БЕССТУПЕНЧАТАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2012 года по МПК F16H37/08 F16H15/50 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве бесступенчатой коробки передач с разделением потока мощности для транспортных средств, а также трансмиссии для гибридных силовых агрегатов автомобилей.

Из уровня техники известны бесступенчатые передачи, содержащие варьирующее звено - механическое или немеханическое, в том числе и с разделением потока мощности, а также дифференциальные механизмы для разделения потоков мощности, идущих от двигателя к исполнительному механизму.

Известна бесступенчатая передача, включающая планетарный дисковый вариатор в качестве бесступенчатого звена, а также механизм, содержащий дифференциальную и согласующую передачи, причем последняя согласует частоты вращения входных и выходных валов при их кинематическом соединении. Эта передача позволяет осуществлять двукратное разделение потока мощности, проходящего через нее, как при понижении, так и при повышении передаточного отношения варьирующего звена, что повышает КПД передачи и уменьшает долю мощности, проходящей через бесступенчатое звено (см. патент РФ. №2311575, «Широкодиапазонный бесступенчатый привод (супервариатор)», автор - Н.В.Гулиа, 27.11.07). Недостатком этого устройства, принятого за аналог, является наличие повышающей согласующей передачи, что требует установки дополнительной понижающей передачи, усложняющей привод и снижающей КПД. К тому же это устройство позволяет осуществить только два чередующихся друг с другом режима (диапазона) работы передачи с разделением потока мощности, что недостаточно для осуществления широкого общего диапазона изменения передаточного отношения передачи при высоком КПД для применения в качестве трансмиссии транспортных средств.

В качестве уровня техники следует отметить также многодиапазонные бесступенчатые передачи с разделением потока мощности, содержащие в качестве варьирующего звена непланетарные вариаторы, а также постоянно вращающиеся дифференциальные и согласующие передачи с их переключением сцепными муфтами (см., например, патент US 6056661). К недостаткам этих устройств можно отнести наличие непланетарных вариаторов, что исключает первое разделение потока мощности в самом вариаторе, характерное для планетарных вариаторов. Кроме того, наличие в согласующей передаче нескольких дополнительных цилиндрических передач повышает ее сложность и понижает КПД. Первый диапазон подобных передач выполняется таким образом, что при промежуточном передаточном отношении варьирующего звена передаточное отношение всей передачи равно бесконечности (режим кинематической нейтрали). Подобная мера позволяет расширить общий диапазон передачи, но ведет к высокой циркуляции мощности на первом диапазоне, ограничивая передаваемый на нем крутящий момент и резко снижая КПД передачи. Эти устройства также приняты за аналог.

В качестве аналогов следует также отметить передачи с электромеханическим или гидрообъемным варьирующим звеном, состоящим из двух обратимых энергетических машин электрического или гидравлического типа, связанных с источником вращения, последующей трансмиссией и друг с другом посредством дифференциального механизма, позволяющего снизить массу энергетических машин за счет разделения потоков мощности в самом варьирующем звене и прохождения через энергетические машины лишь части мощности и энергии от источника вращения (двигателя) до исполнительного механизма - ведущих колес. Наиболее известными устройствами этого типа являются гибридный силовой агрегат автомобиля Toyota Prius на базе электрических машин (см., например публикацию http://en.wikipedia.org/wiki//Hybrid_Synergy_Drive) и тракторная трансмиссия Fendt Vario на базе гидрообъемных машин (см., например, публикацию Karl Th. Renius. Hydrostatische Fahrantriebe für mobile Arbeitsmaschinen. WISSENSPORTAL baumaschine.de, Ausgabe 1(2004)). Недостатком этого класса устройств, принятых за аналоги, является отсутствие двух режимов работы варьирующего звена с дифференциальным механизмом (прямых и обратных диапазонов разделения потока мощности), где варьирующее звено чередует повышение и понижение передаточных отношений в процессе разгона или замедления транспортного средства, а выходное звено передачи только повышает или понижает его однонаправленным образом. Это существенно понижает КПД передачи и увеличивает установленную мощность электрических или гидравлических машин варьирующего звена.

