Коробка передач с волновым внешним зубчатым зацеплением с управлением от гидропривода
Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования в качестве коробки передач, совмещенной с главной передачей, на автомобилях и автобусах. Коробка перемены передач включает первичный вал, промежуточный вал, выходной вал и установленные на каждом валу гибкие колеса с генераторами волн. На выходном валу установлена ведущая цилиндрическая шестерня главной передачи. Коробка передач выполнена в едином корпусе с главной передачей. Гибкие колеса валов зацепляются друг с другом. Гибкие колеса могут изменять свою форму с помощью гидропривода и с помощью шестеренчатой и винтовой передач генераторов волн. Привод генератора волн первичного вала осуществляется через гидромотор и червячную передачу. Червячное колесо выполнено воедино с блоком шестерен привода генератора волн первичного вала. Генераторы волн всех трех гибких колес связаны между собой с помощью шестерен, входящих в блок шестерен каждого из генераторов волн. Коническая передача приводится от вала сцепления через карданную передачу и установлена на первичном валу для изменения направления его вращения, за счет изменения зацепления конических колес первичного вала через муфту с приводом от гидроцилиндра. Масло к гидромотору и гидроцилиндру подается через распределитель от насоса, связанного с валом сцепления. Предусмотрена работа дополнительных механизмов. Элементы гидросистемы связаны с трубопроводами с клапанами. В результате достигается бесступенчатое изменение передаточного отношения в передаче, применение двух зацеплений для увеличения передаточного отношения передачи в целом и использование гибких колес с внешним зацеплением. 4 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования в качестве коробки передач, совмещенной с главной передачей, на автомобилях и автобусах.
Уровень техники
Наиболее близким по совокупности существенных признаков прототипом, аналогом является волновая механическая передача /Иванов М.Н., В.А.Финогенов. Детали машин. Учебник для машиностроительных специальностей вузов. 6-е изд., исправл. М.: Высшая школа, 2003, рис.10.1/. Она предназначена для использования в качестве редуктора. В ее конструкцию входит гибкое колесо, жесткое колесо, волновой генератор. Является одноступенчатой передачей. Недостатком является невозможность изменения передаточного отношения передачи. Работа основана на следующем. Волновой генератор, включающий два колеса, насаженных на плечах, обегает гибкое колесо. Первые колеса насажены так, что гибкое колесо распирается в противоположных направлениях, причем изменяя форму собственную гибкого колеса. При вращении генератора в гибком колесе создается как бы волна, и имеющиеся на внешнем венце зубья передают вращение гибкому колесу. При этом гибкое колесо зубьями зацепляется за жесткое колесо. Жесткое колесо, насаженное на корпус, не вращается. Один оборот генератора волны соответствует повороту на два зуба относительно жесткого гибкого колеса.
Данный аналог возможно использовать только в качестве одноступенчатой передачи. Кроме того, при использовании в качестве коробки передач данную волновую механическую передачу-редуктор можно использовать лишь при применении муфты сцепления непостоянного зацепления. В качестве второго аналога выбрана ступенчатая коробка передач /Михайловский Е.В. и др. Устройство автомобиля. Учебник для учащихся автотранспортных техникумов. 6-ое изд., стереотип. М.: Машиностроение, 1987, рис.126/. Она имеет три вала: ведущий ведомый, промежуточный. С ведущим валом как одно целое изготовлено зубчатое колесо, находящееся в постоянном зацеплении с колесом, жестко установленном на промежуточном валу. При включении сцепления вращаются ведущий и промежуточный валы, на котором установлены неподвижно ряд зубчатых колес. На ведомом валу установлены на шлицах подвижные зубчатые колеса количеством, равным количеству неподвижных зубчатых колес на промежуточном валу. Передвигая подвижные колеса, поочередно вводя их в зацепление, меняем передаточное соотношение коробки передач. Для изменения направления вращения ведомого вала на дополнительной оси предусмотрено сблокированное неподвижное зубчатое колесо, зацепляющееся за зубчатое колесо промежуточного ведомого валов.
