Зубчатая вариаторная коробка передач

Полезная модель относится к вариаторным коробкам передач. Коробка передач содержит, по крайней мере, две кремальеры, каждая из которых двигается в своей передвижной платформе и выходной вал коробки передач с расположенными на нем ведомыми шестернями. Каждая кремальера содержит, по крайней мере, одну зубчатую рейку. Передвижная тележка содержит, по крайней мере, один кулачковый вал, служащий для перемещения кремальеры в передвижной платформе, перпендикулярно ее движению и приводится в движение рычагом с перемещающейся осью. Каждая кремальера выполнена с возможностью вращения по регулируемой овальной траектории движения и передачи крутящего момента ведомой шестерни выходного вала, связанной с ней посредством зубчатого зацепления. Коробка передач выполнена с возможностью управления при движении посредством перемещения оси рычагов привода передвижных платформ.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения и предназначена для изменения передаточного отношения между входным и выходным валами механизма.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны применяемые в настоящее время два вида вариаторов - клиноременный (CVT) и тороидный вариаторы известные также каждый под своим именем: Autotronic oт Mercedes-Benz; Durashift от Ford; Lineartronic от Subaru; Multidrive от Toyota; Multimatic от Honda; Multitronic от Audi; Xtronic от Nissan.

Вариатор (Multitronic) является самой совершенной на сегодняшний день бесступенчатой коробкой передач. Этот вариатор обеспечивает плавное изменение передаточного числа. Он состоит из следующих конструктивных элементов: ведущий шкив; ведомый шкив; цепь. Каждый из шкивов представляют собой два диска с конической поверхностью. Ведущий диск соединяется с коленчатым валом двигателя через промежуточную передачу. С ведомого диска крутящий момент направляется на главную передачу. Один из дисков на каждом шкиве подвижен. Это позволяет в процессе работы изменять диаметр шкива.

В вариаторе (Multitronic) впервые применена металлическая цепь. Данное техническое решение позволило значительно расширить диапазон передаточных чисел за счет уменьшения поверхности соприкосновения цепи со шкивом (в сравнении с клиновидным ремнем). Снижение шума при работе металлической цепи достигнуто путем использования звеньев различного размера.

Привод каждого из шкивов состоит из двух гидроцилиндров - прижимного и регулировочного. Прижимной гидроцилиндр непосредственно прижимает цепь к дискам шкива. Регулировочный гидроцилиндр обеспечивает изменение диаметра шкива, т.е. регулирует передаточное отношение. Сила, с которой диски прижимаются к цепи, контролируется датчиком крутящего момента [1].

Тороидный вариатор включает два соосных вала со сферической (тороидной) поверхностью, между которыми зажаты ролики. Изменение передаточного числа в тороидном вариаторе производится за счет изменения положения роликов, а передача крутящего момента за счет сил трения между рабочими поверхностями колес и роликов [2].

Главным техническим недостатком этих коробок передач является то, что усилие передается за счет силы трения.

Данные технические решения приняты за прототип, так как обладают максимальной совокупностью общих с полезной моделью существенных признаков.

ЦЕЛЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ И ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ

Задача полезной модели состоит в том, чтобы создать наиболее эффективную коробку передач с непрерывной передачей крутящего момента от двигателя к ведущим колесам и изменением передаточного отношения с использованием зубчатого зацепления.

Технический результат - упрощение конструкции и материалоемкости коробки передач, уменьшение количества деталей, отвечающих за включение/выключение передач, а также изменение передаточного отношения с использованием зубчатого зацепления.

РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Предлагаемое в полезной модели решение указанной выше задачи, достижение поставленной цели и требуемого технического результата обеспечивается тем, что в коробке передач, содержащей, по крайней мере, две кремальеры, каждая из которых двигается в своей передвижной платформе и выходной вал коробки передач с расположенными на нем ведомыми шестернями, согласно изобретения

каждая кремальера содержит, по крайней мере, одну зубчатую рейку.

При этом передвижная тележка содержит, по крайней мере, один кулачковый вал, служащий для перемещения кремальеры в передвижной платформе, перпендикулярно ее движению и приводится в движение рычагом с перемещающейся осью.

Каждая кремальера выполнена с возможностью вращения по регулируемой овальной траектории движения и передачи крутящего момента ведомой шестерни выходного вала, связанной с ней посредством зубчатого зацепления.

Коробка передач может быть также выполнена с передачей заднего хода, при этом используется планетарный ряд передачи заднего хода или, в другом варианте конструктивного исполнения, при условие, что у кремальеры одна зубчатая рейка или две зубчатые рейки, расположенные симметрично напротив друг друга используются шестерни переднего и заднего хода, которые вращаются свободно и расположены на общем валу, а между свободно вращающимися шестернями расположена муфта синхронизатора, выполненная с возможностью включения/выключения соответствующей передачи.