Известны многодиапазонные бесступенчатые передачи с двукратным разделением потока мощности, содержащие две обратимые электромашины, по меньшей мере, два дифференциальных механизма, а также несколько согласующих передач планетарного типа (см., например, заявки и патенты US 2008/0171625, US 6551208, а также сведения о серийно выпускаемой трансмиссии GM-Allison EP). Недостатком этих передач, устройства которых также приняты за аналоги, является то, что только один диапазон осуществляется с двукратным разделением потока мощности, что снижает КПД всего устройства. Другим недостатком является резко увеличивающееся количество муфт и тормозов при увеличении числа диапазонов свыше трех.

В качестве прототипа изобретения принято наиболее близкое к предлагаемому техническое решение, обладающее также и максимальной совокупностью общих с предлагаемым техническим решением признаков, изложенное в опубликованной заявке на изобретение (международная публикация № WO 2010/041984 А1 от 15.04.2010 «Коробка передач», авторы - Н.В.Гулиа и В.В.Давыдов). Устройство-прототип включает корпус с базовым планетарным вариатором - варьирующем звеном с первым разделением потока мощности с его входными и выходными кинематическими звеньями, управляющий механизм, кинематически связанный с варьирующим звеном и включающий дифференциальную передачу, разделяющую потоки мощности, а также согласующую передачу, обеспечивающую равенство частот вращения на выходном кинематическом звене передачи при изменении режимов работы передачи. Этих режимов при разделении потоков мощности в передаче два: прямой, когда характер изменения передаточного отношения варьирующего звена совпадает с таковым у всей передачи, т.е. его выходного звена, и обратный, когда упомянутый характер противоположный. Например, в прямом режиме при понижении передаточного отношения варьирующего звена, т.е. ускорении его выходного вала, выходное звено всей передачи тоже ускоряется, а при замедлении - замедляется. В обратном же режиме при замедлении выходного вала варьирующего звена выходной вал всей передачи ускоряется, а при ускорении - замедляется. Чередованием режимов понижения и повышения передаточного отношения варьирующего звена (диапазонов передачи), совместно с изменением режимов работы передачи с прямого на обратный происходит изменение частоты вращения выходного звена передачи - его замедление или ускорение. Причем благодаря наличию согласующей передачи, эти процессы происходят без разрыва потока мощности, и режимы плавно переходят друг в друга, какое-то небольшое время (доли секунды) оставаясь включенными вместе. Это позволяет получить широкий общий диапазон изменения передаточных отношений, причем при высоком его КПД. Следует отметить, что чем более узок каждый диапазон, тем выше КПД передачи и тем меньшая мощность протекает через варьирующее звено. Чем больше этих диапазонов, тем шире общий диапазон изменения передаточных отношений передачи.

Недостатками устройства - прототипа являются:

1. Отсутствие наиболее экономичной непосредственной связи дифференциальной передачи с выходным звеном передачи («прямой» передачи) на наиболее востребованных для потребителя диапазонах изменения передаточного отношения, что снижает общий КПД передачи.

2. Невысокая несущая способность согласующей передачи, выполненной по двухвальной схеме, где полный крутящий момент всегда передается через одно работающее зубчатое зацепление.

3. Наличие всего одного диапазона с реверсом, что ограничивает использование устройств, например, на тракторах, где требуется достаточно широкий диапазон изменения передаточного отношения на реверсе.

Задачей изобретения является создание бесступенчатой коробки передач, позволяющей существенно повысить ее несущую способность, обеспечить экономичную «прямую» передачу на наиболее востребованном диапазоне и получить достаточно широкий диапазон изменения передаточного отношения на реверсе.

Указанная задача решается тем, что предложена бесступенчатая коробка передач, включающая корпус, входной и выходной валы, варьирующее звено, дифференциальную передачу первого разделения, дифференциальную передачу второго разделения и согласующую передачу, характеризующаяся тем, что дифференциальная передача первого разделения состоит из одного дифференциального механизма, дифференциальная передача второго разделения состоит из двух дифференциальных механизмов - прямых и обратных режимов, а согласующая передача выполнена по трехвальной схеме с, как минимум, одним промежуточным валом, закрепленным в опорах вращения в корпусе, причем входной вал бесступенчатой коробки передач соединен с входными звеньями дифференциальных передач первого и второго разделения, а промежуточный вал выполнен с возможностью периодического кинематического соединения с выходными звеньями дифференциальных механизмов прямых и обратных режимов второго разделения, выходным звеном дифференциальной передачи первого разделения, а также с выходным валом согласующей передачи, выполняющим роль выходного вала всей коробки передач.

