СОГЛАСУЮЩИЙ РЕДУКТОР КОМБИНИРОВАННОЙ ЭНЕРГОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к автомобилестроению, а именно автомобильной технике с комбинированными энергосиловыми установками. Предлагаемая конструкция позволяет обеспечить согласование движений от двух различных двигателей и обеспечивает бесступенчатое изменение вращающего момента.
Известна конструкция многовальной коробки передач, позволяющая изменять передаточное число трансмиссии, обеспечивая процесс управления трансмиссией (Гусаков Н.В., Зверев И.Н., Карунин А.Л. и др. Конструкция автомобиля. Шасси - М.: МАМИ, 2000. - 528, стр.101, рис.4.9.). Рассматриваемая конструкция позволяет автоматически изменять передаточное число, а, следовательно, вращающий момент, передаваемый в трансмиссию автомобиля. Она имеет четыре вала, из которых один входной вал (вал турбины), два промежуточных вала и выходной вал передачи. Переключение передач осуществляется за счет работы фрикционов.
К недостаткам данной конструкции можно отнести ступенчатое изменения вращающего момента, наличие одного входного вала, затрудняющего подключение нескольких двигателей комбинированной энергосиловой установки.
Известен автоматический вариатор мотороллера «Tina» фирмы «Triumf» (Пронин Б.А., Ревков Г.А. Бесступенчатые клиноременные и фрикционные передачи - М., Машиностроение 1980., стр.166), содержащий ведущий шкив, ведомый шкив, расположенный на валу редуктора и клинового ремня, оба шкива регулируются. Ведущий шкив, расположенный на выходном валу двигателя, работает за счет центробежного нажимного устройства. Ведомый шкив, расположенный на валу понижающего редуктора, работает за счет пружины сжатия.
Основным недостатком устройства является наличие одного ведущего шкива, а, следовательно, и одного входного вала, что также затрудняет его применение в комбинированной энергосиловой установке
Задачей предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей путем введения в конструкцию еще одного ведущего шкива, следовательно, еще одного входного вала, а так же бесступенчатое изменение вращающего момента передаваемого в трансмиссию автомобиля, что позволяет создать автоматическую трансмиссию автомобиля, оборудованного комбинированной энергосиловой установкой.
Технический результат достигается путем того, что в качестве согласующего редуктора используется клиноременный вариатор с несколькими ведущими шкивами. Конструкция ведущего шкива двигателя внутреннего сгорания позволяет отсоединять двигатель от трансмиссии при помощи разнесения дисков шкива на такое расстояние, что клиновой ремень ложится на подшипник и свободно вращается на нем относительно самого шкива. Отличительной особенностью ведущего шкива электрического двигателя является его постоянное зацепление через ремень с ведомым шкивом, что дает возможность постоянного зацепления электрического двигателя с ведущими колесами автомобиля. Что позволяет аккумулировать энергию во время работы электрического двигателя в режиме генератора, когда электрический двигатель вращается от колес при режиме замедления-торможения автомобиля. Другой отличительной чертой ведущих шкивов являются разные законы перемещения подвижных дисков относительно перемещения кулачков центробежного нажимного устройства, что дает возможность управления режимами работы двигателей при различных условиях движения автомобиля.
Сущность полезной модели поясняется следующими чертежами: на фиг.1 - изображена функциональная схема работы согласующего редуктора, на фиг.2 - изображена конструктивная схема ведущего шкива на выходном валу теплового двигателя, на фиг.3 - изображена конструктивная схема ведущего шкива на выходном валу электрического двигателя, на фиг.4 - изображена конструктивная схема ведомого шкива на валу редуктора.
На фиг.1 представлен ведущий шкив 1 двигателя внутреннего сгорания, связанный с ведущим шкивом 2 электрического двигателя, опорным шкивом 3 и ведомым шкивом 4 с помощью клинового ремня 5. На фиг.2 представлен выходной вал 6 двигателя внутреннего сгорания, связанный с неподвижным диском 7, подвижным диском 8, кулачками центробежного нажимного устройства 9, направляющей центробежного нажимного устройства 10, подшипником 11 и клиновым ремнем 5. На фиг.3 представлен выходной вал 12 электрического двигателя, связанный с неподвижным диском 13, подвижным диском 14, кулачками центробежного нажимного устройства 15, направляющей центробежного нажимного устройства 16 и клиновым ремнем 5. На фиг.4 представлен входной вал 17 редуктора, связанный с неподвижным диском 18, подвижным диском 19, нажимной пружиной 20, опорным диском пружины 21 и клиновым ремнем 5.
