УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЖЕСТКОСТЬЮ ТРАНСМИССИИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к устройствам для управления жесткостью трансмиссии транспортного средства.
Известно устройство для снижения жесткости трансмиссии транспортного средства, содержащее планетарную передачу, реактивное звено которой соединено с шестерней привода масляного насоса, масляный насос подключен к всасывающей и напорной магистралям, планетарная передача валом водила соединена с коробкой передач, в напорной магистрали установлен двухступенчатый регулируемый дроссель, к входу которого подсоединены предохранительный клапан и кран управления, демпферный клапан подключен параллельно дросселю, при этом имеется гидробак и пневмоаккумулятор, демпферный клапан состоит из гильзы, плунжера, пружины, регулировочного винта и разгрузочного канала, пневмогидроаккумулятор, являясь концевым элементом напорной магистрали, состоит из гидроцилиндра и свободного поршня, в шестерню привода масляного насоса установлены подвижные грузы, выполненные в виде одностороннего гидроцилиндра, вместе с пружиной, при этом внутренние полости грузов соединены через масляный канал и маслопровод с регулятором положения, грузов (патент №2222440, В60К 17/10, опубл. 27.01.2004).
Недостатками данного устройства для снижения жесткости трансмиссии транспортного средства является конструктивная сложность, недостаточная надежность и недостаточная скорость срабатывания связанной с реактивным звеном планетарной передачи гидравлической системы управления устройством.
Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является устройство для снижения жесткости трансмиссии транспортного средства, содержащее планетарную передачу, валом водила соединенную с коробкой передач, отличающееся тем, что оно содержит коленвал двигателя, муфту сцепления и соединенное с реактивным звеном планетарной передачи упруго-демпфирующее устройство, включающее в себя неподвижный диск, связанный с нажимным диском наружными шпильками с размещенными на них коаксиально наружными и внутренними пружинами, размещенный между неподвижным и нажимным дисками диск с фрикционными накладками, ступицу, связанную с коронной шестерней планетарной передачи, неподвижно связанный со ступицей промежуточный диск, неподвижно связанный с диском с фрикционными накладками внутренний диск, подвижно по углу поворота связанный со ступицей наружный диск, размещенный между внутренним и промежуточным дисками внутренний фрикционный элемент, размещенный между наружным и промежуточным дисками наружный фрикционный элемент, причем наружный, внутренний и промежуточный диски и наружный и внутренний фрикционные элементы сжаты между собой усилием дополнительных наружных и внутренних пружин, расположенных коаксиально на внутренних шпильках, и установленные в прорезях промежуточного, наружного и внутреннего дисков цилиндрические пружины, (патент на полезную модель №107727, В60К 17/10, опубл. 27.08.2011).
Недостатками данного устройства для снижения жесткости трансмиссии транспортного средства является конструктивная сложность и необходимость в периодическом осуществлении регулировок, так как устройство включает в себя фрикционные элементы, контактирующие поверхности которых в процессе эксплуатации изнашиваются.
Задачей полезной модели является создание устройства для управления жесткостью трансмиссии транспортного средства с меньшей конструктивной сложностью, не требующего регулировок в процессе эксплуатации.
Технический результат - упрощение конструкции, устранение необходимости выполнения регулировок в процессе эксплуатации устройства для управления жесткостью трансмиссии транспортного средства.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для управления жесткостью трансмиссии транспортного средства содержит коленвал двигателя, муфту сцепления, планетарную передачу, валом водила соединенную с коробкой передач, анализатор крутящего момента, связанный с установленным на выходном валу коробки передач датчиком, и вариатор жесткости, первичный вал которого соединен с ведомым валом муфты сцепления, а вторичный вал - с солнечной шестерней планетарной передачи, при этом на первичном валу вариатора жесткости установлено с возможностью перемещения по этому валу зубчатое колесо, а на вторичном валу установлены жестко связанные с этим валом пять одинаковых зубчатых колес и пять одинаковых упругих муфт, причем установленное на первичном валу вариатора жесткости зубчатое колесо при его перемещении по этому валу имеет возможность поочередно входить в зацепление с каждым из пяти зубчатых колес, установленных на вторичном валу вариатора жесткости, а каждая из установленных на вторичном валу вариатора жесткости упругих муфт включает в себя ведущую и ведомую полумуфты, закрепленные в отверстиях ведущей и ведомой полумуфт пальцы, на цилиндрических частях которых установлены с возможностью поворота относительно их осей упоры, имеющие приливы в форме усеченного конуса, служащие направляющими для цилиндрических пружин, каждая из которых одним концом контактирует с приливом упора, установленного на пальце, связанном с ведущей полумуфтой, а вторым концом - с приливом упора, установленного на пальце, связанном с ведомой полумуфтой.
