ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ МЕХАНИЗМ СЦЕПЛЕНИЯ
TWO-SPEED CLUTCH

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и механизмов, в которых необходимо оптимизировать разгон ведомого вала. Примером такого механизма может быть механизм трансмиссии транспортного средства.
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, в заявках на патенты №2010103911 и №2010111698.
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 Патентах RU №2304735 и №2333405 и в заявке на патент №2010103911, являются сложность конструкции и неоптимальный 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 сцепления, 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 в некоторых случаях можно обойтись. Недостатком используемых в современном транспортном машиностроении элементов трансмиссии является то, что весь крутящий момент двигателя передается через зубчатые шестерни и фрикционную муфту, передаточное отношение и крутящий момент изменяются ступенчато, для уменьшения влияния этого недостатка устройство трансмиссии усложняется, что приводит к удорожанию конструкции, разгон происходит не в оптимальном режиме.
Задачей изобретения является осуществление простого и оптимально работающего механизма для разгона ведомого вала с изменением передаточного отношения и крутящего момента и с возможностью подключения и отключения трансмиссии к исполнительному механизму посредством фрикционного устройства, включенного в менее нагруженное плечо используемой дифференциальной передачи. Это приведет к упрощению управления разгоном, уменьшению потерь и экономии энергии, а также к упрощению конструкции.
Указанная цель достигается тем, что согласно изобретению, в трансмиссии используют любую из известных дифференциальных передач, имеющую один вход и два выхода, передающих различную величину крутящего момента, например, планетарную, волновую или передачу со свободными телами качения, оба выхода которой подключаются к ведомому валу, один, который передает большую часть крутящего момента, непосредственно, а второй, который передает меньшую часть крутящего момента, через силовую муфту скольжения, любого известного типа, в которой передача крутящего момента обеспечивается, например, силами трения, гидродинамическими силами или электромагнитным полем, ответная часть которой соединена с ведомым валом. Второй выход передачи также может соединяться через управляемую муфту скольжения с корпусом. Обе муфты до начала движения рассоединены. При этом вал привода не передает вращение на ведомый вал. Механизм имеет два режима работы: 1. Передача движения через редуктор с увеличением крутящего момента, на пониженных оборотах ведомого вала. 2. Разгон и работа трансмиссии без редукции. В случае, если силовые муфты являются фрикционными, обе муфты можно объединить в общее фрикционное устройство, состоящее из трех дисков, в котором фрикционный диск, соединенный со вторым выходом передачи, находится между фрикционными дисками, соединенными с одной стороны с корпусом, а с другой стороны с ведомым валом. Для того чтобы начать движение, диск, соединенный со вторым выходом передачи, прижимается к диску, соединенному с корпусом. Второй выход дифференциала блокируется. Дифференциал работает как редуктор и передает вращение с пониженной скоростью вращения, но с большим крутящим моментом. Для перехода на транспортный режим без редукции, диск, соединенный со вторым выходом дифференциала, отсоединяется от диска, соединенного с корпусом, и подсоединяется к диску, соединенному с ведомым валом. При этом дифференциал блокируется. При проскальзывании дисков в момент их соединения часть энергии двигателя поступает прямо на ведомый вал через дифференциал, а остальная часть через муфту.
Изобретение поясняется чертежом, где схематически показан планетарный дифференциал и фрикционная муфта. Вход дифференциала, центральная шестерня 3 планетарного дифференциала соединены с ведущим валом 1. На водиле 2 установлены и свободно вращаются соединенные между собой сателлиты 4, которые передают вращение на центральную шестерню 5, соединенную с ведомым валом 9. Диск фрикционной муфты 6 соединен с корпусом, диск фрикционной муфты 7 соединен с водилом, а диск фрикционной муфты 8 соединен с ведомым валом. При разгоне, в начале движения, или при движении транспортного средства на пониженной скорости, диск 7 соединяется с диском 6, водило останавливается и вращение с ведущего вала 1, через шестерню 3 и шестерни 4 и 5 передается на ведомый вал 9 с увеличением крутящего момента и с меньшей скоростью вращения ведомого вала. В процессе дальнейшего разгона транспортного средства, при переходе в транспортный режим, диск 7 отсоединяется от диска 6 и подсоединяется к диску 8. Дифференциал частично блокируется при проскальзывании муфты, и происходит разгон транспортного средства. При этом при проскальзывании в муфте часть энергии двигателя на ведомый вал передается через шестерни дифференциала, а часть через фрикционную муфту. Крутящий момент на ведомом валу уменьшается, а скорость вращения увеличивается до их величин на ведущем валу. После разгона транспортного средства муфта не проскальзывает, вращение шестерен относительно друг друга отсутствует, дифференциал вращается вместе с ведущим и ведомым валом как единое целое.