Безступінчаста коробка передач з конусними барабанами, кулачками замкового типу, планетарною передачею та електричним приводом

Реферат: Винахід належить до безступінчастих коробок переміни передач трансмісії автомобіля. Новим у винаході є застосування двох конусних барабанів з розташуванням на кожному по вісім кулачків замкового типу, електродвигуна з гвинтовим приводом для пересування кулачків по повздовжніх пазах конусних барабанів, що змінює діаметри кулачкових барабанів, на яких розташований ланцюг, і що дає можливість здійснювати безступінчасту передачу крутного моменту, покращити комфорт керування автомобілем, підвищити коефіцієнт корисної дії та зменшити габарити та масу коробки передач, збільшити площу контакту ланцюга з дисками у порівнянні з варіаторною передачею крутного моменту, де ланцюг контактує з дисками тільки по торцях. UA 110710 C2 (12) UA 110710 C2 UA 110710 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до безступінчастих коробок передач трансмісії автомобіля. Новим у винаході є застосування конусних барабанів, кулачків замкового типу, електродвигуна з гвинтовим приводом зміни місця по осі та діаметру розташування кулачків для ланцюгової передачі крутного моменту, що дає можливість здійснювати безступінчасту передачу крутного моменту, покращити комфорт керування автомобілем, підвищити коефіцієнт корисної дії, зменшити габарити та масу коробки передач. В конструкціях більшості сучасних безступінчастих коробок передач зміна величини та напряму передачі крутного моменту здійснюється за допомогою механічних фрикційних ремінних, або ланцюгових елементів. Гідромеханічні передачі крутного моменту використовуються, але вони 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 ремінні 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 конусних барабанів, кулачків замкового типу, електродвигуна з гвинтовим приводом зміни місця розташування кулачків по діаметру для ланцюгової передачі крутного моменту збільшує площу контакту ланцюга з кулачками (у порівнянні з іншими дисковими фрикційними передачами) під час безступінчастої передачі крутного моменту, покращує розгінні характеристики, комфорт керування автомобілем, зменшує габарити та масу коробки передач. Суть винаходу: Пропонується безступінчаста коробка передач з конусними барабанами, кулачками замкового типу 26, 30, планетарною передачею та електричним приводом, яка характеризується тим, що включає планетарну передачу з фрикційними механізмами 19 блокування водила 17 та корончатої шестірні 21, два конусних барабана 7, 12 з розташуванням на кожному по вісім кулачків 26, 30 замкового типу, які пересуваються електродвигуном 8 з гвинтовим приводом по повздовжніх пазах 4 конусних барабанів 7, 12, ланцюгову передачу крутного моменту, первинний 23, проміжний 11 та вторинний 29 вали і автоматичну систему керування, механізм натягування ланцюга. Замковий механізм 33, за рахунок входження виступів одних кулачків у впадини інших кулачків, забезпечує максимальну площу контакту ланцюга з кулачками, при різних положеннях кулачків від осі по діаметру. Аналоги винаходу безступінчастої коробки передач з конусними барабанами, кулачками замкового типу, планетарною передачею крутного моменту та електричним приводом нам невідомі. Наведені нижче десять джерел інформації не містять інформації про безступінчасті коробки передач з конусними барабанами, кулачками замкового типу, планетарною передачею та електричним приводом. Задача винаходу - підвищення комфорту керування автомобілем, покращення розгінних характеристик автомобіля, зменшення розмірів і маси коробок передач та спрощення конструкції. Перелік фігур креслення: 1. Загальний вигляд у повздовжньому перерізі безступінчастої коробки передач з конусними барабанами, кулачками замкового типу, планетарною передачею та електричним приводом, головною передачею та диференціалом наведено на фіг. 1. На фіг. 1 у статичному стані показано безступінчасту коробку передач з конусними барабанами 7, 12, кулачками замкового типу 26, 30, планетарною передачею та електричним приводом. Первинний вал 23 з сонячною шестірнею 18 встановлений на двох підшипниках, один з яких встановлено в картері коробки передач 5 і другий у маховику. Планетарна