Зубчатый реверсный вариатор
Владельцы патента RU 2546047:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Горский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к машиностроению и предназначено для реверсивного бесступенчатого, без разрыва потока мощности, изменения передаточного отношения между двигателем и приводом машины (автомобили, тракторы и другие транспортные средства). Зубчатый реверсный вариатор состоит из двух валов-шестерен (2, 15), выполненных в виде конусных многозаходных равнонаправленных винтов, расположенных осями параллельно друг другу и обращенных вершинами в разные стороны. Крутящий момент от ведущего вала-шестерни (2) к ведомому (15) передается промежуточной шестерней (14) посредством винтовой пары, выполненной в виде ступицы (12), на которой установлена промежуточная шестерня (14), и винта (16). Привод винтовой пары осуществляется посредством червячного мотор-редуктора через муфту. Ограничение перемещения промежуточной шестерни вдоль винта осуществляется датчиками (11, 17) концевого положения. Изменение режима работы зубчатого реверсного вариатора, соответствующего движению транспортного средства в прямом направлении, задним ходом или находящегося на месте при работающем двигателе, достигается соответствующей комбинацией шестерен привода ведущего вала-шестерни. 2 ил.
Изобретение относится к машиностроению и предназначено для бесступенчатого, без разрыва потока мощности, изменения передаточного отношения между двигателем и приводом машины (автомобили, тракторы и другие транспортные средства), для плавного пуска предварительно нагруженных машин (транспортеры, буровые установки, проходческие щиты и т.п.), для реверсирования направления вращения выходного вала. Известны различные схемы зубчатых вариаторов.
Так, в патенте RU 2334141 (опубл. 20.09.2008) описан адаптивный зубчатый вариатор, состоящий из зубчатого колеса, в виде конического тела вращения, с криволинейной образующей, входящего в зацепление со вторым зубчатым колесом, состоящим из нескольких элементов в виде тел вращения, которые позволяют изменять ширину промежутка между зубьями соответственно ширине зуба первого колеса. В этом устройстве маленькое пятно контакта между зубьями первого и второго колеса, что снижает ресурс вариатора, сложно в изготовлении.
В патенте SU 1666830 (опубл. 30.07.1991) описан вариатор, в котором изменение передаточного отношения обеспечивается изменением взаиморасположения ведущего и ведомого тороидальных зубчатых колес. Недостатками этого вариатора являются: сложность съема крутящего момента выходного вала так, как его ось вращения меняет свое положение; необходимость дополнительных устройств для управления вариатором; сложность в изготовлении.
В патенте RU 2205110 (опубл. 27.05.2003) описан вариаторный привод мобильных машин, изменение передаточного отношения происходит по средствам трехвального дифференциального механизма, кинематически связанного с входным и выходным валами коробки передач. Данный привод является дополнительным механизмом к коробке передач, требуется устройство управления приводом.
Во всех вышеперечисленных механизмах узкий диапазон изменения передаточного отношения.
В патенте RU 2433319 (опубл. 10.11.2011) описан зубчатый реверсный саморегулируемый вариатор.
Недостатком данного вариатора является его сложность в изготовлении, обслуживании и ремонте.
В качестве прототипа выбран патенте RU 2433319 от 10.11.2011.
Предлагаемый зубчатый реверсный вариатор представляет собой дифференциальный механизм, состоящий из двух валов-шестерен 2 и 15 в виде конусных многозаходных равнонаправленных винтов, валы 3 (оси, образующие) которых расположены параллельно друг к другу (фиг 1). При этом валы-шестерни вершинами обращены в разные стороны. В зацепление с валами-шестернями входит сателлит 14 одинаковой конфигурации с сопрягаемыми валами. Сателлит свободно сидит на ступице 12. Перемещение сателлита вдоль валов-шестерен осуществляется за счет винтовой пары, которыой являются ступица 12 и винт 16. В процессе этого происходит автоматическое изменение передаточного отношения дифференциального механизма. Привод винтовой пары осуществляется посредством червячного мотор-редуктора 19 через муфту 18. Плавность перемещения сателлита 13 вдоль винта 16 (валов-шестерен 2 и 15) обеспечивается пружинами 13. Ограничение в перемещении сателлита 14 вдоль винта 16 осуществляется концевыми выключателями (датчики концевого положения) 11 и 17. Базовой деталью вариатора является картер 1.
Изменение направления вращения валов-шестерен 2 и 14 (соответствует движению транспортного средства в прямом направлении или задним ходом) осуществляется перемещением шестерни 10 по шлицам вала до вхождения в зацепление с зубьями шестерни 6 или шестерни 4. При этом шестерня 4 и ось 5, на которой она сидит, условно изображены в плоскости чертежа. Для обеспечения передачи крутящего момента от ведущего вала 8 до шестерни 10 (вала-шестерни 2) на промежуточном валу неподвижно посажены шестерни 6, 7 и 9. Для выключения зубчатого реверсного вариатора необходимо шестерню 10 выставить в нейтральное положение (вывести из зацепления). При этом червячный редуктор перемещает сателлит 14 в исходное положение, соответствующее реализации максимального крутящего момента.
Вал-шестерня (фиг.2а) представляет собой конусную косозубую шестерню в виде конусного многозаходного винта. Углы нарезки зубьев на валах-шестернях равнонаправленные. Количество витков гребней на валу-шестерни зависит от диаметров его оснований (n=Dmax/Dmin).
Сателлит (фиг.2б) представляет собой часть сопрягаемой с ним вала-шестерни высотой (В), обеспечивающей прочностные качества, зависящие от нагрузок. У сопрягаемых сателлита и вала-шестерн должны совпадать конусность и модуль.
Преимущества предлагаемой конструкции зубчатого реверсивного вариатора заключаю=тся в простоте изготовления, повышении надежности, долговечности механизма и технологичности ремонта.
Конструкция вариатора позволяет применять его в машинах различных классов мощности.
Зубчатый реверсный вариатор, состоящий из двух валов-шестерен в виде конусных многозаходных равнонаправленных винтов, отличающийся тем, что оси валов-шестерен расположены параллельно друг другу, валы-шестерни обращены вершинами в разные стороны, в зацепление с которыми входит промежуточная шестерня, предназначенная для изменения передаточного отношения вариатора посредством перемещения ее вдоль валов-шестерен, перемещение промежуточной шестерни вдоль валов-шестерен осуществляется за счет винтовой пары, которой являются ступица и винт, привод винтовой пары осуществляется посредством червячного мотор-редуктора через муфту, ограничение перемещения промежуточной шестерни вдоль винта осуществляется датчиками концевого положения, изменение режима работы зубчатого реверсного вариатора, соответствующего движению транспортного средства в прямом направлении, задним ходом или находящегося на месте при работающем двигателе, достигается соответствующей комбинацией шестерен привода ведущего вала-шестерни.
