Безступінчаста коробка передач з пластинчастими пружинами, фіксуючими дисками і гідроприводом та планетарною передачею

Реферат: Винахід належить до безступінчастих коробок переміни передач трансмісії автомобіля. Новим у винаході безступінчастої коробки передач є застосування пластинчатих пружин з замковими механізмами, маточинами, фіксуючими дисками і гідроприводом, ланцюговою передачею крутного моменту, планетарної передачі з фрикційними механізмами блокування водила та корончатої шестірні, автоматичної системи керування, що дає можливість здійснювати безступінчасту передачу крутного моменту, покращити комфорт керування автомобілем, підвищити коефіцієнт корисної дії, спростити конструкцію, зменшити собівартість, UA 110639 C2 (12) UA 110639 C2 габарити та масу коробки передач у порівнянні з іншими варіаторними коробками передач, де ланцюг контактує з дисками тільки по торцях. UA 110639 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до безступінчастих коробок передач трансмісії автомобіля. З рівня техніки, зокрема з пат. GB191403301, DE 19735001, DE 19737038, DE 20318269, RU 2039900, SU 1772479, WO 9501277 відомі безступінчасті (варіаторні) передачі, для застосування, зокрема, в конструкціях автоматичних коробок передач, в яких зміна величини та напряму передачі крутного моменту здійснюється за допомогою механічних фрикційних ремінних, 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 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. Новим у винаході є застосування пластинчатих пружин 24, 27 з фіксуючими дисками 4, 13, і гідроциліндрами 12, 22, ланцюговою та планетарною передачею крутного моменту, що дає можливість здійснювати безступінчасту передачу крутного моменту, створити адаптивну коробку передач, що забезпечує автоматичну зміну крутного моменту відповідно до зміни моменту опору руху, покращити розгінні характеристики автомобіля, спростити конструкцію та зменшити габарити та масу коробки передач. Застосування пластинчатих пружин 24, 27 з фіксуючими дисками 4, 13 і гідроциліндрами 12, 22 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. Пропонується безступінчаста коробка передач з пластинчатими пружинами 24, 27 і гідроциліндрами 12, 22, фіксуючими дисками 4, 13 та планетарною передачею, яка характеризується тим, що включає два барабани 8, 10 з маточинами 26, 29, пластинчатими пружинами 24, 27, фіксуючими дисками 4, 13 і гідроциліндрами 12, 22, ланцюгову передачу крутного моменту з механізмом натягування, планетарну передачу та автоматичну систему керування. На первинному валу 19 коробки передач встановлено ведучий барабан 10 з маточиною 26, пластинчатими пружинами 24 і гідроциліндрами 12, фіксуючими дисками 13. На вторинному валу 7 коробки передач встановлено ведений барабан 8 з маточиною 29, пластинчатими пружинами 27 і гідроциліндрами 22, фіксуючими дисками 25 та планетарною передачею. Керування коробкою передач здійснюється в автоматичному режимі в залежності від тягового зусилля. Для збільшення площі контакту ланцюга з пластинчатими пружинами 24, 27 на кінцях пружин установлено кулачкові замкові механізми 23, 28, які за рахунок входження виступів одних кулачків у впадини інших кулачків, забезпечують максимальну площу контакту ланцюга 9 з кулачками, при різних положеннях кулачків відносно осей барабанів. Гідроциліндри 12, 22 (по два на кожен барабан) одним кінцем закріплені до маточин 26, 29, а іншим кінцем до фіксуючих дисків 4, 13, що дає можливість при подачі оливи у гідроциліндри повертати фіксуючі диски відносно маточин і збільшувати (зменшувати) діаметри барабанів та збільшувати (зменшувати) швидкість руху автомобіля. Технічним результатом, що лежить в основі винаходу є оптимізація передачі крутного моменту, створення адаптивної коробки передач, що забезпечує автоматичну зміну крутного моменту відповідно до зміни моменту опору руху, покращення розгінних характеристик автомобіля, спрощення конструкції, зменшення собівартості, розмірів і маси коробок передач за рахунок застосування пластинчатих пружин, фіксуючих дисків і гідроциліндрів та планетарної передачі. За конструкцією безступінчаста коробка передач з пластинчатими пружинами, фіксуючими дисками і гідроприводом та планетарною передачею проста і має можливості з малими затратами використовуватись у трансмісіях автомобілів та інших транспортних засобів. Перелік фігур креслення: Загальний вигляд у повздовжньому розтину безступінчастої коробки передач з пластинчатими пружинами, фіксуючими дисками і гідроприводом та планетарною, головною передачею та диференціалом наведено на