Кроме этого коробка передач выполнена с возможностью управления при движении посредством перемещения оси рычагов привода передвижных платформ.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сущность полезной модели поясняется чертежами:

На фиг.1 изображена зубчатая вариаторная коробка передач (вид сбоку) по полезной модели, содержащая:

выходной вал двигателя 1; выходной вал коробки передач 2; коленчатый вал коробки передач 3; шатуны рычагов с перемещающейся осью 4; рычаги с перемещающейся осью 5; шатуны передвижных платформ 6; передвижные платформы 7; шарнирные валы 8; кулачковые валы 9; кремальеры 10; перемещающуюся ось 11; шестерню привода коленчатого вала коробки передач 12.

На фиг.2 изображена зубчатая вариаторная коробка передач (вид сверху, кремальеры и выходной вал коробки передач не показаны) по полезной модели, содержащая:

выходной вал двигателя 1; коленчатый вал коробки передач 3; шатуны рычагов с перемещающейся осью 4; рычаги с перемещающейся осью 5; шатуны передвижных платформ 6; передвижные платформы 7; шарнирные валы 8; кулачковые валы 9; перемещающуюся ось 11; шестерни привода коленчатого вала коробки передач 12, 13.

На фиг.3 и 4 изображены зацепления кремальер и ведомых шестерен выходного вала зубчатой вариаторной коробки передач по полезной модели, содержащие:

выходной вал коробки передач 2; кулачковые валы 9; кремальеру 10; зубчатые рейки 14; ведомую шестерню 15.

Ниже полезная модель более подробно рассмотрено со ссылками на прилагаемые к описанию чертежи, на которых в качестве примеров показаны предпочтительные, но необязательные варианты возможного осуществления полезной модели, конструктивного выполнения и функционирования предлагаемой в полезной модели коробки передач транспортного средства.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Отличительными особенностями заявляемой коробки передач являются:

отсутствие постоянных механических переключений;

наличие, по крайней мере, двух кремальер, каждая из которых двигается в своей передвижной платформе и выходной вал коробки передач с расположенными на нем ведомыми шестернями;

наличие у кремальеры одной или двух зубчатых реек;

наличие кулачковых валов, расположенных в передвижной платформе и служащих для перемещения кремальеры внутри передвижной платформы, перпендикулярно ее движению;

применение для привода передвижных платформ рычагов с перемещающейся осью;

вращение кремальеры по регулируемой овальной траектории движения и передача крутящего момента ведомой шестерни выходного вала, связанной с ней посредством зубчатого зацепления;

дублирующая работа кремальер.

Для управления сцеплениями коробки передач может быть использована компьютеризированная система управления коробкой передач, включающая входные датчики, электронный блок управления, электрогидравлические блоки управления и исполнительные механизмы, которые могут быть расположены непосредственно на картере коробки передач.

Входные датчики при этом отслеживают частоту вращения на входе и выходе коробки передач, давление и температуру масла. Электронный блок управления на основании сигналов датчиков - реализует, заложенный в него, алгоритм управления коробкой передач.

Электрогидравлический блок управления обеспечивает работу гидравлического контура управления коробкой передач.

Работа коробки передач по полезной модели осуществляется следующим образом и будет показана на примере зубчатой вариаторной коробки передач (Фиг.1, 2, 3 и 4):

