Управление автомобилями, снабженными коробками скоростей, конусами сцепления, тормозами, акселераторами и прочими частями управления, требует от шофера большой опытности и внимательности, в особенности в городах с большим автомобильным движением, когда шоферу то и дело приходится переставлять рычаг коробки скоростей, включать и исключать конус сцепления, тормозить и т.д. Всякий промах со стороны шофера нередко ведет к крупным авариям с автомашинами, к столкновениям и даже к человеческим жертвам на людных улицах.
Учитывая все эти обстоятельства, настоящее предложение устройства кривошипной переменной передачи имеет целью упростить работу шофера с помощью механизма, автоматически изменяющего в широких пределах передаточное число скоростей от вала двигателя к валу, приводящему в движение ведущие колеса автомобиля, без применения коробки скоростей и конусов сцепления, причем это изменения передаточного числа скоростей производится или от изменения открытия дроссельной заслонки, выпускающей горючее в двигатель, или автоматически от изменения сопротивления, встречаемого автомобилем при движении. Таким образом, вся работа шофера сводится к управлению дроссельной заслонкой, рулем и тормозом. Помимо этого, автоматическое и плавное изменение передаточного числа or вала двигателя к валу ведущих колес способствует троганию с места и остановке без рывков в краткие периоды времени.
Конструктивное оформление данного изобретения осуществляется устройством кривошипа с радиально переставляемым с помощью винтового шпинделя пальцем. Шпиндель поворачивается около своей оси посредством двух конических шестерен, сцепленных с концентрично, и свободно сидящей на валу двигателя ведущей конической шестерней, каковая, в целях автоматического изменения ее вращения относительно вала двигателя, может входить в разновременное сцепление с одним из двух дисков, концентрично и свободно насаженных на валу двигателя и связанных с этим валом посредством зубчатой передачи таким образом, что один из дисков всегда вращается быстрее, а другой медленнее вала двигателя. Разновременное сцепление ведущей шестерни с одним из дисков осуществляется грузом, прикрепленным к ведущей шестерне и снабженным пружиной, под действием коей шестерня может соединяться с диском, опережающим вращение вала и приближающим палец кривошипа к центру двигателя, а под действием центробежной силы - с диском с замедленным против ведущего вала движением удаляющим палец кривошипа от центра вала двигателя; вследствие этого в первом случае скорость движения автомобиля постепенно и плавно автоматически уменьшается, а во втором - увеличивается, число же оборотов вала двигателя всегда устанавливается в соответствии с режимом работы автомашины, что дает экономию в горючем.
На чертеже фиг. 1, 11 и 2 представляют схему устройства и действия механизма кривошипной переменной передачи по двум вариантам; фиг. 3 - продольный вертикальный разрез механизма, и фиг. 4 - разрез по линии АВ на фиг. 3.
Сущность устройства и действия механизма по схеме фиг. 1 состоит в том, что на валу 4 мотора насажен жестко кривошип К с пальцем 1, который, вращаясь, ходит по пазу рычага 2, жестко насаженного на валу 3, сообщая этому валу качательное движение около центральной линии вала. На валу 3 насажены две шестерни 5 и 6 с свободным обратным ходом, причем шестерня 5 может передать вращение от вала 3 к ведомому валу 1 лишь по стрелке 7, а шестерня 6 - только по стрелке 8. Для передачи движения ведомому валу 11 в одном и том же направлении, указанном на фиг. 1 стрелкой, введена промежуточная шестерня 9, входящая в сцепление с шестерней 6 на валу 3 и шестерней 6 на валу 11.
По схеме фиг. 2 второго варианта круговое движение пальцу 1 передается от вала 4 двигателя с помощью конической зубчатой передачи, в остальном все устройство такое же, как и по варианту первому.
Для получения заднего хода автомобиля на валу 3 насажена шестерня 10 могущая вместе с шестернями 5 и 6 передвигаться вдоль оси вала 3. При перемещении всей системы шестерен вправо, шестерни 5 и 6 выходят из сцепления с шестернями на валу 11, а шестерня 101 ходит в сцепление с шестерней 5′, вращая вал в обратную сторону (фиг. 1 и 2 пунктир). Таким образом, меняя положение пальца 1 в отношении центра кривошипа К, получают кривошипную переменную передачу.
