МЕХАНИЧЕСКАЯ БЕССТУПЕНЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 2001 года по МПК F16H37/08 

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться в трансмиссиях автомобилей и других самоходных средств.

Известны механические бесступенчатые передачи, выполняемые в виде фрикционных многодисковых передач. Основные их типы показаны в книге Я.Е. Фаробина "Фрикционные передачи автомобилей и тракторов", "Машгиз", 1962 г., стр. 25-30.

Наиболее известными являются передачи Байера и НАМИ, состоящие из одного или нескольких многодисковых трансформаторов крутящего момента с ведущими и ведомыми дисками непосредственного контакта, с механизмом сжатия дисков и механизмом изменения передаточного числа трансформаторов за счет изменения эксцентрицитета, то есть расстояния между осями дисков. Наиболее близкой к заявленной механической бесступенчатой передаче является бесступенчатая автомобильная передача, разработанная в Калифорнийском университете с трансформатором крутящего момента, имеющим между ведущими и ведомыми дисками промежуточные элементы в виде групп шариков, помещенных в сепараторы. При перемещении групп шариков между дисками меняется эксцентрицитет, а следовательно, передаточное число передачи.

Общими недостатками известных многодисковых передач являются:
узкий диапазон изменения передаточного числа и применение для его расширения двух последовательно работающих трансформаторов крутящего момента, что усложняет конструкцию передачи и снижает ее КПД;
отсутствие бесступенчатого перехода к нулевой частоте вращения выходного вала передачи и осуществление этого перехода за счет буксования сцепления двигателя;
отсутствие возможности реверсирования вращения выходного вала и необходимость применения для этого отдельного механизма реверса;
перекосы дисков при работе передачи в связи с их узкой опорой на валах и увеличение износа дисков.

Дополнительными недостатками у передачи Калифорнийского университета являются трение шариков о сепараторы и скольжение шариков по дискам, что снижает КПД передачи.

Указанных недостатков нет в заявленной механической бесступенчатой передаче. Передача содержит фрикционный многодисковый трансформатор крутящего момента с ведущими и ведомыми дисками, а также рамку с роликами и шестеренчатый дифференциал. При этом ведущие диски трансформатора связаны с ведомыми дисками через ролики, рамка роликов через тягу связана с автоматом управления передачей, коробка дифференциала имеет через три шестерни привод от входного вала передачи, одна из боковых шестерен дифференциала соединена с валом ведомых дисков, а другая боковая шестерня дифференциала соединена с выходным валом передачи.

Схема механической бесступенчатой передачи приведена на чертеже.

В корпусе 1 передачи на входном валу 2 установлены на шлицах ведущие диски 3, а на валу 4 также на шлицах - ведомые диски 5 трансформатора. Диски имеют широкую опору на валах, что исключает перекос дисков. Крутящий момент от ведущих дисков к ведомым дискам передается через ролики 6, установленные на подвижной рамке 7. Ролики для повышения КПД выполняются на основе игольчатых подшипников и установлены под углом к дискам. Детали рамки расположены снаружи дисков и между ними. Рамка соединена тягой 8 с автоматом управления передачей и перемещается по направляющим корпуса. Диски прижимаются к роликам пружиной 9 и нажимным механизмом 10 винтового типа через крайние ведущие диски 11. Коробка 12 дифференциала имеет привод через три шестерни 13 от входного вала передачи. Одна из боковых шестерен дифференциала соединена с валом ведомых дисков, а другая боковая шестерня 14 соединена с выходным валом 15 передачи.

Механическая бесступенчатая передача установленная, например, в трансмиссии автомобиля работает следующим образом.

