Автоматическая передача кочеткова б.ф.

 

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: автоматическая передача Б. Ф. Кочеткова содержит инерционную муфту с по меньшей мере двумя инерционными грузами и механизмы свободного хода (МСХ). Инерционные грузы могут быть выполнены в виде маховиков сателлитов. Инерционная муфта выполнена в виде планетарного механизма с коническими колесами, сателлиты которого взаимодействуют со своими центральными колесами, которые размещены на установленных коаксиально друг другу ведомых валах. Ведомые валы парами зубчатых колес, имеющими разные передаточные отношения, связаны посредством (МСХ) с выходным валом, а парой, имеющей наименьшее передаточное отношение, связаны посредством тормозного МСХ с выходным валом. В передаче может применяться дополнительная кинематическая связь входного вала с выходным валом посредством пары колес и МСХ. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

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

Известна автоматическая передача, содержащая входной и выходной валы, инерционную муфту, ведущий вал которой установлен на входном валу, дифференциал, первое центральное колесо которого установлено на ведомом валу инерционной муфты, водило связано с выходным валом, и три механизма свободного хода, ведущая и ведомая обойма первого из которых соответственно связаны с входным и выходным валами, ведомый и ведущий валы инертной муфты установлены коаксиально, ведомые обоймы второго и третьего механизмов свободного хода установлены на выходном валу, а ведущие соответственно связаны с водилом и первым центральным колесом, а второе центральное колесо установлено на входном валу (см. авторское свидетельство N 1768843, МКИ F16H33/14, 1990 г. ).

В состав указанной автоматической передачи включен дифференциал, что усложняет устройство, увеличивает размеры и массу механизма, она не обеспечивает передачу вращающегося момента от выходного вала на входной вал, что не позволяет использовать двигатель для торможения рабочей машины.

Известна также автоматическая коробка передач, содержащая входной, выходной и промежуточный валы, инерционную муфту, ведущий вал которой является входным валом передачи, а ведомый вал постоянно кинематически связан при помощи первой пары колес с выходным валом, промежуточный вал установлен соосно выходному валу и связан с ним при помощи механизма свободного хода, а с входным валом кинематически связан при помощи второй пары колес, имеющей более высокое передаточное отношение по сравнению с первой парой колес (см. авторское свидетельство N 1504423, М. Кл. F16H5/46, 1987 г.).

У этой автоматической коробки передач отсутствует возможность передачи вращающего момента от выходного вала на входной вал, что сужает функциональные возможности механизма, передача не позволяет передавать вращающий момент на неподвижный заторможенный нагрузкой выходной вал, что исключает возможность плавного пуска рабочей машины из неподвижного положения, выходной и промежуточный валы передачи установлены параллельно инерционно инерционной муфте, что увеличивает ее габариты, а соответственно и массу.

Изобретение обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в возможности работы в автоматическом вариаторном режиме, расширении диапазона регулирования передаточного отношения и величины передаваемого вращающегося момента в зависимости от нагрузки при высоких показателях коэффициента полезного действия, обеспечении передачи вращающего момента от входного вала на неподвижный заторможенный нагрузкой вал, а также от выходного вала на входной вал, уменьшении габаритов и массы при одновременном упрощении устройства.

Указанный технический результата достигается тем, что в автоматической передаче, содержащей параллельные входной и выходной валы, инерционную муфту, ведущий вал которой совмещен с выходным валом, а ведомый вал кинематически связан с выходным валом при помощи зубчатых колес, применяется инерционная муфта, содержащая по меньшей мере два инерционных груза, каждый из которых связан со своим ведомым валом, эти ведомые валы установлены коаксиально друг друга и каждый из низ связан с выходным валом при помощи отдельной пары зубчатых колес, которые имеют разные по величине передаточные отношения, при этом каждая пара зубчатых колес, кроме пары колес с наименьшим передаточным отношением, связана с выходным валом при помощи механизма свободного хода, ведущая обойма которого связана с соответствующим ведомым валом инерционной муфты, а ведомая обойма с выходным валом, ведомый вал инерционной муфты, связанный с парой колес, имеющей наименьшее передаточное отношение, связан с входным валом при помощи механизма свободного хода, ведущая обойма которого установлена на указанном ведомом валу, а ведомая обойма связана с входным валом.

