Изобретение относится к области транспортного машиностроения и механизмов, в которых необходимо оптимизировать разгон ведомого вала. Примером такого механизма может быть механизм трансмиссии транспортного средства.The invention relates to the field of transport engineering and mechanisms in which it is necessary to optimize the acceleration of the driven shaft. An example of such a mechanism is a vehicle transmission mechanism.
Известны различные пути согласования передаточного отношения при передаче движения от двигателя к исполнительному механизму. Наиболее известным способом является зубчатый редуктор и фрикционные муфты. Эти механизмы описаны, например, в Артоболевский И.И. «Механизмы в современной технике», Том 4 «Зубчатые механизмы» и Том 5 «Фрикционные механизмы». Москва. Наука 1980 г, и в «Преобразователь передаточного отношения, зависящий от нагрузки на валу» Патент RU №2304735 и Патент RU №2333405, Патент RU №2440524.There are various ways of coordinating the gear ratio when transmitting movement from the engine to the actuator. The best known method is a gear reducer and friction clutches. These mechanisms are described, for example, in Artobolevsky II. “Mechanisms in modern technology”, Volume 4 “Gear mechanisms” and Volume 5 “Friction mechanisms”. Moscow. Science 1980, and in the "Converter gear ratio, depending on the load on the shaft" Patent RU No. 2304735 and Patent RU No. 2333405, Patent RU No. 2440524.
Недостатком зубчатых редукторов является то, что при их использовании передаточное отношение трансмиссии изменяется ступенчато, двигатель в большинстве режимов не работает на оптимальном режиме, при этом ухудшается экономичность, увеличиваются нагрузки на двигатель и элементы трансмиссии. Внесение в конструкцию технологически сложных устройств, ступенчатых или бесступенчатых преобразователей передаточного отношения, приводит к усложнению и удорожанию конструкции, а вследствие этого к уменьшению степени надежности. Недостатками известных решений описанных в Патент RU №2304735 и Патент RU №2333405 являются сложность конструкции и неоптимальпый режим работы в процессе изменения передаточного отношения, невозможность изменения крутящего момента при преобразовании передаточного отношения. Недостатком механизма, описанного в заявке на патент №2010111698 является то, что ведомый вал постоянно подключен к валу привода, поэтому, необходимо в трансмиссию включать отдельный механизм, через который, при включении его вне предлагаемого механизма будет проходить вся энергия приводящего двигателя, что приводит к усложнению и удорожанию конструкции. Недостатком механизма, описанного в патенте RU №2440524 является некоторое усложнение конструкции за счет наличия в механизме обгонной муфты, без которой можно обойтись. Недостатком используемых в современном транспортном машиностроении элементов трансмиссии является то, ч то весь крутящий момент двигателя передается через фрикционную муфту.The disadvantage of gear reducers is that when they are used, the gear ratio of the transmission changes stepwise, the engine in most modes does not work at the optimum mode, while the economy decreases, loads on the engine and transmission elements increase. The introduction of technologically complex devices, stepwise or stepless converters of the gear ratio into the design leads to a complication and cost of the design, and as a result to a decrease in the degree of reliability. The disadvantages of the known solutions described in Patent RU No. 2304735 and Patent RU No. 2333405 are the design complexity and suboptimal mode of operation in the process of changing the gear ratio, the inability to change the torque when converting the gear ratio. The disadvantage of the mechanism described in patent application No. 2010111698 is that the driven shaft is constantly connected to the drive shaft, therefore, it is necessary to include a separate mechanism in the transmission through which, when it is turned on, outside the proposed mechanism, all the energy of the drive motor will pass, which leads to the complexity and cost of construction. The disadvantage of the mechanism described in patent RU No. 2440524 is a certain complication of the design due to the presence in the mechanism of an overrunning clutch, which can be dispensed with. The disadvantage of the transmission elements used in modern transport engineering is that the entire engine torque is transmitted through the friction clutch.
Задачей изобретения является осуществление простого и оптимально работающего механизма для разгона ведомого колеса транспортного средства с изменением передаточного отношения и крутящего момента, что приведет к упрощению конструкции коробки скоростей.The objective of the invention is the implementation of a simple and optimally working mechanism for accelerating the driven wheel of a vehicle with a change in gear ratio and torque, which will simplify the design of the gearbox.
