Вариаторный привод мобильных машин
Владельцы патента RU 2556406:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Горский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве коробки передач автомобиля. Вариатор состоит из пары синхронно работающих конических ведущих вал-шестерен и пары синхронно работающих конических ведомых вал-шестерен. Шестерни представляют собой усеченные конусы с нарезанными зубьями на боковой поверхности. Ведущие вал-шестерни расположены вершинами в одну сторону параллельно образующими боковых поверхностей, ведомые вал-шестерни расположены вершинами в одну сторону, противоположно ведущим вал-шестерням. Передача крутящего момента от ведущих вал-шестерен к ведомым вал-шестерням осуществляется через промежуточную шестерню, ширина которой меньше шага спирали зубьев. Вал-шестерни входят в кинематическую связь с промежуточной шестерней таким образом, чтобы в процессе работы как минимум одна ведущая вал-шестерня и одна ведомая вал-шестерня входили в зацепление с промежуточной шестерней. Обеспечивается упрощение конструкции и технологического процесса изготовления вариатора. 3 ил.
Настоящее изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве коробки передач автомобиля. В настоящее время известны различные схемы вариаторов.
Так, в патенте США №5984820 (опубл. 16.11.1999) описан вариатор, в котором изменение передаточного отношения осуществляется путем перемещения контактного кольца по поверхностям конусов, установленных внутри этого кольца так, что их образующие, наиболее удаленные от оси кольца, расположены параллельно этой оси.
В патенте РФ №2140028 описан многодисковый планетарный вариатор, в котором используются отбуртованные диски и нажимные устройства с упругими элементами осевого действия.
Недостатком обоих этих вариаторов является то, что изменение передаточного отношения производится в них с помощью трения, поэтому такие вариаторы нельзя использовать для передачи больших мощностей.
Известен также вариатор по авторскому свидетельству СССР №1666830 (опубл. 30.07.1991), в котором использованы два тороидальных зубчатых колеса, расположенных сужающимися частями навстречу друг другу с возможностью перемещения точки их зацепления вдоль образующей любого из этих колес.
В этом устройстве приходится применять специальное приспособление типа карданова подвеса для того, чтобы снимать переменный вращающий момент с вала выходного тороидального колеса, поскольку оно меняет положение своей оси вращения при изменении передаточного отношения.
В авторском свидетельстве СССР №887836 (опубл. 07.12.1981) описан вариатор, в котором применено коническое или сферическое ведущее зубчатое колесо, относительно образующей которого перемещается косозубое ведомое колесо.
Патент США №5597056 (опубл. 28.01.1997) раскрывает вариатор, в котором для изменения передаточного отношения использованы несколько расположенных воронкообразно элементов с коническими частями, по поверхностям которых скользят направляющие, связанные с валами.
Эти два документа описывают зубчатые вариаторы, которые, однако, имеют тот недостаток, что к элементам, передающим вращение от ведущего колеса к ведомому, прикладываются опрокидывающие усилия.
Наиболее близким по технической сущности является адаптивный зубчатый вариатор (патент №2459723), 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 моторесурс вариатора, сложно в изготовлении.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является разработка такого способа адаптивного изменения передаточного числа механической передачи и такого реализующего этот способ адаптивного вариатора, которые были бы свободны от указанных недостатков, а кроме того, обеспечивали бы технический результат в виде расширения арсенала технических средств.
В изобретении поставленная задача решается с достижением указанного технического результата путем обеспечения способа адаптивного изменения передаточного числа механической передачи (фиг. 1).
Предлагаемый вариатор состоит из пары синхронно работающих конических ведущих вал-шестерен 2 и пары синхронно работающих конических ведомых вал-шестерен 3. Передача крутящего момента от ведущих вал-шестерен к ведомым вал-шестярням осуществляется через промежуточную шестерню 1. Вал-шестерни представляют собой усеченный конус с нарезанными зубьями на боковой поверхности. Причем зубья располагаются по спирали. Это позволяет нарезать зубья одинакового профиля с одинаковыми профилями впадин. Кроме того, шаг спирали должен быть больше ширины промежуточной шестерни.
Вал-шестерни одного назначения расположены вершинами в одну сторону параллельно образующими боковых поверхностей. Вал-шестерни разных назначений расположены противоположно друг другу. При этом вал-шестерни входят в кинематическую связь с промежуточной шестерней таким образом, чтобы в процессе работы как минимум одна ведущая вал-шестерня и одна ведомая вал-шестерня входили в зацепление с промежуточной шестерней.
К ведущим элементам вариатора относятся ведущая шестерня 4, шестерни привода ведущих вал-шестерен 5, ведущие вал-шестерни 2 (фиг. 2).
К ведомым элементам вариатора относятся ведомые вал-шестерни 3, шестерни привода ведомого вала 8, ведомая шестерня 9 (фиг. 3).
Промежуточная шестерня 1 свободно сидит на ступице 6 (фиг. 2). Перемещение промежуточной шестерни вдоль вал-шестерен осуществляется за счет винтовой пары, которыми являются ступица 6 и винт 7. В процессе этого происходит автоматическое изменение передаточного отношения дифференциального механизма. Привод винтовой пары осуществляется посредством червячного мотор редуктора. Ограничение в перемещении промежуточной шестерни 4 вдоль винта 7 осуществляют датчики концевого положения.
Таким образом, разработанный зубчатый реверсный вариатор позволит увеличить эффективность вождения автомобиля, объединив достоинства ступенчатой коробки передач и автомата коробки. При этом технологически изготовить данную коробку передач (вал-шестерни) значительно проще.
Вариатор, состоящий из пары синхронно работающих конических ведущих вал-шестерен и пары синхронно работающих конических ведомых вал-шестерен, представляющих собой усеченные конусы с нарезанными зубьями на боковой поверхности, отличащийся тем, что зубья одинакового профиля с одинаковыми профилями впадин располагаются по спирали, вал-шестерни одинакового назначения расположены вершинами в одну сторону параллельно образующими боковых поверхностей, вал-шестерни разных назначений расположены вершинами противоположно друг другу, передача крутящего момента от ведущих вал-шестерен к ведомым вал-шестярням осуществляется через промежуточную шестерню, ширина которой меньше шага спирали зубьев, при этом вал-шестерни входят в кинематическую связь с промежуточной шестерней таким образом, чтобы в процессе работы как минимум одна ведущая вал-шестерня и одна ведомая вал-шестерня входили в зацепление с промежуточной шестерней.
