АВТОМАТИЧЕСКАЯ КОРОБКА СКОРОСТЕЙ Российский патент 2000 года по МПК F16H3/74 

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к системам передач. Известна планетарная автоматическая коробка передач, содержащая корпус, ведущий и нагрузочный валы, планетарный механизм, охваченный подвижным зубчатым венцом, и управляющее гидроустройство /патент Австралии N 239293, кл. 60.2, 1962/. На нагрузочном валу, который включает в себя дополнительные функции гидропитателя и дозирующего нагнетателя, жестко закреплен ротор управляющего гидроустройства. Это чрезвычайно сложная конструкция, так как содержит радиально расположенную поршневую группу, подплунжерные пространства которой связаны с общим гидронагнетательным каналом. Назначение поршней состоит в повороте лопаток ротора для изменения живого сечения гидрополости, образованной контуром лопаток и внутренней поверхностью подвижного зубчатого венца. Различным угловым расположениям лопаток /но одинаковым между собой/ соответствует различная сопротивляемость относительному перемещению подвижного зубчатого венца и лопастного ротора. Таким образом, генерируется опорное сопротивление сателлитам при изменяющейся нагрузке. Чрезвычайная сложность, наличие промежуточных систем и технических ухищрений делают эту передачу нежизнеспособной.

Перечисленные недостатки устраняются изобретением по патенту РФ N 2104427 "Планетарная автоматическая коробка передач", которая содержит корпус, ведущий и нагрузочный валы, планетарный механизм, охваченный подвижным зубчатым венцом, управляющее гидроустройство, отличающаяся тем, что управляющее гидроустройство выполнено в виде гидропередачи, ведущее звено которой связано с подвижным зубчатым венцом посредством обгонной муфты и зубчатого зацепления, а неподвижное звено - жестко с корпусом. Эта передача является наиболее близким прототипом по технической сущности и достигаемому положительному эффекту.

Испытания опытного образца этой передачи выявили те направления, по которым необходимо ее совершенствовать. Это - уменьшение габаритов; повышение избирательной способности коробки передач; устранение обгонной муфты; снижение самонагрева передачи.

Задачей заявляемого технического решения является осуществление отмеченных направлений и, на их основе, снижение расхода топлива, увеличение амортизационного срока двигателя, трансмиссии, ходовой части и машины в целом, а также повышение комфортности в управлении в связи с отсутствием рычага переключения передач и педали муфты сцепления.

Решение задачи достигается тем, что в автоматической коробке скоростей Ващенко, включающей корпус, ведущий и нагрузочный валы, планетарный механизм, охваченный подвижным зубчатым венцом, и управляющее устройство, последнее выполнено в виде двух кинематически связанных концентрических ступиц, одна из которых принадлежит центральному колесу и имеет на внешней цилиндрической поверхности замкнутый охватывающий эллиптический паз полукруглого сечения, а вторая - подвижному зубчатому венцу, по образующим посадочного отверстия которой расположены пазы полукруглого сечения для сочетания с эллиптическим пазом посредством шаров.

Новизна изобретения усматривается в том, что шаровой механизм сочетания двух ступиц передачи представляет собой элемент управления, являющийся неотделимой частью коробки скоростей Ващенко.

По данным патентной и научно-технической литературы заявляемая конструкция не обнаружена, что позволяет судить об изобретательском уровне заявляемого решения. Промышленная применимость обусловлена тем, что использование автоматической коробки скоростей Ващенко возможно в автомобиле- и тракторостроении.

На чертеже представлена принципиальная схема автоматической коробки скоростей Ващенко. Она устроена следующим образом.

В корпусе передачи 1 расположен ведущий вал 2, на котором закреплено центральное колесо 3 посредством ступицы 4 для передачи вращающего момента водилу 5 посредством сателлитов 6. Вал 7, на котором закреплено водило 5, является ведомым /нагрузочным/ валом. Планетарный механизм охвачен подвижным зубчатым венцом внутреннего зацепления 8. Ступица 9 подвижного зубчатого венца 8 концентрически охватывает ступицу 4 центрального колеса 3 и находится с ней в кинематической связи следующим образом. Вокруг ступицы 4 расположен замкнутый эллиптический паз 10 полукруглого сечения. Ступица 9 подвижного зубчатого венца 8 содержит по образующим посадочного отверстия пазы 11 полукруглого сечения. Пазы 10 и 11 находятся в постоянном соединении посредством шаров 12, число которых равно числу прямолинейных пазов ступицы 9. Образованный таким образом шаровой механизм обладает следующими свойствами. За половину относительного оборота ступиц 4 и 9 шар 12 проходит всю длину прямолинейного паза 11, а за вторую половину шар 12 возвращается в исходное положение. Таким образом, одному относительному обороту ступиц соответствует одно колебание шара 12 в осевом направлении, что требует определенного усилия. Чем больше относительная частота вращения ступиц, тем большее число колебаний шара в единицу времени, и тем больше сопротивление взаимному вращению ступиц. Другими словами, чем больше разница в окружных скоростях ступиц 4 и 9, тем больший крутящий момент необходимо приложить для их относительного вращения.

