БЕССТУПЕНЧАТЫЙ ВАРИАТОР Российский патент 2013 года по МПК F16H37/00 F16H61/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании автоматических трансмиссий транспортных средств, трансмиссий привода обрабатывающих и вспомогательных приспособлений.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В настоящее время известно несколько типов автоматических трансмиссий транспортных средств, которые являются сложными и дорогими техническими устройствами, имеющими достаточно большие размеры и вес. В современных автоматических трансмиссиях для изменения передаточного отношения валов используются детали, работа которых основана на использовании силы трения. К таким деталям относятся ремни, фрикционы и торы. Эти детали ограничивают величину передаваемого крутящего момента и подвержены износу, интенсивность которого в значительной мере зависит от условий эксплуатации транспортного средства, поэтому в настоящее время надежность автоматических трансмиссий, уступает надежности механических коробок передач.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность изобретения заключается в том, что передача крутящего момента с ведущего вала на ведомый вал трансмиссии осуществляется посредством аэродинамических и гидравлических моментов, воздействующих на элементы конструкции БВ.

Изменение передаточного отношения трансмиссии осуществляется посредством изменения величины гидравлического момента, воздействующего на элементы конструкции БВ.

ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 показана принципиальная схема, на которой представлены основные элементы конструкции БВ, основные моменты, воздействующие на элементы конструкции в процессе работы, и устройство наклонных каналов нагнетания масла в картер БВ из коллектора нагнетания масла.

На фиг.2 показана принципиальная схема устройства наклонных каналов откачки масла из картера БВ в коллектор откачки масла.

На фиг.3 показана конструкция БВ в разрезе при использовании регулируемого струйного и регулируемого объемного торможения вращения эпицикла.

На фиг.4 показана возможная конструкция реверсивной коробки в разрезе.

На фиг.5 показана принципиальная схема работы и управления БВ в комплекте с двигателем и реверсивной коробкой при использовании регулируемого струйного и регулируемого объемного торможения вращения эпицикла.

На фиг.6 показана принципиальная схема устройства наклонных каналов откачки масла из картера БВ в коллектор откачки масла в конструкции БВ с постоянным объемом масла в картере.

На фиг.7 показана принципиальная схема устройства наклонных каналов нагнетания масла в картер БВ из коллектора нагнетания масла в конструкции БВ с постоянным объемом масла в картере.

На фиг.8 показан БВ в разрезе в конструкции с постоянным объемом масла в картере.

ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предлагаемая конструкция БВ изображена на принципиальной схеме (Фиг.1) и содержит планетарную передачу, включающую соосные ведущий вал 1 и ведомый вал 2, причем ведущий вал 1 является водилом и на нем посредством осей 3 установлены сателлитные шестерни 4, кинематически связанные посредством зубчатого зацепления с солнечной шестерней 5 ведомого вала 2 и с эпициклом 6, на котором закреплены лепестки 7. При малой частоте вращения ведущего вала 1 сателлитные шестерни 4 вращаются вокруг своих осей 3 и обкатывают солнечную шестерню 5. Увеличение крутящего момента, передаваемого с ведущего вала 1 на ведомый вал 2, осуществляется при возрастании частоты вращения ведущего вала 1 вследствие торможения вращения эпицикла 6 при воздействии на лепестки 7 воздушного потока и/или масла, находящегося в картере БВ.