фіг. 1. На фіг. 1. у статичному стані показано безступінчасту коробку передач з пластинчатими пружинами 24, 27, фіксуючими дисками 4, 13 і гідроциліндрами 12, 22 та планетарною передачею. Первинний вал 19 з ведучим барабаном 10, маточиною 26, пластинчатими 1 UA 110639 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 пружинами 24 і гідроциліндрами 12, фіксуючими дисками 13 встановлений на двох підшипниках. Крутний момент передається з первинного вала 19 до маточини 26 з пластинчатими пружинами 24 та барабана 10. Ланцюгова передача 9 забезпечує передачу крутного моменту з кулачкового барабана 10 встановленого на первинному валу 19 до кулачкового барабана 8 встановленого на вторинному валу 7 та до планетарної передачі і дальше на ведучу шестірню головної передачі 3. Кожен (ведучий та ведений) барабан 8, 10 складається з маточини 26, 29, восьми пластинчатих пружин 24, 27, двох фіксуючих дисків 4, 13, двох гідроциліндрів 12, 22, восьми замкових кулачків 23, 28 на які натягується ланцюг 9. Планетарна передача складається з водила 14, коронної шестірні 16, сателітів 17, сонячної шестірні 21, що одним кінцем встановлена у підшипник вторинного вала 7, а другим кінцем опирається на підшипник, що встановлений у корпусі коробки передач, фрикціонів 15 блокування водила та коронної шестерні для забезпечення руху уперед, фрикціонів 18 блокування водила з корпусом коробки передач для забезпечення руху назад. 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 з підшипниками вала сонячної шестірні 21 та ведучої шестірні головної передачі 3; 8 - ведений барабан; 9 - ланцюг; 10 - ведучий барабан; 11 - підшипник первинного вала; 12 - гідроциліндри ведучого барабана 10; 13 - фіксуючі диски ведучого барабана; 14 - водило; 15 - фрикціон блокування водила та коронної шестерні; 16 - коронна шестірня; 17 - сателіт; 18 - фрикціон блокування водила 14 з корпусом коробки передач; 19 первинний вал; 20 - картер зчеплення; 21 - сонячна шестірня; 22 - гідроциліндри повороту фіксуючих дисків 4 веденого барабана 8; Загальний вигляд безступінчастої коробки передач з пластинчастими пружинами, фіксуючими дисками і гідроприводом та планетарною передачею по розтину А-А, при передачі мінімального крутного моменту під час руху уперед наведено на фіг. 2. На фіг. 2. пластинчасті пружини 24 ведучого барабана 10 майже випрямлені (у ненавантаженому стані вони випрямлені), так як передається мінімальний крутний момент і замкові кулачки 23 знаходяться на максимальній відстані від осі обертання вала 19. Пластинчасті пружини 27 веденого барабана 8 незначно розкручені (у ненавантаженому стані вони повністю закручені навколо маточини 29, замкові кулачки 28 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; 13 - фіксуючі диски ведучого барабана 10; 23 - кулачки замкового механізму ведучого барабана 10 з фіксаторами 25; 25 - фіксатор пластинчатих пружин 24 та кулачків замкового механізму ведучого барабана 10; 26 - маточина пластинчатих пружин 24 ведучого барабана 10; 27 - пластинчаті пружини веденого барабана 8; 28 - кулачки замкового механізму веденого барабана 8; 29 - маточина пластинчатих пружин 27 веденого барабана 8; 30 - фіксатор пластинчатих пружин 27 і кулачків 28 замкового механізму веденого барабана 8; 31 - направляючі фіксаторів 25, 30 фіксуючих дисків ведучого 10 та веденого 8 барабанів; Загальний вигляд безступінчастої коробки передач з пластинчастими пружинами, фіксуючими дисками і гідроприводом та планетарною передачею по розтину Б - Б, при передачі максимального крутного моменту під час руху уперед наведено на фіг. 3. На фіг. 3. пластинчасті пружини 24 ведучого барабана 10 повністю закручені (у ненавантаженому стані вони випрямлені), так як передається максимальний крутний момент і замкові кулачки 23 знаходяться на мінімальній відстані від осі обертання вала 19 і діаметр кулачкового барабана 10 мінімальний. Пластинчасті пружини 27 веденого барабана 8 повністю розкручені (у ненавантаженому стані вони повністю закручені навколо маточини 29, замкові кулачки 28 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; 13 - фіксуючі диски ведучого барабана 10; 23 - кулачки замкового механізму ведучого барабана 10 з фіксаторами 25; 25 - фіксатор пластинчатих пружин 24 та кулачків замкового механізму ведучого барабана 10; 26 - маточина пластинчатих пружин 24 ведучого барабана 10; 27 - пластинчаті пружини веденого барабана 8; 28 - кулачки замкового механізму веденого барабана 8; 29 - маточина пластинчатих пружин 27 веденого барабана 8; 30 - фіксатор пластинчатих пружин 27 і кулачків 28 замкового