая отмечена горизонтальной линией, то знают, что режим двигателя не может превышать 4500 об/мин.
Теперь будут описаны различные варианты выполнения изобретения, в которых использованы приведенные положения со ссылками на фиг.5 - 25, где, в частности, зазоры и осевые ходы увеличены для облегчения понимания, в реальности же эти зазоры и ходы могут быть просто трудноразличимы при наблюдении невооруженным глазом.
Передаточное устройство (фиг. 5) представляет собой механизм с двумя передаточными отношениями с автоматическим переключением передач в зависимости от крутящего момента, присутствующего на входном элементе 7, который жестко соединен с эпициклической шестерней 2 планетарного механизма 5, а также с первым элементом 8 многодискового сцепления с масляной ванной. С одной стороны водило 4 планетарного механизма выполнено за одно целое с другим элементом 11 сцепления 9, с другой стороны - с выходным элементом 12 механизма. Солнечная шестерня 1 планетарного механизма установлена для того, чтобы вращаться вокруг выходного элемента 12 в направлении, называемом "прямая направлением", т.е. в нормальном направлении вращения элементов 7 и 12. Напротив, муфта свободного хода 14, установленная между планетарной шестерней 1 и корпусом 16 механизма, который изображен частично, препятствует вращению солнечной шестерни в обратном направлении.
Солнечная шестерня 1, эпициклическая шестерня 2 и водило 4 установлены таким образом, что каждый момент может скользить свободно относительно двух других. Упорный осевой подшипник 17 установлен между солнечной шестерней 1 и водилом 4 для того, чтобы обеспечить возможность солнечной шестерни 1 опираться на водило 4 в направлении разжатия (выключения) сцепления 9, косозубые венцы планетарного механизма ориентированы таким образом, что осевая реакция FАР, воздействующая на солнечную шестерню 1 во время вращения относительно сателлитов 3, была бы направлена в направлении, при котором солнечная шестерня 1 прижималась бы к водилу 4 через упорный подшипник 17.
Это толкающее осевое усилие, воздействующее на водило 4, уравновешивается тарированным противодействующим поджимающим средством, которое оказывает воздействие в противоположном направлении, и состоит из сжимающей пружины 18, установленной между стенкой 19, выполненной за одно целое с эпициклической шестерней 2, и толкателем 21, установленным с возможностью скольжения в осевом направлении относительно стенки 19, и опираться на водило 4 через осевой упорный подшипник 22 таким образом, чтобы усилие пружины 18 воздействовало на водило 4 в противоположном направлении относительно осевой реакции FАР.
В нерабочем положении (фиг.6) усилие пружины 18 не уравновешивается никакой реакцией солнечной шестерней 1, и, следовательно, толкатель 21 толкает водило 4 в его крайнее положение влево относительно эпициклической шестерни 2, что приводит к сжатию избирательного средства сцепления 9. Вследствие этого сжат упорный подшипник 22, а упорный подшипник 17 сжат. При запуске, если передаваемый крутящий момент не превышает некоторого порога, соответствующего мощности передачи сцепления 9 при сжатии с усилием пружины 18, то сцепление 9, которое соединяет жестко друг с другом эпициклическую шестерню 2 и водило 4, обеспечивает работу планетарного механизма при прямом зацеплении, т. е. при этом выходной элемент 12 вращается с одной и той же скоростью, что и входной вал 7. Передаваемый крутящий момент не оказывает никакого осевого усилия на солнечную шестерню 1, так как он передается не с помощью зубчатого зацепления, а сцеплением 9, которое замыкает, так сказать, зубчатые соединения.
Если на входном элементе 7 крутящий момент превышает передающую мощность сцепления 9, последнее начинает пробуксовывать и происходит некоторое относительное вращение между зубчатыми венцами эпициклического ряда. Это относительное вращение вызывает в этой эпициклической шестерне 2 некоторое осевое усилие FAC (фиг. 7), а в сателлите 3 осевое усилие направлено в противоположную сторону (не показано), передаваемое водилу 4. Эти два осевых усилия стремятся разжать сцепление 9 в противоположном направлении усилию пружины 18 таким образом, что пробуксовка в сцеплении увеличивается и так далее до полного расжатия сцепления 9. В определенный момент пробуксовка сцепления 9 становится такой, что солнечная шестерня 1 стремиться в противоположном направлении, чему препятствует муфта свободного хода 14. С этого момента осевое усилие в сателлитах исчезает (фиг. 7). После блокировки солнечные шестерни 1 муфтой свободного хода 14, водило 4, а вместе с ним выходной элемент 12 вращаются в прямом направлении со скоростью, меньшей скорости входного элемента 7. В этот момент механизм работает как редуктор. Если бы не было муфты свободного хода 14, то приводимая в движение нагрузка, создаваемая автомашиной, остановила бы элемент 12 и солнечная шестерня 1 вращалась бы без всякой пользы в противоположную сторону.
Если на входном элементе 7 крутящий момент снова уменьшится до такой степени, что осевое усилие FAP станет меньше усилия пружины 18, последняя вызывает возврат в положение, представленное на фиг. 6. Порог крутящего момента, начиная от которого это происходит, является нижним порогом, который ниже верхнего порога, и начиная от него сцепление 9 пробуксовывает. Действительно, можно обеспечить зависимость этих двух различных порогов, верхний порог определяется передающей мощностью сцепления под действием пружин 18, нижний порог определяется углом наклона зубьев зубчатого зацепления относительно оси также относительно усилия пружин 18. Оба порога могут выбираться независимо друг от друга при конструировании. В момент, когда пружина 18 производит возврат в прямое зацепление, сцепление 9 резко включается без чрезмерной пробуксировки, так как передаваемый крутящий момент ниже нижнего порога, т.е. ниже значительно верхнего порога, соответствующего передающей мощности сцепления 9.
