Безступінчаста коробка передач з пластинчастими пружинами, фіксуючими дисками і гідроприводом та зубчастою передачею заднього ходу

Реферат: Винахід належить до безступінчастих коробок переміни передач трансмісії автомобіля. Новим у винаході безступінчастої коробки передач з пластинчатими пружинами, фіксуючими дисками і гідроприводом, зубчастою передачею заднього ходу та зубчастою муфтою з синхронізаторами включення руху уперед або назад є застосування пластинчатих пружин і замкових механізмів з маточинами, фіксуючими дисками та гідроприводом, ланцюговою передачею крутного моменту уперед та автоматичним керуванням, що дає можливість здійснювати безступінчасту передачу крутного моменту, покращити комфорт керування автомобілем, підвищити коефіцієнт корисної дії, спростити конструкцію, зменшити собівартість, габарити та масу коробки передач у порівнянні з іншими варіаторними коробками передач, де ланцюг контактує з дисками тільки по торцях. UA 108430 C2 (12) UA 108430 C2 UA 108430 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до безступінчастих коробок передач трансмісії автомобіля. Новим у винаході є застосування пластинчатих пружин 25, 28 з фіксуючими дисками 4, 12, і гідроприводом 21,23, ланцюговою передачею крутного моменту уперед фіг. 1, що дає можливість здійснювати безступінчасту передачу крутного моменту уперед, покращити комфорт керування автомобілем, підвищити коефіцієнт корисної дії, зменшити габарити, масу та собівартість коробки передач. В конструкціях більшості сучасних безступінчастих коробок передач зміна величини та напряму передачі крутного моменту здійснюється за допомогою механічних фрикційних пасових або ланцюгових елементів. Гідромеханічні передачі крутного моменту мають значно нижчий коефіцієнт корисної дії, складну конструкцію та не завжди забезпечують високі розгінні характеристики автомобіля. Гідрооб'ємні та електричні безступінчасті передачі використовують на транспортних засобах спеціального призначення. Фрикційні пасові передачі мають невеликий ресурс роботи та теж низькі розгінні характеристики автомобіля. Використання фрикційної ланцюгової передачі з торцевим контактом ланцюга до дисків вимагає застосування матеріалу дисків та ланцюгів високої якості і збільшує витрати енергії на привод масляного насоса для стискання дисків. Застосування пластинчатих пружин 25, 28 з фіксуючими дисками 4, 12 і гідроциліндрами 21, 23 спрощує конструкцію, збільшує площу контакту ланцюга з пружинами (у порівнянні з іншими дисковими фрикційними передачами) під час безступінчастої передачі крутного моменту, покращує розгінні характеристики, комфорт керування автомобілем, зменшує собівартість, габарити та масу коробки передач. Суть винаходу: Пропонується безступінчаста коробка передач з пластинчатими пружинами 25, 28, фіксуючими дисками 4, 12 і гідроприводом 21, 23 та зубчастою передачею заднього ходу, яка характеризується тим, що включає два барабани 8, 10 з маточинами 27, 30, пластинчатими пружинами 25, 28, фіксуючими дисками 4, 12 і гідроциліндрами 21, 23, ланцюгову передачу крутного моменту уперед з механізмом натягування, зубчасту передачу заднього ходу та зубчасту муфту 16 з синхронізаторами 15, 17 для забезпечення руху уперед або назад. На первинному валу 19 коробки передач встановлена зубчаста муфта 16 з синхронізаторами 15, 17 вибору напряму руху уперед або назад та ведуча шестірня заднього ходу 18. Керування коробкою передач здійснюється в автоматичному режимі в залежності від тягового зусилля. Для збільшення площі контакту ланцюга з пластинчатими пружинами 25, 28 на кінцях пружин установлено кулачковий замковий механізм 24, 29, який за рахунок входження виступів одних кулачків у впадини інших кулачків, забезпечує максимальну площу контакту ланцюга 9 з кулачками, при різних положеннях кулачків. Гідроциліндри 21, 23 (по два на кожен барабан) одним кінцем закріплені до маточин 27, 30, а іншим кінцем до фіксуючих дисків 4, 12, що дає можливість при подачі оливи у гідроциліндри повертати фіксуючі диски відносно маточин і збільшувати (зменшувати) діаметри барабанів та збільшувати (зменшувати) швидкість руху автомобіля. Аналоги винаходу безступінчастої коробки передач з пластинчатими пружинами 25, 28, фіксуючими дисками 4, 12 і гідроприводом 21, 23 та зубчастою передачею заднього ходу нам невідомі. Наведені нижче десять джерел інформації не містять інформації про