Бесступенчатый редуктор что это

реверсивный бесступенчатый редуктор

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для создания бесступенчатых коробок передач транспортных средств. Реверсивный бесступенчатый редуктор содержит входной и выходной механизмы, передачу, соединяющую их, и устройство для регулирования передаточного отношения. Входной и выходной механизмы выполнены в виде дифференциальных механизмов, одна пара полуосей которых соединена прямой зубчатой передачей, вторая — реверсивной. Устройство регулирования передаточного отношения выполнено в виде двух шестеренчатых гидравлических насосов, вал каждого из которых соединен с одной из полуосей выходного дифференциального механизма. Входные патрубки насосов соединены с резервуаром с рабочей жидкостью, а выходные через регулируемый дроссель также соединены с резервуаром с рабочей жидкостью. Улучшены эксплуатационные характеристики, упрощена конструкция редуктора. 1 ил.

Формула изобретения

Реверсивный бесступенчатый редуктор, содержащий входной и выходной механизмы, передачу, соединяющую их, устройство для регулирования передаточного отношения отличающийся тем, что входной и выходной механизмы выполнены в виде дифференциальных механизмов, а передача, соединяющая их, для одной пары полуосей выполнена прямой зубчатой, для второй реверсивной, устройство регулирования передаточного отношения выполнено в виде двух шестеренчатых гидравлических насосов, вал каждого из которых соединен с одной из полуосей выходного дифференциального механизма, входные патрубки насосов соединены с резервуаром с рабочей жидкостью, а выходные через регулируемый дроссель также соединены с резервуаром с рабочей жидкостью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для создания бесступенчатых коробок передач транспортных средств.

Известна передача, переключаемая под нагрузкой, содержащая ведущий и ведомый коаксиальные валы и две пары фрикционных сцеплений, переключением которых последовательно соединяются две зубчатые передачи [1].

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества коаксиальных валов, зубчатых передач и фрикционных муфт, а также недостаточно широкие функциональные возможности, обеспечивающие только ступенчатое изменение скорости ведомого вала.

Наиболее близким к заявляемому по конструктивным особенностям и достигаемым результатам является устройство для передачи крутящего момента с переменным передаточным отношением, приятым в качестве прототипа [2].

Устройство-прототип содержит входной и выходной механизмы, основную и вспомогательную силовые передачи, соединенные вариатором, механизм для регулирования передаточного отношения.

Недостатком данного устройства является его сложность, обусловленная наличием большого количества сопряженных между собой механизмов, снижающих общую надежность устройства, а также недостаточно высокие функциональные возможности, не позволяющие проводить переключение передач и реверс под нагрузкой.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, — улучшение эксплуатационных характеристик, упрощение конструкции и повышение надежности.

Для решения поставленной задачи в реверсивном бесступенчатом редукторе, содержащем входной и выходной механизмы, передачу, соединяющую их, устройство для регулирования передаточного отношения, в отличие от прототипа входной и выходной механизмы выполнены в виде дифференциальных механизмов, а передача, соединяющая их, для одной пары полуосей выполнена прямой зубчатой, для второй — реверсивной, устройство регулирования передаточного отношения выполнено в виде двух шестеренчатых гидравлических насосов, вал каждого из которых соединен с одной из полуосей выходного дифференциального механизма, входные патрубки насосов соединены с резервуаром с рабочей жидкостью, а выходные — через регулируемый дроссель также соединены с резервуаром с рабочей жидкостью.

На чертеже показана схема заявляемого устройства.

Входной вал 1 через коническую шестерню 2 соединен с центральным колесом 3 входного дифференциала 4, одна полуось которого соединена с помощью шестерен 5 и 6 с полуосью дифференциала 7, вторая полуось дифференциала 4 соединена с помощью шестерен 8 и 9 и паразитной шестерни 10 с соответствующей полуосью дифференциала 7. Зубчатые колеса 5,6,8,9, и 10 составляют передачу, соединяющую входной и выходной дифференциальные механизмы. К полуосям дифференциала 7 присоединены валы шестеренчатых гидравлических насосов 11 и 12. Входные патрубки 13 и 14 насосов 11 и 12 соединены с резервуаром с рабочей жидкостью 16. Выходные патрубки насосов через регулируемый дроссель 15 также соединены с резервуаром 16. Дифференциал 7 через центральное колесо 17 и коническую шестерню 18 соединен с выходным валом 19.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени регулируемый дроссель 15 полностью открыт. Вращение входного вала 1 через шестерню 2 передается центральному колесу 3 дифференциала 4. Полуоси дифференциала 4 начинают вращать шестерни 5 и 8 в одинаковом направлении. Вращение через шестерни 6, 9 и 10 передается дифференциалу 7, причем полуоси этого дифференциала вращаются в разные стороны, поэтому на центральное колесо 17, шестерню 18 и выходной вал 19 вращение не передается. Насосы 11 и 12 вращаются, перекачивая рабочую жидкость без сопротивления. С помощью регулируемого дросселя 15 перекрываем выход одного из насосов, например насоса 12. По мере роста сопротивления потоку жидкости на выходе насоса 12 растет тормозящий момент на его валу, что приводит к уменьшению скорости вращения шестерен 5 и 6 и связанных с ним полуосей дифференциалов 4 и 7.

