механическая коробка передач для изменения передаточного отношения без разрыва потока мощности

Формула изобретения

1. МЕХАНИЧЕСКАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ ПЕРЕДАТОЧНОГО ОТНОШЕНИЯ БЕЗ РАЗРЫВА ПОТОКА МОЩНОСТИ с приводом управления, состоящая из ведущего, промежуточного и ведомого валов с шестернями соответствующих передач, отличающаяся тем, что имеет силовой поток в виде двух параллельных потоков для передачи крутящего момента: в одном - через основной зубчатый дифференциал, а в другом - через последовательно расположенные зубчатую пару, замыкающего зубчатого дифференциала с обратной связтю на корпус основного дифференциала и червячную пару, а цепь управления выполнена в виде последовательно расположенных червячной передачи, конической пары и редуктора, состоящего из ведущего и ведомого блоков шестерен, расположенных по убыванию и возрастанию диаметров, и зубчатых винтовых дорожек разной заходности, соединяющих шестерни соответствующих передач, и промежуточной шестерни, расположенной между блоками с возможностью перемещения по наклонной направляющей с одновременным обкатыванием по зубчатым винтовым дорожкам одноименной заходности.

2. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что имеет гидравлический привод управления с редуктором, наклонной направляющей и промежуточной шестерней, выполненный в виде двух золотников, вращающихся вместе с ведущим и ведомым валами с радиальными отверстиями в золотнике на каждую передачу, соединенных осевым каналом, при этом линии сопряжения промежуточной шестерни с ведущей и ведомой шестернями одновременно подведены к началам зубчатых винтовых дорожек одноименной заходности на ведущем и ведомом блоках шестерен соответствующей передачи.

3. Коробка передач по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что на золотниках от каждого радиального отверстия выполнены цилиндрические канавки в противоположную сторону от направления вращения, совпадающие по углу обхвата зубчатых винтовых дорожек, соединяющих шестерни соседних передач.

4. Коробка передач по пп.1 - 3, отличающаяся тем, что имеет силовой цилиндр для перемещения промежуточной шестерни, снабженной замедлительными клапанами для задерживания начала действия силового цилиндра.

5. Коробка передач по пп.1 - 4, отличающаяся тем, что имеет дополнительный силовой цилиндр для перемещения наклонной направляющей, снабженный гидроаккумуляторами для увеличения продолжительности действия дополнительного силового цилиндра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к тракторам и транспортным средствам.

Известно устройство [1] для изменения передаточного отношения, состоящее из муфты сцепления и многоступенчатой коробки передач, в которой переключение передач осуществляется остановкой трактора.

Недостатки такого устройства- уменьшение производительности агрегата из-за частых остановок на переключение передач, износ фрикционных дисков из-за частого использования муфты сцепления, перегрузка двигателя в момент разгона после каждого переключения передач.

Известна гидромеханическая коробка передач трактора [2] в которой переключение передач в пределах заданного диапазона осуществляется без разрыва передаваемого потока мощности путем создания давления в полостях гидроподжимных муфт.

Недостаток такой конструкции включение двух передач одновременно в момент переключения передач и создания замкнутого силового контура в пределах коробки передач, которое приводит к уменьшению механического КПД трансмиссии и к повышению износа гидроподжимных муфт.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенной коробке передач является конструкция [3] в которой ведущие и ведомые шестерни соседних передач соединены коническими зубчатыми винтовыми дорожками разной заходности. Между ведущим и ведомым элементами размещена промежуточная шестерня, имеющая возможность перемещаться вдоль косой направляющей. Причем косая направляющая имеет на концах изломы, оси которых параллельны ведущему и ведомому валам.

Недостаток такой конструкции высокая угловая скорость валов, из-за которой время, отводимое на перемещение промежуточной шестерни, очень маленькое и как следствие, на элементах переключающего устройства возникают большие динамические нагрузки, снижающие надежность и долговечность работы всей передачи в целом. В известной конструкции трудно обеспечить четкое переключение передач, т.к. для переключения передач в начале промежуточная шестерня вместе с косой направляющей должна переместиться на ширину шестерни и только потом переместится по косой направляющей и по зубчатым винтовым дорожкам до совмещения шестернями следующей передачи. Изменение передаточного отношения производится за время, равное времени поворота быстроходного вала не более чем на четверть оборота. Поэтому при нормальных оборотах вала двигателя перемещение промежуточной шестерни в осевом направлении необходимо производить за сотые доли секунды. Это приводит к возникновению ударных нагрузок и к снижению долговечности и надежности работы коробки передач.

