ИМПУЛЬСНЫЙ ВАРИАТОР ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2013 года по МПК F16H47/04 F16H29/08 

Изобретение относится к устройствам плавного изменения передач трансмиссии транспортного средства, (далее машина) преимущественно бульдозера, погрузчика, других машин с частым переключением хода вперед-назад.

Известны устройства импульсных вариаторов и их недостатки, например, по [1], [2] и др.

Известен импульсный вариатор, содержащий ведущий и ведомый валы, механизм преобразования вращения ведущего вала в колебания выходного вала пульсатора, устройство регулирования размаха этих колебаний, например, по [1] - прототип.

Недостаток - жесткие динамические нагрузки на детали импульсного вариатора, сложность, недолговечность.

Задача и технический результат - плавное регулирование по частоте и направлению вращения ведомого вала импульсного вариатора, увеличение долговечности, упрощение импульсного вариатора и смягчение динамических нагрузок на его детали.

Сущность изобретения - импульсный вариатор транспортного средства, содержащий ведущий и ведомый валы, механизм преобразования вращения ведущего вала в крутильные колебания пульсирующего вала импульсного вариатора с возможностью регулирования размаха этих колебаний, при этом по изобретению пульсирующий вал соединен с валом гидромашины объемного вытеснения, ее корпус установлен на подшипниках внутри бака с маслом, причем входные-выходные каналы реверсивной гидромашины объемного вытеснения имеют возможность сообщения с баком так, что первый входной-выходной канал реверсивной гидромашины объемного вытеснения имеет возможность сообщения с баком через первый канал с обратным клапаном и через гидравлически параллельный первому каналу второй канал с предохранительным клапаном, а второй входной-выходной канал реверсивной гидромашины объемного вытеснения сообщен с баком каналом, открытым постоянно, причем корпус реверсивной гидромашины объемного вытеснения соединен с солнечной шестерней планетарного редуктора, чей эпицикл имеет дополнительный зубчатый венец наружного зацепления, которым связан кинематически с ведущим валом импульсного вариатора, причем водило планетарного редуктора соединено с ведомым валом импульсного вариатора.

Благодаря таким признакам достигают возможность плавного регулирования по частоте и направлению вращения ведомого вала импульсного вариатора при равномерном однонаправленном вращении его ведущего вала, увеличивают долговечность, упрощают импульсный вариатор, смягчают динамические нагрузки на его детали.

Устроен импульсный вариатор (далее вариатор), например следующим образом.

На фиг.1 изображена принципиальная схема вариатора.

На фиг.2 изображена эпюра частот выходного вала импульсного вариатора, 1-й вариант вариатора.

На фиг.3 изображена эпюра частот выходного вала импульсного вариатора, 2-й вариант вариатора.

Условные обозначения на фиг.1, 2, 3:

1 - ведомый вал вариатора, соединенный с остальной частью трансмиссии машины, (далее вал),

2 - ведущий вал вариатора (далее вал),

3 - раздаточный редуктор, соединяющий вал 2 с двигателем машины (далее редуктор),

4 - механизм преобразования вращения вала 2 (далее механизм),

5 - карданный вал неравных угловых скоростей механизма 4 с универсальными шарнирами по [3], (далее вал),

6 - шлицевой телескопический вал, соединенный с валом 5, (далее вал),

7 - букса, внутри которой на подшипниках установлен вал 6, (далее букса),

8 - пульсирующий вал механизма 4 (далее пульсатор),

9 - установленный на шарнирной опоре рычаг, жестко соединенный с буксой 7, (далее рычаг),

10 - рукоятка, соединенная с рычагом 9 шарнирно, (далее рукоятка),

11 - гидроцилиндр гидроусилителя, корпус которого шарнирно соединен с рычагом 9, (далее цилиндр),

12 - установленный жестко на корпусе цилиндра 11 трехпозиционный гидрораспределитель гидроусилителя, у которого каналы управления сообщены с полостями цилиндра 11, каналы входной, выходной сообщены с насосной станцией транспортного средства, золотник связан шарнирной тягой с рукояткой 10, (далее распределитель),

13 - реверсивная гидромашина объемного вытеснения, например аксиально-поршневой гидромотор МП112-1 [3] С.91…95, полезной номинальной мощностью 81 кВт (110 л.с.) [3] с.92, у которого [с.94, рис.116]:

а) к фланцу корпуса [рис.116, позиция 2] гидромотора присоединена цапфа для подшипника, такая, что вал 2 с соединительной муфтой размещен в отверстии по оси цапфы;

б) прикрепленная к другому торцу корпуса [рис.116, позиция 2] коробка с предохранительными и другими клапанами демонтирована; вместо нее установлен фланец с валом для подшипника и для соединительной муфты,

в) к первому входному-выходному каналу гидромашины присоединен тройник с клапанами по изобретению; (гидромотор МП112-1 с изменениями по пунктам а), б), в) - далее гидромашина). В другом варианте вместо гидромотора МП112-1 - гидромашина: шестеренная, шиберная, винтовая и др.