Для анализа рабочего процесса автоматической коробки скоростей Ващенко рассмотрим случай, при котором ведущий вал 2 вращает центральное колесо 3 посредством ступицы 4 с постоянной частотой. При отсутствии нагрузки на валу 7 вращающийся эллиптический паз 10 посредством шаров 12 и пазов 11 увлекает за собой ступицу 9, а значит, и зубчатый венец 8. В результате и центральное колесо 3 и зубчатый венец 8 воздействуют на сателлит с двух сторон в одном направлении. При этом сателлит либо не вращается вообще, либо частота его вращения незначительна. Это - прямая передача, при которой частота вращения водила 5 наибольшая. По мере увеличения нагрузки на вал 7 водило 5 теряет обороты. Сателлиты 6 сдерживают вращение зубчатого венца 8, который при постепенном увеличении нагрузки останавливается. Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к тому, что водило еще более теряет обороты, а сателлиты 6 начинают вращать зубчатый венец 8 в обратном первоначальному направлении. Однако для проворачивания нагруженного водила 5 сателлитам 6 требуется увеличение опорного сопротивления в зацеплении с зубчатым венцом 8. Здесь-то и проявляется шаровой механизм, как генератор опорного сопротивления, так как встречное вращение ступиц 4 и 9 приводит к резкому увеличению числа шаровых колебаний в единицу времени. В результате сопротивление вращению зубчатого венца 8 существенно увеличивается, что и обеспечивает достаточное для конкретной нагрузки опорное сопротивление сателлитам. При снижении нагрузки на валу 7 взаимодействие всех звеньев автоматической коробки скоростей Ващенко подчиняется обратной зависимости. Так, при уменьшении нагрузки на валу 7 водило 5 набирает обороты, переносное движение сателлитов активизируется и затормаживает вращение зубчатого венца 8. Число шаровых колебаний снижается, сопротивление вращению зубчатого венца 8 уменьшается. Дальнейшее снижение нагрузки приводит к остановке зубчатого венца 8 и к его раскручиванию в направлении вращения ведущего вала 2, т.е. к прямой передаче. Особо необходимо подчеркнуть то преимущество заявляемого решения в сравнении с прототипом, что при переходе к прямой передаче зубчатый венец 8 раскручивается не только за счет наката сателлитов 6, что требует определенного времени, но и принудительно. Поэтому потери времени на разгон зубчатого венца 8 исключаются. В процессе работа, если этого требуют обстоятельства, частота вращения ведущего вала 2 может меняться акселератором. Необходимо отметить, что движения шаров по обе стороны шарового механизма направлены противоположно, вследствие чего вредные осевые результирующие на передачу исключаются.

В результате предлагаемого решения резко уменьшаются габариты автоматической коробки скоростей Ващенко, повышается избирательная способность устройства, снижается самонагрев в связи с отсутствием в управляющем устройстве контактируемых поверхностей. Детали контактируют либо точкой, либо линией. За ненадобностью исключена обгонная муфта. Таким образом, реализуются отмеченные направления совершенствования прототипа по патенту РФ N 2104427.

Изобретение относится к машиностроению. Автоматическая коробка скоростей содержит корпус, ведущий и нагрузочный валы, планетарный механизм и управляющее устройство. Одна концентрическая ступица управляющего устройства принадлежит центральному колесу планетарного механизма и имеет на внешней цилиндрической поверхности замкнутый эллиптический паз полукруглого сечения. Другая ступица принадлежит подвижному зубчатому венцу планетарного механизма. По образующим ее посадочного отверстия расположены пазы полукруглого сечения. Обе ступицы соединены посредством шаров. Повышена избирательная способность и уменьшены габариты коробки скоростей. 1 ил.

Автоматическая коробка скоростей, включающая корпус, ведущий и нагрузочный валы, планетарный механизм, содержащий подвижный зубчатый венец, и управляющее устройство, отличающаяся тем, что управляющее устройство выполнено в виде двух кинематически связанных концентрических ступиц, одна из которых принадлежит центральному колесу и имеет на внешней цилиндрической поверхности замкнутый охватывающий эллиптический паз полукруглого сечения, а вторая - подвижному зубчатому венцу, по образующим посадочного отверстия которой расположены пазы полукруглого сечения для сочетания с эллиптическим пазом посредством шаров.