Передаточное число передачи изменяется за счет изменения передаточного числа трансформатора i и работы дифференциала. Значение i определяется отношением рабочего радиуса ведущих дисков 3 к рабочему радиусу ведомых дисков 5 и устанавливается за счет перемещения роликов 6 между дисками при перемещении рамки 7 водителем или автоматом управления передачей. При i = 2 частота вращения вала 4 ведомых дисков и связанной с ним боковой шестерни дифференциала будет в 2 раза больше частоты вращения коробки 12 дифференциала. При этом за счет противоположного вращения другой боковой шестерни 14 дифференциала частота вращения выходного вала 15 передачи, соединенного с этой шестерней, будет равна нулю. В этом случае автомобиль будет заторможен, а его двигатель можно заводить стартером и иметь любую частоту вращения коленвала без подачи мощности к колесам. Таким образом, водитель, установив i = 2 может произвести запуск двигателя без выключения сцепления или установив i = 2, может использовать бесступенчатую передачу в качестве стояночного тормоза. При уменьшении i = 2, например, до i = 0,33 или при увеличении i = 2, например, до i = 3 обеспечивается трогание автомобиля с места и его движение соответственно вперед или назад. Выбор направления движения производится водителем, изменяющим i = 2 на начало его уменьшения или увеличения, а изменение скорости движения автомобиля производится водителем, изменяющим подачу топлива в двигатель, и автоматом управления передачей, изменяющим путем перемещения рамки с роликами в зависимости от подачи топлива в двигатель и сопротивления движения автомобиля. Значения i у бесступенчатой передачи от i = 2 до i = 1 заменяют значения передаточных чисел пониженных ступеней (1; 2; 3) обычных коробок передач, а значения i от i = 1 до i = 0,33 - значения передаточных чисел прямой и ускоряющей ступеней (4; 5) коробок передач. При i = 1 (это положение показано на чертеже) обеспечиваются минимальные потери мощности в бесступенчатой передаче, т.к. в трансформаторе отсутствует проскальзывание роликов по дискам, а шестерни дифференциала не вращаются. В связи с этим целесообразно общее передаточное число трансмиссии автомобиля принимать таким, чтобы у бесступенчатой передачи i=1 приходилось на средние, наиболее часто используемые скорости движения. Кроме того, на этих скоростях при i= 1 можно перемещение рамки с роликами блокировать, а изменение этих скоростей производить за счет изменения водителем подачи топлива в двигатель, что повысит экономию топлива. При i, близком к i=2, с помощью бесступенчатой передачи обеспечиваются без буксования сцепления двигателя ползучие скорости движения автомобиля, что целесообразно иметь для его маневрирования при постановке на стоянку или погрузку и для движения задним ходом. При переходе через i = 2 с переднего хода на задний и наоборот может обеспечиваться плавная раскачка автомобиля, что может способствовать его выводу с места застревания в труднопроходимых дорожных условиях. Заявленная механическая бесступенчатая передача имеет по сравнению с известными бесступенчатыми гидромеханическими передачами автомобилей большую простоту конструкции, меньшие объем, массу и стоимость изготовления, реверсивность и более высокий КПД. Ее преимуществом также является принудительное изменение i, а отсюда возможность обеспечения работы двигателя по кривой минимального расхода топлива. Другим ее преимуществом является возможность присоединения к ней (к валу ведомых дисков через фрикционную муфту) маховика, который за счет раскрутки будет осуществлять торможение автомобиля, вместо его торможения двигателем и тормозами, сохранять, а затем отдавать запасенную кинетическую энергию на колеса для разгона автомобиля. При этом будет экономиться топливо, и может быть увеличена интенсивность разгона автомобиля.

Изобретение относится к машиностроению. Механическая бесступенчатая передача содержит фрикционный многодисковый трансформатор крутящего момента, рамку 7 с роликами 6 и шестеренчатый дифференциал. Ведущие диски 3 трансформатора связаны с его ведомыми дисками 5 через ролики 6. Рамка 7 роликов 6 через тягу 3 связана с автоматом управления передачей. Коробка дифференциала имеет через три шестерни привод от входного вала 2 передачи. Одна боковая шестерня дифференциала соединена с валом ведомых шестерен, а другая боковая шестерня дифференциала соединена с выходным валом 15 передачи. Расширен рабочий диапазон передаточных чисел, реализован бесступенчатый переход к нулевой частоте вращения выходного вала и возможность реверсирования его вращения, повышен КПД передачи. 1 ил.

Механическая бесступенчатая передача, содержащая фрикционный многодисковый трансформатор крутящего момента, отличающаяся тем, что она снабжена рамкой с роликами и шестеренчатым дифференциалом, коробка которого имеет через три шестерни привод от входного вала передачи, при этом одна боковая шестерня дифференциала соединена с валом ведомых дисков, а другая - с выходным валом передачи, кроме того, ведущие диски трансформатора связаны с его ведомыми дисками через ролики, а рамка роликов через тягу связана с автоматом управления передачей.