Рассмотрим данную принципиальную схему работы БВ (Фиг.1) при ее использовании на транспортном средстве. При неподвижном ведомом вале 2 и вращении ведущего вала 1 против часовой стрелки его крутящий момент 8 преобразовывается в крутящие моменты 9, направленные на вращение сателлитных шестерен 4 против часовой стрелки, в результате чего образуется момент 10, направленный на вращение эпицикла 6 против часовой стрелки, при этом лепестки 7, закрепленные на эпицикле 6, перемещаясь, контактируют с воздушным потоком и маслом, находящемся в картере БВ, в результате чего возникают моменты 11, оказывающие противодействие моментам 9 и направленные на вращение сателлитных шестерен 4 по часовой стрелке. В зависимости от соотношения величин моментов 9 и 11 на солнечной шестерне 5 возникает крутящий момент 12, направленный на вращение ведомого вала 2 против часовой стрелки. БВ снабжен, по меньшей мере, одним коллектором для подачи масла, соединенным с картером вариатора посредством наклонных каналов нагнетания 13, оси каждого из которых расположены под углом к поверхности лепестков, находящихся в зоне выходного отверстия соответствующего наклонного канала, с возможностью подачи через наклонные каналы нагнетания потоков масла, направленных навстречу направлению перемещения лепестков эпицикла. Работа БВ данной конструкции основана на торможении вращения эпицикла при контакте лепестков эпицикла с воздушным потоком и маслом, причем в процессе торможения вращения эпицикла масло выполняет основную роль, поэтому введем понятия струйного и объемного торможения вращения эпицикла. Под струйным торможением вращения эпицикла подразумевается торможение вращения эпицикла при взаимодействии его лепестков с потоками масла, подаваемого в картер БВ через наклонные каналы нагнетания навстречу перемещению лепестков эпицикла. Чем больше будет давление масла в наклонных каналах нагнетания 13 (Фиг.1), тем больше будет величина струйного торможения вращения эпицикла. Под объемным торможением вращения эпицикла подразумевается торможение вращения эпицикла при взаимодействии его лепестков с определенным объемом масла, находящегося в картере БВ. Чем больше будет объем масла, находящегося в картере БВ, тем больше будет величина объемного торможения вращения эпицикла. В процессе торможения вращения эпицикла воздействие аэродинамических моментов является очевидным и незначительным, поэтому в дальнейшем этот процесс подробно рассматриваться не будет. Откачка масла из картера БВ выполняется через наклонные каналы откачки 14 (Фиг.2), ориентированные в направлении перемещения лепестков эпицикла, что позволяет создавать предварительное повышение давления масла в магистрали откачки при вращении эпицикла.

При малой частоте вращения ведущего вала 1, суммарные моменты 11 (Фиг.1) будут незначительными, в результате чего на солнечной шестерне 5 возникнет небольшой крутящий момент 12, недостаточный для вращения ведомого вала 2 и транспортное средство будет оставаться неподвижным, при этом сателлитные шестерни 4, вращаясь вокруг осей 3, будут обкатывать неподвижную солнечную шестерню 5 ведомого вала 2. При возрастании частоты вращения ведущего вала 1 величина суммарных моментов 11 увеличится вследствие торможения вращения эпицикла при воздействии на лепестки воздушного потока и масла, что приведет к увеличению крутящего момента, передаваемого с ведущего вала на ведомый вал, и транспортное средство начнет движение, при этом передаточное отношение ведущего и ведомого валов будет более 1. При дальнейшем увеличении частоты вращения ведущего вала 1 величина суммарных моментов 11 возрастет и станет равной величине суммарных моментов 9, в результате чего произойдет остановка вращения сателлитных шестерен 4 относительно осей 3 и сателлитные шестерни 4 будут удерживать солнечную шестерню 5 неподвижной относительно вращающегося ведущего вала 1, при этом передаточное отношение ведущего и ведомого валов будет равно 1. После выполнения разгона и достижения требуемой скорости транспортного средства крутящий момент 8 будет уменьшен до величины, необходимой для поддерживания требуемой скорости, в результате чего величина суммарных моментов 9 будет меньше величины суммарных моментов 11, что приведет к началу вращения сателлитных шестерен в противоположном направлении, по часовой стрелке, и передаточное отношение ведущего и ведомого валов при этом будет менее 1. При торможении двигателем произойдет увеличение частоты вращения сателлитных шестерен 4 по часовой стрелке относительно осей 3, что приведет к вращению эпицикла по часовой стрелке.

На характеристики передачи крутящего момента с ведущего вала на ведомый вал БВ влияет ряд параметров, которыми являются:

1. Диаметр солнечной шестерни, диаметр сателлитных шестерен и соотношение диаметров этих шестерен.