На фиг.1 представлена схема устройства для управления жесткостью трансмиссии транспортного средства, на фиг.2 - схема упругой муфты, на фиг.3 - диаграмма изменения жесткости трансмиссии.
Устройство для управления жесткостью трансмиссии транспортного средства (фиг.1) содержит коленвал 1 двигателя, муфту сцепления 2, планетарную передачу 3, валом водила 4 соединенную с коробкой передач 5, анализатор крутящего момента 6, замеряющий и анализирующий величину крутящего момента на снабженном датчиком 7 выходном валу 8 коробки передач 5, и вариатор жесткости 9, первичный вал 10 которого соединен с ведомым валом муфты сцепления 2, а вторичный вал 11 - с солнечной шестерней 12 планетарной передачи 3, при этом на первичном валу 10 вариатора жесткости 9 установлено с возможностью перемещения по этому валу зубчатое колесо 13, а на вторичном валу 11 вариатора жесткости 9 установлено пять жестко связанных с этим валом одинаковых зубчатых колес 14, 15, 16, 17 и 18 и пять одинаковых упругих муфт 19, 20, 21, 22 и 23, причем при перемещении по первичному валу 10 вариатора жесткости 9 зубчатого колеса 13 оно имеет возможность поочередно входить в зацепление с каждым из зубчатых колес 14, 15, 16, 17 и 18.
Каждая из установленных на вторичном валу 11 вариатора жесткости 9 упругих муфт 19, 20, 21, 22 и 23 включает в себя (фиг.2) ведущую 24 и ведомую 25 полумуфты, закрепленные в отверстиях ведущей полумуфты 24 пальцы 26, а в отверстиях ведомой полумуфты 25 - пальцы 27, причем на цилиндрических частях пальцев 26 установлены с возможностью поворота относительно их осей упоры 28 с приливами 29 в форме усеченного конуса, а на цилиндрических частях пальцев 27 установлены с возможностью поворота относительно их осей упоры 30 с приливами 31 в форме усеченного конуса, при этом приливы 29 и 31 служат направляющими для цилиндрических пружин 32, каждая из которых одним концом контактирует с приливом 29 упора 28, установленного на пальце 26, связанном с ведущей полумуфтой 24, а вторым концом - с приливом 31 упора 30, установленного на пальце 27, связанном с ведомой полумуфтой 25.
Динамическая нагруженность трансмиссии транспортного средства в эксплуатации определяется нагружающими воздействиями, действующими на ее элементы со стороны двигателя и со стороны ведущих колес, а также жесткостными и диссипативными свойствами элементов самой трансмиссии. Эту нагруженность можно снизить за счет управления жесткостью элементов валопровода трансмиссии, при этом для эффективного снижения нагруженности при каждом изменении величины нагружающего воздействия должна соответственно изменяться величина жесткости элементов трансмиссии.
Устройство работает следующим образом. Во время движения транспортного средства крутящий момент с коленвала 1 двигателя через включенную муфту сцепления 2 передается на вариатор жесткости 9, расположенное на первичным валу 10 которого зубчатое колесо 13 находится в зацеплении с одним из расположенных на вторичном валу 11 вариатора жесткости 9 зубчатых колес 14, 15, 16, 17 и 18. В каждой из установленных на вторичном валу 11 вариатора жесткости 9 упругих муфт 19, 20, 21, 22 и 23, если их ведущие полумуфты 24 нагружаются крутящим моментом, этот момент через закрепленные в отверстиях ведущей полумуфты 24 пальцы 26, упоры 28 с приливами 29 в форме усеченного конуса, цилиндрические пружины 32, упоры 30 с приливами 31 в форме усеченного конуса, закрепленные в отверстиях ведомой полумуфты 25 пальцы 27 передается на ведомую полумуфту 25, связанную с вторичным валом 11 вариатора жесткости 9. Далее с этого вала крутящий момент передается на солнечную шестерню 12 планетарной передачи 3, а с вала водила 4 планетарной передачи 3 - на коробку передач 5. Величина крутящего момента на выходном валу 8 коробки передач 5 зависит от режима работы двигателя и величины сопротивления перемещению транспортного средства; этими двумя факторами определяется величина действующих на выходной вал 8 коробки передач 5 крутящего момента двигателя и уравновешивающего его момента сопротивления вращению этого вала, пропорционального усилию сопротивления перемещению транспортного средства. Величина крутящего момента на выходном валу 8 коробки передач 5 в каждый момент времени замеряется датчиком 7, сигнал с которого, пропорциональный величине крутящего момента на этом валу, бесконтактным способом передается на анализатор крутящего момента 6.