Если предположить (фиг. 4), что пружина 18 тарирована так, что сцепление 9 пробуксовывало при крутящем моменте, превышающем 160 мН, то при режиме работы двигателя, превышающем 1400 об/мин и ниже 4500 об/мин, если водитель резко увеличивает мощность двигателя, например, для обгона или преодоления преграды, то крутящий момент, развиваемый двигателем, превысит верхний порог 160 мН, планетарный механизм будет функционировать как редуктор, увеличивая крутящий момент, подводимый к колесам автомашины, по сравнению с крутящим моментом, развиваемым двигателем. Режим работы двигателя увеличивается и возможно перейдет в полосу, где крутящий момент ниже верхнего порога, не снижаясь между тем ниже нижнего порога. Как только водитель отпускает педаль газа, крутящий момент резко уменьшается и пружина 18 переводит механизм в прямое зацепление.
Так как известен максимальный режим, равный 4500 об/мин в примере, начиная от которого крутящий момент не может более достигнуть или превысить порог 160 мН, то можно быть уверенным, что автоматический переход на работу в режиме редуктора в зависимости от крутящего момента на входном элементе 7 не может привести к чрезмерной перегруженному режиму для мотора, при одном условии, если понижающее передаточное отношение, вводимое планетарным механизмом, было бы ниже отношения между максимальным режимом и режимом, для которого крутящий момент верхнего порога предназначен. Например, если крутящий момент верхнего порога обеспечивает до 4500 об/мин и максимальный режим двигателя равен 6000 об/мин, то необходимо, чтобы понижающее передаточное отношение было бы максимально приблизительно равно 1,3, так как 600/4500 = 1,33.
Работа при режиме торможения происходит при прямом зацеплении, так как крутящий момент меняет направление реакции на планетарной шестерне 1 и эпициклической шестерне 2 таким образом, что пружина 18 удерживает при любых обстоятельствах сцепление во включенном состоянии.
Согласно другому варианту (фиг. 8) входной элемент 7 соединен при вращении с ведомым диском 23 центробежного сцепления 24, содержащего, кроме того, ведущий диск 26. Как показано на фиг. 9 - 12, ведущий диск 26 жестко соединен с цилиндрической опорой 27, на которой закреплены пластинчатые пружины 28 одним из своих концов в точках, расположенных по периферии сцепления. Другой конец пластинчатой пружины 28 закреплен к колодке 29, имеющей накладку 31 и фрикционную накладку 32.
Ведомый диск 23 имеет также сам цилиндрическую опору 33, диаметр которой точно меньше опоры 27 ведущего диска 26. Аналогично пластинчатые пружины 34, закрепленные одним из своих концов к опоре 33, снабжены на другом конце колодками 36, содержащими накладку 37 и фрикционную колодку 38, расположенную напротив обода 39, который охватывает их и который закреплен к внутренней в радиальном направлении стенке цилиндрической опоры 27.
Когда скорость на одной из двух опор 27 и 33, жестко соединенных с двумя дисками 26 и 23, не превышает некоторый нижний порог, равный, например, 1200 об/мин, то пластинчатые пружины 28 и 34 удерживают колодки 29 и соответственно 36 в отведенном положении от цилиндрической внутренней поверхности 41 ведомого диска 23 и соответственно внутренней цилиндрической поверхности обода 39 (фиг. 9).
Если, начиная от этого положения, скорость ведущего диска увеличивается, то пластинчатые пружины 28 и колодки 29 создают в себе центробежную силу, которая превышает усилие, действующее в обратном направлении в результате изгиба и создаваемое пластинчатыми пружинами 28 таким образом, что колодки задевают и трутся о стенку 41 в направлении создания заклинивания на пластинчатых пружинах 28.
В результате диск 23 приводится во вращение в том же направлении, в котором вращается ведущий диск 26. В свою очередь опора 33 приводится во вращение, также как и пластинчатые пружины 34 и колодка 36, которые после того как ведомый диск 23 достигнет некоторой скорости начинают в свою очередь задевать обод 39, создавая трение, что увеличивает силу трения между двумя дисками.
Функцией опоры 33, соединенной с ведомым диском 23, и колодок 36, взаимодействующих с ободом 39, является предупреждение хорошо известного недостатка центробежных совпадений, который не позволяет вновь включать сцепление, если двигатель остановлен, в то время как сцепление было в выключенном положении. Это опасно в случае, когда автомашина движется на спуске.
В случае (фиг. 12) сцепления, выполненного согласно изобретению, опора 33 и колодки 36 приводятся в этом случае во вращение, а колодки 36 входят во фрикционный контакт с ободом 39, который приводит в движение ведущий диск 26 и, следовательно, заводит вновь двигатель автомашины. После достижения этого результата или в момент его достижения колодки 29 прижимаются в свою очередь к стенке 41 и положение (фиг. 1) будет вновь достигнуто.
Входной элемент 7 входит в зацепление (фиг. 8) посредством шлицов для осевого скольжения с солнечной шестерней 51 планетарного механизма 49, водило 54 которого может быть соединено с выходным элементом 62 посредством устройства заднего хода 63.