2. Соотношение диаметра сателлитных шестерен и радиального размера лепестков эпицикла.

3. Количество лепестков эпицикла.

4. Площадь лепестков эпицикла.

5. Форма лепестков эпицикла.

6. Величина зазора между лепестками эпицикла и стационарными внутренними элементами корпуса вариатора, особенно в нижней зоне картера.

7. Вязкость масла.

8. Устойчивость масла к вспениванию.

Подбором данных параметров и регулировкой величин объемного и струйного торможения вращения эпицикла достигается оптимальное соотношение характеристик БВ и двигателя транспортного средства в зависимости от предназначения их использования.

Рассмотрим конструкцию БВ, в которой используется регулируемое струйное и регулируемое объемное торможение вращения эпицикла. В состав конструкции БВ входит разъемный корпус, состоящий из частей 15 и 16 (Фиг.3), где 17, 18, 19 и 20 - полости единого бака масляной системы. Такое конструктивное решение позволяет снизить уровень шумов трансмиссии и выполнить конструкцию БВ предельно компактной, однако масляный бак системы может быть выполнен и в виде отдельного элемента конструкции. Отверстия корпуса 21 и 22 предназначены для болтового соединения корпуса БВ с корпусом двигателя. Отверстия 23 и 24 предназначены для болтового соединения корпуса БВ с корпусом реверсивной коробки, конструкция которой будет рассмотрена позже. Посредством подшипника 25 в корпусе БВ закреплен ведущий вал 26, выполняющий функцию водила. Посредством подшипника 27 в корпусе БВ закреплен ведомый вал 28. На ведущем вале 26 посредством осей 29 зафиксированы сателлитные шестерни 30 с возможностью вращения вокруг своих осей 29. Сателлитные шестерни 30 находятся в зубчатом зацеплении с солнечной шестерней 31 ведомого вала 28 и с эпициклом 32, на котором закреплены лепестки 33. При вращении ведущего вала 26 и неподвижном ведомом вале 28 сателлитные шестерни 30 будут обкатывать неподвижную солнечную шестерню 31, вращая эпицикл 32 и перемещая лепестки 33 эпицикла. Величина крутящего момента, передаваемого с ведущего вала 26 на ведомый вал 28, зависит от степени торможения вращения эпицикла 32 при воздействии на лепестки 33 эпицикла воздушного потока и масла, находящегося в картере БВ. При перемещении лепестков эпицикла будет возникать тенденция к кольцевому закручиванию воздушного потока и масла в направлении вращения, что может привести к снижению эффективности торможения вращения эпицикла. Для снижения эффекта закручивания воздушно-масляной смеси корпус БВ имеет ребра 34, 35, 36 и 37, расположенные в радиальном направлении. В данной конструкции ведущий вал 26 входит внутрь ведомого вала 28 и образованное при этом цилиндрическое сочленение соосных валов обеспечивает дополнительную жесткость конструкции на изгиб. Контакт переборок 38 и 39 в сочетании с упорами валов 40 и 41 обеспечивает жесткость конструкции при нагрузках валов в осевом направлении. Переборки 38 и 39 обеспечивают осевую герметичность конструкции БВ. Соединение ведущего вала 26 с коленчатым валом двигателя обеспечивается посредством шлицевого соединения 42. Соединение ведомого вала 28 с валом реверсивной коробки или с валом отбора мощности от БВ обеспечивается посредством шлицевого соединения 43. Струйное торможение вращения эпицикла и увеличение объема масла, находящегося в картере БВ, осуществляется подачей масла из коллекторов нагнетания 44 и 45 (Фиг.3) через наклонные каналы нагнетания масла, обозначенные 13 на принципиальной схеме (Фиг.1). Уменьшение объема масла, находящегося в картере БВ, осуществляется через коллекторы откачки масла 46 и 47, соединенные с наклонными каналами откачки масла, обозначенными 14 на принципиальной схеме (Фиг.2). Лепестки эпицикла имеют вогнутую форму от периферии к центру, что обеспечивает эффективное торможение вращения эпицикла при контакте лепестков с воздушно-масляной смесью и создание повышенного давления масла в зоне расположения наклонных каналов откачки масла при вращении эпицикла против часовой стрелки (Фиг.2). Вогнутая форма лепестков эпицикла обеспечивает подсасывание масла, стекающего со стенок корпуса БВ при низком уровне масла в картере БВ. На ведомом вале 28 установлена втулка 48, которая посредством болтового соединения зафиксирована в корпусе 16. На внутренней поверхности втулки 48 имеется кольцевое углубление 49, к которому по масляной магистрали 50 подается высокое давление масла из коллектора нагнетания масла 45. На ведомом вале 28 выполнено два симметричных сквозных радиальных отверстия, которые находятся в полости кольцевого углубления 49 втулки 48. Через данные сквозные радиальные отверстия обеспечивается подача масла в зону торцевой фаски ведущего вала 26 и обеспечивается смазка сочленения ведущего и ведомого валов, после чего масло стекает в картер БВ через зазор, расположенный между ведущим и ведомым валами. Внутренняя поверхность втулки 48 снабжена тремя проточками, расположенными в осевом направлении в верхней части втулки. Эти проточки обеспечивают подачу масла из кольцевого углубления 49 в верхнюю зону подшипника 27. Масло, обеспечивающее смазку подшипника 27, стекает в картер БВ через три радиальные проточки втулки 48, выполненные в нижней части втулки в зоне контакта втулки 48 и подшипника 27. Поперечное сечение сливных радиальных проточек больше поперечного сечения нагнетающих осевых проточек, что позволяет уменьшить давление масла на сальник ведомого вала 28 при выполнении смазки подшипника 27.