В анализаторе крутящего момента 6 определяется средняя за определенный момент времени (например, за последние 5 секунд) величина замеряемого крутящего момента, в соответствие с которой в вариаторе жесткости 9 расположенное на первичном валу 10 зубчатое колесо 13 входит в зацепление с одним из расположенных на вторичном валу 11 зубчатых колес 14, 15, 16, 17 и 18.
Если зубчатое колесо 13 входит в зацепление с зубчатым колесом 18, крутящий момент с коленвала 1 двигателя через муфту сцепления 2 передается на первичный вал 10 вариатора жесткости 9, далее с первичного вала 10 посредством пары зубчатых колес 13, 18 передается на вторичный вал 11 вариатора жесткости 9 и через упругую муфту 23 передается на планетарную передачу 3. Крутильная жесткость участка валопровода трансмиссии от коленчатого вала 1 до планетарной передачи 3 в этом случае определяется крутильной жесткостью упругой муфты 23, так как крутильная жесткость остальных деталей этого участка обычно бывает большей в десятки раз, а чаще - большей на несколько порядков. На фиг.3 приведена диаграмма изменения жесткости оговоренного участка валопровода в зависимости от того, с каким из расположенных на вторичном валу 11 вариатора жесткости 9 зубчатых колес 14, 15, 16, 17 и 18 находится в зацеплении расположенное на первичном валу 10 вариатора жесткости 9 зубчатое колесо 13. Если оно находится в зацеплении с зубчатым колесом 18, то в состав валопровода трансмиссии включается одна расположенная на вторичном валу 11 вариатора жесткости 9 упругая муфта 23, а крутильная жесткость G трансмиссии на диаграмме, показывающей зависимость величины жесткости участка валопровода трансмиссии от числа n включаемых в силовую цепь упругих муфт (фиг.3), определяется линией I. Если зубчатое колесо 13 находится в зацеплении с зубчатым колесом 17, то в состав валопровода трансмиссии включаются последовательно две расположенные на вторичном валу 11 вариатора жесткости 9 упругие муфты 22 и 23, а крутильная жесткость трансмиссии на указанной диаграмме определяется линией II. Если в зацеплении находится пара зубчатых колес 13 и 16, в состав валопровода последовательно включаются три упругие муфты 21, 22 и 23, если пара зубчатых колес 13 и 15 - четыре упругие муфты 20, 21, 22 и 23, если пара зубчатых колес 13 и 14 - пять упругих муфт 19, 20, 21, 22 и 23. Соответственно этим случаям крутильная жесткость трансмиссии на указанной диаграмме определяется линиями III, IV и V.
Каждой определяемой анализатором крутящего момента 6 средней величине крутящего момента на выходном валу 8 коробки передач 5 соответствует значение жесткости валопровода трансмиссии, при которой динамическая нагруженность трансмиссии будет минимальной. Соответствующая средней величине крутящего момента на выходном валу 8 коробки передач 5 жесткость валопровода трансмиссии обеспечивается путем включения в состав валопровода последовательно от одной до пяти упругих муфт 19, 20, 21, 22 и 23 выше описанным способом. За счет этого обеспечивается возможность управления жесткостью трансмиссии транспортного средства с целью снижения ее нагруженности в эксплуатации.
Таким образом, предложено использовать в устройстве для управления жесткостью трансмиссии транспортного средства вместо упруго-демпфирующего устройства вариатор жесткости. По сравнению с упруго-демпфирующим устройством, вариатор жесткости обладает меньшей конструктивной сложностью и не содержит фрикционных элементов, поэтому не требует эксплуатационных регулировок. За счет того, что это устройство позволяет при разных значениях нагружающего валопровод силовой передачи крутящего момента пропорционально его величине изменять жесткость трансмиссии, обеспечивается возможность управления этой жесткостью для снижения динамической нагруженности элементов трансмиссии и, соответственно, повышения ее долговечности.
Таким образом, решается задача создания устройства для управления жесткостью трансмиссии транспортного средства с меньшей конструктивной сложностью, не требующего выполнения регулировок в процессе эксплуатации.