Автоматическая передача Б.Ф.Кочеткова Советский патент 1993 года по МПК F16H33/14 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в транспортноммашиностроении и станкостроении,

Цель изобретения - расширение диапа- зона изменения оборотов выходного вала вплоть до нулевых при одновременном повышении коэффициента полезного действия.

Автоматическая передача позволяет иметь любое необходимое число режимов работы и все они могут быть вариаторными. Она обеспечивает изменение оборотов выходного вала, начиная от нулевых значений, уменьшение нагрузки на инерционную муфту и повышение КПД.

На фиг..1 изображена автоматическая передача; на фиг.2 и 3 - инерционная муф та в двух проекциях соответственно; на фиг. 4 - конструктивный вариант исполнения ав- тематической передачи.

Автоматическая передача (фиг.1) содержит параллельные входной 1 и выходной 2 валы, инерционные муфты 3, 4, 5 (в данном случае в качестве примера приводится три муфты, однако возможно применение любого иного количества муфт) и дифференциал, водило 6 которого установлено на входном валу 1. Одно центральное колесо Тдифференциала установлено на общем для всех инерционных муфт ведущем валу 8, а второе центральное колесо 9 при помощи пары колес 10, 11 постоянно связано с выходным валом 2. Ведомые валы 12 каждой из инерционных муфт 3, 4, 5 при помощи соответст- вующих им пар колес 13 и 14, 15 и 16, 17 и 18 кинематически связаны с выходным валом 2, В данном случае (фиг. 1) передаточные отношения этих пар колес уменьшаются в указанной последовательности.Во все эти кинематические связи, кроме связи, включающей пару колес 17, 18 с минимальным передаточным отношением, входят соответствующие им механизмы свободного хода - МСХ 19 и МСХ 20. У первых двух инерцион- ных муфт 3 и 4 ведомые валы 12 выполнены полыми и через них пропущен общий для всех инерционных муфт ведущий вал 8, Ведомы обоймы МСХ 19 и МСХ 20 установлены на выходном валу 2, а ведущие обоймы с помощью относящихся к ним пар колес 13, 14 и 15, 16 связаны с ведомыми валами 12 соответствующих инерционных муфт 3 и 4.

В составе автоматической передачи мо- жёт применяться любая по устройству инерционная муфта, допускающая вращение ведущего ведомого элементов с разными частотами и передающая момент, величина которого определяется разностью частот

вращения (угловых скоростей) этих элементов при равенстве моментов на них.

Инерционная муфта (фиг.2 и 3) содержит ведущую и ведомую полумуфты, которые постоянно соединены кинематически. Ведущая полумуфта выполнена в виде коромысла 21, шарнирно соединенного с ведущим валом 8 с возможностью поворота в плоскости, проходящей через ось вала и муфты. Шарнир состоит из прикрепленных перпендикулярно к ведущему валу 8 двух шипов 22. служащих осями поворота рамки 23, к которой прикреплено коромысло 21, Через рамку свободно проходит ведущий вал 8. На концах коромысла 21с возможностью свободного вращения расположены инерционные грузы 24 в виде тел вращения. Ведомая полумуфта инерционной муфты выполнена в виде наклонного к оси диска 25, находящегося в постоянном соприкосновении с инерционными грузами 24. К тыльной стороне диска 25 прикреплен полый ведомый вал 12. внутри которого соосно расположен ведущий вал 8 (у инерционной муфты 5, входящей в кинематическую связь с парой колес 17, 18, ведомый вал 12 выполнен в виде простого стержня, а ведущий вал 8 оканчивается у шарнира 22). На ведомом валу 12 каждый из инерционных муфт 3, 4, 5 установлено соответственно первое колесо 13, 15, 17 одной из указанных выше пар колес. В.центре диска 25 муфты (кроме муфты 5) имеется отверстие для свободного прохода ведущего вала 8 Шипы 22 шарнира расположены на пересечении плоскости, проходящей через диск 25, с осевой линией ведущего вала 8. С этой целью рамка 23 коромысла 21 выполнена с изгибом, а диск -с выемкой 26. Для повышения нагрузочной способности и устранения пульсирующего характера в передаче вращающего момента, в муфте может быть установлено несколько пар инерционных грузов (см.фиг.З). Для этого применяются дополнительные коромысла 27, установленные с возможностью поворота на стержнях основного коромысла 21. На концах дополнительных коромысел 27 располагаются указанным выше порядком дополнительные инерционные грузы 28. К.ОНЦЫ дополнительных коромысел изогнуты таким образом, чтобы линии осей вращения дополнительных инерционных грузов проходили через осевую линию ведущего вала 8,