Другим отличием заявляемого устройства по этому варианту исполнения является то, что одно из выходных звеньев дифференциальных механизмов выполнено с возможностью периодической непосредственной связи с выходным валом согласующей передачи.

Следующим отличием заявляемого устройства по этому варианту исполнения является то, что зубчатые колеса на промежуточных валах выполнены с возможностью их расцепления с зубчатым колесом внешнего зацепления на выходном валу коробки передач и сцепления с зубчатым колесом внутреннего зацепления на этом же валу.

Следующим отличием заявляемого устройства по этому варианту исполнения является то, что варьирующее звено включает в себя две регулируемые обратимые энергомашины, кинематически связанные с дифференциальным механизмом первого разделения потока мощности.

Следующим отличием заявляемого устройства по этому варианту исполнения является то, что ротор одной энергомашины кинематически связан с внутренним центральным колесом дифференциального механизма первого разделения, ротор другой энергомашины кинематически связан с внешним центральным колесом упомянутого дифференциального механизма, которое является выходным звеном дифференциальной передачи первого разделения, а входной вал жестко связан с водилом дифференциального механизма первого разделения, которое является его входным звеном.

Следующим отличием заявляемого устройства по этому варианту исполнения является то, что ротор одной энергомашины кинематически связан с внутренним центральным колесом дифференциального механизма первого разделения, ротор другой энергомашины кинематически связан с водилом упомянутого дифференциального механизма, которое является выходным звеном дифференциальной передачи первого разделения, а входной вал жестко связан с внешним центральным колесом дифференциального механизма первого разделения, которое является входным звеном дифференциальной передачи первого разделения.

Следующим отличием заявляемого устройства по этому варианту исполнения является то, что выходное звено дифференциальной передачи первого разделения жестко связано с общим внутренним центральным колесом дифференциальной передачи второго разделения потока мощности, а входной вал - с водилом дифференциального механизма обратных режимов и с внутренним центральным колесом дифференциального механизма прямых режимов, а выходными звеньями дифференциальной передачи второго разделения являются водило дифференциального механизма прямых режимов и внешнее центральное колесо дифференциального механизма прямых режимов.

Следующим отличием заявляемого устройства по этому варианту исполнения является то, что выходное звено дифференциальной передачи первого разделения жестко связано с общим внешним центральным колесом дифференциальной передачи второго разделения потока мощности, а входной вал - с водилом дифференциального механизма обратных режимов и с внешним центральным колесом дифференциального механизма прямых режимов, а выходными звеньями дифференциальной передачи второго разделения являются водило дифференциального механизма прямых режимов и внутреннее центральное колесо дифференциального механизма прямых режимов.

Указанная задача также решается тем, что предложена бесступенчатая передач, включающая корпус, входной и выходной валы, варьирующее звено, дифференциальную передачу первого разделения, дифференциальную передачу второго разделения и согласующую передачу, характеризующаяся тем, что дифференциальная передача первого разделения состоит из одного дифференциального механизма, дифференциальная передача второго разделения состоит из двух дифференциальных механизмов - прямых и обратных режимов, а согласующая передача выполнена по трехвальной схеме с, как минимум, одним промежуточным валом, закрепленным в опорах вращения в корпусе, причем входной вал бесступенчатой коробки передач соединен с входными звеньями дифференциальных передач первого и второго разделения, а промежуточный вал выполнен с возможностью периодического кинематического соединения с выходными звеньями дифференциальных механизмов прямых и обратных режимов второго разделения, а также с выходным валом согласующей передачи, выполняющим роль выходного вала всей коробки передач.

Другим отличием заявляемого устройства по второму варианту исполнения является то, что одно из выходных звеньев дифференциальных механизмов выполнено с возможностью периодической непосредственной связи с выходным валом согласующей передачи.

