Инерционный трансформатор вращающего момента Советский патент 1993 года по МПК F16H33/14 

Изобретение относится к механизмам, изменяющим плавно, бесступенчато, величины момента и угловой скорости выходного звена при неизменных значениях момента и угловрй скорости входного звена.

Известен инерционный импульсный автоматический трансформатор вращающего момента грузовых автомобилей, в котором ведущий вал передачи изготовлен за одно целое с передней крышкой ведущего маховика, выполненного разборным и несущего подшипники качения, в которых установлены оси сателлитов с закрепленными на них неуравновешенными грузами, причем сателлиты находятся в зацеплении с центральной шестерней, закрепленной на одном конце карданного вала автомобиля, жестко связанного с внутренней обоймой механизма свободного хода,

у которого наружная обойма связана с корпусом передачи, при этом второй конец карданного вала несет маховик 1J.

Трансформатор имеет следующие недостатки.

1. Передаточное отношение в нем изменяется только при изменении момента сопротивления, его нельзя изменять чисто кинематически, т„е„ при отсутствии момента сопротивления в нем невозможно управление его выходной характеристикой - величиной выходного момента и величиной угловой скорости выходного вала.

2„ За одну половину периода одного колебания импульсатора положительный импульс вращающего момента передается на выходной вал, изменяясь плавно от нуля до максимума и опять до нуля, а на протяжении второй поло(Л

С

00

ю

О

о ел

вины периода отрицательный импульс момента не перелается на этот вал и вращательное движение на рабочую машину передается только с помощью маховика, мто увеличивает неравномерность движения.

Близким техническим решением к изобретению является инерционный трансформатор вращающего момента который содержит входной, промежуточный и выходной валы, два одинаковых планетарных ряда с четырьмя центральными колесами и двумя сателлитами с неуравновешенными грузами, две механизма свободного хода, регулирующее устройство, выполненное в виде реверсивного гидромотора, статор и ротор которого связаны с двумя центральными колесами, и управляемую Фрикционную муфту, фиксирующую статор и ротор регулирующего устройства Трансформатор имеет следующие недостатки.

1. Его невозможно использовать в негидрофицированных Машинах.

2 В нем имеет место малая чувствительность и неточность регулирования ,

3. Передаточное отношение в нем изменяется только при изменении момента сопротивления На выходном валу, его нельзя изменять чисто кинематически, т,е„ при отсутствии момента сопротивления в нем невозможно управление его выходной моментной характеристикой.

|. За одну половину периода одного колебания импульсатора положительный импульс вращающего момента : передается на выходной вал, плавно изменяясь от нуля до максимума и опять до нуля, а на протяжении второй половины периода отрицательный импульс момента не передается на этот вал, так как гасится неподвижной наружной обоймой механизма свободного хода и вращательное движение на рабочую машину передается только с помощью маховика, что уве- пичивает неравномерность движения.

Целью настоящего изобретения является создание инерционного трансформатора вращающего момента, в котором уменьшена неравномерность вращния, ликвидирован период выстоя вы- ходногг, вала, получены два последова тельных, однонаправленных и регулируемых одновременно по величине импуль

g 0

5

0 с

п 5

0

сов вращающего момента с возможностью управления выходной моментной характеристикой, I