1
min
max
Устройство работает следующим образом: на шкив 1, представленный на фиг.2, закрепленный на выходном валу 6 двигателя внутреннего сгорания, подается вращающий момент. Шкив передает момент посредством сил трения, возникающих между неподвижным диском 7 и перемещающимся в осевом направлении диском 8, на клиновой ремень 5. Кулачки центробежного нажимного устройства 9 под действием центробежной силы, значение которой зависит от массы кулачков m и изменяется в зависимости от частоты вращения ω, перемещаются относительно направляющей 10 в радиальном направлении и смещают диск 8 по определенному закону в осевом направлении. При этом изменяется расстояние между дисками 7 и 8, и тем самым увеличивая или уменьшая давление на клиновой ремень 5. В результате чего изменяется радиус расположения ремня на шкиве от минимально значения R до максимального R. При движении на малых скоростях, на холостом ходу и во время трогания с места диски 7 и 8 максимально раздвинуты, и ремень свободно вращается на подшипнике 11, что устраняет необходимость муфты сцепления.
2
min
max
Шкив 2, представленный на фиг.3, закрепленный на выходном валу 12 электрического двигателя передает момент посредством сил трения, возникающих между неподвижным диском 13 и перемещающимся в осевом направлении диском 14 на клиновой ремень 5. Кулачки центробежного нажимного устройства 15 под действием центробежной силы, значение которой зависит от массы кулачков m и изменяется в зависимости от частоты вращения ω, перемещаются относительно направляющей 16 в радиальном направлении и смещают диск 14 по определенному закону в осевом направлении, при этом изменяется расстояние между дисками 13 и 14 и тем самым изменяется радиус расположения ремня 5 на шкиве от минимально значения R до максимального R.
С помощью клинового ремня 5 вращающий момент предается на шкив 4, представленный на фиг.4, и передается силами трения, возникающими между неподвижным диском 18, жестко соединенным с валом редуктора 17, и подвижным диском 19, который может свободно перемещаться в осевом направлении. Диск 19 поджимается к неподвижному диску 18 пружиной 20, которая упирается в опорный диск пружины 21, жестко закрепленный на валу редуктора 17. При изменении радиуса расположения ремня 5 на шкиве 3 пружина 20 сжимается или разжимается под действием натяжения ремня. При этом диаметр шкива 3 изменяется, чем обеспечивается бесступенчатое изменение вращающего момента на входном валу редуктора.
Для обеспечения необходимой длины ремня и компенсации его удлинения в согласующем редукторе необходим шкив 3.
Представленная на фиг.1 функциональная схема имеет крестообразное расположение шкивов, что повышает КПД согласующего редуктора, величина КПД на прямую зависит от длинны дуг обхвата клиновым ремнем ведущих и ведомого шкивов, в связи с чем необходимо расположить их на таком расстоянии относительно друг друга, что позволит нам увеличить длину дуги обхвата не создав дополнительных деформаций и напряжений клинового ремня, опорный шкив 3 необходим только для обеспечения необходимой длины ремня и компенсации его удлинения в согласующем редукторе, поэтому он располагается в незначительно отдалении от межосевого расстояния шкива 1 и шкива 4.
При минимальных оборотах шкивы 3 и 4 будут иметь максимальный диаметр, а шкивы 1 и 2 минимальный, двигатель внутреннего сгорания будет в холостую вращать шкив 1. Данный режим представлен на фиг.1а. При разгоне до определенного значения скорости движения, диаметры шкивов 2, 3 и 4 будут иметь диаметр в диапазоне регулирования, шкив 1 начнет передавать вращающий момент. Этот режим представлен на фиг.1б. При максимальных скоростях движения шкивы 1 и 2 будут иметь максимальный диаметр в результате чего, диаметры шкива 3 и 4 будут минимальны. Данный режим представлен на фиг.1в.
Положительный эффект достигается тем, что при помощи данного согласующего редуктора возможно осуществлять согласование двух разнотипных двигателей, управляя их скоростными и нагрузочными режимами работы в зависимости от условий движения автомобиля и обеспечивая бесступенчатое изменение вращающего момента на выходном валу согласующего редуктора, передаваемого к ведущим колесам автомобиля.