Устройство заднего хода 63 содержит планетарный механизм, эпициклическая шестерня 66 которого выполнена за одно целое с водилом 54, солнечная шестерня 67 выполнена за одно целое с выходным элементом 62, а водило 68 может быть введено с помощью подвижного зубчатого колеса с ручным приводом 69 в кулачковое зацепление 71 с водилом 54 механизма 49 для осуществления прямого зацепления водила 54 с выходным элементом 62 (фиг. 8) или введено в кулачковое зацепление 72 с корпусом 16 для того, чтобы водило 68 не могло вращаться и осуществляло изменение направления движения в обратном направлении между водилом 54 планетарного механизма 49 и выходным элементом 62, который приводит автомашину в движение заднего хода.
Водило 54, солнечная шестерня 51 и эпициклическая шестерня 52 установлены с такой возможностью, что каждый из них может скользить в осевом направлении относительно двух других.
Эпициклическая шестерня 52 планетарного механизма 49 выполнена за одно целое с первым элементом 58 сцепления 59, другой элемент 61 которого выполнен за одно целое с водилом 54. Согласно своей функции обгонная муфта 64 расположена между эпициклической шестерней 52 и корпусом 16 для того, чтобы воспрепятствовать вращению эпициклической шестерни 52 в обратном направлении, когда она освобождена избирательным средством сцепления 59.
Сцепление 59 является многодисковым сцеплением и приводится в действие грузиками 73, шарнирно закрепленными вокруг вертикальной оси 74 относительно водила 54 таким образом, чтобы поворачиваться в радиальном направлении наружу вокруг оси 74, в то время как носок 76 этих грузиков сжимает посредством толкателя 77 фрикционный диск сцепления 59. Для удобства грузики 73 состоят из вырубленных из листа совершенно одинаковых деталей (фиг. 8). В осевых плоскостях механизма они удерживаются соответствующими прорезями 78 элемента сцепления 61. В направлении к оси планетарного механизма каждый грузик 73 удлинен за счет лапки 81, которая опирается в кольцо 82, вращающееся с водилом, так как они прижаты в осевом направлении к корпусу 16 осевым упорным подшипником 83. Благодаря наличию кольца 82 грузики 73 могут поворачиваться в радиальном направлении наружу только тогда, когда водило 54 планетарного механизма 49 перемещается в осевом направлении налево (фиг. 8 и 13). Однако (фиг. 14) такому перемещению препятствует осевая реакция FAP солнечной шестерни 51, когда последняя передает крутящий момент сателлитам 53 планетарного механизма 49, при этом эта осевая реакция передается водилу 54 посредством упорного подшипника 57. В таком случае осевая реакция в противоположном направлении FAC, воздействующая на эпициклическую шестерню 52, воспринимается элементом 7 через осевой упорный подшипник 84 и стопорное кольцо 86.
Элемент 7 также прижат другим стопорным кольцом 87 к фланцу 88, шлицы которого входят в зацепление со шлицами элемента 7. Вблизи периферии этого фланца расположены грузики 89, шарнирно установленные относительно этого фланца вокруг оси 91 с возможностью отклоняться в радиальном направлении от оси планетарного механизма, в то время как носик этих грузиков опирается в ведомый диск 23, который застопорен в осевом направлении. Это оказывает на фланец 88 давление, передаваемое на элемент 7 в направлении, противоположном направлению реакции FAC эпициклической шестерни 52. Муфта свободного хода 93, установленная между эпициклической шестерней 52 и солнечной шестерней 51, заставляет солнечную шестерню 51 вращаться по крайней мере также быстро, как и эпициклическая шестерня 52. Следовательно, при работе на удержание планетарный механизм 49 работает таким образом, чтобы скорость входного элемента 7 была по крайней мере равна скорости выходного элемента 62.
Передаточное устройство содержит другой планетарный механизм 94, содержащий солнечную шестерню 101, приводимую во вращение элементом 7 посредством шлицов с возможностью скольжения в осевом направлении, водило 104, которое соединено с эпициклической шестерней 52 планетарного механизма 49 через муфту свободного хода 96, которая не позволяет ему вращаться с большей скоростью, чем эпициклическая шестерня 52, и эпициклическую шестерню 102, которая соединяется избирательно с корпусом 16 через многодисковое сцепление 109. Три элемента 101, 102, 104 установлены таким образом, что каждый может скользить в осевом направлении относительно двух других. Косозубые венцы планетарного механизма 94 наклонены в противоположном направлении относительно зубчатых венцов планетарного механизма 49 таким образом, чтобы осевое усилие венца эпициклической шестерни 102 (фиг. 13) было бы направлено направо в направлении, соответствующем сжатию сцепления 109. Осевое усилие солнечной шестерни 101 ориентировано налево (фиг. 13) и оно передается корпусу 16 посредством водила 104 и двух осевых упорных подшипников 97 и 98. Другими словами, солнечная шестерня 101 и эпициклическая шестерня 102 работают как клещи, сжимающие между своими губками сцепление 109, часть корпуса 16, осевой упорный подшипник 98, часть водила 104 и осевой упорный подшипник 97. Наличие водила 104 в этом "сендвиче" преследует единственную цель - позволить водилу 104 дойти до муфты свободного хода 96.
Кроме того, на элементе 7 установлен ободок 11, опирающиеся на эпициклическую шестерню 102 через осевой подшипник 112 в направлении, способствующем сжатию сцепления 109, т.е. в одном и том же направлении с направлением осевого усилия эпициклической шестерни 102. Солнечная шестерня 101 может опираться в том же самом направлении в стопорное кольцо 86 элемента 7.
Передаточное устройство работает следующим образом.