Поставленная цель достигается тем, что в инерционном трансформаторе вращающего момента, содержащем корпус, входной и выходной валы, механизмы свободного хода, планетарный импуль- сатор, включающий центральное колесо, водило и неуравновешенные сателлиты с грузами, и механизм регулирования амплитуд импульсов вращающего момента, включающий ведущее и ведомые звенья, механизм регулирования амплитуд импульсов вращающего момента выполнен соосным по планетар- но-переборной схеме с сум марным передаточным отношением, равным единице при остановленном водиле, которое устанавливается свободно на входном валу с возможностью фиксированного поворота, ведущее звено его соединено зубчатой передачей с входным валом, а ведомое звено - с основным центральным колесом планетарного импульсатора, последний имеет два дополнительных центральных колеса, идентичных основному, и два дополнительных сателлита, грузы его выполнены подвижными, трансформатор снабжен дополнительными механизмами свободного хода и дополнительным планетарным импульсатором, включающим одинаковые основное и дополнительное центральные колеса, связан- .ные с соответствующими дополнительными центральными колесами основного планетарного импульсатора, одно из которых также связано с входным валом, водило и установленные на нем основные и дополнительные сателлиты и подвижные грузы, каждый из подвижных грузов обоих планетарных импуль- саторов выполнен в виде двойного эксцентрика, внутренняя обойма которого соединена с основным сателлитом, наружная обойма имеет паз, а дополнительный сателлит имеет палец для взаимодействия с пазом, каждое ич водил планетарных -импульса- торов связано посредством соответствующего механизма свободного хода с корпусом и выходным валом, а подвижные грузы основного и дополнительного планетарных импульсаторой смещены по Фазе относительно друг друга на 180 градусов.

5

t M,- фмг . 1 приведена кинематическая схема предлагаемого трансформато пд. чч фиг, 2-5 - соответственно се- чония ЛК, KI,, CD и №, обозначенные нл Фи г, 1.

Трансформатор содержит корпус 1, с которым шарнирно связано водило, выполненное в виде диска 2, соединенного с таким же диском 3 четырьмя шгик-тми t, с которыми связаны шарнир нг ступицы 5 четырех двойных эксцент риков на внутренней обойме 6 которых сидят свободно четыре наружных обоймы 7 с пазами 8. R эти пазы входят пальцы 3 четырех дополнительных сателлитов 10, сидящих свободно на ступицах г обойм 6 и входящих в зацепление с дополнительным центральным колесом 11, жестко закрепленном на центральном валу 12. На другом конце этого вала закреплена шестерня 13, входящая в зацепление с колесом 1ч, жестко закрепленном на промежуточном валу 15, несущем шестерню 16, входящую в зацепление с ведущим звеном 17, находящимся в зацеплении с колесом 18, которое жестко закреплено на валу 19. Этот вол образует шарнир с водилом 20, сидящим свободно на центральном вапу 12 и несет жестко на нем закрепленную шестерню 21, входящую в зацепление с колесом 22„ Звенья 17-22 образуют планетарный механизм, в котором звенья 17 и 2 являются центральными колесами, звенья 18, 19 и 2j - сдвоенным сателлитом, а звено 20 - водилом. Колесо 22 имеет жесткую связь с полым валом основного центрального колеса 23, входящего в зацепление с четырьмя основными сателлитами 2, сидящими жестко на ступицах 5 эксцентриков 6„ Входной и выходной диски с четырьмя шейками k образуют единый барабан, н; ступице 25 которого жестко закреплена обойма 26 муфты свободного хода., В гнездах наружной поверхности этой обоймы расположены ролики 27, взаимодействующие с неподвижной наружной обоймой 28„ Внутренняя поверхность обоймы 26 взаимодействует с роликами 29 внутренней подвижной обоймы 30, жестко соединенной с выходным валом 31 несущим маховик 32, огибаемый тормозной лентой 33. На втором конце ступицы 5 закреплены четыре дополнительных сателлита Зч, входящих в зацепление с дополнитель

. 201056

ным центр ип-ным колесом ri, жестко соединенным со ступицей J.6 нл втором концп которой закреплено оснон- НОР центральное колесг. 3 дополнительного импульсатора, входящее в зацепление с. четырьмя основными сателлитами 38, жгстко закрепленными на ступицах 39, шарнирно соединенных

IQ с шейками (0 двух дискор И, образующих водило дополнительного импульсатора, причем на ступицах 39 закреплены внутренние обоймы 2 четырех подвижных грузов, наружные обой15 мы 3 которых имеют пазы , в которые входят пальцы ч5 четырех дополнительных сателлитов (6, шарнирно связанных со ступицами 39 ч входящими р зацепление с дополнительным

