Автоматическая передача Б.Кочеткова Советский патент 1992 года по МПК F16H33/14 

S

Х

Ю

сл to

Изобретение .относится к машиностроению и может быть использовано в транспортном машиностроении и станкостроении.

Известен автоматический привод, содержащий входной и выходной валы, передачу с регулируемым передаточным отношением и дифференциал, водило которого установлено на входном валу, а центральные колеса дифференциала кинематически связаны с передачей с регулируемым передаточным отношением и выходным валом, в качестве передачи с регулируемым передаточным отношением использована инерционная муфта, а привод снабжен двумя механизмами свободного хода, ведущие обоймы которых установлены на валу одного из центральных колес, ведомая обойма одного из механизмов свободного хода установлена на валу второго центрального колеса, а ведомая обойма другого включена в кинематическую связь первого центрального колеса с выходным валом.

Извесгна. автоматическая передача, содержащая входной и выходной валы, инерционную муфту и дифференциал, кинематически связанные между собой, и механизм свободного хода, ведомая обойма которого кинематически связана с выходным валом, ведомое звено инерционной муфты вьшолнено полым, через него пропущен входной вал, на нем последовательно установлены ведущее звено инерционной муфты и ведущая механизма свободного хода, у дифференциала водило кинематически связано с входным-валом, одно центральное колесо - с выходным звеном инерционной муфты, а второе - с выходным валом. .

Известна также автоматическая передача, содержащая параллельные входной и выходной валы, инерционную муфту; дифференциал, водило которзго установлено на входном валу, а центральные колеса кинематически связаны с инерционной муфтой и выходным валом, и три механизма свобод ного хода, ведущая обойма первого из которых кинематически с одним из центральных колес. & ведомая -с выходным валом, ведущая и ведомая обоймы второго механизма свободного хода установлены соответственно на двух звеньях дифференциала, ведущая обойма третьего механизма свободного хода установлена на водиле, а ведомая кинематически связана с выходным валом, все элементы передачи размещены соосно входному и выходному валам, каждая кинематическая связь представляет собой пару зубчатых колес.

У этой автоматической передачи режим работы с наивысшим передаточным отношением имеет фиксированное значение, затрудняющее плавный пуск рабочей машины, и частота вращения выходного вала не может превышать частоту вращения выходного вала, что в совокупности ограничивает диапазон регулирования передаточного отношения,

0 Целью изобретения является расширение диапазона регулирования передаточного отношения от неограниченно большого до меньшего единицы.

Поставленная цель достигается тем, что

5 в автоматической передаче, содержащей входной и выходной валы, инерционную муф1у, дифференциал, центральные колеса которого кинематически связаны с инерционной муфтой, механизмы свободного хода,

0 ведущая и ведомая обоймы первого из которых установлены соответственно на валах первого и второго центральных колес, а ведущая обойма второго механизма свободного хода установлена на входном валу,

5 водило дифференциала размещено на выходном валу, ведущий вал инерционной муфты кинематически связан с входным валом, ведомый вал соединен с центральным колесом дифференциала, а ведомая обойма

0 второго механизма свободного хода кинематически Связана со вторым центральным колесом дифференциала.

Автоматическая передача имеет три режима работы (при втором конструктивном

5 варианте - четыре режима) при использовании только одной инерционной муфты. Первый и третий режимы работы являются вариаторными, т.е. позволяют плавно измз, нять в определенных пределах угловую ско0 ррсть выходного вала в зависимости от нагрузки, что существенно улучшает эксплуатационные характеристики по сравнению со ступенчать1ми коробками передач. Первый конструктивный вариант передачи позволяет передавать момент в вариаторном , режиме при сколь угодно малой угловой скоростиль1ходного вала и даже при полной его остановке под действием приложенной нагрузки, что является нормальным режимом работы. При зтом не допускается перегрузка двигателя, поскольку инерционная муфта имеет верхний предел передаваемой мощHOCTfci. Автоматическая передача упрощает управление рабочей машиной, обеспечивает плавную нагрузку на двигатель. В свя5 зи с наличием двух вариаторных режимов работы в ней отсутствуют ограничения по величине передаточных отношений применяемых пар колес. Это позволяетобеспечить автоматическое регулирование величины

передаваемого момента в широких пределах..