Конструктивное оформление данного изобретения состоит в следующем. Кривошипный механизм состоит из каретки 12, (фиг. 3) в коей помещен винтовой шпиндель 13, опирающийся по концам на подшипники и несущий на, верхнем конце коническую шестерню 14, жестко насаженную на шпипделе, а на нижнем конце такую же шестерню 14′, но свободно сидящую на нем. По винту ходит палец 1 кривошипа, могущий перемещаться в одну сторону, так как шпиндель 13 имеет нарезку только на половине свой длины, а потому палец на другую сторону, за центральную линию вала 4, перейти не может, хотя бы шпиндель и вращался. Пружина 15 прижимает палец к резьбе шпинделя, когда палец станет на центр ведущего вала 4 Шпиндель 13 получает вращение от ведущей шестерни 16, свободно насаженной на валу 4. Ведущая шестерня 16 связана с грузом 17 посредством пружины 20 таким образом, что один конец пружины входит в ушко, скрепленное с шестерней 16 а другой конец входит в ушко груза 17. Груз под действием пружины 20 или силы инерции может передвигаться в радиальном направлении вверх или вниз (фиг. 4) и своими зубьями 21 и 22 может входить в сцепление при поднятии вверх с зубом 19 диска 18 или с зубом 23 диска 24 при с пускании вниз.
Диск 24 свободно насажен непосредственно на валу 4 двигателя, а на его ступице свободно насажен диск 18. На ступице диска 24 жестко насажена шестерня 29, входящая в сцепление с шестерней 26, сидящей жестко на валу А; на ступице диска 18 насажена жестко шестерня 30, входящая в сцепление с шестернею 25 на том же валу А, вал А получает вращение от вала 4 через посредство пары шестерен 28 27 (фиг.3).
Зубчатая передача, связывающая диски 18 и 24 с валом 4, рассчитана так, что один диск 24 вращается быстрее, а другой 18 медленнее вала; передаточное же число шестерен; 27-28 имеет среднее отношение по сравнению с другими парами 26-29 и 25-30.
Таким образом, ведущая шестерня 16 может быть приводима во вращение или через диск 18, когда под действием силы инерции груз 17 поднимется вверх и своим зубом 21 сцепится с зубом 19 диска 18, приводя в движение связанную с ним пружиной 20 шестерню 16; или через диск 24. когда под действием пружины 20 груз 17 переместится вниз и своим зубом 22 сцепится с зубом 23 диска 24, причем вращение ведущей шестерни 16 и шпинделей 13 будет происходить в разные стороны, в зависимости от того, с каким из этих двух дисков 18 и 24 шестерня взошла в жесткое сцепление через зубья в грузе 17 и дисках. Пусть зуб 23 (фиг. 4) диска 24 вошел в сцепление с зубом 22, 18, 24 груза 17, тогда, при вращении вала 4 постоянно в одну сторону по направлению часовой стрелки, груз и связанная с ним ведущая шестерня 16 будут вращаться по направлению, обратному движению часовой стрелки, а шестерня 14 и шпиндель 13 - по направлению часовой стрелки, перемещая палец 1 в низ в его положение в центре вала 4, при котором рычаг 2 вала 3 (фиг. 1) будет находиться в покое, а следовательно, будет в покое и ведомый вал 11, приводящий в движение автомашину: - машина стоит. При сцепление же зуба 21 груза 17 с зубом 19 диска 18 шестерня 16 будет вращаться по часовой стрелке, а шпиндель 13 - обратно часовой стрелке, перемещая палец 1 вверх по своей нарезанной части, удаляя его от центра вала 4. Тогда под воздействием пальца рычага 2 вала 3 начнет совершать качательное движение, амплитуда размаха которого будет увеличиваться по мере удаления пальца от его центрального положения, благодаря чему вал 11 будет увеличивать скорость своего вращения, а следовательно, будет увеличиваться и скорость движения автомобиля.
Действие кривошипной переменной передачи заключается в следующем. Когда вал 4 находится в покое, то палец 1 кривошипа находится в центре вращения, а потому вращение пальца не может вызвать колебания вала 3 (см. схему фиг. 1), Если пустить двигатель на малый ход с числом оборотов значительно ниже того, которое требуется чтобы груз 17 под действием центробежной силы вышел из воздействия на него а следовательно и на ведущую шестерню 16) зуба 23 диска 24, автомобиль не движется с места так как вследствие сцепления шестерни 16 с диском 24 шпиндель 13, вращаясь, все время будет отводить палец на центр кривошипа. Таким образом, при числе оборотов мотора ниже нормального автомобиль не сдвинется с места. При постепенном увеличении числа оборотов мотора и доведении его до нормального, груз 17 под действием центробежной силы, поднимаясь по радиусу вверх, войдет в сцепление через зуб 21 с зубом 19 диска 18, приведет во вращение шестерню 16, а следовательно и шпиндель 13, отводя палец 1 от центра наружу, и тем самый приведет в колебательное движение рычаг 2, передающий вращение вала 4 ведомому валу 11, и от него к колесам автомобиля, который начнет двигаться (фиг. 1).