В конструктивном варианте автоматической передачи на фиг.4 входной вал 1 и выходной вал 2 непосредственно связывает, минуя дифференциал и инерционные муфты, дополнительная связь в виде пары колес 29, 30, с наивысшим по сравнению с

другими парами колес передаточным отношением, и МСХ 31. ведущая обойма которого связана с колесом 30, а ведомая обойма - с выходным валом 2. Валы центральных колес 7 и 9 дифференциала связывает МСХ 31, ведущая обойма которого установлена на валу колеса 9, а ведомая - на валу 8 колеса 7.

Автоматическая передача работает следующим образом.

Инерционная муфта передает момент путем изменения момента количества движения инерционных грузов при разной частоте вращения ведущей и ведомой полумуфт и связанных с этим изменением скорости вращения грузов и расстояния их от оси муфты. Величина передаваемого муфтой вращающего момент находится в прямой зависимости от относительной частоты вращения ведущей полумуфты бтноси- тельно ведомой полумуфты.

В исходном положении выходной вал 2 передачи (фиг.1) неподвижен в связи с приложенной к нему нагрузкой. При этом центральное колесо 9 и ведомые валы 12 всех инерционных муфт 3, 4, 5 неподвижны. Ведущий вал 8, жестко соединенный с центральным колесом 7, вращается с максимальной частотой, в два раза превосходящей частоту вращения входного вала 1. При этих условиях инерционные муфты передают на выходной вал максимальный по величине момент. Соответствующий по величине момент передается также и парой колес 10, 11, кинематически связанными с муфтами через дифференциал.

При уменьшении нагрузки выходной вал 2 начинает вращаться с одновременным вращением ведомых валов 12 инерционных муфт, угловые скорости которых зависят от передаточных отношений связанных с выходным валом пар колее 13 и 14, 15 и 16, 17 и 18. Вместе с тем уменьшается частота вращения ведущего вала 8. Момент, передаваемый инерционными муфтами уменьшается. Это характеризует второй режим работы, когда с началом вращения выходного вала 2 уменьшается величина передаваемого момента. При дальнейшем уменьшений нагрузки увеличивается частота вращения ведомых валов 12 инерционных муфт, а соответственно плавно возрастает угловая скорость выходного вала. Когда угловые скорости выходного вала 2 и колеса 14 сравняются, произойдет отключение МСХ 19, а вместе с тем и пары колес 13, 14 с наибольшим передаточным отношением. Передача перейдет на третий режим работы.

При третьем режиме работы МСХ 19 разомкнут и муфта 3 не имеет связи с выходным валом 2. Мощность от входного вала 1 на выходной вал 2 передается по трем потокам через соответствующие кинематические связи, включающие пары колес 10 и 11, 15 и 16, 17 и 18. МСХ 20 при этом замкнут. При дальнейшем уменьшении нагрузки плавно возрастает частота вращения ведомых валов 12 инерционных муфт 4, 5 и связанного с ними выходного вала 2 с одновременным уменьшением частоты вращения ведущего вала 8 и величины переда- ваемего на выходной вал вращающего

момента. Когда угловые скорости колеса 16 и ведомой обоймы МСХ 20 сравняются, произойдет размыкание МСХ 20 и передача перейдет на четвертый режим работы.