Таким образом, втулка 48 обеспечивает:

1. Подвод масла для смазки сочленения валов.

2. Подвод масла в зону расположения подшипника.

3. Слив масла из зоны расположения подшипника.

4. Фиксацию подшипника в корпусе БВ.

5. Дополнительную фиксацию ведомого вала в корпусе БВ. Данная конструкция БВ предназначена для передачи крутящего момента с ведущего вала на ведомый вал при вращении ведомого вала только в одном направлении. Для реверсивного вращения вала отбора мощности предусмотрено применение реверсивной коробки, представляющей собой съемную секцию задней передачи, соединенную с корпусом БВ посредством болтового соединения. Такая конструкция позволяет менять передаточное отношение трансмиссии при использовании задней передачи, что, безусловно, является положительной особенностью данной конструкции.

Реверсивная коробка представляет собой односкоростной планетарный реверсивный механизм, в состав конструкции которого входит корпус 51 (Фиг.4), который через отверстия 52 и 53 посредством болтового соединения крепится к корпусу БВ через отверстия 23 и 24 (Фиг.3). Ведущий вал реверсивной коробки 54 (Фиг.4) посредством шлицевого соединения 55 соединяется с ведомым валом 28 БВ (Фиг.3). Ведущий вал реверсивной коробки 54 (Фиг.4) соединен с солнечной шестерней 56, находящейся в зубчатом зацеплении с сателлитными шестернями 57, которые посредством осей 58 соединены с водилом 59 с возможностью вращения сателлитных шестерен 57 относительно осей 58. На сателлитных шестернях 57 имеются торцевые бортики 60 и 61, предназначенные для предотвращения осевого перемещения сателлитных шестерен. Сателлитные шестерни 57 находятся в зубчатом зацеплении с эпициклом 62, соединенным с ведомым валом 63, который посредством подшипника 64 зафиксирован в корпусе 51. Ведомый вал 63 посредством шлицевого соединения 65 соединяется с валом отбора мощности. Диаметр ведомого вала 63 и его шлицевое соединение 65 (Фиг.4) идентичны диаметру ведомого вала 28 и его шлицевому соединению 43 БВ (Фиг.3). Такая конструкция позволяет использовать стандартное шлицевое соединение вала отбора мощности при соединении с БВ как в комплекте с реверсивной коробкой, так и без нее. Реверсивная коробка снабжена кольцевым цилиндром 66, который посредством кронштейна 67 зафиксирован в корпусе 51. Внутри кольцевого цилиндра 66 находится кольцевой поршень 68, который через стальные шарики 69 находится в механическом контакте с водилом 59. При подаче давления масла в полость цилиндра 66 поршень 68 через шарики 69 переместит водило 59 в осевом направлении, что приведет к включению фрикциона 70, который заблокирует вращение водила 59 относительно вращения эпицикла 62. При подаче давления масла в полость кольцевого цилиндра 66 его осевая нагрузка передается на корпус вариатора 16 (Фиг.3), с которым кольцевой цилиндр 66 (Фиг.4) находится в механическом контакте. При включенном фрикционе 70 и вращении водила 59 на поршне 68 будет возникать незначительный крутящий момент, передаваемый через шарики 69. Этот момент передается от поршня 68 на цилиндр 66 через зубцы 71 поршня, находящиеся в осевых проточках 72 цилиндра 66, а затем через кронштейн 67 крутящий момент передается на корпус 51. При включенном фрикционе 70 ведущий вал 54 и ведомый вал 63 вращаются в одном направлении с равной частотой вращения, т.