Если оставить дроссельную заслонку для впуска газа в двигатель в положении, соответствующем началу движения автомобиля, то вскоре наступит момент, когда установится равновесие между развиваемой мотором мощностью при данном открытии заслонки и сопротивлением движению двое потери в самом механизме, передающем движение с вала 4 на вал 11, тогда ведущая шестерня 16 не сцеплена с одним из дисков 24 и 18, палец 1 находится в стабильном положении, соответствующем данному режиму движения автомобиля, автомобиль не прибавляет хода. Для увеличения скорости движения автомобиля увеличивается открытие дроссельной заслонки, отчего число оборотов вала 4 возрастает, ведущая шестерня 16 снова войдет в сцепление с диском 18, вращая шпиндель 13 до тех пор, пока палец 1 не займет положения, при котором скорость движения автомобиля будет соответствовать мощности, развиваемой мотором, т.е. когда настанет равновесие между движущей силой и сопротивлением.
Пусть требуется уменьшить скорость движений автомобиля плавно до момента остановки. Для этого дроссельная заслонка медленно закрывается, число оборотов ведущего вала 4 начнет падать, упругость растянутой пружины 20 груза 17 превысит усилие центробежной силы, груз передвинется к центру вала и, войдя в сцепление с диском 24, приведет во вращение ведущую шестерню 16 и шпиндель 13, тогда палец 1 начнет передвигаться к центру кривошипа, вследствие чего амплитуда качания рычага 2 уменьшится, а потому уменьшится передаточное число от вала 4 к валу 11; вал будет делать меньшее число оборотов, автомобиль начнет уменьшать скорость и когда палец станет на центр вращения вала 4, автомобиль остановится, так как передаточное число станет равно нулю. Поддерживая открытие дроссельной заслонки в промежуточных положениях между закрытым ее положением и полным открытием возможно держать ту или иную скорость движения автомобиля. Точно так же описанный механизм дал возможность, не меняя открытия дроссельной заслонки, автоматически при неизменной мощности, развиваемой мотором, изменять скорость автомобиля в соответствии с величиной изменяющегося сопротивления при движении. Действительно, пусть автомашина перешла с плохой грунтовой дороги на хорошо мощеную дорогу, например асфальтовую. Сопротивление движению уменьшается, двигатель начнет повышать число оборотов; шестерня 16 войдет в сцепление с диском 18, начнет вращать шпиндель 13, передвигая палец 1 наружу от центра кривошипа вследствие чего передаточное число от вала 4 к валу 11 увеличится, а следовательно увеличится и скорость автомашины, число же оборотов двигателя опустится до прежнего значения. При увеличении сопротивления движению процесс изменения скорости происходит таким же образом, но лишь в другом направлении, т.е. при уменьшении числа оборотов двигателя шестерня 16, войдя в сцепление с диском 24, начнет передвигать палец 1 ближе к центру, скорость движения автомашины уменьшится, но число оборотов двигателя увеличится, приближаясь к нормальному, при котором мощность мотора наибольшая, что является необходимым при переходе с дороги хорошей на плохую, и, представляющую значительное сопротивление движению автомашины.
Таким образом описанное устройство кривошипной переменной передачи отличается особыми, присущими ему характерными признаками, заключающимися в том, что передача дает возможность применить два способа езды: первый - с переменной величиной открытия дроссельной заслонки, устанавливая ту или иную скорость движения автомашины второй - с постоянной величиной открытия дроссельной заслонки, но с переменной скоростью движения автомашины, причем в обоих случаях двигатель работает с постоянным числом оборотов, что устанавливается автоматически независимо от шофера, чем значительно облегчается работа шофера, сводящаяся при данном механизме лишь к управлению рулем и нажатию на акселлератор.
1. Кривошипная переменная передача с пальцем кривошипа, радиально переставляемым по винтовому шпинделю, укрепленному на валу и поворачиваемому около своей оси посредством двух конических шестерен путем вращения ведущей шестерни относительно концентрически расположенного на ней вала, отличающаяся тем, что в целях автоматического изменения направления относительного вращения ведущей фонической шестерни, применены два концентрические диска, разновременно сцепляемых с ведущей шестерней и связанных с валом посредством зубчатой передали таким образом, что один из них всегда вращается быстрее, а другой медленнее вала.
2. Форма выполнения передачи по п. 1, отличающаяся тем что для разновременного сцепления ведущей шестерни 16 соответственно с дисками 18, 24 применен груз 17, сцепляющий шестерню 16 под действием пружины 20 с диском 24, а под действием центробежной силы - с диском 18.
3. Применение в передаче по пп. 1 и 2 для связи дисков 18, 24 с валом 4, несущим винтовой шпиндель 13 с пальцем 1 и шестерню 16, трех пар зубчатых колес 27-28, 26-29 и 25-39, из коих пара 27-28 имеет среднее по сравнению с другими парами передаточное отношение.