При четвертом режиме работы момент

и вращение передается через дифференциал по двум потокам: через пару колес 10, 11 и через инерционную муфту 5 при помощи пары колес 17, 18 имеющей наименьшее передаточное отношение, В кинематических связях, включающих эти пары колес, нет механизмов свободного хода, а сами эти пары колес кинематически связаны через соответствующие центральные колеса 9 и 7 дифференциала. Ведущий 8 и ведомый 12

валы инерционной муфты 5, также как и центральные колеса 7, 9 дифференциала, могут вращаться относительно друг друга с переменной частотой. Это обеспечивает возможность вращения выходного вала 2

также с переменной угловой скоростью, величина которой находится в обратной зависимости от нагрузки на этом валу.

Следовательно, все режимы работы автематической передачи, приведенной на фиг.1, кроме исходного первого режима, когда выходной вал заторможен приложенной к нему нагрузкой, являются вариатор- ными. Вместе с тем, пара колес 10, 11

постоянно при всех режимах работы передает на выходной вал 2 момент и вращение и независимо от переключения этих режимов. Сочетание этих двух условий обеспечивает работу автоматической передачи в

режиме автоматического вариатора с высокими показателями коэффициента полезного действия. При этом количество инерционных муфт определяет число режимов работы, а следовательно, и величину

коэффициента полезного действия.

При увеличении нагрузки на выходном валу 2 происходит обратный процесс перехода режимов работы.

Работа автоматической передачи по конструктивному варианту с МСХ 31 и парой

колес 29, 30 (фиг,4) отличается от исходного варианта (фиг,1) тем, что первый режим работы, когда выходной вал 2 заторможен нагрузкой, заменяется в данном варианте на первый режим работы с фиксированным по величине передаточным отношением, при котором выходной вал 2 вращается с минимальной частотой. Это достигается тем, что передаточное отношение пары колес 29, 30 является наибольшим по сравнению с пара- ми колес у инерционных муфт. В связи с этим при увеличении угловой скорости выходного вала 2 первым отключается МСХ 31. В дальнейшем передача работает также, как и приведенный выше исходный вариант (фиг. 1). При первом режиме работы достигается более высокий коэффициент полезного действия, т.к.часть потока мощности через пару колес 29, 30 передается непосредственно от входного 1 на выходной 2 вал, в обход дифференциала и инерционных муфт, что одновременно снижает нагрузку на них при наиболее напряженном режиме работы и позволяет применять инерционные муфты с меньшей установленной мощностью.

Формула изобретения Автоматическая передача, содержащая параллельные входной и выходной валы, механизмы свободного хода, инерционную муфту, дифференциал, водило которого установлено на входном валу, одно из центральных колес связано с ведущим валом инерционной муфты, а второе центральное колесо и ведомая полумуфта инерционной муфты порознь кинематически связаны с выходным валом, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона изменения оборотов выходного вала вплоть до нулевых при одновременном повышении КПД автоматической передачи, она снабжена последовательно расположенными дополнительными инерционными муфтами, ведущие полумуфты которых установлены на общем ведущем валу, их ведомые полумуфты кинематически с использованием механизмов свободного хода связаны с выходным валом, а передаточные отношения кинематичес их связей больше, чем у кинематической связи основной инерционной муфты с выходным валом.

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: передача содержит входной 1 и выходной 2 валы, инерционные муфты (ИМ) 3, 4, 5, дифференциал (Д) 6, 7, 9 и механизмы свободного хода 19, 20. Водило 6 дифференциала установлено на входном валу 8. Второе центральное колесо 9 дифференциала кинематически связано с выходным валом 2. Изменение частоты вращения выходного вала 2 происходит автоматически в зависимости от приложенной к нему нагрузки и осуществляется при помощи инерционных муфт и муфт свободного хода. КПД повышается за счет направления постоянного потока мощности в обход всех ИМ от Д на выходной вал 2 через пару колес 10,11.4ил.

Фи г. 2

Фиг.3

Фиг. 4