При запуске (фиг. 8) все сцепления разжаты. Если двигатель переходит от своего режима работы на низких оборотах, то происходит сперва сжатие центробежного сцепления 24, т.е. приведение в движение входного элемента 7 и солнечной шестерни 51, точнее стремление эпициклической шестерни 52 вращаться в обратном направлении, так как нагрузка от груза, приводимого в движение, передаваемая на водило 54, стремится затормозить последнее. Поскольку муфта свободного хода 64 не позволяет эпициклической шестерне 52 вращаться в обратном направлении, то она остается в неподвижном положении и блокированная муфтой свободного хода 64 и водилом 54 начинает вращаться с уменьшенной скоростью, например со скоростью, в четыре раза меньшей, чем скорость входного элемента 7. Вал 62 также приводится в движение при такой же скорости, так как кулачковое зацепление 71 включает устройство заднего хода как прямое зацепление.
В этот момент солнечная шестерня 101 также приводит в движение элемент 7, вызывает быстрое вращение в обратном направлении эпициклической шестерни 102 посредством сателлитов планетарного механизма 94, водило 104 которого заторможено, так как из-за муфты свободного хода 96 оно не может вращаться быстрее, чем эпициклическая шестерня 52, которая сама заторможена. Планетарный механизм не передает никакого усилия, вследствие этого не возникает никакой значительной осевой реакции.
В планетарном механизме 49 осевая реакция FAP солнечной шестерни 51 (фиг. 14) толкает водило 54 достаточно сильно направо для того, чтобы помешать грузикам 73 отклониться в радиальном направлении ввиду того, что скорость водила 54 еще очень невысокая. Сцепление 59 остается таким образом в разжатом положении.
В этот момент реакция FAC эпициклической шестерни 52, передаваемая элементу 7, уравновешивает противоположно направленное усилие фланца 88, которое зависит от скорости вращения элемента 7. Когда эта скорость вращения достигнет достаточной величины, соответствующее усилие на элементы 7 превышает усилие FAC, элемент 7 скользит направо так, как представлено на левой части фиг. 13, ободок 11 толкает посредством упорного подшипника 112 эпициклическую шестерню 102 в положение сжатого сцепления 109. Как только начинается сжатие, в эпициклической шестерне 102 возникает возрастающая осевая реакция, которая приводит к возрастающему сжатию сцепления 109 и так далее до полного сжатия последнего. В этот момент сцепление 59 все время разжато (фиг. 4).
В результате сжатия сцепления 109 водило 104 и вместе с ним эпициклическая шестерня 52 планетарного механизма 49 приводятся во вращение со скоростью, которая не равна нулю, а также скорости элемента 7. Другими словами, сжатие сцепления 109 приводит к увеличению планетарного механизма для работы в качестве редуктора между входными элементами 7 и эпициклической шестерней 52 планетарного механизма 49. Скорость вращения водила 54 планетарного механизма 49 является в этот момент промежуточной между скоростью элемента 7 и скоростью эпициклической шестерни 52. Это соответствует второму передаточному отношению. Скорость вращения выходного элемента 62 продолжает таким образом возрастать до тех пор, пока центробежная сила грузиков 73 станет достаточной, чтобы эти грузики начали поворачиваться (фиг. 13), толкая в осевом направлении налево водило 54 и через него солнечную шестерню 51 планетарного механизма 49. Это вызывает сжатие сцепления 59 таким образом, чтобы планетарный механизм 49 работал в прямом зацеплении, чтобы было прямое зацепление между входным элементом 7 и выходным элементом 62 через солнечную шестерню 51, водило 54 и устройство избирательного заднего хода 63. Эпициклическая шестерня 52 начинает в этот момент вращаться быстрее, чем водило 104 планетарного механизма 94, но муфта свободного хода 96 позволяет ей вращаться.
Из положения прямого зацепления (фиг. 13), если водитель нажимает на педаль газа, то в зависимости от центробежной силы, созданной грузиками 73, сцепление 59 может начать пробуксовывать для того, чтобы обеспечить возможность постепенного возврата к второму передаточному отношению, при котором имеющийся на выходном элементе 62 крутящий момент увеличивается.
При удержании, как изложено ранее, передаточное устройство работает неожиданно в прямом зацеплении. Однако с помощью ручного устройства можно блокировать муфту свободного хода 96 для того, чтобы заставить водило 104 вращаться со скоростью, равной скорости эпициклической шестерни 52 таким образом, чтобы при заторможенной эпициклической шестерни 102 солнечная шестерня 101 и, следовательно, элемент 7 вращались со скоростью, превышающей скорость выходного элемента 62, посредством трения и, следовательно, механического торможения в одном из сцеплений 59 и 109.
В этом положении (фиг. 15) реакции в эпициклической шестерне 102 и планетарном механизме 101 меняют направление на обратное и исчезают, так как они обе прилагаются в противоположном направлении к элементу 7 посредством ободка 111 и соответственно стопорного кольца 86.
Вариант, представленный на фиг. 16, описывается только лишь с точки зрения его отличий от варианта, представленного на фиг. 8. Центробежное сцепление 25 полностью устранено, также как и муфта свободного хода 64, которая была установлена в предыдущем случае между эпициклической шестерней 52 и корпусом 16. Однако между эпициклической шестерней 52 и корпусом 16 установлено многодисковое сцепление 119 таким образом, чтобы диски этого сцепления были прижаты друг к другу и к корпусу 16 эпициклической шестерней 52 в результате воздействия реакции FAC, направленной налево на эту шестерню.
Передаточное устройство в этом случае работает следующим образом.
