ЗУБЧАТАЯ ВАРИАТОРНАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ
VARIABLE SPEED GEARBOX

Область техники
Изобретение относится к области транспортного машиностроения и предназначено для изменения передаточного отношения между входным и выходным валами механизма.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны применяемые в настоящее время два вида вариаторов - клиноременный (CVT) и тороидный вариаторы, известные также каждый под своим именем: AutotronicoT Mercedes-Benz; Durashift от Ford; Lineartronic от Subaru; Multidrive от Toyota; Multimatic от Honda; Multitronic от Audi; Xtronic от Nissan.
Вариатор (Multitronic) является самой совершенной на сегодняшний день бесступенчатой коробкой передач. Этот вариатор обеспечивает плавное изменение передаточного числа. Он состоит из следующих конструктивных элементов: ведущий шкив; ведомый шкив; цепь. Каждый из шкивов представляет собой два диска с конической поверхностью. Ведущий диск соединяется с коленчатым валом двигателя через промежуточную передачу. С ведомого диска крутящий момент направляется на главную передачу. Один из дисков на каждом шкиве подвижен. Это позволяет в процессе работы изменять диаметр шкива.
В вариаторе (Multitronic) впервые применена металлическая цепь. Данное техническое решение позволило значительно расширить диапазон передаточных чисел за счет уменьшения поверхности соприкосновения цепи со шкивом (в сравнении с клиновидным ремнем). Снижение шума при работе металлической цепи достигнуто путем использования звеньев различного размера.
Привод каждого из шкивов состоит из двух гидроцилиндров - прижимного и регулировочного. Прижимной гидроцилиндр непосредственно прижимает цепь к дискам шкива. Регулировочный гидроцилиндр обеспечивает изменение диаметра шкива, т.е. регулирует передаточное отношение. Сила, с которой диски прижимаются к цепи, контролируется датчиком крутящего момента [1].
Тороидный вариатор включает два соосных вала со сферической (тороидной) поверхностью, между которыми зажаты ролики. Изменение передаточного числа в тороидном вариаторе производится за счет изменения положения роликов, а передача крутящего момента за счет сил трения между рабочими поверхностями колес и роликов [2].
Главным техническим недостатком этих коробок передач является то, что усилие передается за счет силы трения.
Данные технические решения приняты за прототип, так как обладают максимальной совокупностью общих с изобретением существенных признаков.
Цель изобретения и технический результат
Задача изобретения состоит в том, чтобы создать наиболее эффективную коробку передач с непрерывной передачей крутящего момента от двигателя к ведущим колесам и изменением передаточного отношения с использованием зубчатого зацепления.
Технический результат - упрощение конструкции и материалоемкости коробки передач, уменьшение количества деталей, отвечающих за включение/выключение передач, а также изменение передаточного отношения с использованием зубчатого зацепления.
Раскрытие изобретения
Предлагаемое в изобретении решение указанной выше задачи, достижение поставленной цели и требуемого технического результата обеспечивается тем, что в коробке передач, содержащей, по крайней мере, две кремальеры, каждая из которых двигается в своей передвижной платформе, и выходной вал коробки передач с расположенными на нем ведомыми шестернями, согласно изобретению
каждая кремальера содержит, по крайней мере, одну зубчатую рейку.
При этом передвижная тележка содержит, по крайней мере, один кулачковый вал, служащий для перемещения кремальеры в передвижной платформе, перпендикулярно ее движению, и приводится в движение рычагом с перемещающейся осью.
Каждая кремальера выполнена с возможностью вращения по регулируемой овальной траектории движения и передачи крутящего момента ведомой шестерни выходного вала, связанной с ней посредством зубчатого зацепления.
Коробка передач может быть также выполнена с передачей заднего хода, при этом используется планетарный ряд передачи заднего хода или в другом варианте конструктивного исполнения при условии, что у кремальеры одна зубчатая рейка или две зубчатые рейки, расположенные симметрично напротив друг друга, используются шестерни переднего и заднего хода, которые вращаются свободно и расположены на общем валу, а между свободно вращающимися шестернями расположена муфта синхронизатора, выполненная с возможностью включения/выключения соответствующей передачи.
Кроме этого коробка передач выполнена с возможностью управления при движении посредством перемещения оси рычагов привода передвижных платформ.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежами:
На фиг.1 изображена зубчатая вариаторная коробка передач (вид сбоку) по изобретению, содержащая:
выходной вал двигателя 1; выходной вал коробки передач 2; коленчатый вал коробки передач 3; шатуны рычагов с перемещающейся осью 4; рычаги с перемещающейся осью 5; шатуны передвижных платформ 6; передвижные платформы 7; шарнирные валы 8; кулачковые валы 9; кремальеры 10; перемещающуюся ось 11; шестерню привода коленчатого вала коробки передач 12.
На фиг.2 изображена зубчатая вариаторная коробка передач (вид сверху, кремальеры и выходной вал коробки передач не показаны) по изобретению, содержащая:
выходной вал двигателя 1; коленчатый вал коробки передач 3; шатуны рычагов с перемещающейся осью 4; рычаги с перемещающейся осью 5; шатуны передвижных платформ 6; передвижные платформы 7; шарнирные валы 8; кулачковые валы 9; перемещающуюся ось 11; шестерни привода коленчатого вала коробки передач 12, 13.