е. вращение ведомого вала 63 происходит в том же направлении и с той частотой вращения, что и вращение ведомого вала БВ. При падении давления в полости цилиндра 66 пружины 73 сожмутся и переместят поршень 68 в осевом направлении, в результате чего произойдет выключение фрикциона 70. При выключенном фрикционе 70 и блокировке вращения водила 59 относительно корпуса реверсивной коробки 51 посредством тормозной ленты 74 эпицикл 62 и ведомый вал 63 вращаются в направлении, противоположном вращению ведущего вала 54, в результате чего осуществляется реверсивное движение транспортного средства или реверсивное вращение вала отбора мощности. При нейтральном режиме работы БВ фрикцион 70 и тормозная лента 74 находятся в выключенном состоянии. Ресурс работы фрикциона и тормозной ленты рассчитан на весь срок службы БВ, т.к. эти узлы включаются и выключаются при незначительном крутящем моменте на ведущем валу 54.

При использовании БВ данной конструкции на транспортном средстве двигатель транспортного средства «Д» (Фиг.5) стыкуется с бесступенчатым вариатором «БВ», укомплектованным реверсивной коробкой «РК». Двигатель «Д» приводит в действие гидравлический масляный насос «Н», снабженный ступенью нагнетания «сн», расположенной в магистрали нагнетания, и ступенью откачки «со», расположенной в магистрали откачки. Магистраль нагнетания проходит через масляный фильтр «Ф» и золотник «3₁», после чего перед входом в картер БВ магистраль нагнетания разделяется на два коллектора нагнетания 44 и 45 (Фиг.3) и через 12 наклонных каналов нагнетания 13 (Фиг.1) масло под давлением подается в картер БВ в направлении, противоположном перемещению лепестков эпицикла, обеспечивая струйное торможение вращения эпицикла и увеличение объема масла, находящегося в картере БВ. Через 12 наклонных каналов откачки 14 (Фиг.2) масло поступает в два коллектора откачки 46 и 47 (Фиг.3), которые на выходе из картера БВ объединяются в магистраль откачки, проходящую через золотник «З₂» (Фиг.5). Таким образом, золотник «З₁», меняя свое положение, создает требуемое давление масла в наклонных каналах нагнетания, обеспечивая струйное торможение вращения эпицикла и увеличение объема масла, находящегося в картере БВ. Золотник «З₂», меняя свое положение по командам бортового компьютера «БК», обеспечивает требуемый объем масла, находящегося в картере БВ, и отвечает за объемное торможение вращения эпицикла. Скорость перемещения и степень перемещения золотника «З₁» зависит от скорости и степени перемещения педали акселератора двигателя, что обеспечивает согласованность работы двигателя и трансмиссии. Схема управления золотником «З₁» может быть электрической по командам бортового компьютера или электромеханической, при которой кинематика золотника «З₁» механически связана с кинематикой педали акселератора двигателя с возможностью внесения коррективов в положение золотника «З₁» посредством электромотора, управляемого по командам бортового компьютера «БК». Перед входом в картер БВ магистраль нагнетания имеет ответвление в реверсивную коробку, проходящее через золотник «З₃», который обеспечивает подачу давления масла в полость кольцевого цилиндра 66, поршень 68 которого обеспечивает работу фрикциона 70 (Фиг.4). При работающем двигателе положение золотника «З₃» зависит от положения селектора управления БВ, который расположен в кабине транспортного средства и аналогичен селектору управления современной автоматической трансмиссии. Во время работы двигателя при селекторе управления БВ, установленном в положение «N», «Р» или «R», золотник «З₃» (Фиг.5) полностью перекрывает свою магистраль, обеспечивая выключенное положение фрикциона реверсивной коробки. Во время работы двигателя при установке селектора управления БВ в положение «D», золотник «З₃» полностью открывается.