Одновременно на ту же величину возрастает скорость вращения шестерен 8 и 9 и связанных с ними полуосей дифференциалов 4 и 7. Разность скоростей вращения полуосей дифференциала 7 приводит к тому, что начинают вращаться центральное колесо 17, шестерня 18 и выходной вал 19. По мере увеличения сопротивления потоку рабочей жидкости из насоса 12, создаваемого с помощью дросселя 15, увеличивается скорость вращения выходного вала 19. При полном закрытии выхода жидкости из насоса 12 связанные с ним полуоси дифференциалов 4 и 7 останавливаются, вращение передается через шестерни 8, 9 и 10, при этом скорости вращения входного 1 и выходного 19 валов равны между собой.

Таким образом, с помощью дросселирования рабочей жидкости, выходящей из одного из насосов, можно плавно изменять передаточное отношение передачи от 0 до 1, причем направление вращения выходного вала можно изменять, не прерывая кинематической связи входного и выходного валов.

Для реверсирования вращения выходного вала 19 при неизменном направлении вращения входного вала 1 достаточно с помощью дросселя 15 создать сопротивление потоку жидкости на выходе насоса 11, причем скорость вращения выходного вала 19 пропорциональна тормозному моменту на валу насоса 11.

Заявляемое устройство может быть выполнено в виде корпуса с масляной ванной, в которую погружены все механизмы, причем масло одновременно используется как для смазки трущихся частей, так и в качестве рабочей жидкости для насосов. Регулируемый дроссель, выполненный в виде трехходового вентиля, может управляться как вручную, так и с помощью сервомеханизма, дистанционно. Возможно программное управление.

По сравнению с известными конструкциями редукторов заявляемое техническое решение обладает следующими преимуществами:
— простотой управления редуктором, обусловленной тем, что для изменения передаточного отношения устройства достаточно повернуть заслонку дросселя;
— реверс и изменение скорости вращения осуществляются без разрыва кинематической цепи, что позволяет осуществить регулирование под нагрузкой и повысить надежность;
— использование гидравлических насосов в качестве тормозных устройств позволяет повысить ресурс редуктора и уменьшить износ, что повышает эксплутационные качества редуктора.

Источники информации, принятые во внимание
1. Авт.св. СССР 1160943, БИ 21, 1985 г.

2. Авт.св. СССР 4767633, БИ 25, 1975 г. — прототип.

Источник

Принцип работы автоматического бесступенчатого привода автомобиля (в дальнейшем АБПА) с электромеханическим регулированием числа оборотов вторичного вала редуктора (условно коробки передач)

Телекало Геннадий Антонович

Предлагаемый и описанный ниже принцип работы автоматического бесступенчатого привода автомобиля (в дальнейшем АБПА) с электромеханическим регулированием числа оборотов вторичного вала редуктора (условно коробки передач) является новым и не имеет аналогов в зарубежном и отечественном автомобилестроении. В конструкции привода за основу взята конструкция типового планетарного редуктора с подвижным планетарным колесом, число оборотов выходного вала которого регулируется механическим способом с передаточным числом от ноля до максимального заложенного при проектировании редуктора.

Изменение числа оборотов выходного вала редуктора изменяется плавно в зависимости от нагрузки и числа оборотов двигателя.

Ниже приводится краткое описание принципа работы редуктора, его недостатки и преимущества.

Кинематическая схема автоматического бесступенчатого привода автомобиля (АБПА) с электромеханическим регулированием числа оборотов выходного вала.

Б. Исполнительный электродвигатель;

Е — Е. Червячный редуктор.

Д. Планетарный редуктор.

Ж. Шлицевые муфты селектора включения: парковка; вперед; назад.

С. Комплект шестерен переднего и заднего хода (обратное вращение).

1). Комплект шестерен червячного редуктора.

2). Входной вал планетарного редуктора.

3). Выходной вал планетарного редуктора.