При вращении двигателя и, следовательно, при вращении входного элемента 7, приводимого в движение инерционным маховиком 124 двигателя на малых оборотах, сопротивляющаяся нагрузка, приложенная к выходному элементу 62, стопорит водило 54 таким образом, что эпициклическая шестерня 52 вращается со скоростью, уменьшенной в обратном направлении, что не встречает препятствия, так как муфта свободного хода была устранена. Это приводит к небольшому трению в сцеплении 119, которое работает в масле, т.е. в вязком контакте между последовательно расположенными дисками. В результате этого трения возникает небольшой результирующий крутящий момент, который может создать небольшое усилие реакции FAC на эпициклической шестерне 52, его можно компенсировать в целях безопасности пружиной для создания толкающего осевого усилия в противоположном направлении (не показано).
Если водитель увеличивает скорость элемента 7, то трение в сцеплении 119 увеличивается, противодействие FAC также увеличивается, эпициклическая шестерня 52 перемещается в направлении сжатия сцепления 119, что увеличивает еще больше осевое противодействие и так далее до полного и постепенного сжатия сцепления, следовательно, стопорения эпициклической шестерни 52 в результате движения водила 54 и выходного элемента 62 в прямом направлении с передаточным отношением, равным приблизительно 1-4 между входным 7 и выходными 62 элементами. Для обеспечения безопасного осуществления этого процесса можно установить возвратное устройство для грузиков 89 для того, чтобы могли толкать элемент 7, только начиная приблизительно от 2500 об/мин.
Далее работа при движении вперед происходит так, как описано на фиг. 8-15, за исключением того, что перемещение элемента 7 в направлении включения сцепления 109 вызывает также выключение сцепления 119 посредством упорного подшипника 84, который отталкивает эпициклическую шестерню 52.
При торможении, однако, осевые усилия и, в частности, усилия эпициклической шестерни 52 меняют направление, что вызывает расжатие сцепления 119. Это не является недостатком, так как движение, поступающее от выходного элемента 62, передается эпициклической шестерней 52 валу 7 через муфту свободного тела 96.
Положение, при котором сцепление 119 сжато, изображено на фиг. 17. В момент, когда сцепление 119 также сжато, то как показано, солнечная шестерня 51 толкается водилом 54 (на фиг. 17 не видно) для того, чтобы она не оперлась в осевом направлении в эпициклическую шестерню 52 через осевой упорный подшипник 60, что усиливает усилие сжатия, воздействующее на сцепление 119.
При торможении вероятные реакции в солнечной шестерне 51 и в эпициклической шестерне 52 меняют направления по сравнению с положением, когда крутящий момент на входном элементе 7 передает усилие для движения, и они взаимно уравновешиваются, так как передаются на две противоположные стороны упорного осевого подшипника 60.
Согласно другому варианту (фиг. 18) между новой перегородкой 132 корпуса 16 и герметичной стенкой 131, которая отделяет фланец 88 и сцепление, с одной стороны, и другие части передаточного устройства, которое работает в масле, с другой, установлен входной механизм 133 ( фиг. 5 и 8). Перегородка 132 соответствует части корпуса 16 (фиг. 5).
Выходной элемент 12 механизма (фиг. 5) становится промежуточным элементом 12, длина которого увеличена в сторону планетарных механизмов 49 и 94, для того чтобы пропустить его через них и соединить с ними, точно также как в случае элемента 7 в варианте, представленном на фиг. 8. Входной элемент 7 (фиг. 18) может вращаться относительно промежуточного элемента 12, так как это необходимо в случае, когда входной механизм 133 работает как редуктор. Однако осевой упорный подшипник 134 устанавливается между элементами 7 и 12 для того, чтобы элемент 7 мог толкать элемент 12 внутрь многоступенчатого механизма 136 под действием грузиков 89, а также чтобы элемент 12 мог толкать элемент 7 в сторону центробежного сцепления 24 навстречу воздействию грузиков 89 (фиг. 8).
В случае, когда в зависимости от крутящего момента на элементе 7 входной механизм 133 работает в прямом зацеплении (фиг. 5-7), многоступенчатый механизм 136 работает также аналогично случаю, описанному для фиг. 8-15.
Если входной механизм 133 работает как редуктор, многоступенчатый механизм 136 работает еще так, как было описано для случая, относящегося к фиг. 8-15, приблизительно с тремя особенностями:
поскольку крутящий момент на элементе 12 увеличен, то переход с первой на вторую скорость требует более значительного усилия от грузовиков 89 и происходит вследствие этого при более высоких оборотах двигателя;
по той же причине переход со второй передачи на третью потребует более высокого усилия от грузиков 73 и, следовательно, происходит при более высокой частоте вращения выходного элемента;
после осуществления этого перехода со второй передачи на третью скорость вращения двигателя увеличивается до тех пор, пока крутящий момент не уменьшится достаточно, чтобы тарированная пружина 18 вызвала переход входного механизма 133 на прямое зацепление, которое является тогда четвертым передаточным отношением.
Таким образом, создано передаточное устройство для автомашины, которая работает либо при мягком спокойном вождении с тремя передаточными отношениями и при относительно низкой частоте вращения, либо при спортивном характере вождения с четырьмя передаточными отношениями, на которых три первых отличаются от двух первый при спокойном вождении так, что при этих передаточных отношениях двигатель работает на скоростях вращения, близких к максимальной мощности и улучшающих технические характеристики.
Согласно другому варианту (фиг. 19) передаточное устройство состоит из центробежного сцепления 24 (фиг. 8), за которым установлен осевой набор, состоящий из модуля 140 и, например, двух модулей 180, каждый из которых включает планетарный механизм 139, в котором, как показано на фиг. 5, солнечная шестерня 141 вращается свободно на выходном элементе 12a, 12b и соответственно 62, а муфта свободного хода 154 препятствует ее вращению в обратном направлении относительно корпуса 156, эпициклическая шестерня 142 соединена с входным элементом 7 и соответственно с элементами 12a, 12b, а также с первым элементом 148 многодискового сцепления 149, элемент 151 которого выполнен за одно целое с водилом 144, которое выполнено само за одно целое с выходным элементом 12a, 12b и 62. Солнечная шестерня 141, эпициклическая шестерня 142 и водило 144 установлены таким образом, что каждый из них может скользить в осевом направлении относительно двух других.