При неработающем двигателе золотники «З₁», «3₂» и «З₃» полностью перекрывают свои магистрали для предотвращения перетекания масла из систем в картер БВ, при этом в картере БВ находится минимальный уровень масла. В момент запуска двигателя золотник «З₁» занимает положение, обеспечивающее минимальный расход масла, циркулирующего через картер БВ, и достаточный только для смазки узлов БВ, при этом избыток давления масла в магистрали нагнетания через золотник «З₁» перепускается в магистраль откачки (Фиг.5), где ступень откачки «со» выполняет функцию обратного клапана. В момент запуска двигателя золотник «З₂» открывается полностью по команде бортового компьютера «БК», а золотник «З₃» остается в закрытом положении, если селектор управления БВ находится в положении «N» или «Р». Во время работы двигателя на оборотах холостого хода при перемещении селектора управления БВ из положения «N» или «Р» в положение «D» золотник «З₃» открывается, однако при этом золотник «З₁» обеспечивает низкое давление в магистрали нагнетания, в результате чего пружины 73 (Фиг.4) остаются в сжатом положении, обеспечивая выключенное положение фрикциона 70, и на ведомом вале 63 реверсивной коробки отсутствует крутящий момент, что обеспечивает двигателю транспортного средства минимальный расход топлива на режиме холостого хода при включенной трансмиссии. При незначительном нажатии на педаль акселератора двигателя произойдет перемещение золотника «З₁» и давление масла в магистрали нагнетания увеличится, что приведет к плавному включению фрикциона реверсивной коробки и к увеличению струйного торможения вращения эпицикла, в результате чего увеличится крутящий момент, передаваемый с ведущего вала на ведомый вал БВ, и транспортное средство начнет движение вперед, при этом будет использоваться только струйное торможение вращения эпицикла, т.е. масло, поступающее в картер БВ, сразу же будет откачивается, а передаточное отношение валов при этом будет переменным, более 1. При более значительном нажатии на педаль акселератора двигателя золотник «З₁» увеличит давление в коллекторах нагнетания 44 и 45 (Фиг.3), а золотник «З₂» (Фиг.5) закроется, что приведет к быстрому наполнению картера БВ маслом до требуемого объема, при достижении которого золотник «З₂» частично откроется и, регулируя свое положение по командам бортового компьютера «БК», будет поддерживать требуемый объем масла в картере БВ, обеспечивая в требуемой степени величину объемного торможения вращения эпицикла, при этом одновременно будет использоваться регулируемое струйное и регулируемое объемное торможение вращения эпицикла. Объем масла, находящегося в картере БВ, увеличивается при увеличении скорости транспортного средства и при значительном перемещении золотника «З₁» на увеличение давления. При полном нажатии на педаль акселератора будет поддерживаться максимальное давление масла в наклонных каналах нагнетания с одновременным достижением и дальнейшим поддерживанием максимального объема масла в картере БВ, причем перемещающиеся лепестки эпицикла будут частично запирать давление в наклонных каналах нагнетания, дополнительно увеличивая его значение в магистрали нагнетания, в результате чего в цилиндре фрикциона будет поддерживаться более высокое давление масла, требуемое для передачи крутящего момента большой величины. При торможении двигателем, по мере снижения скорости транспортного средства, объем масла в картере БВ снижается пропорционально уменьшению скорости транспортного средства, а при полной остановке транспортного средства происходит полная откачка масла из картера и БВ переходит в режим работы на холостом ходе, когда масло нагнетается в картер с минимальным расходом и сразу же откачивается, а фрикцион реверсивной коробки при этом выключается вследствие падения давления масла в магистрали нагнетания. Во время работы двигателя на режиме холостого хода и неподвижном положении транспортного средства при селекторе управления БВ, установленном в положение «D» или «R», отсутствует временное ограничение на использование данных режимов. При выключении двигателя золотники «З₁», «З₂» и «З₃» полностью перекрывают свои магистрали для предотвращения перетекания масла из систем в картер БВ.