механізму веденого барабана 8; 31 - направляючі фіксаторів 25, 30 фіксуючих дисків ведучого 10 та веденого 8 барабанів; 2 UA 110639 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 4. Загальний вигляд фіксуючого диска наведено на фіг. 4 Значення позначень фіг. 4: 12 - фіксуючих диск; 31 - направляючі пази фіксаторів пластинчастих пружин та кулачків замкового механізму; Принцип дії Перед початком руху автомобіля уперед, водій фрикціоном 15 блокує водило 14 і коронну шестірню 16 (при цьому коронна шестірня 16, водило 14 з сателітами 17 та сонячна шестірня обертаються як одно ціле) і крутний момент через первинний вал 19 маточину 26 пластинчаті пружини 24 і кулачки ведучого барабана 10 ланцюгом 9 передається до кулачків замкового механізму 28 веденого барабана 8 і дальше через пластинчаті пружини 27, маточину 29, вторинний вал 7 і планетарну передачу до шестірні головної передачі 3, яка розташована на одному валу з сонячною шестірнею 21. Через ведену шестірню 2 головної передачі, диференціал 1, приводні вали крутний момент передається до ведучих коліс. Перед початком руху назад, водій фрикціоном 18 блокує водило 14 з корпусом коробки передач і крутний момент з коронної шестірні 16 через сателіти 17 передається до сонячної шестірні 21, яка при зупинці водила 14, обертається у зворотному напряму примушуючи автомобіль рухатись заднім ходом. 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 24 ведучого барабана 10 автоматично закручуватися і разом з фіксаторами 25 пластинчатих пружин 24 та кулачками замкового механізму 23 пересуватися по направляючих 31 фіксуючих дисків 13 до осі барабана, що зменшує розміри ведучого барабана. Одночасно це примушує пластинчаті пружини 27 веденого барабана 8 автоматично випрямлятися і разом з фіксаторами 30 пластинчатих пружин 27 та кулачками замкового механізму 28 пересуватися по направляючим 31 фіксуючих дисків 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 25, 30 по направляючих 31 фіксуючі диски 4, 13 повертаються на деякий кут відносно маточин, що фіксує положення кінців всіх пластинчатих пружин 25, 30 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 24 ведучого барабана 10 автоматично випрямляються та збільшують діаметр барабана 10, а пластинчаті пружини 27 веденого барабана 8 автоматично 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 4, 13 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 змінює 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 № 1 вмикача струму, що встановлені на педалі подачі палива і струм поступає до електродвигуна насоса подачі оливи, який відкачує оливу з гідроциліндрів 22 веденого барабана до гідроциліндрів 12 ведучого барабана. 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 № 2 вмикача струму, що встановлені на педалі подачі палива і струм надходить у зворотному напряму до електродвигуна насоса подачі оливи, який відкачує оливу з гідроциліндрів 12 ведучого вала до гідроциліндрів 22 веденого вала. При цьому діаметр ведучого барабана 10 зменшується, а веденого 8 збільшується. 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 виключенням фрикціонів блокування 15, 18. За конструкцією безступінчаста коробка передач проста і може використовуватись у трансмісіях автомобілів та інших транспортних засобів. 3 UA 110639 C2 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. 5 10 15 20 3. Автомобиль. Анализ конструкции, элементы 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. Сахио В.П., Безбородова Г.Б., Маяк М.М., Шарай С.М - К.: В-во "КВІЦ", 2004.-174С. 6. Гібридні автомобілі. Монографії. 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 планетарною передачею. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 Безступінчаста коробка передач, що містить автоматичну систему керування, первинний вал з розташованим на ньому ведучим барабаном, вторинний вал з розташованим на ньому веденим барабаном, які з'єднані ланцюговою передачею з механізмом натягування ланцюга, яка відрізняється тим, що кожен з барабанів містить маточину з двома фіксуючими дисками та гідроциліндрами їх повороту відносно маточини, на маточині закріплені пластинчасті пружини, на кінцях яких установлено кулачкові замкові механізми, що взаємодіють з ланцюговою передачею крутного моменту, при цьому на вторинному валу розташована планетарна передача з фрикційними механізмами блокування водила та корончатої шестірні, для забезпечення руху вперед, та блокування водила з картером, для забезпечення заднього ходу. 4 UA 110639 C2 5 UA 110639 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 6