передача (сонячна 18 та коронна 21 шестерні, сателіти 20 з водилом 17) при блокуванні фрикційними дисками 22 водила 17 з корпусом коробки передач 5, забезпечує рух автомобіля заднім ходом. Фрикційні диски 19 блокування водила 17 з коронною шестірнею 21 забезпечують обертання сонячної 18, коронної 21 шестерень та водила 17 як одно ціле і рух автомобіля вперед. Крутний момент при цьому передається до конусного барабана 12 з кулачками замкового типу 26. Ланцюгова передача 28 забезпечує передачу крутного моменту з кулачкового барабана 26, встановленого на конусному барабані 12 і проміжному валу 11, до кулачкового барабана 30, встановленого на веденому конусному барабані 7 і вторинному валу 29 та на ведучу шестірню головної передачі 3. Кожен кулачковий барабан складається з восьми замкових кулачків, на які натягується ланцюг 28. Проміжний вал 11 одним кінцем опирається на підшипник, що встановлений у картері 5 коробки передач, а другий з'єднаний з коронною шестірнею 21. 1 UA 110710 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Значення позначень фіг. 1: 1 - диференціал; 2 - ведена шестірня головної передачі; 3 ведуча шестірня головної передачі; 4 - пази (направляючі кулачків) конусних барабанів; 5 картер коробки передач; 6 - задня кришка картера; 7 - ведений конусний барабан; 8 електродвигун приводу гвинта 9; 9 - гвинт пересування гайки з планками 15 та зміни розташування кулачків по діаметру; 10 - шестірня приводу гвинта 9; 11 - проміжний вал; 12 ведучий конусний барабан; 13 - ролик; 14 - трос з'єднання та утримання кулачків конусних барабанів на конусній поверхні під час дії осьових зусиль (можливе встановлення пружин в пази конусних барабанів); 15 - з'єднувальна планка кулачків з гайкою та гвинтом; 16 - пружини притискання планок до кулачків; 17 - водило; 18 - сонячна шестірня; 19 - фрикційні диски блокування водила з коронною шестірнею; 20 - сателіт; 21 - коронна шестірня; 22 - фрикціон з'єднання водила з корпусом коробки передач; 23 - первинний вал; 24 - картер зчеплення; 25 підшипники; 26 - кулачок ведучого конусного барабана; 27 - гайка-опора гвинта 9; 28 - ланцюг; 29 - вторинний вал; 30 - кулачок веденого вала; 2. 3агальний вигляд конусних барабанів (у перерізі А-А фіг. 1) наведено на фіг. 2. На фіг. 2 замкові кулачки 26 ведучого конусного барабана 12 знаходяться на мінімальній відстані від осі обертання і діаметр кулачкового барабана мінімальний, що забезпечує передачу максимального крутного моменту. У перерізі показано ланцюг 28, планки 15 шарнірно поєднанні з гайкою 32, гвинт 9 та ведений конусний барабан 7 з кулачками. В цей час замкові кулачки 30 веденого конусного барабана 12 знаходяться на максимальній відстані від осі обертання веденого барабана. Значення позначень фіг. 2: 7 - ведений конусний барабан; 9 - гвинт; 11 - проміжний вал; 12 - ведучий конусний барабан; 15 - планки; 16 - притискні пружини; 26 - кулачок ведучого барабана; 28 - ланцюг; 30 - кулачок веденого барабана; 31 - шарніри кріплення планок 15 до гайки 32; 32 - гайка гвинта 9; 3. Загальний вигляд ведучого конусного барабана 12 з кулачками 26 наведено на фіг. 3. Під час роботи електродвигуна 8 гвинт 9 обертається та пересуває гайку 32 з планками 15 та кулачки 26 по пазах 4 конусного барабана в ту чи іншу сторону, змінює діаметр барабана для ланцюга, що створюється замковими кулачками 26. Значення позначень фіг. 3: 4 - пази; 12 - ведучий конусний барабан; 26 - кулачок замкового типу; 33 - замковий механізм; Принцип дії Перед початком руху автомобіля вперед, включається фрикціон 19 блокування водила 17 та коронної шестірні 21 і максимальний крутний момент через первинний вал 23 і планетарну передачу передається до конусного барабана 12, кулачків 26 та через ланцюгову передачу до кулачків 30 конусного барабана 7 і до вторинного вала 29 з шестірнею 3 головної передачі. Через ведену шестірню 2 головної передачі, диференціал 1, приводні вали крутний момент передається до ведучих коліс. При необхідності руху з більшою швидкістю, водій натискає на педаль подачі палива і при досягненні обертів колінчастого вала двигуна більше 1000 об/хв. замикаються контакти № 1 вмикача струму, що встановлені на педалі подачі палива і струм надходить до електродвигуна 