14 - с маслом и с жесткими стенками бак, внутри которого на подшипниках установлена гидромашина 13, (далее бак),

15 - обратный клапан в первом канале тройника, через который первый входной-выходной канал гидромашины 13 имеет возможность сообщения с баком 14 (далее клапан),

16 - предохранительный клапан во втором канале тройника гидравлически параллельном первому, через который первый входной-выходной канал гидромашины 13 имеет возможность сообщения с баком 14, (далее клапан),

17 - центробежная помпа, входной канал которой сообщен с баком 14, (далее помпа),

18 - радиатор, входной канал которого сообщен с помпой 17, а выходной канал сообщен с баком 14, (далее радиатор),

19 - планетарный редуктор (далее редуктор),

20 - солнечная шестерня редуктора 19 (далее шестерня),

21 - водило редуктора 19, соединенное с валом 1, (далее водило),

22 - эпицикл, имеющий дополнительный зубчатый венец наружного зацепления, (далее эпицикл),

23 - шестерня, зубья которой находятся в зацеплении с дополнительным зубчатым венцом эпицикла 22, а вал связан кинематически с валом 2 через редуктор 3, (далее шестерня),

ν - частота вращения вала 1,

Y - угол отклонения рычага от позиции, соответствующей нулевой частоте вращения вала 1.

Встроенный в трансмиссию машины вариатор содержит соединенный с остальной частью трансмиссии машины вал 1 на выходе и вал 2 на входе, связанный с двигателем через редуктор 3. Механизм 4 вариатора включает соединенные в кинематическую цепь последовательно валы 2, 5, вал 6 в буксе 7 и пульсатор 8, а также включает гидроусилитель поворота рычага 9 рукояткой 10 посредством цилиндра 11 и распределителя 12 гидроусилителя. Корпус гидромашины 13 установлен в заполненном маслом баке 14 на подшипниках. Входной-выходной канал гидромашины, в котором при вращении ее вала в неподвижном корпусе повышают давление масла, пусть считают первым входным-выходным каналом гидромашины. С первым входным-выходным каналом гидромашины состыкован входной канал тройника с клапаном 15, расположенным в первом выходном канале этого тройника, и с клапаном 16, расположенным во втором выходном канале этого же тройника. Посредством маслопроводов с баком сообщен всасывающий канал помпы 17, напорный канал которой через радиатор 18 также сообщен с баком. Через два уплотненных манжетами соосных отверстия в стенке бака вал гидромашины соединительной муфтой связан с пульсатором, а корпус гидромашины посредством прикрепленного к нему вала и еще одной соединительной муфтой связан с редуктором 19, его шестерней 20, которая сателлитами водила 21 связана с эпициклом 22. Этот эпицикл дополнительным зубчатым венцом, шестерней 23, редуктором 3 связан с валом 2 вариатора кинематически так, что направление вращения эпицикла 22 противоположно направлению вращения шестерни 20. Передаточное отношение этой кинематической связи такое, что при соосности валов 2, 5, 6 и пульсатора 8 передаточное число вариатора (частное от деления частоты вращения вала 2 на частоту вращения вала 1) минимальное. Валом 1 вариатора является хвостовик водила 21.

Работа

А) Пусть вариатор установлен в трансмиссии машины, например в трансмиссии бульдозера, и пусть при равномерно работающем двигателе валы 2, 5, 6, пульсатор 8 соосны. Поэтому все эти валы и вал гидромашины 13 вращают тоже равномерно, создают давление масла в закрытом клапанами 15, 16 входном-выходном канале гидромашины и этим вращают ее установленный на подшипниках корпус тоже равномерно. При этом частота вращения корпуса гидромашины равна частному от деления частоты вращения вала 2 на передаточное число вариатора в позиции соосности валов 2, 5, 6, пульсатора 8, если не учитывать небольшую поправку на объемный кпд гидромашины. Вариатор в такой позиции соответствует прямой передаче коробки переключения передач автомобильного типа.