Следующим отличием заявляемого устройства по второму варианту исполнения является то, что зубчатые колеса на промежуточных валах выполнены с возможностью их расцепления с зубчатым колесом внешнего зацепления на выходном валу коробки передач и сцепления с зубчатым колесом внутреннего зацепления на этом же валу.

Следующим отличием заявляемого устройства по второму варианту исполнения является то, что варьирующее звено включает в себя две регулируемые обратимые энергомашины, кинематически связанные с дифференциальным механизмом первого разделения потока мощности.

Следующим отличием заявляемого устройства по второму варианту исполнения является то, что ротор одной энергомашины кинематически связан с внутренним центральным колесом дифференциального механизма первого разделения, ротор другой энергомашины кинематически связан с внешним центральным колесом упомянутого дифференциального механизма, которое является выходным звеном дифференциальной передачи первого разделения, а входной вал жестко связан с водилом дифференциального механизма первого разделения, которое является его входным звеном.

Следующим отличием заявляемого устройства по второму варианту исполнения является то, что ротор одной энергомашины кинематически связан с внутренним центральным колесом дифференциального механизма первого разделения, ротор другой энергомашины кинематически связан с водилом упомянутого дифференциального механизма, которое является выходным звеном дифференциальной передачи первого разделения, а входной вал жестко связан с внешним центральным колесом дифференциального механизма первого разделения, которое является входным звеном дифференциальной передачи первого разделения.

Следующим отличием заявляемого устройства по второму варианту исполнения является то, что выходное звено дифференциальной передачи первого разделения жестко связано с общим внутренним центральным колесом дифференциальной передачи второго разделения потока мощности, а входной вал - с водилом дифференциального механизма обратных режимов и с внутренним центральным колесом дифференциального механизма прямых режимов, а выходными звеньями дифференциальной передачи второго разделения являются водило дифференциального механизма прямых режимов и внешнее центральное колесо дифференциального механизма прямых режимов.

Следующим отличием заявляемого устройства по второму варианту исполнения является то, что выходное звено дифференциальной передачи первого разделения жестко связано с общим внешним центральным колесом дифференциальной передачи второго разделения потока мощности, а входной вал - с водилом дифференциального механизма обратных режимов и с внешним центральным колесом дифференциального механизма прямых режимов, а выходными звеньями дифференциальной передачи второго разделения являются водило дифференциального механизма прямых режимов и внутреннее центральное колесо дифференциального механизма прямых режимов.

Устройство представлено на чертежах, где на фиг.1 изображена структурная схема его первого варианта, в котором согласующая передача на первом диапазоне кинематически соединена с дифференциальным механизмом первого разделения потока мощности, а на высших диапазонах может быть кинематически связана с дифференциальными механизмами дифференциальной передачи второго разделения потока мощности; на фиг.2 изображена структурная схема второго варианта устройства, в котором согласующая передача на всех диапазонах может быть кинематически связана только с дифференциальными механизмами дифференциальной передачи второго разделения потока мощности; на фиг.3 и фиг.4 представлены схемы двух вариантов выполнения дифференциального механизма первого разделения потока мощности; на фиг.5 и фиг.6 - схема двух вариантов выполнения дифференциальной передачи второго разделения потока мощности; на фиг.7 и фиг.8 представлены схемы двух вариантов выполнения четырехдиапазонной согласующей передачи, соответственно, по первому и второму варианту всего заявляемого устройства.

Бесступенчатая коробка передач, структурная схема которой представлена на фиг.1 и фиг.2, включает входной вал 1, выходной вал 2, корпус 3, варьирующее звено 4 (обведено штриховой линией), включающее две обратимые энергомашины (например, электрические или гидравлические) - энергомашину 5 первичного подсоединения и энергомашину 6 вторичного подсоединения, связанные между собой блоком управления 7, а также механическую передачу, например, планетарную, состоящую из центральных зубчатых колес - внешнего неподвижного 8 и внутреннего вращающегося 9 с выводом вращения через водило 10, а также дифференциальный механизм 11 первого разделения потока мощности (обведен штриховой линией), устройство которого описывается ниже (фиг.3 и фиг.4). Варьирующее звено 4 имеет два выходных звена - вал 12 и элемент 13, являющийся одновременно выходным звеном дифференциальной передачи первого разделения и жестко соединенный с входными звеньями дифференциальной передачи 14 второго разделения потока мощности (обведена штриховой линией), устройство которой описывается ниже (фиг.5 и фиг.6).