Сущность изобретения
Сущностью изобретения является без ступенчатое изменение передаточного отношения в передаче, применение двух зацеплений для увеличения передаточного отношения передачи в целом и использование гибких колес с внешним зацеплением в зацеплении. Причем коробка передач смонтирована воедино с главной передачей трансмиссии и в приводе коробки передач от двигателя, через карданный вал, использована коническая передача. Используемая так же для получения заднего хода автомобиля. Причем гибкие колеса изменяют свою форму для изменения передаточного отношения гидроприводом в купе с механической шестеренчатой и винтовой передачами. Шестеренчатые передачи приводился от гидромотора через червячную передачу. Механические приводы всех трех волновых колес коробки передач идентичны. Гидромотор привода /изменения передаточного отношения/ коробки передач приводится от шестеренчатого масляного насоса через распределитель. Распределитель имеет возможность изменять передаточное отношение коробки передач через гидромотор, изменять направление движения автомобиля посредством переключения зацеплений конических шестерен привода первичного вала коробки. А также выполнять операцию по выгрузке груза с кузова. Шестеренчатый насос получает вращение от выходного вала муфты сцепления, второй опорой которому служит посадочное место на кожухе сцепления двигателя, т.е. вторая опора соединена с кожухом сцепления на месте посадки коробки передач. Привод вращения в коробке передач осуществляется карданной передачей, а управление коробкой передач гидравлическое.
Перечень фигур чертежей и иных материалов
Графические фигуры представлены на четырех фигурах.
На фиг.1 представлена коробка перемены передач при виде сверху. Первичный вал совместно с волновой шестерне и, приводом изменения формы волнового колеса, механизм изменения вращения коробки передач, т.е. изменения направления движения транспортного средства выполнены повернутыми и изображены параллельно со вторичным и выходным валом КПП. Здесь же показана главная передача с дифференциалом и полуосями, гидравлическое управление работой коробки перемены передач и схема гидропривода механизма создания волн в гибких волновых колесах.
На фиг.2 показана коробка передач сбоку. Волновые шестерни изображены в измененной форме, соответствующей максимальному передаточному отношению в коробке передач. Показано зацепление шестерни и колеса главной передачи.
На фиг.3 показан механизм изменения формы волнового колеса из окружности в эллипс.
На фиг.4 показано устройство и работа перепускного предохранительного клапанов гидросистемы управления работой коробки перемены передач.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.
Коробка перемены передач соединена с двигателем выходным валом сцепления 1, расположена в корпусе с опорой 2. А с валом сцепления связана посредством карданного вала 3 и 5 с опорой 4. Ведущая коническая шестерня 7 выполнена воедино с собственным валом и расположена на опоре 6. Коробка передач собрана в корпусе 48 и представляет с главной передачей единую конструкцию. Главную передачу представляет собой ведущая цилиндрическая шестерня 21, ведомое колесо 22, дифференциал 23 и полуоси 24.
Ведущая коническая шестерня 7 приводит первичный вал 12 коробки передач. На первичном валу на подшипниках установлены конические шестерни 8 и 10. Для жесткого их соединения с валом 12 предназначена подвижная муфта 9, соединенная с валом 12 шпонками либо на шлицах. На первичном валу так же жестко установлено волновое колесо 13 с расположенными внутри генератором волн 14 или, по-другому, устройством изменения волнового колеса - его формы. Генератор волн состоит из приводящего блока шестерен 15, приводящейся конической шестерни 27, выполненной воедино со стаканом, где нарезана винтовая резьба. Она также включает удерживающую втулку 25, расположенную на валу 12. Втулка, точнее ее трубная часть, заканчивается квадратом, в которые устанавливается удерживающий их от поворота угольник 26. В удерживающую втулку вставляется выдвижная опора 29 с нарезанной винтовой резьбой, упирающуюся на подшипник 28. На опору 29 устанавливаются раздвижные колеса 31, расположенные на осях 30.
