БЕССТУПЕНЧАТЫЙ ВАРИАТОР
VARIABLE SPEED CASE

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях коробок передач, преимущественно в конструкциях коробок передач автомобилей.
Известно большое количество конструкций бесступенчатых вариаторов, обеспечивающих плавное изменение передаточного отношения и включающих входной вал, выходной вал, первый и второй дифференциалы, а также передачи, связывающие первый и второй дифференциалы. Бесступенчатый вариатор подобной конструкции описан в патенте Германии DE 2635946, выбранном в качестве ближайшего аналога, в котором описан бесступенчатый вариатор, включающий все перечисленные выше элементы, при этом для связи первого и второго дифференциала используется повышающая и прямая передачи, для возможной блокировки вращения которых и, следовательно, блокировки дифференциала используются гидравлические тормоза.
Известное техническое решение обладает излишне сложной конструкцией, из-за наличия в конструкции бесступенчатого вариатора гидравлического тормоза, для предотвращения проворота дифференциалов в противоположную сторону, что приводит как к снижению надежности и удорожанию конструкции, так и к сложности в обеспечении плавного изменения передаточного отношения при пуске машины (трогании автомобиля с места, пуске станка и т.п.).
Изобретение позволит устранить недостатки известного технического решения и упросить конструкцию бесступенчатого вариатора (исключить использования «внешних» механизмов, не являющихся частью вариатора) с одновременным обеспечением плавного перераспределения крутящего момента (и естественно изменения передаточного отношения).
Технический результат, ожидаемый от использования предлагаемого изобретения, достигается тем, что предложен бесступенчатый вариатор, включающий входной вал, выходной вал, первый и второй дифференциалы, а также передачи, связывающие первый и второй дифференциалы. В отличие от известного технического решения бесступенчатый вариатор включает храповый механизм, встроенный в сателлит каждой из дифференциальных передач. При этом одна из передач соединяющих выполнена понижающей, а другая повышающей.
Предложенное изобретение поясняется чертежами:
фиг.1 - схема устройства бесступенчатого вариатора;
фиг.2 - схема сателлита со встроенным храповым механизмом;
фиг.3 - схема работы бесступенчатого вариатора в момент трогания автомобиля;
фиг.4 - схема работы бесступенчатого вариатора в момент равномерного движения автомобиля.
Бесступенчатый вариатор (фиг.1) включает входной вал 1, выходной вал 5, первый 2 и второй 2' дифференциалы, а также понижающую 3 и повышающую передачу, связывающие первый 2 и второй 2' дифференциалы. Понижающей 2 и повышающей 2' передачей могут являться клиноременные или зубчатые передачи. Как первый 2, так и второй 2' дифференциалы состоят из стандартных для передач подобного типа составных частей (ведущие шестерни полуосей 6, ведомая шестерня, сателлиты (от двух сателлитов и выше), чашка дифференциала). В сателлит каждой из дифференциальных передач встроен обычный храповый механизм (фиг.2), состоящий из собачки и зубчатого колеса, механически связанный с осью сателлита. Конструкция колес сателлитов обеспечивает разнонаправленное направление вращения сателлитов первого 2 и второго 2' дифференциалов. Наличие храпового механизма, встроенного в каждый из сателлитов дифференциала, обеспечивает их вращение только в одну сторону. В результате возможен проворот только одной из полуосей относительно другой, без одновременного проворота обеих полуосей.
Работа предложенного вариатора лучше всего будет проиллюстрирована при использовании бесступенчатого вариатора в конструкции автомобиля (фиг.3, фиг.4). Считаем, что входной вал бесступенчатого вариатора подсоединен к двигателю, а выходной вал - к движителю, то есть обеспечивает передачу крутящего момента на колеса автомобиля.
При пуске двигателя или при повороте автомобиля (фиг.3) крутящий момент с входного вала 1 перераспределяется дифференциалом на понижающую 3 и повышающую 4 передачи. Так как дифференциал позволяет проворачиваться (проскальзывать) одной полуоси относительно другой, большая часть крутящего момента будет передана на полуось с меньшим сопротивлением, то есть на правую полуось, на которой расположена понижающая передача 3. При этом за счет наличия храпового механизма, встроенного в каждый из сателлитов и препятствующего их вращению, во втором дифференциале 2' правая полуось блокируется (фиг.3а) и не может проворачиваться относительно левой, то есть передача усилия во втором дифференциале 2' будет происходить непосредственно через левую полуось, чашку дифференциала и ведомую шестерню (фиг.3б).
По мере набора скорости раскрутки (фиг.4) колес при переходе к равномерному движению и уменьшения их сопротивления крутящий момент начинает переходить от понижающей 3 передачи к повышающей 4 как к передаче, оказывающей меньшее сопротивление. При этом на втором 2' дифференциале левая полуось начинает проворачиваться относительно правой, с разблокировкой второго 2' дифференциала. Одновременно блокируется (фиг.4а) первый 2 дифференциал (из-за невозможности проворота в сателлитов в другую сторону) с перераспределением крутящего момента в сторону повышающей передачи 4, с передачей усилия на первом дифференциале 2 через ведомую шестерню и чашку дифференциала 2 (фиг.4б). Передача усилия осуществляется через повышающую передачу.
Таким образом, в зависимости от скорости движения автомобиля обеспечивается блокировка «нужного» дифференциала (2 или 2'), с перераспределением при блокировке дифференциалов крутящего момента, без использования дополнительных устройств и механизмов. При этом конструкция предлагаемого технического решения позволит обойтись без использования материалов, специально подобранных или полученных для достижения объявленного технического результата (легированных сталей, сплавов или смазочных материалов, специально получаемых для обеспечения нормальной работы передачи).
Помимо использования в автомобилях (на примере которых была проиллюстрирована практическая реализация изобретения) бесступенчатый вариатор подобной конструкции может быть использован в конструкциях других машин и механизмов, в которых требуется плавное изменение передаточного отношения, например в конструкциях судовых машин, машиностроительных станков и т.п.