безступінчасті коробки передач з пластинчатими пружинами, фіксуючими дисками і гідроприводом та зубчастою передачею заднього ходу. Задача винаходу - підвищення комфорту керування автомобілем, покращення розгінних характеристик автомобіля, спрощення конструкції, зменшення собівартості, розмірів і маси коробок передач за рахунок застосування пластинчатих пружин, фіксуючих дисків і гідроциліндрів та зубчастої передачі заднього ходу. За конструкцією безступінчаста коробка передач з пластинчатими пружинами, фіксуючими дисками і гідроприводом та зубчастою передачею заднього ходу проста і має можливості з малими затратами використовуватись у трансмісіях автомобілів та інших транспортних засобів. Здійснення винаходу можливо виконати на простому виробництві, яке включає токарні, свердлильні станки, ливарне виробництво для відлиття корпусу коробки передач, штампи для виробництва стальних пластинчастих пружин. Перелік фігур креслення: 1.Загальний вигляд у повздовжньому розтину безступінчастої коробки передач з пластинчатими пружинами, фіксуючими дисками і гідроприводом та зубчастою передачею заднього ходу, головною передачею та диференціалом наведено на фіг. 1. 1 UA 108430 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 На фіг. 1. у статичному стані показано безступінчасту коробку передач з пластинчатими пружинами 25, 28, фіксуючими дисками 4, 12 і гідроциліндрами 21, 23 та зубчастою передачею заднього ходу. Первинний вал 19 з ведучою шестірнею заднього ходу 18 встановлений на двох підшипниках, один з яких встановлено в картері коробки передач 5 і другий у проміжному валу 11. Шестірня 18 встановлена на валу 19 на голчастих підшипниках. Пересування зубчастої муфти 16 по шліцах первинного вала 19 в сторону зчеплення забезпечує поєднання муфти 16 з шестірнею первинного вала 18 та передачу крутного моменту до проміжної шестірні заднього ходу 14, шестірні 22 заднього ходу вторинного вала 7 і рух автомобіля заднім ходом. Пересування зубчастої муфти 16 в зворотну сторону від зчеплення забезпечує поєднання муфти 16 з проміжним валом 11 та рух автомобіля вперед. Крутний момент при цьому передається до маточини 27 з пластинчатими пружинами 25 та барабана 10. Ланцюгова передача 9 забезпечує передачу крутного моменту з кулачкового барабана 10, встановленого на проміжному валу 11 до кулачкового барабана 8, встановленого на вторинному валу 7, та на ведучу шестірню головної передачі 3. Кожен (ведучий та ведений) барабан 8, 10 складається з маточини 27, 30, восьми пластинчатих пружин 25, 28, двох фіксуючих дисків 4, 12, двох гідроциліндрів 21, 23, восьми замкових кулачків 24 на які натягується ланцюг 9. Проміжний вал 11 одним кінцем опирається на підшипник, що встановлений у картері 5 коробки передач, а другий опирається на підшипник, який встановлено на первинний вал 19. Значення позначень фіг.1: 1 - диференціал; 2 - ведена шестірня головної передачі; 3 ведуча шестірня головної передачі; 4 - фіксуючі диски веденого барабана 8; 5 - картер коробки передач; 6 - задня кришка картера; 7 - вторинний вал коробки передач; 8 - ведений барабан; 9 ланцюг; 10 - ведучий барабан; 11 - проміжний вал; 12 - фіксуючі диски ведучого барабана; 13 важіль включення передач для руху уперед та назад; 14 - проміжна шестірня заднього ходу; 15 синхронізатор включення руху уперед; 16 - зубчаста муфта; 17 - синхронізатор включення руху назад; 18 - ведуча шестірня заднього ходу первинного вала; 19 - первинний вал; 20 - картер зчеплення; 21 - гідроциліндри повороту фіксуючих дисків 12 ведучого барабана 10; 22 - ведена шестірня заднього ходу; 23 - гідроциліндри повороту фіксуючих дисків 4 веденого барабана 8; 2. Загальний вигляд безступінчастої коробки передач з пластинчастими пружинами, фіксуючими дисками і гідроприводом та зубчастою передачею заднього ходу по розтину А - А, при передачі мінімального крутного моменту під час руху уперед наведено на фіг. 2. На фіг. 2. пластинчасті пружини 25 ведучого барабана 10 майже випрямлені (у ненавантаженому стані вони випрямлені), так як передається мінімальний крутний момент і замкові кулачки 24 знаходяться на максимальній відстані від осі обертання вала 11. Пластинчасті пружини 28 веденого барабана 8 незначно розкручені (у ненавантаженому стані вони повністю закручені навколо маточини 30, замкові кулачки 29 знаходяться майже на мінімальній відстані від осі обертання вала 7 і діаметр кулачкового барабана 