Согласующая передача 15 (обведена штриховой линией) подсоединяется к описанной части бесступенчатой коробки передач различно для двух вариантов выполнения. По первому варианту выполнения (фиг.1) входными элементами согласующей передачи 15 являются выходные элементы 16 и 17 дифференциальной передачи 14 второго разделения потока мощности, а также выходной элемент 13 варьирующего звена 4. По второму варианту выполнения (фиг.2) входными элементами передачи 15 является только вышеупомянутые элементы 16 и 17. Выходной элемент 13 варьирующего звена не может быть непосредственное связан с согласующей передачей 15 - в этом состоит различие между двумя вариантами заявляемого устройства. Согласующая передача 15 также имеет различное устройство для двух вариантов выполнения бесступенчатой коробки передач: ее схема для первого варианта коробки передач приведена на фиг.7, а для второго - на фиг.8. Выходной вал согласующей передачи 15 является одновременно и выходным валом 2 всей бесступенчатой коробки передач, на котором сидит зубчатое колесо 18 заднего хода, выполненное с внутренним зацеплением.

Дифференциальный механизм 11 первого разделения потока мощности выполнен с ведущими внутренним центральным зубчатым колесом 19, причем для одного из исполнений (фиг.3) ведущим также является и внешнее центральное зубчатое колесо 20, а ведомым - водило 21; для другого исполнения (фиг.4) ведущим также является водило 21, а ведомым - внешнее центральное зубчатое колесо 20.

Дифференциальная передача 14 второго разделения потока мощности (фиг.5, фиг.6) может быть выполнена для обоих вариантов устройства в двух исполнениях, где каждое подходит для обоих вариантов устройства. Разница между этими исполнениями (фиг.5 и фиг.6) обосновывается различными соотношениями между частотами вращения вала 1 и роторов энергомашин 5 и 6. Ввод вращения в дифференциальную передачу 14 по фиг.5 и фиг.6 осуществляется через выходные элементы 12 и 13 дифференциального механизма 11 первого разделения потока мощности, а вывод вращения - через выходные элементы 16 и 17, являющиеся входными элементами согласующей передачи 15. В исполнении по фиг.5 элемент 16 связан с общим внутренним центральным зубчатым колесом 22 двух дифференциальных механизмов дифференциальной передачи 14 - прямого режима 23 и обратного режима 24 (обведены штриховой линией). В исполнении по фиг.6 элемент 13 связан с общим внешним центральным зубчатым колесом 25 дифференциальной передачи 14, а элемент 12 - с водилом 26 дифференциального механизма обратного режима 24. Выходные элементы дифференциальной передачи 14-1,6 и 17 в этом случае также являются входными элементами согласующей передачи 15.

В первом варианте предлагаемого устройства выходной элемент 13 варьирующего звена 4, кроме того, что он является входным элементом дифференциальной передачи 14 второго разделения потока мощности, является также входным элементом согласующей передачи на ее первом диапазоне.

Во втором варианте предлагаемого устройства в согласующую передачу 15 вводятся лишь выходные элементы 16 и 17 дифференциальной передачи 14 второго разделением потока мощности, без введения элемента 13.

