Бесступенчатая коробка передач (варианты)
CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION (OPTIONS)

Изобретение относится к области машиностроения к механизмам бесступенчатого изменения передаточного числа и может использоваться в транспортном, сельскохозяйственном, станкостроительном, судостроении и других отраслях машиностроения.
Известна коробка передач, содержащая корпус, входной и выходной валы, два дифференциала и элементы управления, включающие тормоз и муфты, отличающаяся тем, что один из ее элементов управления представляет собой пусковое устройство, выполненное в виде тормоза с тормозным барабаном, жестко соединенным с шестерней заднего хода, и муфты сцепления, ведущий диск которой установлен на входном валу с возможностью осевого перемещения, первый дифференциал размещен на одном из концов входного вала и включает солнечное колесо, установленное с возможностью вращения на входном валу для связи с пусковым устройством через шестерню заднего хода, коронную шестерню, несущую зубчатую шестерню обратной связи для соединения с зубчатым колесом обратной связи выходного вала, имеющую возможность вращения относительно входного вала, и водило, имеющее возможность вращения относительно входного вала и соединенное посредством зубчатой пары с солнечной шестерней второго дифференциала, установленной с возможностью вращения относительно выходного вала, жестко соединенного с водилом второго дифференциала, имеющего коронную шестерню, установленную с возможностью вращения относительно выходного вала и связанную посредством промежуточной шестерни, ось которой закреплена в корпусе, с шестерней, установленной на входном валу посредством зубчатой муфты, а шестерня заднего хода зацеплена с зубчатым колесом заднего хода, установленным посредством зубчатой муфты на выходном валу (RU 2068516 C1, F16H 3/62, 27.10.1996).
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является механизм бесступенчатого автоматического регулирования передаточного отношения, содержащий корпус, механизм создания реактивного момента, состоящий из ведомого вала, установленного в корпусе, поводка, установленного шарнирно первым концом на ведомом валу, промежуточного вала, установленного шарнирно на втором конце поводка с возможностью окружного перемещения относительно ведомого вала, взаимодействующих между собой двух зубчатых колес, установленных на ведомом и промежуточном валах соответственно, установленный в корпусе ведущий вал, вариатор, связывающий ведущий и промежуточный валы, и пружину, связанную первым концом с промежуточным валом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности, вариатор выполнен в виде установленных на промежуточном и ведущем валах соответственно двух шкивов, каждый из которых состоит из двух конических дисков, диски одного из шкивов выполнены подвижными вдоль оси вала и подпружинены друг к другу, клинового ремня, связывающего шкивы, пружина связана первым концом с промежуточным валом шарнирно, а вторым концом закреплена в корпусе (RU 2012833 С1, F16H 9/00, 15.05.1994).
Недостатками указанных выше технических решений являются маленький крутящий момент и повышенные требования к качеству используемых материалов.
Задачей изобретения является создание простой малогабаритной высокоэффективной бесступенчатой коробки передач.
Техническим результатом заявленного изобретения является уменьшение габаритов бесступенчатой коробки передач.
Технический результат достигается тем, что в первом варианте бесступенчатая коробка передач, содержащая корпус с ведущим 1 и выходным 16 валами, планетарный ряд с куполом 5, водило 6, соединенное с промежуточным валом 15 с закрепленным на нем червячным колесом 8, согласно изобретению купол 5 соединен с промежуточным валом 15 посредством червячной зубчатой передачи, ведущий вал 1 и выходной вал 16 установлены на подшипниках 17 в корпусе 18, при этом она содержит солнечную шестерню 2, находящуюся в зацеплении с планетарными шестернями 3, свободно посаженными на подшипники 7, причем планетарные шестерни 3 находятся в зацеплении с коронной шестерней 4, соединенной с куполом 5, а водило 6 соединено с промежуточным валом 15, установленным на подшипниках 10 и на котором закреплено червячное колесо 8, находящееся в зацеплении с парой червячных винтов 9, установленных на подшипниках 12 в куполе 5 и имеющих на конце шестерни 11, находящиеся в зацеплении с шестерней 13, соединенной с шестерней 14, и расположенные коаксиально куполу 5, причем шестерня 14 находится в зацеплении с шестерней 19, соединенной с валом 20, установленном на подшипниках 22 в корпусе 23, соединенном с основным корпусом 18 и с электромотором 21.
Согласно второму варианту бесступенчатая коробка передач, содержащая корпус с ведущим 1 и выходным 16 валами, планетарный ряд с куполом 5, водило 6, соединенное с промежуточным валом 15 с закрепленным на нем червячным колесом 8, согласно изобретению купол 5 соединен с промежуточным валом 15 посредством червячной зубчатой передачи, ведущий вал 1 и выходной вал 16 установлены на подшипниках 17 в корпусе 18, при этом она содержит солнечную шестерню 2, находящуюся в зацеплении с планетарными шестернями 3, свободно посаженными на подшипники 7, причем планетарные шестерни 3 находятся в зацеплении с коронной шестерней 4, соединенной с куполом 5, а водило 6 соединено с промежуточным валом 15, установленным на подшипниках 10 и на котором закреплено червячное колесо 8, находящееся в зацеплении с парой червячных винтов 9, установленных на подшипниках 12 в куполе 5 и имеющих на конце шестерни 11, находящиеся в зацеплении с шестерней 13, соединенной со шкивом 24 вариатора, соединенным со шкивом 25 ответной части вариатора, закрепленном на валу 27, на котором также закреплена шестерня 28, находящаяся в зацеплении с шестерней 29, закрепленной на валу 30, установленном в корпусе 23, причем шестерня 29 находится в зацеплении с шестерней 31, установленной на ведущем валу 1.