Каждый входной элемент 7, 12a, 12b входит в зацепление своими шлицами со шлицами фланца 168, на котором установлены грузики 169 с возможностью поворачиваться и отклоняться в радиальном направлении от оси механизма вокруг оси 171 поворота таким образом, чтобы их носик 172 толкал в осевом направлении эпициклическую шестерню 142 и вместе с ней вал 7 в направлении сжатия сцепления 149 навстречу осевому усилию FAC вышеуказанной эпициклической шестерни 142, которое стремится все же разжать сцепление 149. Осевое усилие FAC солнечной шестерни 141, направленное в противоположном направлении, воспринимается корпусом 156 через осевой упорный подшипник 162. Осевой упорный подшипник 157 установлен между водилом 144 и солнечной шестерней 141 для того, чтобы обеспечить между ними взаимную осевую опору в направлении сжатия сцепления 149 при работе при затормаживании.
В модуле 140, который расположен ближе к сцеплению 24, входной элемент 7 составляет входной вал в комплексе передаточного устройства. Элемент 12а передачи составляет выходной вал этого механизма и также входной вал в следующем модуле 180, в то время как элемент 12в передачи составляет выходной вал первого модуля 180 и входной вал во втором модуле 180, выходной элемент которого составляет выходной вал комплекса передаточного устройства. Однако средства заднего хода, которые не представлены, могут быть предусмотрены между валом 62 и выходом комплекса передаточного устройства.
Оба модуля 180 могут быть строго аналогичны, включая также их регулировку. Итак, можно расположить таким образом в осевом направлении более двух модульных механизмов 180 для увеличения количества передаточных отношений в устройстве.
Модуль 140 отличается от двух модулей 180 тем, что грузики 169 предусмотрены в меньшем количестве, например только в количестве 3 или 4 грузиков вместо 30 или 40. Между грузиками модуля 140 расположены пружины сжатия 158, которые толкают в осевом направлении эпициклическую шестерню 142 в направлении сжатия сцепления 149 относительно водила 144, прижатого к картеру 156 упорным подшипником 162. Модуль 140 играет роль входного механизма, а модули 180 образуют совместно многоступенчатый механизм.
Устройство работает следующим образом. Вначале сцепление 149 модуля 140 сжато пружинами 159, а сцепление 149 модулей 180 разжато таким образом, что все модули 180 работают как редуктор, так что первый из этих модулей является модулем, в котором скорость вращения наиболее высокая, а передаваемый крутящий момент самый низкий. Именно этот модуль достигает в первую очередь таких условий, при которых его грузики могут сжать сцепление 149 таким образом, что этот модуль переходит в зацепление. Это уменьшает крутящий момент, передаваемый следующему модулю 180, а не свою скорость вращения, которая определяется скоростью вращения выходного элемента 62. Однако необходимо, чтобы эта скорость увеличивалась для того, чтобы при предполагаемом постоянном крутящем моменте грузики вышеуказанного следующего модуля 180 смогли бы перевести последний в зацепление, чтобы устройство могло работать согласно третьему передаточному отношению, которое является прямым зацеплением.
Если на входном элементе 7 крутящий момент превышает порог, определенный совместно пружинами 158 и некоторыми грузиками 169 модуля 140, то последний начинает работать как редуктор и тогда будут образованы четыре относительно "коротких" передаточных отношения для спортивного типа вождения вместо трех относительно "длинных" передаточных отношений для спокойного вида вождения. Роль грузиков 169 модуля 140 заключается в том, чтобы увеличить в возрастающей функции скорости вращения предел крутящего момента, начиная от которого модуль 140 переходит от работы в прямом зацеплении к работе в качестве редуктора. Этот предел указан штрих-пунктирной линией 181 на фиг.4.
Что касается варианта, изображенного на фиг. 20 - 25, то будут описаны только его отличия от варианта, представленного на фиг. 8. Аналогичные элементы обозначены теми же позициями.
В других вариантах (фиг. 20 - 25) передача 201 установлена на выходе из теплового двигателя 202, при этом ведущий диск 26 входного центробежного сцепления 24 состоит из ведущего маховика теплового двигателя 202 с его венцом 203, предназначенным для привода стартера.
Выходной элемент 62 передачи 201 соединен через пару шестерен 204 с устройством заднего хода 206, которое позволяет менять избирательно направление вращения его выходного элемента 207 относительно направления, которое всегда одинаковое его входного элемента 208. От выходного элемента 207 устройства заднего хода 206 движение передается через зубчатую передачу корпусу 209 обычного дифференциала 211, каждая из шестерен 212 которого соединена обычным способом с одним из двух ведущих колес 213 автомашины.