20 центральным колесом ч7, жестко закрепленном на втором конце центрального вала 12, продолженного от основного импульсатора к дополнительному, при этом диски ч1 несут среднюю

25 обойму 8 механизма свободного хода дополнительного импульсатора. В гнездах наружной поверхности этой обоймы расположены ролики чд, соприкасающиеся с неподвижной наружной обой30 мой SO,, Внутренняя поверхность средней обоймы 8 соприкасается с роликами 51 внутренней подвижной обоймы 52, жестко соединенной г выходным валом 31 маховика 32.

35 Инерционный трансФормлт . р.раща- ющего момента работает следу - цим образом.

От двигателя приводится во вращение центральный вал 12, от которо40 го приводится во вращение шестерни 11, 13 и 47. Шестерня 11 вращает дополнительный сателлит 10 с пальцем, который с помощью паза 8 приводит во вращательное движение наружную

45 обойму 7, которая имеет кольцевой выступ, входящий в кольцевой паз внутренней обоймы 6. От дополнительного колеса 7 приводится во вращение сателлит чб с пальцем 5, кото.50 РЫЙ с помощью паза ч4 приводит во вращательное движение обойму 3, которая имеет кольцевой выступ, входящий в кольцевой паз обоймы ч2. Из сечении KI, и MN на фиг.З и фиг.5

55 видно, что четыре обоймы 7 основного импульсатора направлены по радиусу от центра, а четыре обоймы чЗ дополнительного импульсатора направлены по радиусу к центру устройства.

Между направлениями обойм основного и дополнительного импульсатора образуются углы 180°, а направления вращения обойм 7 и 3 одинаковы. От шестерни 13 вала 12 приводится в движение ряд И-2 зубчатых колес, примем сателлит 2, тесно связанный со ступицей 5 обоймы 6, вращает эту обойму. Передаточное отношение ряда колес 13-23 при неподвижном водиле 20 должно быть равно 3п-гъ Na ступице 5 сателлита 2k жестко сидит дополнительный сателлит который вращает дополнительное колесо 35 вала 36, от которого вращается основное центральное колесо 37, а затем основной сателлит 38 ступицы 39 внутренней обоймы 2. Передаточ- ное отношение ряда колес З -З-б при неподвижном водиле 20 должно быть равноU54-36 Следовательно образуется единая кинематическая цепь зубчаты колес 13-38 с U,,. гв 1,- для враще ния одновременно внутренних обойм 6 и 42С В то же время пары колес 11-10 и вращают наружные обоймы 7 и 3 от. одного центрального вала 12.

При неподвижном водиле 20 колеса 11 и 23 имеют одну и ту же угловую скорость и не имеют относительного движения. Тогда в основном импульса- торе сателлиты 2 и 10 не .имеют относительного движения и обоймы б и 7 вращаются как одно целое,, Все сказанное относится и к работе звеньев 37, 38, 7, «б, и 3 дополнительного импульсатора„ На фиг.З и фиг.5 показано, что центры масс грузов 7 . и 3 располагаются на наибольшем радиусе р.от оси вращения и 0 обойм 6 и 2, и следовательно, при этом, развивается максимальная сила инерции подвижными грузами обоих импульт саторов. Эта сила создает момент на радиусе, длина которого R равна расстоянию от оси вращения вала 12 до Оси вращения k на.основном имлульса- торе и до оси вращения-40 на дополнительном импульсаторе. Эта длина остается постоянной. Грузы 7 и 3 располагаются попарно на вертикальной и горизонтальной осях устройства Вращающий момент создается каждой парой грузов и изменяется по зна ку. Если считать позицию грузов 7 и 3 на Лиг, 3 и фиг. 5 как начальную, то можно считать, что в этой пози,10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