Б) Пусть рукояткой 10 выдвигают золотник из распределителя 12 и поэтому цилиндром 11 поворачивают рычаг 9 с буксой 7 и валом 6, увеличивая угол излома универсальных шарниров валов 5 от нуля до некоторой величины. Этим пульсатору 8 сообщают циклически неравномерное вращение с двумя максимумами и с двумя минимумами угловой скорости на каждом его обороте. При увеличении угловой скорости пульсара 8 корпус гидромашины 13 вращают синхронно с пульсаром, как это изложено в п.А). При уменьшении угловой скорости пульсара 8 корпус гидромашины 13 продолжают вращать с достигнутой перед этим угловой скоростью благодаря силам инерции и потому, что в первый входной-выходной канал гидомашины через клапан 14 всасывает масло из бака 14 и одновременно через второй входной-выходной канал гидромашины это масло возвращают в бак 14. Чем больше увеличивают угол излома шарниров валов 5, тем больше максимальная угловая скорость в каждом цикле пульсатора 8, соответственно больше частота вращения корпуса гидромашины 13 и шестерни 20. Так как шестерню 20 и эпицикл 22 вращают взаимно противоположно, то как только окружную скорость вращения шестерни 20 сравняют по модулю с окружной скоростью эпицикла 22 водило 21 и вал 2 остановят. Этому соответствует позиция рычага 9, отмеченная на эпюрах (фиг.2 и 3) точкой =0. Вариатор в такой позиции соответствует нейтральной позиции коробки переключения передач. Поэтому возможно применить двигатель без муфты сцепления при оснащении рукоятки 10 фиксатором нейтральной позиции.

В случае появления кратковременных перегрузок на валу 1 тоже кратковременно работает (и звучит) клапан 16. При длительном звучании клапана 16 рукояткой 10 через гидроусилитель поворачивают рычаг 9 в сторону уменьшения скорости бульдозера. Для циклического движения бульдозера вперед-назад с плавным изменением скорости бульдозера и на переднем, и на заднем ходу также вперед-назад передвигают рукоятку 10. Этим облегчают управление бульдозером, погрузчиком и другими машинами с циклическим движением вперед-назад.

Для машин с равными наибольшими скоростями движения вперед-назад применяют вариатор с эпюрой частот вращения вала 1 по 1-му варианту (фиг.2). Для машин с неравными наибольшими скоростями движения вперед-назад применяют вариатор с эпюрой частот вращения вала 1 по 2-му варианту (фиг.3).

Итак, достигают возможность плавного регулирования по частоте и направлению вращения ведомого вала импульсного вариатора при равномерном однонаправленном вращении его ведущего вала, увеличивают долговечность, упрощают импульсный вариатор, смягчают динамические нагрузки на его детали. Облегчают управление бульдозером, погрузчиком и другими машинами с циклическим движением вперед-назад.

Список литературы

1. Мальцев В.Ф. Механические импульсные передачи. М.: Машиностроение, 1978, 367 с.

2. Артоболевский И.И. и Тишин М.М. Инерционно-импульсный привод винтового конвейера. - Вестник машиностроения, 1944, №9-10, с.10…18.

3. RU 2387890, 27.04.2010 Бюл. №12. Описание изобретения к патенту, 6 с.

Изобретение относится к импульсным вариаторам транспортного средства. Импульсный вариатор содержит ведущий и ведомый валы, механизм преобразования вращения ведущего вала в крутильные колебания пульсирующего вала с возможностью регулирования размаха этих колебаний. Пульсирующий вал соединен с валом реверсивной гидромашины объемного вытеснения. Ее корпус установлен на подшипниках внутри бака с маслом. Первый входной-выходной канал реверсивной гидромашины имеет возможность сообщения с баком через первый канал с обратным клапаном и через параллельный первому каналу второй канал с предохранительным клапаном. Второй входной-выходной канал реверсивной гидромашины сообщен с баком каналом, открытым постоянно. Корпус реверсивной гидромашины соединен с солнечной шестерней планетарного редуктора, чей эпицикл имеет дополнительный зубчатый венец наружного зацепления, который связан кинематически с ведущим валом импульсного вариатора. Водило планетарного редуктора соединено с ведомым валом импульсного вариатора. Достигаются упрощение устройства и повышение надежности импульсного вариатора. 3 ил.

Импульсный вариатор транспортного средства, содержащий ведущий и ведомый валы, механизм преобразования вращения ведущего вала в крутильные колебания пульсирующего вала импульсного вариатора с возможностью регулирования размаха этих колебаний, отличающийся тем, что пульсирующий вал соединен с валом реверсивной гидромашины объемного вытеснения, ее корпус установлен на подшипниках внутри бака с маслом, причем входные-выходные каналы реверсивной гидромашины объемного вытеснения имеют возможность сообщения с баком так, что первый входной-выходной канал реверсивной гидромашины объемного вытеснения имеет возможность сообщения с баком через первый канал с обратным клапаном и через гидравлический, параллельный первому каналу, второй канал с предохранительным клапаном, а второй входной-выходной канал реверсивной гидромашины объемного вытеснения сообщен с баком каналом, открытым постоянно, причем корпус реверсивной гидромашины объемного вытеснения соединен с солнечной шестерней планетарного редуктора, чей эпицикл имеет дополнительный зубчатый венец наружного зацепления, которым связан кинематически с ведущим валом импульсного вариатора, причем водило планетарного редуктора соединено с ведомым валом импульсного вариатора.