Ведомый диск 23 центробежного сцепления 24 (фиг. 21) состоит из диска, обе стороны которого снабжены фрикционными накладками и который может быть зажат между ведущим диском 26 и нажимным диском 214 в результате встречного воздействия возвратных пружин 242. Цилиндрические ролики 219 установлены для того, чтобы они прокатывались в радиальном направлении по поверхности 215 нажимного диска 214, расположенной напротив диска 23. Каждый конец оси 216 каждого ролика 219 катится по направляющей скоса 220, установленной на внутренней конической поверхности колпака 218, жестко соединенного с воздушным диском 26. Расстояние между осями 220 и поверхностью 215 уменьшается по мере удаления от оси 217 передачи. Кроме того, эти ролики 219 выполняются массивными, поэтому центробежная сила, возникающая при их вращении с колпаком 218, стремится перенести их в радиальном направлении наружу, прижимая нажимной диск 214 к ведомому диску 23 и ведомый диск 23 к ведущему диску 26, преодолевая усилие пружин 242, что осуществляет фрикционное сцепление ведущего диска 26 и вала 7 (фиг. 22).
Элемент 7 выполнен за одно целое с одной стороны с солнечной шестерней 51 планетарного механизма 49, а с другой с элементом сцепления 109 нажимным диском 221. Направление наклона косозубого венца солнечной шестерни 51 выбрано таким образом, чтобы осевое усилие FAP (фиг. 22), создаваемое этой шестерней, было бы направлено в направлении отжатия нажимного диска 221, т.е. в направлении перемещения сцепления 109 в выключенное положение.
Сцепление 109 является сцеплением центробежного типа и его конструкция аналогична конструкции входного сцепления 24. Однако колпак 222 установлен без закрепления и свободно вращается на элементе 7, опираясь в осевом направлении в колпак 218, напротив которого он установлен посредством упорного шарикоподшипника 223, который подвергается воздействию осевой составляющей, создаваемой на колпаке 222 массивными роликами 224 в момент, когда на них воздействует центробежное усилие. Когда центробежное усилие роликов 224 достаточное, то они перемещаются в радиальном направлении наружу по направляющей скоса 226, толкая в осевом направлении нажимной диск 221, преодолевая встречное возвратное усилие пружин 244 и осевом усилие FAP (фиг. 23).
Когда сцепление 109 в сжатом положении, его ведомый диск 227 зажат между нажимным диском 221 и опорным противолежащим диском 228, жестко соединенным с колпаком 222. При вращении ведомый диск 227 соединен с солнечной шестерней 101 планетарного механизма 94. Водило 104 планетарного механизма выполнено за одно целое с эпициклической шестерней 32 планетарного механизма 49. Муфта свободного хода 229 препятствует вращению эпициклической шестерни в обратном направлении. Подшипник 244 препятствует осевому перемещению эпициклической шестерни 101.
При вращении выходного элемента 62 грузики 73, приводимые во вращение водилом 54 планетарного механизма 49 и находящиеся под воздействием центробежной силы при вращении выходного элемента 62, стремятся переместить в осевом направлении эпициклическую шестерню 52 через упорный подшипник 231 и через эластичную ступицу такую, как шайбу 243 Бельвиля, в направлении сжатия сцепления 59. Напротив, осевое усилие FАС, создаваемое косыми зубьями эпициклической шестерни 52, когда последняя работает для передачи крутящего момента в прямом направлении от элемента 7 к выходному элементу 62, стремится разжать сцепление 59.
Устройство заднего хода 206 (фиг. 25) содержит механизм, выполненный в виде дифференциала, имеющий две противоположно расположенные солнечные шестерни 232 и 233. Первая шестерня соединена с входным элементом 208 устройства, а вторая - со своим выходным элементом 209. Корпус 234 дифференциального механизма, на который опираются при вращении два сателлита 236, каждый из них входит в зацепление с двумя солнечными шестернями 232 и 233, выполнен за одно целое с кольцом 237 со шлицами, на нем установлена скользящая шестерня 238, входящая в зацепление со шлицами. Скользящая шестерня 238 соединена с ручным управлением (не изображено) для ее избирательного перемещения для соединения кольца 237 с кольцом 239, выполненного за одно целое с входным элементом 208 таким образом, что она включает весь механизм в работу при прямом зацеплении или, напротив, для того, чтобы переместить скользящую шестерню 238 в зацепление со шлицевым кольцом 241. В этом последнем случае корпус 234 блокирован и сателлиты 236 работают, перемещаясь в обратном направлении между входной солнечной шестерней 232 и выходной солнечной шестерней 233.
Работает такое передаточное устройство (фиг. 20 - 25) следующим образом.
В момент, когда двигатель остановлен или же вращается на малых оборотах (фиг. 21), центробежная сила, которая воздействует на ролики 219 сцепления 24, недостаточна для преодоления возвратного усилия пружин 242, в результате сцепление 24 разжато, а элемент 7 остается неподвижен, если колеса автомашины сами неподвижны. Грузики 73 не создают никакой центробежной силы, так как элемент 62 неподвижен, но шайба 243 Бельвиля удерживает сцепление 59 в сжатом состоянии. Напротив, сцепление 109 удерживается в разжатом положении своими пружинами 244, так как элемент 7 неподвижен, то ролики 224 не подвергаются никакому воздействию центробежной силы.
Если скорость вращения диска 26 возрастает, то ролики 219 сжимают сцепление 24, преодолевая встречное усилие возвратных пружин 242, и элемент 7 постепенно приводится во вращение (фиг. 22). Передаваемый солнечной шестерней 51 крутящий момент стремится повернуть эпициклическую шестерню 52 в обратном направлении. В результате в эпициклической шестерне создается осевое усилие, оно разжимает сцепление 59 навстречу воздействию шайбы 243 Бельвиля. которая становится плоской. Вследствие этого эпициклическая шестерня 52 отсоединяется от водила 54 и блокируется муфтой свободного хода. Движение передается с сильным понижением скорости и с сильным увеличением крутящего момента (например, при передаточном отношении 4) между ведущим диском 26 и элементом 62. Солнечная шестерня 51 создает осевую силу FАР, направленную в противоположном направлении относительно силы FСА. Сила FАР толкает нажимной диск 221 в направлении расжатия сцепления 109 навстречу действию роликов 224, подверженных воздействию центробежной силы, возникающей в результате вращения элемента 7, с которым они связаны при вращении механизма. Ввиду того, что сцепление 109 разжато, а водило 104 неподвижно, солнечная шестерня 101 тоже неподвижна.