Инерционная муфта содержит установленное на ведущем валу водило в виде расположенных равномерно по окружности радиальных выступов с осями на концах, на каждой из осей размещен инерционный груз в виде маховика, имеющий в своей центральной части обращенную к оси муфты выемку, в которой располагается прикрепленный к маховику сателлит в виде конического зубчатого колеса, обращенного своим зубчатым венцом в сторону оси муфты и находящегося в зацеплении со своим центральным коническим колесом, установленным на своем входном валу, все центральные колеса соосны и размещены в центральной полости, образованной из выемок всех маховиков, роль маховика может выполнять массивный сателлит.

Как частный случай выполнения входной вал размещен соосно внутри коаксиально установленных полых ведомых валов инерционной муфты, выступает с обеих сторон передачи и связан с выходным валом при помощи пары зубчатых колес с наибольшим передаточным отношением по сравнению с другими парами колес и механизмом свободного хода, обоймы которого установлены так же, как у других пар колес.

Указанные существенные признаки, характеризующие изобретение, обеспечивают достижение заданного технического результата за счет применения отдельных кинематических связей каждого из инерционных грузов с выходным валом. При этом устраняется необходимость использования в составе передачи дифференциала, что имеет место у приведенного выше аналога и других известных автоматических передач.

На фиг. 1 и 2 показано устройство автоматической передачи в двух проекциях соответственно; на фиг. 3 приведен частный случай выполнения передачи.

Автоматическая вариаторная передача (фиг. 1 и 2) содержит входной 1 и выходной 2 валы. Входной вал является одновременно ведущим валом 1 инерционной муфты. На ведущем валу 1 установлено водило 3 в виде радиальных выступов, размещенных равномерно по окружности. Концы выступов 3 выполнены в виде осей 4 и на них установлены инерционные грузы в виде маховиков 5, в центральной части каждого из которых имеется выемка 6, в которой размещен прикрепленный к маховику сателлит 7 в виде конического зубчатого колеса, обращенного своим зубчатым венцом в сторону оси 0-0 передачи. При большой массе сателлитов 7 маховики 5 могут не применяться. Каждый из сателлитов 7 находится в зацеплении со своим центральным колесом 8, выполненным в виде конического зубчатого колеса. Каждое центральное колесо установлено на своем валу, являющимся ведомым валом 9 инерционной муфты. В целом в передаче содержится одинаковое количество инерционных грузов в виде маховиков 5, сателлитов 7, центральных колес 8 и ведомых валов 9, при этом ведомые валы установлены коаксиально относительно друг друга. Каждый ведомый вал при помощи своей пары колес 10, 11 или 12, 13, имеющих разное передаточное соотношение, связан с выходным валом 2. При этом каждая пара колес, кроме пары колес 12, 13 с наименьшим передаточным отношением, связана с выходным валом при помощи механизма 14 свободного хода, ведущая обойма которого связана с соответствующим ведомым валом 9 инерционной муфты, а ведомая обойма с выходным валом 2. Ведомый вал 9, связанный с парой колес 12, 13, имеющей наименьшее передаточное отношение, связан с входным валом 1 при помощи механизма 15 свободного хода, ведущая обойма которого установлена на указанном ведомом валу, а ведомая обойма связана с выходным валом. Маховики 5 удерживаются на осях 4 при помощи стопоров 16. Осевые линии 0₁ 0₁ сателлитов 7 перпендикулярны осевой линии 0-0 входного вала 1 и передачи в целом все эти линии пересекаются в одной центральной точке 0¹.

При частном случае выполнения автоматической передачи (фиг. 3) входной вал 1 размещен соосно внутри полых, коаксиально установленных ведомых валов 9 инерционной муфты, выступает с обеих сторон передачи и связан с выходным валом 2 при помощи пары зубчатых колес 17, 18 и механизма 19 свободного хода. Указанная пара колес 17, 18 имеет наибольшее передаточное отношение по сравнению с другими парами 10, 11 и 12, 13, связывающими ведомые валы 9 с выходным валом 2. Ведущая обойма механизма 19 свободного хода связана с входным валом 1, а ведомая обойма с выходным валом 2. В остальном данный частный случай выполнения автоматической передачи аналогичен описанному выше (фиг.1 и 2).

Приведенные конкретные по выполнению автоматические передачи содержат по два диаметрально размещенных относительно оси 0-0 маховика 5 и соответственно по два сателлита 7, центральных колеса 6 и ведомых вала 9. Однако передача может быть выполнена с большим числом этих взаимосвязанных элементов, при этом водила 3 маховиков закрепляются на входящем валу 1 равномерно по окружности, а все ведомые валы 9 размещаются коаксиально относительно друг друга.

