Механизм соединения мотора с генератором для преобразования крутящего момента Российский патент 2018 года по МПК F16H37/08 

Изобретение относится к машиностроению и для других случаев, когда нужно на выходном валу в автоматическом режиме, в зависимости от нагрузки, изменять крутящий момент и передаточное отношение в широких пределах.

Известны различные пути согласования передаточного отношения при передаче движения от двигателя к исполнительному механизму. Наиболее распространенным способом являются зубчатый редуктор и фрикционные муфты. Эти механизмы описаны, например, в: Артоболевский И.И. «Механизмы в современной технике». Том 4 «Зубчатые механизмы» и Том 5 «Фрикционные механизмы». М.: Наука, 1980 г.

Недостатком зубчатых редукторов является то, что при их использовании передаточное отношение трансмиссии постоянно, двигатель в большинстве случаев не работает на оптимальном режиме, при этом ухудшается экономичность, увеличиваются нагрузки на двигатель и элементы трансмиссии. Внесение в конструкцию технологически сложных устройств, ступенчатых или бесступенчатых преобразователей передаточного отношения, а также специальных устройств, например, гидромоторов, приводят к удорожанию конструкции и к уменьшению степени надежности.

Задачей изобретения является получение изменения на выходном валу привода, в широких пределах оборотов и крутящего момента в автоматическом режиме, и в зависимости от требуемой величины.

Поставленная цель достигается тем, что для соединения двигателя транспортного средства с генератором, вал двигателя подключен на вход асимметричного дифференциала, один выход дифференциала подключен к ведомому валу, а второй выход через дополнительный редуктор, который изменяет соотношение крутящих моментов между генератором и мотором, подключен к статору генератора, который образует с ротором машину двойного вращения, имея возможность вращаться вокруг оси вала двигателя, при этом ротор генератора жестко соединен с валом двигателя. Сила индукции, возникающая при взаимном вращении ротора и статора, частично блокирует дифференциал и, заставляет дифференциал вращаться вокруг оси, уменьшая долю энергии, передающуюся через элементы дифференциала. В результате, изменяется передаточное отношение от приводящего двигателя к выходному валу. Статор генератора, подключенный к дифференциалу, стремится вращаться в сторону, обратную направлению вращения ротора, а сила индукции, возникающая при скольжении ротора и статора генератора, увлекает статор за ротором. Это частично блокирует дифференциал и уменьшает передачу вращения через элементы дифференциала, уменьшая суммарное передаточное отношение, которое состоит из вращения дифференциала вокруг оси и передаточного отношения редуктора дифференциала. Для того, чтобы уравновесить соотношение крутящих моментов на ведомом валу и на генераторе, так, чтобы генератор малой мощности, мог влиять на скорость вращения и на крутящий момент на выходном валу, в кинематическую схему включен повышающий обороты редуктор, соединяющий второй выход дифференциала и статор генератора. При увеличении нагрузки на выходном валу, статор тормозится, скольжение в генераторе увеличивается, вращение в большей степени передается через элементы дифференциала, суммарное передаточное отношение увеличивается, скорость вращения выходного вала уменьшается, а крутящий момент на выходном валу увеличивается.

При уменьшении нагрузки на выходном валу скольжение между ротором и статором генератора уменьшается, вращение элементов редуктора относительно друг друга уменьшается, и движение на выходной вал в большей степени передается через вращение дифференциала вокруг оси, при этом суммарное передаточное отношение уменьшается, скорость вращения выходного вала возрастает.

Изобретение поясняется чертежом. На Фиг. 1 для примера показан асимметричный дифференциал, вход которого, центральная шестерня 10, соединена с валом привода 1, с которым также соединен ротор генератора 2. Один из выходов дифференциала, его водило 8, соединен с статором генератора 4 через редуктор (который может быть любой иной конструкции), состоящий из центральной шестерни 3, соединенной с статором генератора 4, сателлитов 5, оси вращения которых установлены на водиле 8, и неподвижного венца 6 соединенного с корпусом. Сателлит 5 передает вращение на статор генератора через центральную шестерню 3, соединенную с ним. На другой выход дифференциала вращение передается от вала привода 1, через шестерню 10, сателлиты 7 и 9, соединенные между собой и свободно вращающиеся на водиле 8, на центральную шестерню 11, которая соединена с выходным валом 12. При торможении одного выхода дифференциала, например увеличением электрической нагрузки в цепи генератора и, в результате, уменьшении скольжения между статором и ротором, разгоняется второй выход дифференциала, который соединен с выходным валом. При увеличении нагрузки на выходном валу его торможение передается через дифференциал и редуктор, на статор генератора. При этом между ротором и статором генератора скольжение увеличивается, статор тормозится, вращение в большей степени передается по элементам дифференциала, передаточное отношение и крутящий момент увеличиваются.

Изобретение относится к машиностроению. Механизм соединения мотора с генератором для преобразования крутящего момента включает вал привода, подключенный на вход асимметричного дифференциала, один выход дифференциала подключен к ведомому валу, а второй выход через редуктор подключен к статору генератора, который имеет возможность вращаться вокруг оси, а ротор этого генератора соединен с валом двигателя. Сила индукции, возникающая при взаимном вращении ротора и статора, частично блокирует дифференциал и заставляет его вращаться вокруг оси, в результате, часть энергии передается на выходной вал через шестерни дифференциала, а часть через вращение дифференциала вокруг оси и, в зависимости от изменения силы индукции в генераторе, изменяется передаточное отношение и крутящий момент от двигателя к выходному валу. Обеспечивается изменение оборотов и крутящего момента в широких пределах на выходном валу привода в автоматическом режиме в зависимости от требуемой величины. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Механизм соединения мотора с генератором для преобразования крутящего момента, отличающийся тем, что вал привода подключен на вход асимметричного дифференциала, один выход дифференциала подключен к ведомому валу, а второй выход через редуктор подключен к статору генератора, который имеет возможность вращаться вокруг оси, а ротор этого генератора соединен с валом двигателя, при этом сила индукции, возникающая при взаимном вращении ротора и статора, частично блокирует дифференциал и заставляет его вращаться вокруг оси, в результате, часть энергии передается на выходной вал через шестерни дифференциала, а часть через вращение дифференциала вокруг оси и, в зависимости от изменения силы индукции в генераторе, изменяется передаточное отношение и крутящий момент от двигателя к выходному валу.

2. Механизм соединения мотора с генератором для преобразования крутящего момента по п. 1, отличающийся тем, что ротор и статор генератора образуют машину двойного вращения, статор генератора, подключенный к дифференциалу, стремится вращаться в сторону, обратную направлению вращения ротора, а сила индукции, возникающая при скольжении ротора и статора генератора, увлекает статор за ротором, частично блокирует дифференциал, заставляя его вращаться вокруг оси, и уменьшает передачу вращения через элементы дифференциала, уменьшая суммарное передаточное отношение, которое состоит из его вращения вокруг оси и передаточного отношения элементов дифференциала.

3. Механизм соединения мотора с генератором для преобразования крутящего момента по п. 1, отличающийся тем, что для того, чтобы уравновесить соотношение крутящих моментов на выходном валу и на генераторе, для соединения одного из выходов дифференциала и статора генератора, служит повышающая обороты передача от выхода дифференциала на статор генератора.