8, який через шестеренчасту передачу приводить у дію гвинт 9, який обертається та пересуває гайку 32 з планками 15 та кулачки 26, 30 по пазах 4 конусних барабанів в ту чи іншу сторону, збільшуючи діаметр кулачкового барабана 26 конусного барабана 12 для ланцюга та зменшуючи діаметр кулачкового барабана 30 конусного барабана 7. Все це приводить до збільшення кутової швидкості обертання конусного барабана 7, вторинного вала 29 та збільшує швидкість руху автомобіля. Під час руху з постійною швидкістю контакти вмикача струму на педалі подачі палива розімкнуті і струм до електродвигуна не надходить, гвинт 9 не обертається, кулачки 26, 30 не пересуваються по пазах. Під час зменшення швидкості руху, педаль подачі палива відпускається і замикаються контакти № 2 вмикача струму, що встановлені на педалі подачі палива і струм надходить у зворотному напряму до електродвигуна 8, який через шестеренчасту передачу у зворотному напряму приводить у дію гвинт 9, який обертається та пересуває гайку 32 з планками 15 та кулачки 26, 30 по пазах 4 конусних барабанів в ту чи іншу сторону, зменшуючи діаметр кулачкового барабана 26 конусного барабана 12 для ланцюга та збільшуючи діаметр кулачкового барабана 30 конусного барабана 7. Все це приводить до зменшення кутової швидкості обертання конусного барабана 7, вторинного вала 29 та зменшення швидкості руху автомобіля. 2 UA 110710 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Для врівноваження осьових сил, які діють на кулачки під час руху по конусній поверхні при передачі крутного моменту, використовується тросове з'єднання 14 кулачків 26 та 30. Для руху автомобіля заднім ходом включається фрикціон 22 з'єднання (блокування) водила 17 з корпусом коробки передач 5. і максимальний крутний момент через первинний вал 23 і планетарну передачу передається у зворотному напряму до конусного барабана 12, кулачків 26 та через ланцюгову передачу до кулачків 30 конусного барабана 7 і до вторинного вала 29 з шестірнею 3 головної передачі. Через ведену шестірню 2 головної передачі, диференціал 1, приводні вали крутний момент передається до ведучих коліс. Припинення передавання крутного моменту може здійснюватись шляхом виключення зчеплення або розблокуванням фрикціонів, що блокують коронну шестірню та водило. Джерела інформації: 1. Автомобілі. Навчальний посібник. М.Ю. Основенко, В.П. Сахно, 1992 р. 2. Автомобілі. Основи конструкції, теорія. Навчальний посібник. В.І. Сирота, В.П. Сахно. 2007 р. 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 "КВІЦ", 2004. - 174 с. 6. Гібридні автомобілі. Монографія. О.В. Баженов та інші. ХНАДУ, 2008. – 327 с. 7. Основи конструкції автомобілів. Навчальний посібник. В.І. Сирота. В-во Арістей, 2006, 280 с. 8. Основи конструкции автомобиля. Учебное пособие для ВУЗов. Иванов A.M., Солнцев А.И., Гаевский В.В. и др. изд. "За рульом", 2005. – 336 c. 9. Устройство автомобіля. Учебник. Михайловский У.В., Серебряков К.Б., Тур У.Я. - М.: Машиностроение, 1987. – 352 с. 10. Програми самонавчання з вивчення конструкції та принципу дії елементів конструкції автомобіля. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Безступінчаста коробка передач, що містить автоматичну систему керування, систему валів з встановленими на них ведучим та веденим конусними барабанами, в Т-подібних пазах яких з можливістю поступального руху встановлені кулачки, з'єднані ланцюговою передачею крутного моменту, механізм натягування ланцюга, яка відрізняється тим, що на первинному валу розташована планетарна передача з фрикційним механізмом блокування водила та коронної шестірні, яка з'єднана з проміжним валом з розташованим на ньому ведучим конусним барабаном, а ведений конусний барабан розташований на вторинному валу, причому на кожному з конусних барабанів в Т-подібних пазах розміщено вісім кулачків, встановлених в замковий механізм та з'єднаних ланцюговою передачею крутного моменту, механізм натягування ланцюга якої шарнірно з'єднаний через гвинт з електродвигуном для поступального руху кулачків і являє собою планки, які одним кінцем закріплені на картері коробки передач, а іншим - пружинно притиснуті до ланцюга. 3 UA 110710 C2 4 UA 110710 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5