На фиг.1 изображена автоматическая передача; на фиг.2 - вариант конструкции автоматической передачи; на фиг.З и 4 инерционная муфта в двух проекциях соответственно.

Автоматическая передача (фиг.1) содержит параллельные входной 1 и выходной 2 валы, инерционную муфту 3. механизмы свободного хода (МСХ) 4,5 и дифференциал, водило 6 которого установлено на выходном валу 2, первое центральное колесо 7 дифференциала соединено с ведомым валом 8 инерционной муфты, второе центральное колесо 9 кинематически связано посредством полого вала 10, пары колес 11,12 и механизма свободного хода 5 с входным валом 1. Ведущий вал 13 инерционной муфты 3 кинематически связан с входным валом 1 при помощи пары колес 14 и 15. Ведомый йал 8 инерционной муфты и полый вал 10 связывает МСХ 4. ведущая обойма которого установлена на ведомом валу 8 инерционной муфты, а ведомая - на полом валу 10. Передаточное отношение пары колес 11 и 12 больше, чем у пары колес 14и15..

В конструктивном варианте на фиг.2 применяется дополнительная пара колес 16 и 17 с наибольшим передаточным отношением по сравнению с другими парами колес, которая через третий МСХ 18 кинематически связывает выходной вал 2 с входным валом 1. Ведущая обойма МСХ 18 установлена на входном валу 1, а ведомая - на колесе 16.

В автоматической передаче могут применяться любые инерционные муфты, допускающие вращение ведущего и ведомого валов с различными частотами и прредающие момент, величина которого определяется частотой вращения этих валов относительно друг друга.

Инерционная муфта, изображенная на фиг.З и 4, включает закреплённое на ведущем валу 13 водило 19 в виде равномерно расположенных по окружности одинаковых по длине радиальных выступов, с концами которых при помощи ведущих шатунов 20 шajэниpнo соединяются инерционные грузы 21. Ведомый вал 8 несет кривошип 22, на шипе 23 которого располагается с возможностью свободного вращения шарнирный блок 24. Шарнирный блок представляет собой диск с центральным отверстием с подшипником, внутренняя обойма которого насажена на шип. Вокруг центрального отверстия шарнирного блока установлены шарниры 25 ведомых шатунов 26. Каждый

из ведомых шатунов связан при помощи своего шарнира с шарнирным блоком 24. На концах ведомых шатунов 26 закреплены инерционные грузы 21, Инерционными грузами могут быть массивные оконечности шатунов. Каждый инерционный груз несет ось 27, которая шарнирно связывает концы ведущего 20 и ведомого 26 шатунов. Суммарная длина плеча радиального выступа

0 водила 19 и ведущего шатуна 20 больше суммарной длины плеча кривошипа 22 и соединенного с ним через шарнирный блок 24 ведомого шатуна 26. Кривошип имеет противовес 28,

5 Автоматическая передача работает следующим образом.

Развиваемый в инерционной муфте момент- определяется изменением момента количества движения инерционных грузов

0 21 при изменении частоты их вращения и радиуса расположения грузов относительно оси муфты. Частота вращения В1едомого вала 8 находится в обратной зависимости от нагрузки,

5 Автоматическая передача в основном конструктивном варианте (фиг,1) имеет четыре потока мощности, которые или комбинации которых обеспечивают работу в трех режимах. Эти потоки ниже показаны индексами деталей и узлов, входящих в каждый поток в последовательности от входного вала 1 к выходному валу 2.

Первый поток 1, 5, 11, 12, 10.9, 6,2. Второй поток 1,14.15,13, 3, 8. 7, 6.2.

5 Третийпоток 1, 5,11,12,10,4, (8+10).

(7+9), 6, 2. Четвертый поток 1, 14, 15, 13, 3, 8, 4,

(8+10), (7+9), 6, 2. Последовательность включения или отключения этих потоков мощности с переходом на соответствующие режимы работы находится в зависимости от относительной частоты вращения входного 1 и выходного 2 валов, что определяется нагрузкой на выходном валу и производится автоматически Г1ри помощи МСХ 4 и МСХ 5.

