Диференціальний варіатор

1 Диференціальний варіатор, який містить в собі диференціальний механізм планетарного типу з одним степенем ВІЛЬНОСТІ, який при допомозі сателітів водила веденого вала та проміжної зубчатої передачі взаємозв'язаний з ведучим валом двигуна внутрішнього згоряння (д в з), який відрізняється тим, що ведений вал взаємозв'язаний з ведучими колесами транспортного засобу, а також при допомозі шарнірно закріплених на водилі веденого вала і сателітів на своєму вході взаємодіє з вхідним зубчатим колесом ведучого вала д в з та з центральним зубчатим колесом диференціального механізму, в яких взаємодіючі передаточні відношення, взяті від U 5 7 та U н 7 • в а в т о м а тичному порядку підсумовуються, а на виході ведений вал з закріпленим водилом або зубчатим колесом при допомозі проміжної зубчатої передачі взаємодіє з центральним зубчатим колесом диференціального механізму та з нерухомим зубчатим колесом або з самим корпусом варіатора, в якому взаємодіючі передаточні відношення, одержані від Винахід відноситься до диференціальних варіаторів планетарного типу з автоматичним регулюванням редуктивним передавальним відношенням при безступовій ЗМІНІ швидкості ВІДПОВІДНО від подачі пального і тягового отру транспортного засобу, може бути використовано в автомобілі, тракторі, тепловозі, теплоході, танко, авю, машіно будуванні і т д Відомо Є варіатор що містить ведучий і веде або Ц д і з + + , або , перемножаються на суму попередніх відношень і передаються ведучим колесам транспортного засобу для взаємодії в прямому та зворотному напрямку з силами опору дороги та середовища 2 Диференціальний варіатор по п 1, який відрізняється тим, що як проміжна зубчата передача можуть служити чотириланковий планетарний механізм, сателіти якого шарнірно закріплені на спільному водилі веденого вала і зв'язані з нерухомим зубчатим колесом і з центральним зубчатим колесом, або чотириланковий планетарний механізм, торцева поверхня центрального зубчатого колеса служить водилом, а сателіти взаємодіють з зубчатим колесом веденого вала та з нерухомим зубчатим колесом варіатора або з двоступеневою зубчатою передачею, закріпленою в корпусі варіатора, здвоєні зубчаті колеса якої взаємодіють із здвоєним колесом центрального колеса та з зубчатим колесом веденого вала 3 Диференціальний варіатор по п 1, який відрізняється тим, що при значенні середньоарифмеT a 4 тичної суми двох складових U57 Un ^ або U-15,18, меншому одиниці або рівному одиниці, допустимі максимальні границі швидкостей транспортного засобу не обмежуються і, навпаки, при значенні середньоарифметичної суми двох складових U57 T a U7°B або Цд-із, або U 1 5 i i8, більшому одиниці, границі швидкості обмежуються дозволеними межами ний вали, при чому ведучий вал знаходиться в зачепленні з сателітами водила, а зубчаті колеса веденого вала з сателітами, які утворюють протилежно розміщені шестерінчасті насоси з нагнітальними і всмоктувальними каналами з'єднані з розподільними золотниковими регулюваннями розміщеними в каналі ведучого вала [1] Недоліком цього пристрою є порівняно низький к к д і невеликий діапазон регулювання, кру о ю о (О 46052 тнии момент варіатора за рахунок зміни передавального відношення в наслідок дросілірування робітничої рідини золотниками варіатора, на відміну від шестерінчастих редукторів може не збільшуватися, а залишається таким же як і було на вході в нього Найбільш близьким по технічний суті є диференціал замкнуто-планетарного типу з однією ступеню ВІЛЬНОСТІ, на своєму вході через центральне зубчате колесо з'єднується з одного боку при допомозі шарнірно-закріплених на водилі веденого вала сателітів з головним зубчатим колесом ведучого вала, а з другого боку при допомозі проміжної двуступенчатій передачі закріпленої в корпусі і з'єднаний з вхідним зубчатим колесом ведучого вала [2] Недоліком є те, що по своїй природі він виявляється диференціалом з однією ступеню волі, якій заздалегідь розрахований на одну частоту обертання, в наслідок цього не може бути використаним в якості варіатора для транспортних засобів переміщення Ціль винаходу є покращення технікоекономічних показників варіатора і зв'язаного з ним транспортного засобу, а також підвищення ефективного рівня глибини автоматичного редуктивного регулювання передавальних відносинами при безступовій ЗМІНІ частоти обертання веденого вала, ведучих колес і швидкості в залежності, від подачи палива і тягового отру транспортного засобу пересування Ця мета досягається тим, що ведений вал взаемозвязаний з ведучими колесами транспортного засобу, а також при допомозі шарнірнозакріплених на водилі веденого валу сателітів які на своєму вході взаємодіють з вхідним зубчатим колесом ведучого валу д в з , та з центральним зубчатим колесом диференційного механізму, в яких взаємодіючи передавальні відносини U57 