МЕХАНИЧЕСКАЯ САМОРЕГУЛИРУЕМАЯ БЕССТУПЕНЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 2005 года по МПК F16H29/22 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в трансмиссиях транспортных и тяговых машин.

Известна механическая саморегулируемая бесступенчатая передача (Благонравов А.А. Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа. - М.: Машиностроение, 1977 г., стр. 125, рис. 72, б), содержащая ведущий эксцентриковый и ведомый валы, эксцентрик (рабочий и уравновешивающий) с пазовым диском и центральное зубчатое колесо, установленные соответственно на ведущем и ведомом валах, размещенные равномерно по окружности механизмы свободного хода (МСХ), ведущие элементы которых связаны с пазовым диском, а ведомые выполнены в виде зубчатых колес, находящихся в зацеплении с центральным колесом.

Недостатком аналога является отсутствие “прямой” передачи, т.е. прямого соединения ведущего и ведомого валов, минуя промежуточные элементы, с целью снижения потерь на трение, повышения КПД и топливной экономичности транспортного средства.

Известна механическая саморегулируемая бесступенчатая передача (Благонравов А.А., Худорожков С.И. Внешняя характеристика многопоточной бесступенчатой передачи с упругими звеньями./Труды XXII Российской школы “Наука и технология” - М.: РАН, 2002 г., стр. 118-125) с возможностью “ручного” переключения на режим прямой передачи с помощью зубчатой муфты (прототип).

Передача содержит ведущий эксцентриковый и ведомый валы, установленный на ведущем валу эксцентрик (рабочий и уравновешивающий) с пазовым диском, паз которого взаимодействует с ведущими элементами МСХ, размещенных равномерно по окружности. Их ведомые элементы с помощью торсионных валов соединены с зубчатыми колесами, находящимися в зацеплении с центральным зубчатым колесом, установленным на ведомом валу. Между ведущим и ведомым валами установлена зубчатая муфта с возможностью включения “прямой” передачи, на которой не происходит трансформация момента и МСХ работают в режиме холостого хода.

Недостатком прототипа является то, что при работе на режиме “прямой” передачи, который составляет значительную долю общего времени работы транспортных средств, эксцентрик с пазовым диском и ведущие элементы МСХ продолжают совершать вращательные и колебательные движения. При этом ведущие элементы МСХ создают знакопеременную инерционную нагрузку на промежуточные элементы МСХ, вызывая дополнительные потери на трение в период холостого хода. Это, соответственно, вызывает дополнительный износ рабочих поверхностей, сокращая ресурс работы МСХ и передачи в целом.

Целью изобретения является устранение инерционной составляющей холостых потерь в МСХ на режиме “прямой” передачи. Этот технический результат позволит повысить ресурс МСХ, а значит и передачи в целом, а также уменьшить расход топлива транспортного средства при движении на “прямой” передаче.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в механической бесступенчатой передаче, содержащей ведущий и ведомый валы, ведущий вал, в отличие от прототипа, выполнен раздельно от эксцентрикового вала, а сам эксцентриковый вал выполнен проходным. На эксцентриковом валу установлен эксцентрик (рабочий и уравновешивающий) с пазовым диском, паз которого взаимодействует с ведущими элементами МСХ, размещенных равномерно по окружности. Их ведомые элементы с помощью торсионных валов соединены с зубчатыми колесами, находящимися в зацеплении с центральным зубчатым колесом, установленным на ведомом валу. Передний конец ведомого вала через отверстие в эксцентриковом валу выведен на вход передачи для осуществления прямого соединения с ведущим валом.

Кроме того, в отличие от известного решения, зубчатая муфта оборудована синхронизирующим устройством и расположена на входном валу, обеспечивая его независимое соединение (рассоединение) с эксцентриковым валом (бесступенчатая передача) и с ведомым валом (“прямая” передача), а также их отключение (“нейтральная” передача).

На режиме “прямой” передачи эксцентриковый вал с эксцентриком и пазовым диском не вращается и, соответственно, ведущие элементы МСХ не совершают колебательных движений. Это приводит к тому, что в МСХ не возникают дополнительные инерционные составляющие потерь на трение в режиме холостого хода.

Изобретение поясняется чертежом. На чертеже показана кинематическая схема механической саморегулируемой бесступенчатой передачи.

Механическая бесступенчатая передача содержит ведущий 1, ведомый 2 и полый эксцентриковый 3 валы, установленный на эксцентриковом валу эксцентрик 4 (рабочий и уравновешивающий) с пазовым диском 5, паз которого взаимодействует с ведущими элементами 6 механизмов свободного хода (МСХ) 7, размещенных равномерно по окружности. Их ведомые элементы 8 с помощью торсионных валов 9 соединены с зубчатыми колесами 10, находящимися в зацеплении с центральным зубчатым колесом 11, установленном на ведомом валу 2, передний конец которого через полый эксцентриковый вал 3 выведен на вход передачи. Между ведущим валом 1 и валами 2 и 3 установлена зубчатая муфта 12с синхронизирующим устройством.