4). 4,5,6 – комплект шестерен заднего хода автомобиля

В данной конструкции бесступенчатого привода используется планетарный редуктор с расторможенным планетарным колесом с максимальным передаточным числом определяемым конструкцией автомобиля и его силового агрегата. Планетарное колесо соединяется с червячным редуктором (В, Е) посредством комплекта шестерен (1). Вращается это колесо при помощи электродвигателя постоянного тока с регулятором числа оборотов (Б) (командоконтроллер). Электродвигатель приводится в движение от аккумулятора и генератора автомобиля. В конструкции отсутствует муфта сцепления и различные фрикционные элементы.

Конструкция работает следующим образом:

1). Селектор включения устанавливается в положение – парковка. Включается двигатель на холостом ходу. Приходит в движение первичный вал планетарного редуктора из-за вращения электродвигателя. Командоконтроллер электродвигателя устанавливается на максимальные обороты. Электродвигатель через червячную передачу (Е) и комплект шестерен (1) приводит во вращение планетарную шестерню редуктора – но в обратную сторону от направления вращения входного вала редуктора. Передаточные числа шестерен подобраны таким образом, чтобы на холостом ходу двигателя автомобиля, число оборотов выходного вала редуктора было равно нулю.

В таком положении электродвигатель делает максимальное количество оборотов, выходной вал редуктора не вращается.

Для дальнейшего движения вперед или назад включается муфта (ж) и увеличивается число оборотов двигателя.

2). При увеличении числа оборотов двигателя увеличиваться число оборотов выходного вала редуктора. Одновременно, синхронно, с увеличением числа оборотов двигателя автомобиля принудительно снижается число оборотов электродвигателя, а следовательно и число оборотов планетарной шестерни редуктора. Это снижение происходит при помощи командоконтроллера (К) рис.2.

В итоге число оборотов выходного вала редуктора растёт и достигает максимального значения при окончании вращения (остановки) электродвигателя. Это соответствует остановке планетарной шестерни редуктора. Планетарный редуктор начинает работать в режиме стандартного планетарного редуктора с проектным передаточным числом.

В период – от максимального значения оборотов электродвигателя до его остановки, происходит плавное регулирование числа оборотов выходного вала редуктора. Причем в любом из промежуточных положений система может находиться любое количество времени.

При увеличении крутящего момента на выходном валу редуктора увеличивается передаваемая мощность двигателя через редуктор, что вызывает возникновение, значительного по величине, обратного крутящего момента на планетарной шестерне редуктора. Который, в свою очередь, будет передан на червячную пару привода электродвигателя. Но так как червячная пара обладает свойством самоторможения, разгона электродвигателя не произойдет, а одновременно уменьшит энергозатраты на вращение планетарной шестерни редуктора. Следовательно, энергозатраты на работу электропривода будут снижаться с увеличением крутящего момента и оборотов двигателя автомобиля.

3). Дальнейшее увеличение числа оборотов выходного вала планетарного редуктора будет происходить за счет только увеличения числа оборотов и мощности двигателя и может достигать максимальной расчетной скорости автомобиля (в данном случае).

В этом состоянии – электродвигатель остановлен, планетарный редуктор работает в стандартном режиме. Обороты регулируются подачей топлива в двигатель.

4). При снижении оборотов двигателя и его мощности процесс происходит зеркально наоборот. А при резком сбросе мощности и оборотов двигателя произойдет автоматическое торможение двигателем.

5). Устройство движения обратным ходом и парковка, конструктивно аналогично устройствам механической КПП.

6). Примерная схема работы системы регулирующей обороты электродвигателя представлена на рисунке (рис 2).

Рис 2. Условная схема регулирования и наличие комплектующих агрегатов:

Е – червячная передача; И – электродвигатель: К – командоконтроллер постоянного тока.

Преимущества данного принципа работы АБПА с электромеханическим регулированием числа оборотов.

1). Изменение числа оборотов выходного вала АБПА происходит плавно –бесступенчато с плавным изменением крутящего момента на выходном валу.

2). Простота конструкции. Отсутствие сложного электронно-гидравлического управления процессами в АБПА.

3). Отсутствие муфты сцепления между двигателем и АБПА.

4). Низкая цена производства.

1). Дополнительные энергетические потери на преодоление трения в червячной паре редуктора и работу системы в целом.

Основные заложенные принципы работы новых узлов и агрегатов.

1). Принцип регулирования оборотов электродвигателя при помощи электрического командоконтроллера.

2). Используется принцип самоторможения червячной передачи для предотвращения передачи обратного крутящего момента на электродвигатель при разгоне автомобиля и при торможении двигателем.

3). Принцип использования усилия электродвигателя не на ускорение вращения солнечного колеса редуктора (разгон автомобиля и его движение), а на замедление, что значительно снижает энергетические затраты и требования к мощности электропривода (снижется вес его деталей).

4). Электрический способ
регулирования числа оборотов солнечного колеса редуктора, может быть заменён на
гидравлический.

Источник