Цель изобретения повышение долговечности и надежности работы коробки передач.

Указанная цель достигается применением двух силовых потоков одним из которых является цилиндрический дифференциал с одним выходным валом, а вторым силовым потоком являются последовательно расположенные зубчатая передача, цилиндрический дифференциал с обратной связью через корпус на первый дифференциал и червячная передача. Второй силовой поток имеет кинематическую связь с цепью управления через червячную передачу, коническую пару и редуктор для изменения передаточного отношения без разрыва потока мощности. Вращательное движение в цепь управления передается от ведущего вала через зубчатую передачу. В цепи управления передаваемый момент небольшой и угловые скорости валов небольшие, т.к. червячная передача, крутящий момент и вращательное движение может передавать только от червяка к колесу, т.е. от цепи управления в силовой поток. Применение редуктора для изменения передаточного отношения без разрыва потока мощности в цепи управления позволяет изменять угловую скорость червяка без разрыва потока мощности изменять угловую скорость червяка без разрыва потока мощности при небольших скоростях вращения валов. Изменение скорости транспортного средства производится воздействием цепи управления на датчик, т.е. на червяк. Угловая скорость червяка изменяется редуктором, в котором для изменения передаточного отношения перемещают промежуточную шестерню по наклонной направляющей с одновременным обкатыванием по зубчатым винтовым дорожкам одноименной заходности, расположенным между шестернями соседних передач. Шестерни на ведущем и ведомом валах расположены по убыванию и возрастанию диаметров.

На фиг.1 изображена кинематическая схема коробки передач; на фиг.2 редуктор для изменения передаточного отношения без разрыва потока мощности; на фиг.3 схема управления редуктором; на фиг.4 совмещение каналов при переключении с I передачи на II и обратно (разрез А-А на фиг.3); на фиг.5 положение каналов при отсутствии осевого перемещения промежуточной шестерни; на фиг.6 совмещение каналов при переключении со II передачи на III и обратно (разрез Б-Б на фиг.3); на фиг.7 то же, с III передачи на IV и обратно (разрез В-В на фиг.3).

Предложенная коробка передач состоит из силового контура а и цепи управления б. Силовой контур образован из двух силовых потоков, состоящих: первый силовой поток из цилиндрического дифференциала 1 с входной 2 и выходной 3 солнечными шестернями; второй силовой поток из входящей зубчатой пары 4, замыкающего дифференциала 5 с входной 6 и выходной 7 солнечными шестернями, имеющей обратную связь на корпус дифференциала первого силового потока через зубчатую пару 8 и червячной пары 9. Цепь управления состоит из дополнительной шестерни 10, редуктора 11 для изменения передаточного отношения без разрыва потока мощности, конической пары 12 и червячной пары, которая является общей с силовым потоком. Редуктор для изменения передаточного отношения без разрыва потока мощности состоит из ведущего вала 13 с шестернями 14, 15, 16 и 17, расположенными по убыванию диаметров, соединенными зубчатыми винтовыми дорожками левой и правой заходности, ведомого вала 18 с шестернями 19, 20, 21 и 22, расположенными по возрастанию диаметров, соединенными также зубчатыми винтовыми дорожками левой и правой заходности, наклонной направляющей 23 квадратного сечения со скользящей по ней втулкой 24, промежуточной шестерни 25, установленной на втулке на подшипниках.

Для управления редуктором для изменения передаточного отношения без разрыва потока мощности имеется гидравлический привод, состоящий из насоса (не показан) крана управления 26, каналов 27, 28 и 29 соответственно для I-II; II-III и III-IV передач, крана 30 для повышения или понижения передаточного отношения, силового цилиндра 31 для перемещения наклонной направляющей вместе с промежуточной шестерней, гидроаккумулятора 32, силового цилиндра 33 для перемещения промежуточной шестерни по наклонной направляющей с замедлительным клапаном 34.