Когда скорость вращения элемента 7 достигает такого значения относительно величины передаваемого крутящего момента, что центробежная сила роликов 224 превышает осевую силу FАР, создаваемую косыми зубьями солнечной шестерни 51, то происходит сжатие сцепления 109 и, следовательно, вращение солнечной шестерни 101 со скоростью, равной скорости элемента 7. Ввиду того, что муфта свободного хода 229 препятствует вращению эпициклической шестерни в обратном направлении, вращение солнечной шестерни 101 вызывает вращение водила 104 при пониженной скорости и эпициклической шестерни в прямом направлении, это устанавливает новое передаточное отношение понижением скорости между элементами 7 и 62 привода колес автомашины. Это последнее отношение, равное, например, 1,7, соответствует небольшому уменьшению скорости и небольшому увеличению крутящего момента между элементами 7 и 62.
Зубчатые шестерни планетарного механизма 94 могут быть выполнены с косыми зубьями для устранения шума при работе. Осевое усилие, создаваемое солнечной шестерней 101 при работе, согласно второму передаточному отношению воспринимается подшипником 246. Шлицевое соединение 247, предусмотренное между солнечной шестерней 101 и диском 227 сцепления 109, обеспечивает возможность диску 227 перемещаться в осевом направлении относительно солнечной шестерни 101, которая удерживается в неподвижном положении.
После того как вал 62 (фиг. 24) достигнет некоторую скорость вращения, которая меняется в зависимости от передаваемого крутящего момента, грузики 73 смогут отойти от оси 217 механизма, несмотря на противоположно действующее осевое усилие FАС. Отклоняясь от оси 217, грузики 73 вызывают сжатие сцепление 59 и осуществляют таким образом прямое зацепление в планетарном механизме 49. Эпициклическая шестерня 52 вращается в этот момент со скоростью, равной скорости водила 54 и элемента 7, и, следовательно, со скоростью, равной скорости солнечной шестерни 101 таким образом, чтобы эпициклическая шестерня 102 вращалась с одинаковой скоростью и чтобы узел вращался как одно целое. Передаточное отношение равно 1.
При работе на удержание режима направление передаваемого крутящего момента изменяется на противоположное направление, так как двигатель работает как тормоз. В этом положении усилие FАС эпициклической шестерни 52 сжимает сцепление 59 с помощью шайбы 243 Бельвиля. Элемент 7 вращается поэтому с меньшей скоростью, чем элемент 62. Если между элементом 7 и диском 26 установлена муфта свободного хода 248, для того чтобы элемент 7 не вращался быстрее диска 26, можно быть уверенным, что скорость вращения двигателя не может быть ниже скорости вращения элемента 62. Можно предусмотреть средство 249 (фиг. 21), позволяющее приложить к эпициклической шестерни 102 тарированное усилие торможения для того, чтобы обеспечить работу передаточного устройства в момент, когда усилие грузиков 73 уменьшается и позволяет сцеплению 59 пробуксовывать. Таким образом, вводят в сцепление 59 и 109 трения, вызывающие дополнительные усилия торможения, что является желательным при работе передачи на режиме удержания. Тормоз 249 может быть, например, приведен в действие, когда тормоза автомашины также включены в действие.
Конечно, изобретение не ограничено описанными и представленными вариантами выполнения и они могут использовать разные сочетания различных описанных систем.
Передаточное устройство предназначено для автоматического уменьшения передаточного отношения при ускорениях и может быть использовано в коробках передач. Оно состоит из передаточного механизма с по меньшей мере двумя передаточными отношениями, средств сцепления, средств реагирования на крутящий момент для управления средствами сцеплении и средств восприятия осевых нагрузок для осевого перемещения зубчатых колес. Средства реагирования на крутящий момент образованы двумя косозубыми колесами, которые имеют возможность совместного скольжения в осевом направлении. Передаточный механизм может быть планетарным. В нем эпициклическая шестерня соединена с входным валом, водило - с выходным валом. Солнечная шестерня блокируется муфтой свободного хода в момент, когда сцепление расжато. В этот момент устройство работает как редуктор. Солнечная шестерня вращается с эпициклической шестерней и с водилом, когда сцепление сжато. Осевые усилия, воздействующие на солнечную шестерню и на эпициклическую шестерню при работе в режиме редуктора, которые создаются при использовании косозубых колес, стремятся сжать через упорный подшипник пружины и расжать сцепление. Начиная от положения прямого зацепления и при преодолении некоторого предела крутящего момента, сцепление пробуксовывает, что способствует возникновению вышеуказанных осевых сил, которые сжимают пружину и ускоряют выключение сцепления. Устройство работает в режиме редуктора до тех пор, пока крутящий момент на входном валу не уменьшится для того, чтобы обеспечить возможность пружинам вновь сжать сцепление. Передаточное устройство позволяет автоматизировать частично или полностью передачу мощности, в частности, в автомашинах и устранить недостатки, присущие известным автоматическим передачам. 26 з.п.ф-лы, 25 ил.
| US, патент, 2884812, кл | |||
| Приспособление в центрифугах для регулирования количества жидкости или газа, оставляемых в обрабатываемом в формах материале, в особенности при пробеливании рафинада | 0 |
|
SU74A1 |