ции моменты, развиваемые грузами, равны нулю. При повороте грузов 7 на 9-0 вокруг оси шейки Ц (фиг„3, сечение KL) моменты двух грузов, расположенных на вертикальной оси, и моменты двух грузов, лежащих на горизонтальной оси, направлены оба против часовой стрелки и суммируются (положительный момент). При повороте грузов 3 на 90° вокруг оси шейки 0 (фиг. 5, сечение MN) моменты двух грузов, расположенных на вертикальной оси, и моменты двух грузов, лежащих на горизонтально оси, направлены оба по часовой стрелке (отрицательный момент). При повороте грузов 7 и 3 на 180°от начального положения, они направлены по радиусам к центру вращения и моменты, развиваемые грузами, равны нулю„ При повороте грузов 7 на 270° от начального положения моменты грузов, расположенных на вертикальной оси и моменты грузов, расположенных на горизонтальной оси, направлены оба по ча- совой стрелке, и суммируются (отрицательный момент). При повороте грузов 3 на 270° от начального положения моменты грузов, расположенных на .вертикальной оси, и моменты грузов, расположенных На горизонтальной оси, направлены оба против часог- вой стрелки и суммируются (положи- : тельный момент).

Рассмотрим последовательность воздействия моментов на маховик через механизмы свободного хода основного и дополнительного импульсаторов. Пусть средняя подвижная обойма 26 (фиг„ 2) вращается по часовой стрелке под действием импульса отрицательного момента основного импульсатора. При этом ролики 27 расклиниваются на неподвижной наружной обойме 28, а ролики 29 заклиниваются на внутренней подвижной обойме 30, которая приводит в движение маховик 32 по часовой стрелке. На рассматриваемом участке поворота грузы A3 соз дают положительный момент. Средняя обойма- 8 вращается против часовой стрелки и ролики 9 заклиниваются на наружной неподвижной обойме 50. Положительный момент нейтрализуется. Маховик 32 при движении его по часовой стрелке расклинивает ролики 51 с помощью внутренней подвижной обоймы 52 и МСХ дополнительного импульсатора не препятствует вращению маховика 32. Пусть средняя подвижная обойма 26 вращается против часовой стрелки под действием импульса положительного момента. При этом ролики 27 заклиниваются на неподвижной на ружной обойме 28, обойма 26 останавливается и действие импульса положительного момента нейтрализуется. На этом участке грузы 43 создают отрицательный момент. Средняя обойма 48 вращается по часовой стрелке,, При этом ролики 49 расклиниваются на неподвижной наружной обойме 50, а ро- лик 51 заклиниваются на внутренней подвижной обойме 52,.которая передает импульс отрицательного момента на маховик 32. Таким образом, за одну половину оборота грузов 7 и 43 импульс отрицательного момента (вращение по часовой стрелке) передается маховику 32 от основного импульса- тора, а за вторую половину оборота этих грузов.импульс отрицательного момента (вращение по часовой стрел- ке) передается маховику 32 от дополнительного импульсато0а. Таким образом, за один оборот грузов 7 и k3 маховик не имеет участков, когда он не находится под воздействием положительных импульсов Неравномерность движения маховика значительно уменьшается и появляется возможность работы без маховика. I. -....