Первый режим работы с наивысшим передаточным отношением осуществляется при одновременном включении первого и

0 второго потоков мощности (включен МСХ 5, отключен МСХ 4). Режим работы является вариаторным, т.е. частота вращения выходного, вала 2 плавно меняется в обратной зависимости от нагрузки. При этом максимальный по величине момент передается на выходной вал при полной его неподвижности. Это обусловлено возможностью вращения центральных колес 7 и 9 в противоположных направлениях, что приводит к вращению в противоположных нап-равлениях также ведущего 13 и ведомого валов инерционной муфты и передаче в связи с этим при помощи муфты максимального по величине момента. При уменьщении нагрузки на выходном валу 2 его угловая скорость увеличивается, что приводит к замедлению вращен1$я центрального колеса 7, его остановке и последующему вращению в одном направлении с центральным колесом 9. Когда частота вращения ведомого вала 8 и центрального колеса 7 возрастет до частоты вращения полого вала 10 и центрального колеса 9, включится МСХ 4 и произойдет переход на второй режим работы. При этом дифференциал, валы 8 и 10 которого образованы при помощи МСХ 4, будет вращаться как единая деталь.

При втором режиме работы частота вращения выходного вала 2. а соответственно и передаваемый момент, будет определяться принятым передаточным отношением пары колес 11 и 12. Применяемые пары колес 11,12 и 14,15 обеспечивают вращение полого вала 10 и центрального колеса 9.С меньшей угловой скоростью по сравнению с углобой скоростью ведущего вала 13 инерционной муфты, что обеспечивает возможность включения МСХ 4 и последовательного перехода .на второй и третий режимы работы. Вследствие этого при уменьшении нагрузки ведомый вал 8 инерционной муфты увеличивает угловую скорость с одновременным повышением частоты вращения сблокированного дифференциала. Это приводит к отключению МСХ 5. Произойдет переход на третий режим работы.

При третьем режиме работы МСХ 5 отключен, а мех 4 включен и блокирует оба вала 8 и 10 дифференциала, Выходной вал вращается с одинаковой угловой скоростью с ведомым валом 8 инерционной муфты. В связи с этим третий режим работы определяется условиями работы инерционной муфты и йвляется вариаторным.

Автоматическая передача по второму конструктивному варианту (фиг.2) имеет дополнительную пару колес 16 и 17, которая вводит в автоматическую передачу дополнительнь1й поток мощности: 1, 18. 16.17. 2. Этот поток мощности благодаря передаточному отношению пары колес 16.17 обеспечивает режим работы с передачей на

выходной вал 2 наибольшего по величину вращающего момента. Одновременно функционируют первый и второй потоки мощности. МСХ 5 и МСХ 18 включены, МСХ 4 отключен. Режим работы имеет фиксированное по величине передаточное отношение. При снижении нагрузки на выходном валу 2 (или увеличении передаваемой мощности через входной вал 1) увеличивается его угловая скорость под действием первого

и второго .потоков мощности, что приводит к отключению МСХ 18. Произойдет переход на указанный первый вариаторный режим работы. В дальнейшем автоматическая передача по второму конструктивному варианту будет работать так же, как и указанный основной конструктивный вариант.

При уменьшении нагрузки на вы содном валу 2 произойдет последовательный переход на режимы работы в обратной последовательности по сравнению с описанной.

Формулаизобретения Автоматическая передача, содержащая входной и выходной валы, инерцмоннук)

муфту, дифференциал, центральные колеса которого кинематически связаны с инерционной муфтой, механизмы свободного хода, ведущая и ведомая обоймы первого, из которых установлены соответственно на первом

и втором центральных колесах дифференциала, а ведущая обойма второго механизма свободного хода установлена на входном валу, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования передаточного отношения, водило дифференциала размещено на выходном валу, ведущий вал инерционной муфты кинематически связан с входным валом, ведомый соединен с центральным колесом

дифференциала, а ведомая обойма второго механизма свободного хода кинематически связана с вторым центральным колесом дифференциала.