Волновая шестерня 13 первичного вала 12 зацепляется с волновой шестерней 50 на валу 16, а та, в свою очередь, с волновой шестерней 51 на валу 19. Вал 16 является промежуточным, а 19-выходным. На выходном валу коробки передач расположена приводящая шестерня 21 главной передачи. Валы 12, 16, 19 выполнены на опорах 20.
Волна на волновых колесах 13, 50, 51 наводится с помощью гидравлического привода. Гидропривод приводит механический генератор волн 14. Это осуществляется через гидромотор 16 и червячную передачу 17. Червячное колесо выполнено воедино с блоком шестерен 15 привода генератора волн первичного вала 12.
Гидравлический привод включает гидронасос 32 с приводом 49 от выходного вала 1 сцепления, распределитель 33 с разделами А, Б, В. Распределитель 33 и насос 32 соединены трубой высокого давления 43. Насос 32 соединен трубой 44 с масляным баком 45. Раздел А трубами 42 соединен с гидроцилиндром 35 привода подвижной муфты 9. Труба 42 через перепускные предохранительные клапаны 40 соединена трубой 41 с масляным баком. Раздел Б распределителя 33 соединен трубами 37 с гидромотором 16, на приводящемся конце которого установлен червяк 17. Трубы 37 посредством перепускных предохранительных клапанов 38 и трубу 39 соединены с масляным баком 45. Раздел В через трубы 36 соединен с подъемным цилиндром 34. Раздел В соединен с дроссельным клапаном 46, а через него соединяется трубой 47 с трубами 39 с масляным баком. Гидросистема снабжена редукционным клапаном 52, предохраняющим разрыв трубы 36 при подъеме груза в кузове гидроцилиндром 34.
Коробка передач работает следующим образом. Гидронасос 32 подает масло распределителю 33. Раздел А распределителя подает масло к гидроцилиндру 35, чтобы через вилку 11 изменить положение подвижной муфты 9. При соединении муфты 9 с шестерней 8 осуществляется движение назад, а при соединении подвижной муфты 9 с шестерней 10 осуществляется движение вперед. Муфта и шестерни соединяются зубьями, нарезанными на них.
Назначение разделов А и Б распределителя - это изменение подачи масла в присоединенные к ним трубы 42 и 37. Сначала в одну из труб, а потом в другую из труб. При подаче в первую трубу 42 имеем одно направление движения исполнительного органа, каковым в разделе А является гидроцилиндр. При подаче масла в другую трубу направление движения штока гидроцилиндра 35 меняется. Этим обеспечиваем переключение транспортного средства вперед или назад. Возможно исполнение муфты 9 в виде или совместно с синхронизатором.
Изменение передаточного отношения коробки передач, а по существу изменение величины скорости движения автомашины, осуществляется разделом Б распределителя 33.
Подав масло в одну трубу 37, увеличиваем передаточное отношение, подав во вторую, уменьшаем передаточное отношение вплоть до единицы. Чтобы поданное по одной трубе масло не мешало обратному ходу исполнительного органа /гидроцилиндра 35 и гидромотора 16/, поданное масло в изначальные трубы сливается через клапаны 40 из трубы 42 в трубу 41. Клапану 40 идентичны клапан 38, трубе 41 труба 39, трубе 42 труба 37. Клапаны 40 и 38 являются перепускными и предохранительными. Для осуществления механизации разгрузки груза предусмотрен распределителе 33 раздел В. Масло по трубе 36 подается в гидроцилиндр 34. Обратно сливается под весом кузова через дроссельный клапан 46 и сливную трубу 47. Дроссельный клапан предохраняет слишком быстрое опускание кузова и в случае, если кузов нужно опустить вместе с грузом.