При высокой температуре наружного воздуха масло, поступающее из магистрали откачки, охлаждается при прохождении радиатора «Р», обдуваемого вентилятором обдува радиатора двигателя. При низких температурах наружного воздуха золотник «З₄» частично или полностью перепускает масло через дополнительный радиатор салона «PC». Наличие дополнительного радиатора салона актуально при использовании БВ в сочетании с дизельными двигателями при эксплуатации транспортного средства в условиях низких температур наружного воздуха, т.к. в этом случае, как правило, требуется дополнительный радиатор обогрева салона. После начала движения транспортного средства холодное масло БВ быстро прогреется, что поможет обеспечить быстрый прогрев салона транспортного средства.

Объем масла, находящегося в картере БВ, бортовой компьютер оценивает по уровню масла в баке масляной системы, используя показания датчика уровня масла «ДУ». Для лучшего восприятия данной принципиальной схемы (Фиг.5) бак масляной системы обозначен в виде отдельного элемента конструкции. Воздушная полость картера БВ соединена трубопроводом «В» (Фиг.5) с воздушной полостью бака масляной системы для выравнивания перепада давления воздуха в этих полостях, вызванного изменением объемов масла. Характеристики передачи крутящего момента с ведущего вала на ведомый вал БВ зависят от вязкости масла, которая зависит от температуры масла, поэтому бортовой компьютер вносит коррективы в управление золотниками «З₁» и «З₂» с учетом поправки на температуру масла, получаемую от датчика температуры масла «ДТ», расположенного в баке масляной системы (Фиг.5).

Настройка вариатора под различные типы двигателей, двигатели различной мощности, стиль вождения водителя, экономичный или спортивный режимы работы трансмиссии осуществляется бортовым компьютером внесением коррективов в алгоритм управления золотниками «З₁» и «З₂».

Расчеты, выполненные на основании диаметра солнечной шестерни и диаметра сателлитных шестерен принципиальной схемы (Фиг.1), показывают, что:

1. При частоте вращения коленчатого вала двигателя 3000 об/мин и при неподвижном ведомом вале БВ эпицикл должен вращаться, преодолевая максимальное струйное и максимальное объемное торможение вращения, с частотой 6792 об/мин или 113,2 об/сек. Только при соблюдении данных условий ведомый вал БВ останется неподвижным, что с точки зрения гидродинамики практически невозможно, т.к. лепестки эпицикла находятся в масляной среде. Данная ситуация дает представление о возможности БВ данной конструкции работать в сложных условиях и передавать крутящие моменты большой величины.

2. При частоте вращения коленчатого вала двигателя 3000 об/мин и при расчетных величинах струйного и объемного торможения вращения эпицикла, торможение вращения эпицикла, выполненное до частоты 3000 об/мин, будет соответствовать передаточному отношению трансмиссии, равному 1.

3. При частоте вращения коленчатого вала двигателя 3000 об/мин и при расчетных величинах струйного и объемного торможения вращения эпицикла, торможение вращения эпицикла, выполненное до частоты 1500 об/мин, соответствует передаточному отношению трансмиссии, равному 0,768. При крейсерском передаточном отношении трансмиссии используется максимальное объемное торможение вращения эпицикла.