Предложенная коробка передач работает следующим образом. Вращение от двигателя к заднему мосту передается по двум силовым потокам. Первый силовой поток образует цилиндрический дифференциал, в котором крутящий момент от входной солнечной шестерни передается к выходной солнечной шестерне. Второй силовой поток образуется из входящей зубчатой пары, замыкающего дифференциала и червячной пары. Замыкающий дифференциал из-за наличия обратной связи на корпус первого дифференциала регулирует обороты выходящей солнечной шестерни в зависимости от скорости вращения червяка. Червяк является датчиком, регулирующим режим вращения выходной солнечной шестерни первого дифференциала, т. е. датчиком, регулирующим скорость движения транспортного средства. Червячная пара является одновременно элементом силового потока и цепи управления, однако вращение передается только от цепи управления в цепь силового потока. Цепь управления получает вращательное движение от дополнительной шестерни и через редуктор для изменения передаточного отношения без разрыва потока мощности передает на червяк. Передаваемый момент в цепи управления небольшой, т.к. червячная пара вращательное движение может передавать только от червяка к колесу. Кроме того, угловые скорости валов в управление тоже небольшие.

Для переключения с I передачи на II краном управления нагнетательная полость насоса (фиг. 3) соединяется с каналами I-II передач и кран повышения или понижения передаточного отношения ставят в положение "повышение". Продолжение ведущего и ведомого валов являются золотниками управления. Если в начальный момент имеет место угловое отставание или опережение вращения ведомого вала и радиальные отверстия на ведущем и ведомом валах I-II передач не будут совмещены с отверстиями на корпусе и нагнетательная полость насоса разъединена от полости силового цилиндра. За каждый оборот ведущего вала положения отверстий на ведущем и ведомом валах изменяют свое положение относительно отверстий на корпусе. При одновременном совмещении радиальных отверстий на валах с отверстиями в корпусе, что соответствует одновременному подводу начал зубчатых винтовых дорожек одноименной заходности ведущей и ведомой шестерен к линиям сопряжения с промежуточной шестерней, нагнетательная полость насоса соединяется с полостями силовых цилиндров. Масло направляется к цилиндрам и давление масла в цилиндре для перемещения наклонной направляющей растет быстрее, чем в цилиндре для перемещения промежуточной шестерни, т.к. замедлительный клапан задерживает время начала действия этого цилиндра. Поэтому сначала перемещается наклонная направляющая с промежуточной шестерней в осевом направлении на ширину шестерни и только по мере нарастания давления в цилиндре для перемещения промежуточной шестерни происходит перемещение этой шестерни по наклонной направляющей с одновременным обкатыванием по винтовым зубчатым дорожкам той же заходности до выхода на II передачу. Вертикальные отверстия каждой передачи для подачи масла на ведущем и ведомом валах соединены с цилиндрическими канавками, совпадающими по углу поворота валов с углами обхвата зубчатых винтовых дорожек соответствующих передач и поэтому перемещение промежуточной шестерни по наклонной направляющей синхронизировано с обкатыванием ее по зубчатым винтовым дорожкам. Как только обкатывание промежуточной шестерни по зубчатым винтовым дорожкам закончится, цилиндрические канавки на ведущем и ведомом валах будут отведены от каналов на корпусе. При этом прекращается подача масла к силовым цилиндрам. За счет небольшого давления масла, накопленного в гидроаккумуляторе, происходит перемещение наклонной направляющей вместе с промежуточной шестерней на ее ширину до прихода в зацепление с шестерней второй передачи. При этом увеличится угловая скорость червяка, приводящая к увеличению угловой скорости выходной солнечной шестерни основного дифференциала. Скорость транспортного средства будет увеличена. Таким же образом можно включить III и IV передачи, для чего нужно установить положение крана управления в соответствующее положение.

Уменьшение передаточного отношения в коробке происходит аналогично, но движение промежуточной шестерни от шестерен одной передачи к шестерням другой передачи будет по правозаходным винтовым дорожкам, соединяющим соответствующие шестерни при положении крана "понижение". Получение заднего хода производится дополнительной шестерней.

Применение предложенной коробки передач позволяет разделить силовой поток от цепи управления и в цепи управления создается небольшой крутящий момент и невысокие скорости вращения валов, что создает благоприятные условия для работы редуктора для изменения передаточного отношения без разрыва потока мощности. Отсутствие в конструкции коробки пар трения и получение силового потока отдельно от цепи управления позволяет повысить долговечность и надежность коробки передач.