8 мінімальний. Значення позначень фіг. 2: 4 - фіксуючі диски веденого барабана 8; 7 - вторинний вал; 9 - ланцюг; 11 - проміжний вал; 12 - фіксуючі диски ведучого барабана 10; 24 - кулачки замкового механізму ведучого барабана 10 з фіксаторами 26; 26 - фіксатор пластинчатих пружин 25 та кулачків замкового механізму ведучого барабана 10; 27 - маточина пластинчатих пружин 25 ведучого барабана 10; 28 пластинчаті пружини веденого барабана 8; 29 - кулачки замкового механізму веденого барабана 8; 30 - маточина пластинчатих пружин 28 веденого барабана 8; 31 - фіксатор пластинчатих пружин 28 і кулачків 29 замкового механізму веденого барабана 8; 32 - напрямні фіксаторів 26, 31 фіксуючих дисків ведучого 10 та веденого 8 барабанів; 3. Загальний вигляд безступінчастої коробки передач з пластинчастими пружинами, фіксуючими дисками і гідроприводом та зубчастою передачею заднього ходу по розтину Б - Б, при передачі максимального крутного моменту під час руху уперед наведено на фіг. 3. На фіг. 3. пластинчасті пружини 25 ведучого барабана 10 повністю закручені (у ненавантаженому стані вони випрямлені), так як передається максимальний крутний момент і замкові кулачки 24 знаходяться на мінімальній відстані від осі обертання вала 11 і діаметр кулачкового барабана 10 мінімальний. Пластинчасті пружини 28 веденого барабана 8 повністю розкручені (у ненавантаженому стані вони повністю закручені навколо маточини 30, замкові кулачки 29 знаходяться майже на максимальній відстані від осі обертання вала 7 і діаметр кулачкового барабана 8 максимальний. Значення позначень фіг. 3: 4 - фіксуючі диски веденого барабана 8; 7 - вторинний вал; 9 - ланцюг; 11 - проміжний вал; 12 - фіксуючі диски ведучого барабана 10; 24 - кулачки замкового механізму ведучого барабана 10 з фіксаторами 26; 26 - фіксатор пластинчатих пружин 25 та кулачків замкового механізму ведучого барабана 10; 27 - маточина пластинчатих пружин 25 ведучого барабана 10; 28 пластинчаті пружини веденого барабана 8; 27 - кулачки замкового механізму веденого 2 UA 108430 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 барабана 8; 30 - маточина пластинчатих пружин 28 веденого барабана 8; 31 - фіксатор пластинчатих пружин 28 і кулачків 29 замкового механізму веденого барабана 8; 32 - напрямні фіксаторів 26, 31 фіксуючих дисків ведучого 10 та веденого 8 барабанів; 4. Загальний вигляд направляючого диска наведено на фіг.4 Значення позначень фіг.4: 12 - фіксуючих диск; 32 - направляючі пази фіксаторів пластинчастих пружин та кулачків замкового механізму; Принцип дії Перед початком руху автомобіля уперед, з'єднується (шляхом пересування зубчастої муфти 16 в сторону зворотну від зчеплення) первинний 19 і проміжний 11 вали і крутний момент через первинний вал 19 і проміжний вал 11 передається через маточину 27 з пластинчатими пружинами 25 кулачковий механізм 24 ведучого барабана 10 та ланцюгову передачу (до складу якої входить ланцюг 9, механізм натягування ланцюга з важелем, один кінець якого шарнірно закріплений до корпуса коробки передач, а інший кінець з роликом пружиною притискається до ланцюга) до веденого барабана 8 і дальше через кулачковий механізм 29, пластинчаті пружини 28 до маточини 30 до вторинного вала з шестірнею головної передачі 3. Через ведену шестірню 2 головної передачі, диференціал 1, привідні вали і крутний момент передається до ведучих коліс. Для долання сил інерції та опору коченню коліс під час рушання з місця та при доланні перешкод необхідний значний крутний момент, який примушує пластинчаті пружини 25 ведучого барабана 10 закручуватися і разом з фіксаторами 26 пластинчатих пружин 25 та кулачками замкового механізму 22 пересуватися по напрямних 32 фіксуючого диска 12 до осі барабана, що зменшує розміри ведучого барабана. Одночасно це примушує пластинчаті пружини 28 веденого барабана 8 випрямлятися і разом з фіксаторами 31 пластинчатих пружин 28 та кулачками замкового механізму 29 пересуватися по напрямних 32 фіксуючого диска 4 від осі барабана, що збільшує розміри веденого барабана та дає можливість в автоматичному режимі збільшувати крутний момент та долати сили опору руху автомобіля. При русі фіксаторів пластинчатих пружин 26, 31 по напрямних 32 фіксуючі диски 4, 12 повертаються на деякий кут відносно маточин, що фіксує положення кінців всіх пластинчатих пружин 26, 31 та кулачків замкового механізму та не дає можливості випрямлятись (закручуватись) тим пластинчатим пружинам, які не контактують з ланцюгом 9. При зменшенні сил опору руху автомобіля пластинчаті пружини 25 ведучого барабана 10 випрямляються та збільшують діаметр барабана 10, а пластинчаті пружини 28 веденого барабана 8 закручуються та зменшують розмір барабана 8, що збільшує швидкість руху автомобіля. Швидкість руху автомобіля в автоматичному режимі може змінюватись також за рахунок включення до роботи гідроциліндрів повороту фіксуючих дисків ведучого та веденого барабанів. При натисканні на педаль подачі палива одночасно подається струм до електродвигуна, який приводить в дію гідронасос що подає оливу до гідроциліндрів і змінюються діаметри ведучого та веденого барабанів, на яких розташована ланцюгова передача. При необхідності руху з більшою швидкістю, водій натискає на педаль подачі палива і замикаються контакти вмикача струму, що встановлені на педалі подачі палива і струм надходить до електродвигуна насоса подачі оливи, який відкачує оливу з гідроциліндрів 23 веденого вала до гідроциліндрів 21 ведучого вала. При цьому діаметр ведучого барабана 10 збільшується, а веденого 8 зменшується. Все це приводить до збільшення кутової швидкості обертання барабана 8, вторинного вала та збільшує швидкість руху автомобіля. Під час руху з постійною швидкістю контакти вмикача струму на педалі подачі палива розімкнуті і струм до електродвигуна насоса подачі оливи не надходить і автомобіль рухається з заданою швидкістю. Під час зменшення швидкості руху, педаль подачі палива відпускається і замикаються контакти вмикача струму, що встановлені на педалі подачі палива і струм надходить у зворотному напряму до електродвигуна насоса подачі оливи який відкачує оливу з гідроциліндрів 21 ведучого вала до гідроциліндрів 23 веденого вала. Все це приводить до зменшення кутової швидкості обертання веденого барабана 8, вторинного вала та зменшення швидкості руху автомобіля. Припинення передавання крутного моменту може здійснюватись шляхом виключення зчеплення, або встановленням важеля перемикання передач в нейтральне положення. Джерела інформації: 1. Автомобілі. Навчальний посібник. М.Ю. Основенко, В.П. Сахно.1992р. 2. Автомобілі. Основи конструкції, теорія. Навчальний посібник. В.І. Сирота, В.П. Сахно. 2007 р. 3 UA 108430 C2 5 10 15 20 25 30 3. Автомобиль. Анализ конструкции, елементы расчета. Учебник. В.В. Осепчугов, А.К.Фрумкин. Машиностроение. 1989. - 304 с. 4. Автомобиль. Основы конструкции. Учебник. Н.Н.Вишняков и другие. 5. Автомобілі. Тягово - швидкісні властивості та паливна економічність: Навч. посібник. Сахно В.П., Безбородова Г.Б., Маяк М.М., Шарай С.М - К.: В – во "КВЩ", 2004. - 174 с 6. Гібридні автомобілі. Монографія. О.В.Баженов та інші. ХНАДУ, 2008. - 327с. 7. Основи конструкції автомобілів. Навчальний посібник. В.І.Сирота. В - во Арістей, 2006. 280с. 8. Основи конструкции автомобиля. Учебное пособие для ВУЗов. Иванов A.M., Солнцев А.И., Гаевский В.В. и др. изд. "За рульом", 2005. - 336С. 9. Устройство автомобіля. Учебник. Михайловский У.В., Серебряков К.Б., Тур У.Я. М.; Машиностроение, 1987. - 352с. 10. Програми самонавчання з вивчення конструкції та принципу дії елементів конструкції автомобіля. Примітка: Всі вище наведені Джерела інформації: не містять інформації про безступінчасті коробки передач з пластинчатими пружинами, фіксуючими дисками і гідроприводом та зубчастою передачею заднього ходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Безступінчаста коробка передач з пластинчатими пружинами, фіксуючими дисками і гідроприводом та зубчастою передачею заднього ходу, який відрізняється тим, що містить два барабани, один з яких, ведучий, розташований на проміжному, а інший, ведений, - на вторинному валах, з пластинчатими пружинами, які в залежності від опору руху автомобіля, змінюють діаметри ведучого і веденого барабанів та величину крутного моменту, що передається, і замковими механізмами, маточинами, фіксуючими дисками та гідроприводом, ланцюгову передачу крутного моменту уперед з механізмом натягування, що взаємодіє з ведучим та веденим барабанами та передає крутний момент з ведучого барабана на ведений, зубчасту передачу заднього ходу та зубчасту муфту з синхронізаторами для забезпечення руху уперед або назад, первинний, проміжний та вторинний вали і автоматичну систему керування. 4 UA 108430 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5