Устройство четырехдиапазонной согласующей передачи 15 для первого варианта предлагаемого устройства представлено на фиг.7, а для второго - на фиг.8. Согласующая передача 15 для первого варианта устройства (фиг.7) имеет три входных элемента - выходной элемент 13 варьирующего звена 4 и два выходных звена - 16 и 17 дифференциальной передачи 14. С упомянутыми элементами связаны полумуфты включения (например, кулачковые или зубчатые), соответственно, 26, 27 и 28, которые выполнены с возможностью соединения с ответными полумуфтами 29, 30 и 31, соответственно, на внешних центральных зубчатых колесах 32, 33 и 34. С этими колесами находятся в постоянном зацеплении, соответственно, ведомые периферийные колеса 35, 36 и 37, жестко сидящие на ведомых промежуточных валах 38, закрепленных на подшипниках 39 в корпусе 3. На концах валов 38 телескопически (например, на шлицах) насажены зубчатые колеса 40, периодически входящие в поочередное зацепление то с колесом 41 внешнего зацепления (колесо 40 изображено сплошной линией), то с колесом внутреннего зацепления - реверса (колесо 40 изображено штриховой линией), причем колеса 41 и 42 жестко закреплены на выходном валу 2 бесступенчатой коробки передач. Вал 2 и вал 17 выполнены с возможностью периодического соединения друг с другом с помощью муфт включения 43 (например, кулачковой или зубчатой). Приводы управления полумуфтами 26, 27, 28, 29, 30, 31, муфтой 43 и осевого перемещения колеса 40 на чертежах для простоты не указаны, так как таковые широко известны из конструкции, например, автомобильных коробок передач.

Согласующая передача 15 по второму варианту предлагаемого устройства (фиг.8) отличается от описанной выше только тем, что входных элемента у нее только два - элементы 16 и 17, причем на элементе 16 на телескопической связи выполнены сразу две полумуфты 26 и 27, входящие в поочередное периодическое сцепление с полумуфтами 29 и 30, соответственно, на колесах 32 и 33.

Работа предлагаемой бесступенчатой коробки передач рассмотрена на примере движения автомобиля. Первым рассмотрим работу устройства по первому варианту выполнения. Движение машины начинается с передаточного отношения варьирующего звена и всей коробки передач, приближающегося к бесконечности, тогда движение машины на первом диапазоне согласующей передачи 15 начинается с нулевой скорости, что очень удобно (например, не требуется сцепления). В этом положении - начале первого диапазона, энергомашина 5 имеет максимальную частоту вращения, а энергомашина 6 неподвижна, что обеспечивается блоком управления 7. В конце первого диапазона энергомашины 5 и 6 обмениваются частотами вращения и передаточное отношение варьирующего звена 4 становится равным единице, то есть элемент 13 и вал 12 вращаются с одинаковой частотой вращения (здесь и далее приводятся данные по реальному образцу бесступенчатой коробки передач для автомобиля полной массой 3,5 т.). При передаточном отношении согласующей передачи 15 на первом диапазоне i=3 (произведение чисел зубъев колес 35 и 41 деленное на произведение чисел зубъев колес 32 и 34), общее передаточное отношение коробки передач в конце первого диапазона равно трем.

В конце первого диапазона частоты вращения элементов 13 и 16 выравниваются и полумуфты 28 и 31 выключаются без выключения полумуфт 26 и 29, включаемых в начале движения. Поток мощности не разрывается и через доли секунды полумуфты 26 и 29 размыкаются. Затем передаточное отношение варьирующего звена 4 увеличивается, что приводит к уменьшению передаточного отношения всего устройства, так как вращение передается через дифференциальный механизм 24 обратного режима. Это общее передаточное отношение в конце включенного диапазона составляет 1.75, а частоты вращения элементов 16 и 17 выравниваются. Полумуфты 27 и 30 замыкаются; после чего полумуфты 28 и 31 размыкаются и поток мощности опять же не прерывается. Передаточное отношение варьирующего звена 4 снова снижается, как и общее передаточное отношение всего устройства - от 1.75 до 1. Последней включается муфта 43, соединяя непосредственно элемент 17 и выходной вал 2, после чего снова передаточное отношение варьирующего звена 4 повышается, а общее передаточное отношение устройства понижается от 1 до 0.6. На включенной при этом «прямой» передаче скорость достигает максимального значения.

Замедление автомобиля достигается обратной последовательностью вышеперечисленных операций, опять же без прерывания потока мощности. Задний ход машины осуществляется осевым перемещением зубчатого колеса 40 с выводом его из зацепления с колесом 41 и вводом в зацепление с колесом 18. Задних передач столько же, сколько и передних, что является ценным качеством трансмиссии.

