Шестеренчатый вариатор

Изобретение относится к устройствам для бесступенчатого преобразования вращательного движения и крутящего момента. Шестеренчатый вариатор содержит два дифференциальных механизма (1, 2), два редуктора (3, 4) с разными передаточными числами. Один из валов каждого редуктора соединен с гидронасосом (11), имеющим регулируемый клапан. Два дифференциальных механизма и два редуктора расположены таким образом, что входные валы редукторов являются полуосями первого дифференциального механизма, выходные валы редукторов являются полуосями второго дифференциального механизма. Дифференциал позволяет распределять вращение между полуосями в интервале от нуля до скорости ведущего вала на одной полуоси, что соответствует интервалу от скорости ведущего вала до нуля на другой полуоси. Скорость вращения ведомого вала вариатора можно изменять с помощью регулируемых клапанов, через которые прокачивают жидкость шестеренчатые маслонасосы, вращаемые определенными валами механизма. При таком выполнении вариатор позволяет изменять величину крутящего момента в любом заданном диапазоне. 2 ил.

 

Устройство, выбранное в качестве прототипа, описано в заявке ЕПВ(ЕР) №272461 от 88.06.29 за №26. Оно состоит из дифференциальной передачи, образующей механическую часть, и гидравлической части, содержащей элементы гидрообъемных передач. Недостатки этого вариатора - все недостатки, присущие гидрообъемным передачам, т.е. сложность, дороговизна гидравлических насосов и моторов с переменными объемами и т.д.

Настоящее изобретение является шестеренчатым механизмом, позволяющим бесступенчато изменять скорость передаваемого вращения и величину передаваемого крутящего момента в необходимом диапазоне. В механизме нет гибких элементов, трения скольжения, передачи мощности жидкими телами.

В основе его работы лежит свойство дифференциального механизма, позволяющее бесступенчато изменять скорость вращения его валов.

Шестеренчатый вариатор состоит из (см. фиг.1, 2):

1, 2 - дифференциальные механизмы,

3 - редуктор максимального передаточного числа вариатора,

4 - редуктор минимального передаточного числа вариатора,

5 - ведущий вал вариатора,

6, 7, 8, 9 - промежуточные валы,

10 - ведомый вал вариатора,

11, 12 - шестеренчатые маслонасосы.

Пунктирными линиями обозначены механическая связь насосов с валами.

Составляющие вариатора расположены следующим образом: входные валы редукторов являются полуосями первого дифференциала, выходные валы редукторов являются полуосями второго дифференциала. Передаточное число вариатора 3 является максимальным передаточным числом вариатора.

Передаточное число редуктора 4, которое может быть меньше еденицы, является минимальным передаточным числом вариатора. Свойство дифференциального механизма позволяет передать мощность как через каждый редуктор в отдельности, так и через оба редуктора одновременно в различных пропорциях при соответствующей регулировке ее распределения.

При этом мы имеем бесступенчатое изменение скорости вращения ведомого вала в диапазоне от до

где ω₅ - скорость вращения ведущего вала 5, U_max и U_min - передаточные числа редукторов 3 и 4.

Вариатор работает следующим образом.

Вал 5 получает вращение от двигателя. К валу 10 приложен момент, препятствующий его вращению. В момент старта механизма (трогание автомобиля с места) сопротивление наибольшее, насос 11 не препятствует вращению вала 6 и всех вращающихся элементов редуктора 3, вся передаваемая мощность будет идти по линии наименьшего сопротивления через редуктор 3. При этом передаточное число вариатора, т.е. соотношение скоростей вращения вала 5 и вала 10 будет равно передаточному числу редуктора 3. По мере разгона механизма (автомобиля) сопротивление вращению вала 10 уменьшается, что позволяет увеличить передаточное число вариатора, что достигается путем уменьшения сечения регулируемого клапана, через который прокачивает жидкость насос 11. Это приводит к передаче части мощности через редуктор 4. Дальнейшее уменьшение момента сопротивления вращению вала 10 и торможения насоса 11 увеличивает долю мощности, передаваемой через редуктор 4, и при полной остановке редуктора 3 вся мощность будет передаваться через редуктор 4, передаточное число вариатора при этом равно передаточному числу редуктора 4.

Таким образом настоящий вариатор позволяет изменить бесступенчато передаточное число от максимального до минимального, а по мере растормаживания насоса 11 в обратной последовательности.

Насос 12 выполняет дополнительную функцию, а именно в случае, когда трансмиссия становится ведущим звеном, а двигатель ведомым, что имеет место при торможении автомобиля двигателем, позволяет регулировать интенсивность этого торможения.

Для обеспечения движения автомобиля задним ходом редуктор 3 должен иметь нейтральное положение и реверс, включение которого сблокировано с полным открытием клапана насоса 11. При такой конструкции редуктора 3 будет возможно длительное разъединение двигателя и трансмиссии, постоянное высокое передаточное число вариатора при движении автомобиля задним ходом.

Шестеренчатый вариатор, отличающийся тем, что содержит второй дифференциальный механизм, два редуктора с разными передаточными числами, при этом один из валов каждого редуктора соединен с гидронасосом, имеющим регулируемый клапан, а два дифференциальных механизма и два редуктора расположены таким образом, что входные валы редукторов являются полуосями первого дифференциального механизма, выходные валы редукторов являются полуосями второго дифференциального механизма.