При движении водила 20 появляется относительная угловая скорость у сателлитов 24 и 10. В этом случае наруж: ная обойма 7 вращается относительно внутренней обоймы 6, и изменяется ра диус4 вращенияр подвижного груза вокруг шейки 4. При повороте обоймы 7 относительно обоймы 6 на угол .1.80 радиус вращения подвижного груза вокруг оси шейки 4 равен нулю. В этом v случае сила инерции равна нулю и вращающий момент относительно оси вала 12 равен нулю„ В то же время в полнительном импульсаторе появляется относительная угловая скорость у сателлитов 38 и 46. В этом случае обойма 43 вращается относительно обоймы 42 и изменяется радиус вращения р подвижного груза вокруг оси шейки-4.0/. Этот радиус принимает те же значения, что и радиус (3 в основном импульсаторе. Величина силы инерции также принимает те же значения.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Таким образом, вращение подвижных грузов и регулирование величины силы инерции осуществляется одной и той же кинематической цепью. В первом случае, при неподвижном водиле 20, трансформатор имеет одну степень свободы и движущий момент расходуется только на вращение подвижных грузов,, Во втором случае, ПРИ перемещении водила 20, трансформатор имеет две степени свободы. Одна степень свободы сохраняется прежней, т.е„ движущий момент расходуется на вращение подвижных грузов. Вторая степень свободы появляется от перемещения водила 20 в одной и той же кинематической цепи, в результате чего появляется относительное .вращательное движение обойм 6 и 7 и обойм 42 и 4-3. При такой конструкции угловая скорость подвижных грузов обоих им- пульсаторов не изменяется при изме нении величины силы инерции, т.е. при перемещении водила 20.

Ф о р м.у л а изобретения

Инерционный трансформатор вращающего момента, содержащий корпус, входной и выходной валы, механизм свободного хода, планетарный им- пульсатор, включающий центральное колесо, водило и неуравновешенные сателлиты с грузами, и механизм регулирования амплитуд импульсов вращающего момента, от ли ч а ю щ и и с я тем,,что, с. целью, уменьшения неравномерности вращения, ликвидации периода выстоя выходного вала и получения двух последовательных однонаправленных и регулируемых одновременно по величине импульсов вращающего момента с возможностью управления выходной моментной характеристикой, механизм регулирования амплитуд импульсов вращающего момента выполнен соосным по планётарно-перебор- ной схеме с суммарным, передаточным отношением, равным единице при остановленном водиле, которое устанав- :ливается свободно на входном валу с возможностью фиксированного поворота, ведущее звено его соединено зубчатой передачей с входным валом, а ведомое звено - с основным центральным колесом планетарного импульсатора; последний .имеет два дополнительных центральных колеса, идентичных основному, и два дополнительных сателлита, грузы его выполнены подвижный, трансформатор снабжен дополнительными механизмами свободного хода и дополнительным планетарным импульсато- DOM, включающим одинаковые основное и дополнительное центральные колеса, связанные с соответствующими дополнительными центральными колесами основного планетарного импульсатора, одно из которых также связано с входным валом, водило и установленные нл нем основные и дополнительные сателлиты и подвижные грузы, каждый из подвижных грузов обоих планетар

ных импульсаторов выполнен в риде двойного эксцентрика, внутренняя обойма которого соединена сосновным сателлитом, наружная обойма имеет паз, а дополнительный сателлит имеет палец для взаимодействия с пазом, каждое из водил планетарных импульсаторов связано посредством соответствующего механизма свободного хода с корпусом и выходным валом, а подвижные грузы основного и дополнительного планетарных импульсаторов смещены по фазе относительно друг друга на 180°.

Использование: в передачах с бесступенчатым регулированием скорости «рашения и вращающего момента выходного звена. Сущнгч.гь изобретения: инерционный трансформатор содержит механизмы свободного хода, основной и дополнительный одинаковые планетарные импульсаторы с неуравновешенными сателлитамиf на которых установлены подвижные грузы, связанные с механизмом регулирования., С ЦРЛЬЮ повышения равномерности вращения выходного звена неуравновешенные грузы сателлитов дополнительного планетарного импуль- сатора смещены по фазе ка 180° по отношению к неуравновешенным грузам сателлитов основного планетарного им- пульсатора., 5 ил.

19

2li fO9s 76

ft

4В

Фиг

XX

к

tnt w t 9

1И

2 ™db

tk

SO 52 МММ put.4

Фи г. 5

MN

U MtitfbO

J7.47 41