Указанная цель достигается тем, что согласно изобретению, в качестве механизма сцепления используют устройство, состоящее из синхронизатора, подключающего планетарный дифференциал, соединяющий его с силовой муфтой скольжения и ведомым валом. Ответная часть муфты соединена с валом привода. Синхронизатор может соединять вал привода с входом дифференциала, выход дифференциала с муфтой или выход дифференциала с ведомым валом. Дифференциал имеет возможность вращаться вокруг своей оси. Синхронизатор включает дифференциал перед включением силовой муфты скольжения. Муфта при ее включении, при проскальзывании, частично блокирует дифференциал, часть энергии передастся вращением дифференциала вокруг своей оси, а часть через шестерни дифференциала. Часть энергии передается по шестерням дифференциала с повышением передаточного отношения и на ведомом валу увеличивается крутящий момент. Передаточное отношение складывается из передаточного отношения шестерен дифференциала и собственного вращения дифференциала вокруг своей оси. Когда силовая муфта полностью заблокирует дифференциал, передаточное отношение механизма сцепления равно единице, крутящий момент на ведомом валу равен крутящему моменту вала привода. При проскальзывании в муфте, часть энергии будет передаваться через шестерни дифференциала и крутящий момент на ведомом валу увеличится.This goal is achieved by the fact that according to the invention, as a clutch mechanism, a device consisting of a synchronizer connecting a planetary differential connecting it to a power sliding clutch and a driven shaft is used. The counterpart of the coupling is connected to the drive shaft. The synchronizer can connect the drive shaft to the differential input, the differential output to the clutch or the differential output to the driven shaft. The differential has the ability to rotate around its axis. The synchronizer activates the differential before engaging the power slip clutch. The clutch when it is turned on, when slipping, partially blocks the differential, part of the energy is transmitted by rotating the differential around its axis, and part through the differential gears. Part of the energy is transmitted along the gears of the differential with an increase in the gear ratio and the torque increases on the driven shaft. The gear ratio consists of the gear ratio of the differential gears and the proper rotation of the differential around its axis. When the power clutch completely blocks the differential, the gear ratio of the clutch mechanism is unity, the torque on the driven shaft is equal to the torque of the drive shaft. When slipping in the clutch, part of the energy will be transmitted through the differential gears and the torque on the driven shaft will increase.
Изобретение поясняется чертежом Фиг. 1, где для примера схематически показаны: синхронизатор, планетарный дифференциал и фрикционная муфта. Вал привода 1 вращает диск фрикционной муфты 2 и, после включения синхронизатором 8, вход дифференциала, водило плане тарной передачи 6 с сателлитами 5. Вращение передается на два выхода планетарного дифференциала. Один выход, венец планетарной передачи 4, который вращается в ту же сторону, в которую вращается вал привода, с большим крутящим моментом и с меньшими оборотами. Второй выход, центральная шестерня 7, соединенная с диском фрикционной муфты 3, вращается в обратную сторону, с меньшим крутящим моментом и с большими оборотами. При сжатии дисков фрикционной муфты 2 и 3, вращение центральной шестерни 7 в сторону обратную вращению вала привода затормозиться, и весь дифференциал начнет вращение вокруг своей оси. При проскальзывании в фрикционной муфте вращение на ведомый вал 9 будет передаваться и через шестерни дифференциала и через вращение его вокруг оси. Если проскальзывания нет, все шестерни относительно друг друга не вращаются, дифференциал вращается вокруг оси, крутящий момент на ведомом валу будет равен крутящему моменту на валу привода. При проскальзывании максимальный крутящий момент будет определяться параметрами зубчатых колес плане гарной передачи. В ином варианте синхронизатор для включения дифференциала может соединять центральную шестерню 7 и диск фрикционной муфты 3. В третьей схеме этого устройства синхронизатор может соединять венец планетарной передачи 4 и ведомый вал 9. В этом случае возможно использование синхронизатора включения передач, находящегося в коробке скоростей.The invention is illustrated in FIG. 1, where, for example, a schematic diagram is shown: synchronizer, planetary differential and friction clutch. The drive shaft 1 rotates the disk of the friction clutch 2 and, after turning on the synchronizer 8, the differential input, the planetary gearbox 6 with satellites 5. The rotation is transmitted to the two outputs of the planetary differential. One exit, the crown of the planetary gear 4, which rotates in the same direction in which the drive shaft rotates, with greater torque and with lower revolutions. The second output, the Central gear 7, connected to the disk of the friction clutch 3, rotates in the opposite direction, with less torque and with high revolutions. When compressing the discs of the friction clutch 2 and 3, the rotation of the central gear 7 in the direction opposite to the rotation of the drive shaft is braked, and the entire differential will begin to rotate around its axis. When slipping in the friction clutch, the rotation on the driven shaft 9 will be transmitted through the differential gears and through its rotation around the axis. If there is no slipping, all the gears do not rotate relative to each other, the differential rotates around the axis, the torque on the driven shaft will be equal to the torque on the drive shaft. When slipping, the maximum torque will be determined by the parameters of the gears in terms of the gearbox. In another embodiment, the synchronizer for connecting the differential can connect the central gear 7 and the friction clutch disk 3. In the third circuit of this device, the synchronizer can connect the planetary gear crown 4 and the driven shaft 9. In this case, it is possible to use the gear shift synchronizer located in the gearbox.