Механическая бесступенчатая передача работает следующим образом. При подключении муфтой 12 ведущего вала 1 к эксцентриковому валу 3 (бесступенчатая передача):

- при вращении ведущего вала 1 и остановленном ведомом вале 2, когда передаточное отношение равно нулю, развороту внешнего эксцентрика 4 и увеличению общего эксцентриситета пазового диска 5 препятствуют силы, действующие на пазовый диск со стороны ведущих элементов 6 МСХ 7. Величины этих сил зависят от углов закрутки торсионных валов 9. За один оборот ведущего вала угол закрутки каждого торсионного вала со сдвигом по фазе изменяется от нуля до максимального значения и снова до нуля. Динамическое равновесие момента центробежной силы относительно оси внутреннего эксцентрика 3 и моментов сил, действующих на пазовый диск 5 со стороны ведущих элементов 6 МСХ, устанавливается при величине эксцентриситета пазового диска 5, составляющего определенную долю от максимального. Величина этой доли зависит от выбора конструктивных параметров при динамическом расчете передачи;

- при увеличении передаточного отношения в связи с уменьшением момента сопротивления на ведомом валу уменьшается максимальный угол закрутки торсионных валов 9. При этом уменьшаются силы, действующие от ведущих элементов 6 МСХ на пазовый диск 5, эксцентриситет его увеличивается. Увеличивается и размах колебаний ведущих элементов 6 МСХ. При этом уменьшается загрузка двигателя.

С увеличением передаточного отношения более 0.7...0.8 для обеспечения более полного использования мощности двигателя необходимо с помощью зубчатой муфты 12 включить “прямую” передачу - соединить валы 1 и 2. Выравнивание скоростей валов 1 и 2 обеспечивается с помощью снижения частоты вращения двигателя и синхронизирующего устройства муфты 12. При включении “прямой” передачи все МСХ 7 работают в режиме свободного хода, при этом их ведущие элементы 6 (вместе с элементами 3, 4, 5) прекращают движение, и, тем самым, не создают дополнительную инерционную составляющую сил трения в МСХ.

Разгрузка зубчатой муфты 12 для свободного ее выключения с режима “прямой” передачи и перехода на “нейтральную” осуществляется с помощью уменьшения подачи топлива в двигателе. Для перехода на режим бесступенчатой передачи с помощью муфты 12 осуществляется соединение вала 1 с валом 3. При этом за счет синхронизирующего устройства муфты 12 первоначально происходит раскрутка деталей 3, 4 и 5 из неподвижного состояния до скорости входного вала 1, а затем - включение бесступенчатой передачи.

Таким образом, задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, решена: по сравнению с прототипом на “прямой” передаче устраняются колебания ведущих элементов МСХ и, тем самым, ликвидируется инерционная составляющая холостых потерь в МСХ в период холостого хода (до 50% от общих холостых потерь в МСХ).

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в трансмиссиях транспортных и тяговых средств. Механическая бесступенчатая передача содержит ведущий и ведомый валы, эксцентрик с пазовым диском, установленный на эксцентриковом валу, центральное зубчатое колесо, установленное на ведомом валу, размещенные равномерно по окружности зубчатые колеса, находящиеся в зацеплении с центральным колесом и соосные с ними механизмы свободного хода, ведущие элементы которых соединены с пазовым диском, а ведомые элементы соединены с зубчатыми колесами торсионными валами с возможностью поворота ведомых элементов механизмов свободного хода относительно зубчатых колес в пределах поворота ведущих элементов. Ведущий вал выполнен раздельно от эксцентрикового вала, а последний выполнен проходным, через отверстие в котором передний конец ведомого вала выведен на вход передачи. На ведущем валу установлена зубчатая муфта, снабженная синхронизирующим устройством и обеспечивающая его независимое соединение с эксцентриковым и с ведомым валами, а также их рассоединение. Технический результат: снижение до 50% холостых потерь на трение в механизмах свободного хода на режиме “прямой передачи”. 1 ил.

Механическая бесступенчатая передача, содержащая ведущий и ведомый валы, установленный на эксцентриковом валу эксцентрик с пазовым диском, центральное зубчатое колесо, установленное на ведомом валу, размещенные равномерно по окружности зубчатые колеса, находящиеся в зацеплении с центральным колесом, и соосные с ними механизмы свободного хода, ведущие элементы которых соединены с пазовым диском, а ведомые элементы соединены с зубчатыми колесами торсионными валами с возможностью поворота ведомых элементов механизмов свободного хода относительно зубчатых колес в пределах поворота ведущих элементов, соединенных с пазовым диском, отличающаяся тем, что ведущий вал выполнен раздельно от эксцентрикового вала, а последний выполнен проходным, через отверстие в котором передний конец ведомого вала выведен на вход передачи, а зубчатая муфта снабжена синхронизирующим устройством и установлена на ведущем валу, обеспечивая его независимое соединение с эксцентриковым и с ведомым валами, а также их рассоединение.