На фиг.3 и 4 изображены зацепления кремальер и ведомых шестерен выходного вала зубчатой вариаторной коробки передач по изобретению, содержащие:
выходной вал коробки передач 2; кулачковые валы 9; кремальеру 10; зубчатые рейки 14; ведомую шестерню 15.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылками на прилагаемые к описанию чертежи, на которых в качестве примеров показаны предпочтительные, но необязательные варианты возможного осуществления изобретения, конструктивного выполнения и функционирования предлагаемой в изобретении коробки передач транспортного средства.
Осуществление изобретения
Отличительными особенностями заявляемой коробки передач являются:
отсутствие постоянных механических переключений;
наличие, по крайней мере, двух кремальер, каждая из которых двигается в своей передвижной платформе, и выходного вала коробки передач с расположенными на нем ведомыми шестернями;
наличие у кремальеры одной или двух зубчатых реек;
наличие кулачковых валов, расположенных в передвижной платформе и служащих для перемещения кремальеры внутри передвижной платформы, перпендикулярно ее движению;
применение для привода передвижных платформ рычагов с перемещающейся осью;
вращение кремальеры по регулируемой овальной траектории движения и передача крутящего момента ведомой шестерни выходного вала, связанной с ней посредством зубчатого зацепления;
дублирующая работа кремальер.
Для управления сцеплениями коробки передач может быть использована компьютеризированная система управления коробкой передач, включающая входные датчики, электронный блок управления, электрогидравлические блоки управления и исполнительные механизмы, которые могут быть расположены непосредственно на картере коробки передач.
Входные датчики при этом отслеживают частоту вращения на входе и выходе коробки передач, давление и температуру масла. Электронный блок управления на основании сигналов датчиков реализует заложенный в него алгоритм управления коробкой передач.
Электрогидравлический блок управления обеспечивает работу гидравлического контура управления коробкой передач.
Работа коробки передач по изобретению осуществляется следующим образом и будет показана на примере зубчатой вариаторной коробки передач (Фиг.1, 2, 3 и 4).
Работа зубчатой вариаторной коробки передач (Фиг.1, 2, 3 и 4) осуществляется следующим образом. Перемещающаяся ось 11 (по Фиг.1) находится в крайнем нижнем положении первой передачи. Крутящий момент от выходного вала 1 двигателя через шестерни 12, 13 передается на коленчатый вал 3 коробки передач. Шатуны 4 рычагов с перемещающейся осью, расположенные на коленчатом валу 3 коробки передач, толкают рычаги 5 с перемещающейся осью, а те в свою очередь через шатуны 6 передвижных платформ толкают каждый свою передвижную платформу 7. Каждая кремальера 10, двигаясь вместе со своей передвижной платформой 7, одной зубчатой рейкой 14, находящейся в зацеплении с ведомой шестерней 15 (по Фиг.3, 4), проворачивает ее на величину, равную длине хода передвижной платформы 7 и передает ведомой шестерне 15 крутящий момент. При изменении положения перемещающейся оси 11 вверх, длина рычага от центра перемещающейся оси 11 до центра оси шатуна 6 передвижной платформы увеличивается, тем самым увеличивается длина хода передвижных платформ 7, а значит зубчатая рейка 14 будет проворачивать ведомую шестерню 15 на большую величину, обороты выходного вала 2 коробки передач будут расти, а передаточное отношение уменьшаться. При изменении положения перемещающейся оси 11 вниз, длина хода передвижных платформ 7 уменьшится, зубчатая рейка 14 будет проворачивать ведомую шестерню 15 на меньшую величину, обороты выходного вала 2 коробки передач упадут, а передаточное отношение увеличится. Передвижные платформы 7 двигаются так, чтобы одна зубчатая рейка 14 одной кремальеры 10 оставалась в зацеплении со своей ведомой шестерней 15 и передавала ей крутящий момент при переходе с одной зубчатой рейки на другую в другой кремальере. За некоторое время до конца хода одной передвижной платформы 7, кулачковые валы 9 начинают поднимать или опускать (в зависимости от положения) кремальеру 10, одна зубчатая рейка 14 выходит из зацепления со своей ведомой шестерней 15, а другая зубчатая рейка 14 этой же кремальеры 10 в начале обратного хода передвижной платформы 7 входит в зацепление с ведомой шестерней 15. Выход и вход в зацепление зубчатой рейки 14 и ведомой шестерни 15 всегда происходит в одном и том же положении ведомой шестерни 15 при любой длине хода передвижной платформы 7.
Таким образом, коробка передач по изобретению обеспечивает возможность достижения требуемого технического результата, а именно упрощение конструкции и материалоемкости путем уменьшения количества деталей и повышения ее компактности, ускоряет и упрощает включение/выключение передач за счет возможности использования современных компьютеризированных блоков управления и контроля функционирования.
Отдельные детали и узлы заявляемой коробки передач могут быть изготовлены с использованием известных в машиностроительной отрасли материалов и технологий.
Конкретные размеры и отдельные особенности конструктивного исполнения отдельных деталей и узлов могут быть выбраны из стандартных типоразмеров и стандартов промышленного машиностроения.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. http://systemsauto.ru/box/multitronic.html
2. http://systemsauto.ru/box/variator.html