При частном случае выполнения автоматической передачи с четырьмя маховиками, они с целью увеличения их диаметра могут размещаться попарно на диаметральных осях на разных расстояниях этих пар от оси 0-0.

Автоматическая передача работает следующим образом.

При вращении входного вала 1 вместе с маховиками 5 и сателлитами 7 вокруг оси 0-0 и неподвижном ведомом вале 2 в связи с приложенной к нему нагрузкой или началом работы из неподвижного положения ведомые валы 9 и центральные колеса 8 также неподвижны, поскольку они связаны с выходным валом при помощи пар колес 10, 11 и 12, 13. Сателлиты 7 обкатываются по своим центральным колесам 8, приводя маховики 5 во вращение вокруг оси 0₁ 0₁. При этом маховики один относительно другого вращаются в противоположные стороны, что взаимно уравнивает гироскопические силы и устраняет соответствующие нагрузки на подшипники валов. Вращение маховиков одновременно вокруг двух пересекающихся осей 0 0 и 0₁ 0₁ является их вращением вокруг центральной точки 0¹ пересечения этих осей. Вращающиеся маховики имеют определенный момент количества движения. Известно, что момент количества движения тела относительно точки является векторной величиной и при этом он проявляется с соблюдением функционального закона сохранения. В данном случае в связи с вращением маховиков одновременно вокруг указанных выше осей, направление их векторов момента количества движения постоянно принудительно изменяется, что является следствием воздействием на маховики моментов внешних сил со стороны центральных колес 8, ведомых 9 и выходного 2 валов. Согласно закону классической механики о равенстве и противоположной направленности действия и противодействия тел, при этом центральные колеса 8 воспринимают моменты сил со стороны маховиков 5 и передают их через ведомые валы 9 и пары колес 10, 11 и 12, 13 на выходной вал. Величина передаваемых вращающих моментов от каждого из маховиков зависит от интенсивности изменения направления векторов моментов количества движения, т.е. от разности частот вращения ведущего 1 и соответствующего для каждого из маховиков ведомого 9 вала. В связи с направлением потока мощности в сторону выходного вала 2 механизм 14 свободного хода замкнут и вращающие моменты от обоих маховиков 5 передаются через пары колес 10, 11 и 12, 13 на выходной вал. При этом величина передаваемого вращающего момента зависит от передаточных отношений указанных пар колес. При неподвижных выходном и центральных колесах 8 маховики вращаются вокруг своих осей 0₁ 0₁ с максимальной частотой и на выходной вал передается максимальный по величине вращающий момент, под воздействием которого этот вал приводится во вращение. Одновременно приводятся во вращение пары колес 10, 11 и 12, 13, связанные с ними ведомые валы 9 и центральные колеса 8. При вращении центральных колес 8 частота вращения сателлитов 7 с маховиками 5 вокруг осей 0₁ 0₁ уменьшается, что приводит к соответствующему уменьшению величины передаваемого вращающего момента. Передаточное отношение пары колес 10, 11 в направлении от ведомого вала 9 к выходному валу 2 больше, чем у пары колес 12, 13. В связи с этим при увеличении частоты вращения выходного вала 2 частота вращения ведомого вала 9, связанного с парой колес 10, 11, возрастает быстрее, чем частота вращения ведомого вала 9, связанного с парой колес 12, 13. Когда частота вращения ведомого вала, связанного с парой колес 10, 11, сравнивается с частотой вращения входного вала 1, сателлит 7 прекратит перекатываться по связанному с ним центральному колесу 8 с одновременным прекращением вращения маховика 5 вокруг оси О₁ O₁ и передачи вращающего момента. Это приведет к размыканию механизма 14 свободного хода. Дальнейшая передача вращающегося момента от инерционной муфты на выходной вал будет производиться только через пару колес 12, 13, постоянно связанную с выходным валом. При большем числе маховиков и пар колес, имеющих разные передаточные отношения, эти пары колес при возрастании частоты вращения выходного вала будут отсоединяться от этого вала при помощи своих механизмов свободного хода по указанным выше причинам в последовательности уменьшения их передаточных отношений.

При увеличении нагрузки на выходящем валу 2 или уменьшении величины передаваемого вращающего момента по выходному валу 1 произойдет обратный процесс включения в работу ранее отключенных от передачи мощности маховиков, ведомых валов и пар колес.