Работа устройства по второму варианту исполнения отличается тем, что на первом диапазоне в начале движения включены полумуфты 26 и 29 (фиг.8) причем полумуфта 26 на элементе 16, а не на 13, как в первом варианте. При этом максимальное передаточное отношение вего устройства уже не бесконечность, как в первом варианте, а 5,25, что требует постановки муфты сцепления между двигателем и входным валом 1, как в обычной трансмиссии автомобиля. В первом же варианте муфты сцепления не нужно. Однако преимуществом второго варианта является высокий КПД всей коробки передач, в том числе и на первом диапазоне - свыше 0.95, а также сниженные нагрузки на варьирующее звено на первом диапазоне. В первом же варианте на первом диапазоне КПД коробки передач, особенно на очень низких скоростях движения, невысок. Оба варианта исполнения коробки передач имеют свои области эффективного применения - для часто трогающихся с места машин, например, городских, предпочтителен первый вариант, а, например, для тягачей - второй.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве бесступенчатой трансмиссии транспортных средств, в том числе с гибридными силовыми установками. Бесступенчатая коробка передач содержит корпус (3), входной (1) и выходной (2) валы, варьирующее звено (4), кинематические звенья, связывающие варьирующее звено (4) с дифференциальной (14) и согласующей (15) передачами. Входной элемент (13) варьирующего звена (4), выполняет роль входного звена всей коробки передач и дифференциальной передачи (14), состоящей из двух дифференциальных механизмов - прямых и обратных режимов. Согласующая передача (15) выполнена по трехвальной схеме, с как минимум одним промежуточным валом, закрепленным в опорах вращения в корпусе (3) для периодического соединения с выходными звеньями дифференциальных передач первого и второго разделения и с выходным валом согласующей передачи. В первом варианте выходной элемент (13) варьирующего звена является также входным элементом согласующей передачи на ее первом диапазоне. Во втором варианте в согласующую передачу вводятся только выходные звенья (16) и (17) дифференциальной передачи (14) второго разделения потока мощности. Изобретение позволяет повысить несущую способность коробки передач, обеспечить «прямую» передачу на наиболее востребованном диапазоне и получить широкий диапазон передаточных отношений на реверсе. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Бесступенчатая коробка передач, включающая корпус, входной и выходной валы, варьирующее звено, дифференциальную передачу первого разделения, дифференциальную передачу второго разделения и согласующую передачу, отличающаяся тем, что дифференциальная передача первого разделения состоит из одного дифференциального механизма, дифференциальная передача второго разделения состоит из двух дифференциальных механизмов - прямых и обратных режимов, а согласующая передача выполнена по трехвальной схеме с, как минимум, одним промежуточным валом, закрепленным в опорах вращения в корпусе, причем входной вал бесступенчатой коробки передач соединен с входными звеньями дифференциальных передач первого и второго разделения, а промежуточный вал выполнен с возможностью периодического кинематического соединения с выходными звеньями дифференциальных механизмов прямых и обратных режимов второго разделения, выходным звеном дифференциальной передачи первого разделения, а также с выходным валом согласующей передачи, выполняющим роль выходного вала всей коробки передач.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что одно из выходных звеньев дифференциальных механизмов выполнено с возможностью периодической непосредственной связи с выходным валом согласующей передачи.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зубчатые колеса на промежуточных валах выполнены с возможностью их расцепления с зубчатым колесом внешнего зацепления на выходном валу коробки передач и сцепления с зубчатым колесом внутреннего зацепления на этом же валу.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что варьирующее звено включает в себя две регулируемые обратимые энергомашины, кинематически связанные с дифференциальным механизмом первого разделения потока мощности.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ротор одной энергомашины кинематически связан с внутренним центральным колесом дифференциального механизма первого разделения, ротор другой энергомашины кинематически связан с внешним центральным колесом упомянутого дифференциального механизма, которое является выходным звеном дифференциальной передачи первого разделения, а входной вал жестко связан с водилом дифференциального механизма первого разделения, которое является входным звеном дифференциальной передачи первого разделения.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ротор одной энергомашины кинематически связан с внутренним центральным колесом дифференциального механизма первого разделения, ротор другой энергомашины кинематически связан с водилом упомянутого дифференциального механизма, которое является выходным звеном дифференциальной передачи первого разделения, а входной вал жестко связан с внешним центральным колесом дифференциального механизма первого разделения, которое является его входным звеном.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выходное звено дифференциальной передачи первого разделения жестко связано с общим внутренним центральным колесом дифференциальной передачи второго разделения потока мощности, а входной вал - с водилом дифференциального механизма обратных режимов и с внутренним центральным колесом дифференциального механизма прямых режимов, а выходными звеньями дифференциальной передачи второго разделения являются водило дифференциального механизма прямых режимов и внешнее центральное колесо дифференциального механизма прямых режимов.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выходное звено дифференциальной передачи первого разделения жестко связано с общим внешним центральным колесом дифференциальной передачи второго разделения потока мощности, а входной вал - с водилом дифференциального механизма обратных режимов и с внешним центральным колесом дифференциального механизма прямых режимов, а выходными звеньями дифференциальной передачи второго разделения являются водило дифференциального механизма прямых режимов и внутреннее центральное колесо дифференциального механизма прямых режимов.