та UJj7 B автоматичному порядку складаються, а на виході ведений вал з закріпленим водилом, або зубчатим колесом при допомозі проміжної зубчатої передачі взаємодій з центральним зубчатим колесом диференційного механізму та з нерухомим зубчатим колесом, або з самим корпусом варіатора, в якому взаємодіючі передавальні відносини U 7°18 ЧІ U fl413 ' ЧІ U колесом, та , зубчатим колесом веденого вала На фіг 1 - 4 схематично показані варіанти диференціального варіатора які відрізняються різними модифікаціями проміжної зубчатої передачі На фіг 5 показан графік роботи необмеженого транспортного диференціального варіатора На фіг 6 показан графік роботи обмеженого транспортного диференціального варіатора Диференціальний варіатор планетарного типу якій складається з водила Н (див фіг 1 - 4), яке закріплено на веденому валі і якій зв'язаний з ведучими колесами транспортного засобу (на схемі не показано) На водилі Н шарнірне закріплені на вісях 2 здвоєні сателіти 3, 4 Сателіти 3 входять в взаємодію з вхідним зубчатим колесом 5, ведучого валу 6 який зв'язаний з валом д в з (на схемі не показані) при цьому ведений вал 1 по відношенню к ведучому валу 6 має протилежне по знаку обертання А з другого боку сателіт 4 з'єднаний з центральним зубчатим колесом 7 внутрішнього зачипленя яке має можливість незалежно обертатися навколо осі ведучого вала 1 Центральне зубчате колесо 7 з'єднане з ведучим валом 1 при допомозі проміжної зубчатої передачі в якості якої можуть служити передача планетарного типу (див фіг 1) в якій здвоєні сателіти 8 и 9 шарнірне закріплені на загальному водилі Н, В веденого валу 1 в якому сателіт 8 з'єднаний з центральним зубчатим колесом 7 диференціального механізму, а сателіт 9 з нерухомим зубчатим колесом 10 корпуса варіатора Торцева поверхня центрального зубчатого колеса 7 може служити в якості водила Д (див фіг 2) на водилі якого шарнірне закріплені здвоєні сателіти 11, 12 які взаємодіють з зубчатим колесом 13 веденого валу 1 та з нерухомим зубчатим колесом 14 корпуса варіатора Центральне зубчате колесо 7 має здвоєне колесо 15 (див фіг 3 - 4 ) яке взаємодіє з здвоєним зубчатим колесом 16 и 17 двухступневои зубчатої передачи яка шарнірне закріплена в корпусі варіатора, а зубчате колесо 17 взаємодіє з зубчатим колесом 18 веденого вала 1 Сателіти 3, 4 водила Н і сателіти 8, 9 водила В (див фіг 1), а також сателіти 11,12 водила Д (див фіг 2) здійснюють складний рух, обертаються навколо своїх осей 2 закріплених на водилі Н, В, Д і одночасно разом з водилами обертаються навколо вхідного зубчатого колеса 5, ведучого вала 6, веденого зубчатого колеса 13 веденого вала 1 і не рухомих зубчатих колес 10 і 14 корпуса варіатора 15,18 ПЄрЄМНОЖуЮТЬСЯ НЭ Суму попередніх передавальних відносин і передаються ведучім колесам транспортного засобу для взаємодії, в прямому та зворотному напрямку, з силами отру дороги та середовища В якості проміжної зубчатої передачі можуть служити четирехланковий планетарний механізм сетеліти якого закріплені на спільному водилі веденого валу з'єднану з нерухомим зубчатим колесом варіатора із центральним зубчатим колесом диференціального механізму, або четирехланковий планетарний механізм водилом якого може бути торцева поверхня центрального зубчатого колеса з сателітами які взаємодіють з зубчатим колесом веденого вала і з нерухомим зубчатим колесом варіатора, або двухступнева зубчата передача закріплена в корпусі варіатора здвоєні колеса якої взаємодіють з центральним зубчатим Диференціальний варіатор працює слідуючим способом При зрушуванні транспортного засобу з місця крутний момент від д в з передається на вхідне зубчате колесо 5 ведучого вала 6, а далі через сателіти 3, 4 (тимчасово необертаючогося водила Н так, як ведучи колеса транспортного засобу які з вязані з водилом також ще не обертаються) попадає на центральне зубчате колесо 7 диференціального механізму з передавальним відношенням ^5,7 = ~ Z 3 "zilz$ - Z 4 При п обертів вала д в з центральне зубчате колесо 7 буде мати n 1 = n/и5 7 Зубчате колесо 7 передає крутний момент проміжної зубчатої передачі і через неї веденому валу 1 В якості проміжної зубчатої передачі (див фіг1) виступає планетарний механізм 46052 в якому передача іде з здвоєних сателітів 8, 9,з'єднаних з центральним колесом 7 та з нерухомим колесом 10 через водило В веденому валу 1 з передавальним відношенням U^B = 1 + Z 1 O -Z8/Z 9 -Z7 В варіанті (див фіг 2) через центральне колесо 7 передача іде на водило Д потім на зубчаті сателіти 11,12 через нерухоме зубчате колесо 14 попадає на зубчате колесо 13 веденого валу 1 В варіанті (див фіг 3, 4) центральне зубчате колесо 7 через своє спарене колесо 15 передає крутильний момент колесу 18 веденого валу 1 при допомозі здвоєного колеса 16, 17 шарнірно закріплених в корпусі варіатора , ,15,18 _ и 7 7 / 7 - z 1 8 -z 1 6 /z 1 7 -z 1 5 Ведений вал отримав протилежне за знаком обертання від проміжної зубчатої передачі п 2 = п 1 / и 7 ° в або ид 4 1 3 або передає його одноразово ведучим колесам транспортного засобу, а ті при обертанні передають свій крутний момент отру дороги та середовищу, транспортный засіб почав рухатися Далі з веденого валу 1 крутний момент попадає на водило Н сателітам З, який обертається навколо вхідного зубчатого колеса 5 ведучого вала 6 (в розрахунках колесо 5 беруть як умовно нерухоме), а сателіт 4 передає рух центральному зубчатому колесу 7 диференційного механізму з передавальним відношенням U^ 7 =1/(1 + (z 5 -z 4 )/(z3 -z 7 )) з частотой обертання п 3 = п 2 / и н 7 сателіти 3, 4 передают частоту обертання центральному зубчатому колесу 7 Одержані частоти обертання від гц = ги + пз вони в диференційному механізмі додаються і в сумі передаються проміжної зубчатої передачі при трансформації наведений вал 1 вони шляхом ді0 4 лення п 5 = п 4 / и 7 в або ид 1 3 або U 1 5 1 8 однаково передаються веденому валу 1, який отримавши якісно нову частоту обертання передає знову диференційному механізму і проміжної зубчатої передачі і ведучім колесам транспортного засобу, дороги та середовищу, в залежності від тягового зусилля д в з та від загального опору руху транспортного засобу впливають па швидкість руху, так при сталій подачі палива швидкість буде рости коли тягове зусилля транспортного засобу буде більше ніж тяговий опір, швидкість буде рівномірною коли ці моменти зрівняються і навпаки коли тягове зусилля буде меньше від тягового опору швидкість буде падати У такому випадку різниця в корекції крутних моментів сили буде передаватись у зворотному напрямку, через транспортні ведучі колеса веденому валу, диференційному механізму, проміжної зубчатої передачі і знову він потрапляє веденому валу і ведучім колесам транспортного засобу Але в цьому випадку на величину зменшення швидкості варіатором збіль шується передавальне відношення і крутний момент, в зв'язку з яким загальний момент в балансі сил зрівноважується, а на тому встановлюється рівномірний рух треба визначити і те, що індивідуально кожній частоті обертання ведучого вала д в з диференційний варіатор встановлює в автоматичному порядку індивідуальне передавальне відношення стосовно швидкості та частоті обертання веденого вала, ведучих колес транспортного засобу, як що по осі ІКСІВ відкласти швидкість руху, а по осі ігреків передавальні відносини і прослідкувати їх залежність при умові рівномірного обертання ведучого вала, то згідно розрахунків вийде крива з залежністю згідно якої швидкість в противагу передавальному відношенню спочатку буде наростати повільно, а в КІНЦІ вона буде стрімкою, а передавальне відношення навпаки (див фіг 5, 6) Мінімальну швидкість транспортного засобу визначають із максимального передавального відношення, а максимальну швидкість і м ориентировочну межу можно визначити із критерия допустимих можливостей варіатора, який визначають із взятої середньоарифметичної суми двух складових ВІДПОВІДНО з l)fj 7 та ul° D або II 1 Д, або U-15,18 П Р И значенні суми менше одиниці або рівно одиниці, максимальна частота обертання веденого валу буде намагатися досягти безмежності, а в зв'язку, з цим транспортний засіб може пересуватися з необмеженою швидкістю (див Фіг 5), але це теоретично, а на яву цьому буде заважати опір середовища, та як завжди обмежена потужність двигуна, тому кожна крива має свій початок і свою кінцеву вершину досягнення показників ЦІ варіатори на відміну від обмежених варіаторів в противагу максимально використовують потужність двигунів при досягненні максимальних швидкостей При значенні суми більше одиниці максимальна частота обертання веденого валу і швидкість транспортного засобу буде обмежена рамками границь (див фіг 6) Тому кожна крива має свій початок і свою кінцеву вершину при якій швидкість буде стабільною При збільшенні значення суми варіатора зростає його передавальне відношення, але зменшується поле обмеженості варіровання швидкості, а при значному збільшені значення поле обмеженості варіровання може стати дуже малим і варіатор перетворюється в диференційний механізм з однією ступеню волі, тому, в проектуванні треба підбирати таке обще значення яке б задовольняло би всі вимоги поставлені перед транспортним засобом Все це дає при високому к к д варіатора до 98% утримувати високу ступінь рівномірного завантаження двигуна з максимальною економією пального до 35% при простоті керування з плавним троганням і рухом з точним співвідношенням швидкості відносно передавального відношення дає змогу збільшити ресурс життя транспортного засобу до 30%, а конструкція варіатора дає можливість збільшення передачи крутних моментів до 2 - 3 разів, зменшення його ваги до 2 - 3 разів ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71