Более простым вариантом является конструкция БВ с постоянным объемом масла в картере, когда используется только аэродинамическое и объемное торможение вращения эпицикла. При такой конструкции масло БВ охлаждается, циркулируя через магистраль охлаждения, причем функцию насоса откачки выполняют перемещающиеся лепестки эпицикла, создавая повышенное давление масла в зоне расположения наклонных каналов откачки 75 (Фиг.6). Масло через 6 наклонных каналов откачки 75 поступает в два коллектора откачки, которые на выходе из картера БВ объединяются в магистраль циркуляции, проходящую через радиатор, обдуваемый вентилятором. Охлажденное в радиаторе масло поступает в магистраль циркуляции, которая на входе в картер БВ разделяется на два коллектора нагнетания, из которых через 6 наклонных каналов нагнетания 76 (Фиг.7) масло подается в картер БВ. Наклонные каналы откачки ориентированы таким образом, что перемещение лепестков эпицикла против часовой стрелки обеспечивает нагнетание масла в коллекторы откачки (Фиг.6). Наклонные каналы нагнетания ориентированы таким образом, что перемещение лепестков эпицикла против часовой стрелки обеспечивает подачу масла из коллекторов нагнетания (Фиг.7). Смазка всех узлов БВ обеспечивается постоянным высоким уровнем масла в картере. В конструкции БВ с постоянным объемом масла в картере (Фиг.8) корпус вариатора снабжен внешними ребрами жесткости 77 и 78, расположенными в радиальном направлении. БВ с постоянным объемом масла в картере может использоваться без реверсивной коробки в качестве трансмиссии привода обрабатывающих или вспомогательных приспособлений.

ВЫВОД

Конструкция БВ компактна, проста, надежна и не имеет дорогостоящих узлов и деталей. В конструкции БВ отсутствуют узлы и детали, подверженные интенсивному износу в процессе эксплуатации. БВ обеспечивает плавное и комфортное изменение передаточного отношения трансмиссии на всех режимах работы. Конструкция БВ технологична и проста при сборке, техническом обслуживании и ремонте. БВ удобен и прост при эксплуатации.

Изобретение относится к автоматическим трансмиссиям транспортных средств. В бесступенчатом вариаторе планетарного типа функцию водила выполняет ведущий вал, который посредством сателлитных шестерен связан с солнечной шестерней ведомого вала и с эпициклом, на котором закреплены лепестки. При вращении ведущего вала лепестки эпицикла, перемещаясь, контактируют с воздушным потоком и маслом, находящимся в картере вариатора. В результате возникает момент, направленный на торможение вращения эпицикла и обеспечивающий передачу крутящего момента с ведущего вала на ведомый вал. Для реверсивного движения транспортного средства предусмотрено применение реверсивной коробки, представляющей собой компактный односкоростной планетарный реверсивный механизм, выполненный в виде съемного блока. Достигается плавное и комфортное изменение передаточного отношения ведущего и ведомого валов без разрыва мощности, отбираемой от двигателя. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Бесступенчатый вариатор, содержащий планетарную передачу, включающую соосные ведущий и ведомый валы, причем ведущий вал является водилом и на нем посредством осей установлены сателлитные шестерни, кинетически связанные посредством зубчатого зацепления с солнечной шестерней ведомого вала и с эпициклом, на котором закреплены лепестки, с возможностью вращения сателлитных шестерен вокруг своих осей и обкатывания ими солнечной шестерни при малой частоте вращения ведущего вала и увеличения крутящего момента, передаваемого с ведущего вала на ведомый вал, при возрастании частоты вращения ведущего вала вследствие торможения вращения эпицикла при воздействии на лепестки воздушного потока и/или масла, находящегося в картере вариатора.

2. Вариатор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен, по меньшей мере, одним коллектором для подачи масла, соединенным с картером вариатора посредством наклонных каналов нагнетания, оси каждого из которых расположены под углом к поверхности лепестков, находящихся в зоне выходного отверстия соответствующего наклонного канала, с возможностью подачи через наклонные каналы нагнетания потоков масла, направленных навстречу направлению перемещения лепестков эпицикла.