Кроме того, дополнительно шкив 24 вариатора соединен со шкивом 25 ответной части вариатора ремнем 26.
Кроме того, дополнительно шкив 24 вариатора соединен со шкивом 25 ответной части вариатора цепной передачей.
Кроме того, дополнительно на промежуточном валу 15 между водилом 6 и червячным колесом 8 установлена муфта.
Изобретение иллюстрируется графическими материалами, где
На фиг.1 показан схематичный чертеж с электрическим двигателем в качестве элемента контроля передаточных чисел.
На фиг.2 показан схематичный чертеж с вариатором в качестве элемента контроля передаточных чисел.
На фиг.3 показан схематичный чертеж с вариатором в качестве элемента контроля передаточных чисел.
На фиг.4 показан схематичный чертеж разреза червячной пары перпендикулярно оси промежуточного вала.
Механизм бесступенчатого регулирования передаточного числа построен на соединение дополнительной зубчатой передачей двух элементов планетарного ряда между собой. На фиг.1 показана коробка передач, построенная на соединение купола с промежуточным валом посредством червячной зубчатой передачи, ведущий вал 1 и выходной вал 16 установлены на подшипниках 17 в корпусе 18. Солнечная шестерня 2 находится в зацеплении с планетарными шестернями 3 свободно посаженных на подшипниках 7. Планетарные шестерни 3 находятся в зацеплении с коронной шестерней 4, соединенной с куполом 5. Водило 6 соединено с промежуточным валом 15, установленным на подшипниках 10 и на котором закреплено червячное колесо 8 находящееся в зацеплении с парой червячных винтов 9, установленных на подшипниках 12 в куполе 5 и имеющие на конце шестерни 11, которые находятся в зацеплении с шестерней 13, соединенной с шестерней 14, и являющиеся коаксиальными куполу 5. Шестерня 14 находится в зацеплении с шестерней 19, соединенной с валом 20, установленным на подшипниках 22 в корпусе 23, соединенным с основным корпусом 18 и соединенным с электромотором 21.
Механизм бесступенчатого регулирования передаточного числа на фиг.2 изменен на вариатор и представляет собой планетарный ряд с куполом 5, соединенным с коронной шестерней 4, в котором установлены червячные винты 9 находящиеся в зацеплении с червячным колесом 8, закрепленным на промежуточном валу 15. На конце червячных винтов 9 закреплены шестерни 11, находящиеся в зацеплении с шестерней 13 соединенной со шкивом вариатора 24, соединенные ремнем 26 с шкивом 25 ответной части вариатора, закрепленным на валу 27, на котором также закреплена шестерня 28, которая находится в зацеплении с шестерней 29, закрепленной на валу 30, установленном в корпусе 23, шестерня 29 находится в зацеплении с шестерней 31, установленной на ведущем валу 1.
На фиг.3 показано аналогичная схема с вариатором в качестве механизма контроля передаточного числа отличие в том, что привод вала 27 на котором закреплен шкив вариатора 25 осуществляется цепной передачей, звездочка 32, закрепленная на валу 27 находится в зацеплении цепью 33 с звездочкой 34, закрепленной на входном валу 1.
На фиг.4 показан перпендикулярный разрез червячного колеса 8, которое находится в зацеплении с червячными винтами 9, установленными на подшипниках 12 в куполе 5, на конце которых закреплены шестерни 11, находящиеся в зацеплении с шестерней 13 зубчатой передачей гипоидного типа.
Также для изменения характеристик механизма возможно встраивание дополнительных элементов, например, для получения реверсивного вращения на выходном валу 16 возможно использование муфты на промежуточном валу 15 между водилом 6 и червячным колесом 8, а также фиксирующий механизм вращения водила относительно корпуса 18. В таком случае для уменьшения габаритов и массы можно делать привод вала 27 от купола 5 или от выходного вала 16.
Рассмотрим более подробно работу коробки передач с электромотором, представленной на фиг.1.
При торможении электромотором 21, соединенного с ним вала 20, на котором закреплена шестерня 19, которая находится в зацеплении с шестерней 14, соединенной с шестерней 13 и свободно вращающиеся на куполе 5, замедляющаяся шестерня 13, находящаяся в зацеплении с шестернями 11, закрепленными на конце червячных винтов 9, которые свободно посажены на подшипниках 12 в куполе 5 и находятся в зацеплении с червячным колесом 8, закрепленным на промежуточном валу 15, соединенным с водилом 6. В результате обороты купола 5, соединенной с ним коронной шестерни 4 и водила 6 с планетарными шестернями 3 изменяются относительно друг друга в результате чего изменяются передаваемые обороты от ведущего вала 1 к закрепленной на нем солнечной шестерни 2.
Работа коробки передач на фиг.1 отличается от фиг.2 тем, что вместо электродвигателя 21 для изменения передаточных чисел используется вариатор. Шкив 24 находится в зацеплении ремнем 26 со шкивом 25 закрепленным на валу 27 на котором также закреплена шестерня 28, которая находится в зацеплении с шестерней 29, закрепленной на валу 30 и находится в зацеплении на ведущим валом 1.
Также возможно использование цепной передачи вместо ременной показанной на фиг.2.
Данное изобретение может функционировать как самостоятельный узел, так и часть более сложного узла, а также возможно поменять ведущий и выходной валы.
Использование изобретение позволяет передавать большой крутящий момент бесступенчатым способом при малых габаритах устройства.