В том случае, когда поток мощности направления от выходного вала 2 к выходному валу 1, например, при движении транспортной машины по инерции или под углом, и возникает необходимость торможения машины, работа двигателя прекращается. В связи с преимущественным вращением выходного вала 2 за счет кинетической энергии движущейся рабочей машины и торможением при помощи неработающего двигателя входного вала 1 происходит размыкание механизма 14 свободного хода пары колес 10, 11 и замыкание механизма 15 свободного хода, который вводит в сцепление ведомый вал, связанный с парой колес 12, 13 с наименьшим передаточным отношением, и входной вал 1, что обеспечивает передачу потока мощности от выходного вала 2 через пару колес 12, 13, механизм 15 свободного хода и выходной вал 1 на двигатель. Это приводит к торможению рабочей машины при помощи неработающего двигателя.

Автоматическая передача по частному случаю выполнения (фиг. 3) работает так же, как и приведенная выше, с тем лишь отличием, что применение непосредственной связи входного вала 1 с выходным валом 2 при помощи пары колес 17, 18 с наибольшим передаточным отношением и механизма 19 свободного хода вводит дополнительный режим работы с фиксированным по величине передаточным отношением. При этом обеспечивается значительное увеличение вращающего момента при малой частоте вращения выходного вала и передача мощности при высоких показателях коэффициента полезного действия в связи с непосредственной связью входного и выходного валов при помощи одной пары колес. Но вместе с тем передача при этом теряет одно из своих положительных качеств возможность работы и передачи вращающего момента при сколь угодно малой частоте вращения выходного вала и даже при его неподвижности.

Интервал автоматического регулирования величины передаваемого вращающего момента определяется передаточными отношениями применяемых пар колес. Передача мощности при высоких показателях коэффициента полезного действия обеспечивается автоматическим изменением передаточного отношения между входным и выходным валами с соответствующим изменением передаваемого вращающего момента, а также применением кинематической связи между этими валами с применением нескольких пар зубчатых колес. Интервал автоматического регулирования передаточного отношения у передачи при основном варианте ее выполнения неограничен в связи с возможностью вращения входного вала при неподвижном выходном вале. Уменьшение габаритов и массы у вариаторной передачи достигается применением в ее составе только инерционной муфты и пар колес при компоновке всех ее элементов на двух осевых линиях входного и выходного вала. Этим же достигается упрощение устройства. Следовательно, передаваемая автоматическая передача в полной мере обеспечивает достижение заданного технического результата.

Формула изобретения

1. Автоматическая передача, содержащая параллельные входной и выходной валы, инерционную муфту, ведущий вал которой установлен на входном валу, а ведомый вал кинематически связан с выходным валом посредством зубчатых колес и механизмов свободного хода, отличающаяся тем, что инерционная муфта имеет по меньшей мере два инерционных груза и по числу последних ведомые валы, которые установлены коаксиально относительно друг друга и связаны с выходным валом каждый парой зубчатых колес с разными по величине передаточными отношениями, из которых пары зубчатых колес с большим передаточным отношением связаны с выходным валом посредством механизма свободного хода, ведущая обойма которого связана с соответствующим ведомым валом, ведомая с выходным, а входной и выходное валы соединены посредством механизма свободного хода, ведомая обойма которого связаны с входным валом, ведущая с ведомым валом, и зубчатой парой с наименьшим передаточным отношением, связывающей тот же ведомый вал с выходным валом.

2. Автоматическая передача по п.1, отличающаяся тем, что инерционная муфта включает установленные на ведущем валу водило в виде расположенных равномерно по окружности радиальных выступов с осями на концах, на каждой из осей размещен инерционный груз или в виде маховика, имеющего в своей центральной части обращенную к оси инерционной муфты выемку, в которой расположен прикрепленный к маховику сателлит в виде конического зубчатого колеса, или в виде играющего роль маховика массивного сателлита, представляющего собой коническое зубчатое колесо и также имеющего в своей центральной части, обращенной к оси инерционной муфты, выемку, и центральные конические колеса, установленные на соответствующих ведомых валах для взаимодействия с сателлитами и размещенные в центральной полости, образованной из выемок всех маховиков.

3. Автоматическая передача по п.1, отличающаяся тем, что входной вал размещен соосно внутри коаксиально установленных полых ведомых валов, выполнен длиннее последних и связан с выходным валом зубчатой парой с наибольшим передаточным отношением и механизмом свободного хода, ведущая обойма которого связана с входном валом, а ведомая обойма с выходном валом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3