При изменении передаточного отношения, используя гидросистему, волновые колеса при максимальном передаточном отношении принимают форму от окружностей к эллипсу. Особенностью передаточного отношения главной передачи, т.е. зубчатого зацепления 21 и 22, является то, что передаточное отношение от шестерни к колесу уменьшено. Это равноценно включению ускоряющей передачи. Передаточное отношение конической передачи 7, 8, 10 равно единице. Для удерживания автомобиля на стоянке служит ручной тормоз со шкивом 53. Вопрос подачи масла в ту или иную трубу 37 и 42 решают разделы А и Б распределителя масла, а именно подсоединение трубопроводов к выходам из распределителя. На выходах распределителя предусмотрены предохранительные клапаны для защиты деталей переключения хода и скорости от повреждения чрезмерным давлением от масляного насоса 32. Данные предохранительные клапаны устанавливаются на оба выхода раздела А и Б распределителя и строго регулируются на необходимое давление работы гидромотора и гидроцилиндра так, чтобы усилие исполнительных органов не повредило конструкцию. В данном случае гибкое волновое колесо и зацепление конических шестерен. Золотники распределителя, т.е. разделов А и Б, одинаковые. Имеют три установочных положения. Это: нейтраль, подача масла вверх и подача масла вниз. В положении нейтраль два пояска на золотнике удерживают масло, или же эти пояски открывают маслу путь вверх или вниз, в зависимости от положения золотника. В положениях золотник удерживается шариком с пружиной, шарик входит в стопорящие отверстия на золотнике. Золотник раздела В идентичен первым двум, но в корпусе имеется отличие: в положении подъем верхний буртик открывает путь маслу вверх и в то же время нижний буртик закрывает соединяющее верх и низ отверстие, предотвращая слив нагнетаемого в цилиндр масла. В положении нейтраль масло сливается от цилиндра под весом кузова и груза, не минуя дроссельный клапан и трубу 47. В нижнем положении золотником перекрывается масло, идущее от подъемного гидроцилиндра, и кузов удерживается в статическом положении. Идущее от насоса к разделу В масло протекает минуя нижний буртик золотника, в масляный бак через трубу 47 и клапан дроссельный. При этом верхний буртик золотника перекрывает путь масла от подъемного гидроцилиндра, удерживая кузов с грузом.
Коробка перемены передач, отличающаяся тем, что включает первичный вал с гибким колесом с генератором волн, установленным на первичном валу, промежуточный вал с гибким колесом с генератором волн, выходной вал с гибким колесом с генератором волн, а также ведущую цилиндрическую шестерню главной передачи, установленную на выходном вале, при этом коробка перемены передач выполнена в едином корпусе с главной передачей, а именно с дифференциалом и ведомой шестерней, причем гибкое колесо первичного вала зацепляется с гибким колесом на промежуточном валу, а то, в свою очередь, с гибким колесом на выходном валу, при этом гибкие колеса имеют возможность изменять свою форму для изменения передаточного отношения с помощью гидропривода и с помощью шестеренчатой и винтовой передач генераторов волн, привод генератора волн первичного вала осуществляется через гидромотор и червячную передачу, где червячное колесо выполнено воедино с блоком шестерен привода генератора волн первичного вала, причем генераторы волн всех трех гибких колес связаны между собой с помощью шестерен, входящих в блок шестерен каждого из генераторов волн, коническую передачу, приводящуюся от вала сцепления через карданную передачу и установленную на первичном вале для изменения направления его вращения, за счет изменения зацепления конических колес первичного вала через муфту с приводом от гидроцилиндра, при этом масло к гидромотору и гидроцилиндру подается от распределителя, куда масло подается от масляного насоса, связанного с валом сцепления, при этом предусмотрена работа дополнительных механизмов, а именно подъем и опускание груза с кузовом, а элементы гидросистемы управления работой связаны с трубопроводами с клапанами.