Работа зубчатой вариаторной коробки передач (Фиг.1, 2, 3 и 4) осуществляется следующим образом. Перемещающаяся ось 11 (по Фиг.1) находится в крайнем нижнем положении первой передачи. Крутящий момент от выходного вала 1 двигателя через шестерни 12, 13 передается на коленчатый вал 3 коробки передач. Шатуны 4 рычагов с перемещающейся осью, расположенные на коленчатом валу 3 коробки передач, толкают рычаги 5 с перемещающейся осью, а те в свою очередь через шатуны 6 передвижных платформ толкают, каждый свою передвижную платформу 7. Каждая кремальера 10, двигаясь вместе со своей передвижной платформой 7, одной зубчатой рейкой 14, находящейся в зацеплении с ведомой шестерней 15 (по Фиг.3, 4) проворачивает ее на величину, равную длине хода передвижной платформы 7 и передает ведомой шестерне 15 крутящий момент. При изменении положения перемещающейся оси 11 вверх, длина рычага от центра перемещающейся оси 11 до центра оси шатуна 6 передвижной платформы увеличивается, тем самым увеличивается длина хода передвижных платформ 7, а значит зубчатая рейка 14 будет проворачивать ведомую шестерню 15 на большую величину, обороты выходного вала 2 коробки передач будут расти, а передаточное отношение уменьшаться. При изменении положения перемещающейся оси 11 вниз, длина хода передвижных платформ 7 уменьшится, зубчатая рейка 14 будет проворачивать ведомую шестерню 15 на меньшую величину, обороты выходного вала 2 коробки передач упадут, а передаточное отношение увеличится. Передвижные платформы 7 двигаются так, чтобы одна зубчатая рейка 14 одной кремальеры 10 оставалась в зацеплении со своей ведомой шестерней 15 и передавала ей крутящий момент при переходе с одной зубчатой рейки на другую в другой кремальере. За некоторое время до конца хода одной передвижной платформы 7, кулачковые валы 9 начинают поднимать или опускать (в зависимости от положения) кремальеру 10, одна зубчатая рейка 14 выходит из зацепления со своей ведомой шестерней 15, а другая зубчатая рейка 14 этой же кремальеры 10 в начале обратного хода передвижной платформы 7 входит в зацепление с ведомой шестерней 15. Выход и вход в зацепление зубчатой рейки 14 и ведомой шестерни 15 всегда происходит в одном и том же положении ведомой шестерни 15 при любой длине хода передвижной платформы 7.

Таким образом, коробка передач по полезной модели обеспечивает возможность достижения требуемого технического результата, а именно упрощение конструкции и материалоемкости путем уменьшения количества деталей и повышения ее компактности, ускоряет и упрощает включение/выключение передач за счет возможности использования современных компьютеризированных блоков управления и контроля функционирования.

Отдельные детали и узлы заявляемой коробки передач могут быть изготовлены с использованием известных в машиностроительной отрасли материалов и технологий.

Конкретные размеры и отдельные особенности конструктивного исполнения отдельных деталей и узлов могут быть выбраны из стандартных типоразмеров и стандартов промышленного машиностроения.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. http://systemsauto.ru/box/multitronic.html

2. http://systemsauto.ru/box/variator.html

1. Зубчатая вариаторная коробка передач, содержащая, по крайней мере, две кремальеры, каждая из которых двигается в своей передвижной платформе, и выходной вал коробки передач с расположенными на нем ведомыми шестернями, отличающаяся тем, что

каждая кремальера содержит, по крайней мере, одну зубчатую рейку, а

передвижная платформа содержит, по крайней мере, один кулачковый вал, служащий для перемещения кремальеры внутри передвижной платформы.

2. Зубчатая вариаторная коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что каждая кремальера в своей внутренней части содержит две зубчатые рейки, расположенные параллельно друг другу, а зубья зубчатых реек расположены симметрично напротив друг друга.

3. Зубчатая вариаторная коробка передач по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что зубья зубчатых реек кремальеры расположены со смещением относительно друг друга.

4. Зубчатая вариаторная коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью привода каждой передвижной платформы рычагом с перемещающейся осью.

5. Зубчатая вариаторная коробка передач по п.4, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью привода каждого рычага с перемещающейся осью коленчатым валом.

6. Зубчатая вариаторная коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что каждая передвижная платформа имеет регулируемое возвратно-поступательное движение.

7. Зубчатая вариаторная коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью привода кулачковых валов каждой кремальеры шарнирным валом.

8. Зубчатая вариаторная коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что каждая кремальера имеет прерывистое возвратно-поступательное движение, направленное перпендикулярно направлению движения передвижной платформы, внутри которой она расположена.

9. Зубчатая вариаторная коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью вращения каждой кремальеры по регулируемой овальной траектории движения и передачи крутящего момента ведомой шестерни, связанной с ней посредством зубчатого зацепления.

10. Зубчатая вариаторная коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что изменение передаточного отношения происходит за счет изменения длины хода передвижных платформ.

11. Зубчатая вариаторная коробка передач по пп.1 и 4, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью управления при движении посредством перемещения оси рычагов с перемещающейся осью.

12. Зубчатая вариаторная коробка передач по п.1 отличающаяся тем, что выполнена с передачей заднего хода, при этом содержит планетарный ряд передачи заднего хода.

13. Зубчатая вариаторная коробка передач по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что выполнена с передачей заднего хода, при этом содержит шестерни передач переднего и заднего хода, которые вращаются свободно и расположены на общем валу.

14. Зубчатая вариаторная коробка передач по п.13, отличающаяся тем, что между свободно вращающимися шестернями расположена муфта синхронизатора, выполненная с возможностью включения/выключения соответствующей передачи.