9. Бесступенчатая коробка передач, включающая корпус, входной и выходной валы, варьирующее звено, дифференциальную передачу первого разделения, дифференциальную передачу второго разделения и согласующую передачу, отличающаяся тем, что дифференциальная передача первого разделения состоит из одного дифференциального механизма, дифференциальная передача второго разделения состоит из двух дифференциальных механизмов - прямых и обратных режимов, а согласующая передача выполнена по трехвальной схеме с, как минимум, одним промежуточным валом, закрепленным в опорах вращения в корпусе, причем входной вал бесступенчатой коробки передач соединен с входными звеньями дифференциальных передач первого и второго разделения, а промежуточный вал выполнен с возможностью периодического кинематического соединения с выходными звеньями дифференциальных механизмов прямых и обратных режимов второго разделения, а также с выходным валом согласующей передачи, выполняющим роль выходного вала всей коробки передач.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что одно из выходных звеньев дифференциальных механизмов выполнено с возможностью периодической непосредственной связи с выходным валом согласующей передачи.

11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что зубчатые колеса на промежуточных валах выполнены с возможностью их расцепления с зубчатым колесом внешнего зацепления на выходном валу коробки передач и сцепления с зубчатым колесом внутреннего зацепления на этом же валу.

12. Устройство по п.9, отличающееся тем, что варьирующее звено включает в себя две регулируемые обратимые энергомашины, кинематически связанные с дифференциальным механизмом первого разделения потока мощности.

13. Устройство по п.9, отличающееся тем, что ротор одной энергомашины кинематически связан с внутренним центральным колесом дифференциального механизма первого разделения, ротор другой энергомашины кинематически связан с внешним центральным колесом упомянутого дифференциального механизма, которое является выходным звеном дифференциальной передачи первого разделения, а входной вал жестко связан с водилом дифференциального механизма первого разделения, которое является его входным звеном.

14. Устройство по п.9, отличающееся тем, что ротор одной энергомашины кинематически связан с внутренним центральным колесом дифференциального механизма первого разделения, ротор другой энергомашины кинематически связан с водилом упомянутого дифференциального механизма, которое является выходным звеном дифференциальной передачи первого разделения, а входной вал жестко связан с внешним центральным колесом дифференциального механизма первого разделения, которое является входным звеном дифференциальной передачи первого разделения.

15. Устройство по п.9, отличающееся тем, что выходное звено дифференциальной передачи первого разделения жестко связано с общим внутренним центральным колесом дифференциальной передачи второго разделения потока мощности, а входной вал - с водилом дифференциального механизма обратных режимов и с внутренним центральным колесом дифференциального механизма прямых режимов, а выходными звеньями дифференциальной передачи второго разделения являются водило дифференциального механизма прямых режимов и внешнее центральное колесо дифференциального механизма прямых режимов.

16. Устройство по п.9, отличающееся тем, что выходное звено дифференциальной передачи первого разделения жестко связано с общим внешним центральным колесом дифференциальной передачи второго разделения потока мощности, а входной вал - с водилом дифференциального механизма обратных режимов и с внешним центральным колесом дифференциального механизма прямых режимов, а выходными звеньями дифференциальной передачи второго разделения являются водило дифференциального механизма прямых режимов и внутреннее центральное колесо дифференциального механизма прямых режимов.