Коробка передач Советский патент 1992 года по МПК F16H15/01 

Изобретение относится к передачам с магнитными жидкостями.

Известны передачи с магнитными жидкостями между колес.

Известны также передачи с тремя валами и сменой скоростей,

Недостатками данных передач являются невысокие надежность и быстродействие и сложность конструкции.

Цель изобретения - повышение надежности, быстродействия и упрощение устройства.

На фиг.1 изображена коробка передач, продольный разрез: на фиг.2 - функциональная схема управления коробкой передач; на фиг.З - дополнительный блок реверса, который может быть добавлен к коробке передач, продольный разрез; на фиг.4 - схема управления блоком реверса; на фиг.5 - один из возможных примеров электрической схемы управления коробкой передач.

Коробка передач (фиг.1) имеет по крайней мере три параллельных вала 1-3, на которых установлены передающие элементы в виде соответствующих ферромагнитных колес 4-15. Колеса, установленные на одном валу, расположены попарно с соединением каждой пары колес одного вала соответствующим ферромагнитным участком вала (фер- ромагнитные части валов 1-3 и ферромагнитные колеса 4-15 на фиг.1 заштрихованы косыми линиями). Так, на валу

1установлена пара колес 4, которая насажена на ферромагнитный (заштрихованный) участок вала 1. Аналогично устанавливаются и другие пары колес. Промежуточный вал

2может быть полностью ферромагнитным.

Между ферромагнитными (заштрихованными) участками валов 1 и 3 расположены неферромагнитные участки 16 валов (на фиг.1 не заштрихованы), которые могут быть выполнены из пластмассы или керамики.

На фиг,1 также видно, что пары колес 4-15 разных валов 1,2 и 3 установлены друг напротив друга и с образованием зазоров между колесами, принадлежащими разным валам. Так, пара колес 5 вала 1 расположена

(Л

С

vj

GJ СО

х|

Ч N)

напротив пары колес 9 вала 2 и между колесами 5 и 9 имеются зазоры. Аналогично устанавливаются и остальные пары колес (фиг.1). Валы 1-3 опираются на подшипники корпуса 17.

Между парами колес 4-6 вала 1 и парами колес 13-15 вала 3 расположены электрические катушки 18-23, которые могут быть выполнены соленоидными. Соленоидные катушки 18-23 устанавливается на неподвижных каркасах вокруг ферромагнитных участков валов 1 и 3.

На фиг.1 также видно, что колеса 4-15 помещены внутрь соответствующих кожухов 24, куда помещена и магнитореологиче- скаяжидкость25(или

магнитореологическая суспензия). Магни- тореологическая жидкость 25 находится и в зазорах между колесами 4-15.

Между вращающимися валами 1-3 и неподвижными кожухами 24 можно устанавливать соответствующие вращающиеся уплотнения или подшипники.

Устройство управления передаточным отношением коробки содержит катушки 18- 23 (фиг.1 и 2), а также электрические ключи 26-31 (или реле), к выходам которых подключены катушки 18-23 (фиг.2).Входы ключей 26-31 (или реле) подключаются к соответствующим выходам электрического коммутационного устройства 32, которое может коммутировать (или выдавать выходные сигналы) по два выхода одновременно, например запитывать одни из входов ключей 26-28 в сочетании с запитыванием одного из ключей 29-31 нижней на фиг.2 группы. В качестве конкретного примера выполнения коммутирующего устройства 32 (фиг.2) можно рассмотреть схему по фйг.5, где коммутирующее устройство 32 выполнено на многопозиционном коммутаторе 33 (или распределителе) и логических элементах ИЛИ 34-39, выходы которых и подключаются к входам соответствующих ключей 26-31. Из фиг.5 видно, что выходы коммутатора 33 подключаются к соответствующим входам логических элементов 34-39. Вход коммутатора 33 является входом всего устройства 32. У коммутатора 33 может быть также и дополнительный вход сброса.

Коробка передач с тремя парами колес на каждом из валов 1-3 (фиг.1), имеющая схему управления по фиг.2, может обеспечивать не менее 9 значений передаточного отношения. Коробка (фиг.1 и 2) работает следующим образом,

Если устройством 32 включить сразу два ключа, например ключи 26 и 29, то одновременно будутзапитаны катушки 18 и 21 (фиг.2). Катушки 18 и 21 (фиг.1) создают соответствующие магнитные поля, которые замыкаются через соответствующие пары колес и ферромагнитные участки валов. Так, на фиг.1 магнитное поле от катушки 18, показанное условно замкнутым контуром в виде прерывистых стрелок, замыкается через пары колес 4 и 7, а магнитное поле от катушки 21 замыкается через пары колес 8 и 13. Появление магнитных полей между парами

0 колес 4,7 и 8,13 приводит к повышению вязкости или твердению магнитореологиче- ской жидкости 25 между данными колесами, от чего пары колес 4,7 и 8,13 сцепляются, т.е. происходит передача вращения от ведуще5 го вала 1 на ведомый вал 3 через систему сцепленных колес 4,7,8,13. Передаточное отношение коробки при этом определяется соотношениями радиусов сцепленных колес 4,7,8,13.

0 Радиусы колес в одной их паре (сидящих на одном валу) целесообразно делать одинаковыми, т.е., например, оба колеса 4 на валу 1 целесообразно выполнять одинаковыми.

5 Таким образом, при включении одновременно ключей 26 и 29 в коробке передач (фиг,1 и 2) выставляется соответствующее значение передаточного отношения.

Оно определяется передачей: колеса 4

0 - колеса 7 - вал 2 - колеса 8 - колеса 13.

Далее, если скоммутировать (включить) тот же ключ 26 в сочетании с другим ключом, например ключом 30 (фиг,2), то будут запитаны катушки 18 и 22 (фиг.1 и 2). От этого

5 передача от ведущего вала 1 на вал 3 будет производится через пары колес 4,7,10,14. При этом передаточное отношение коробки будет иметь уже другое значение, определя- емое соотношениями радиусов колес

0 4,7,10,14.

Если же коммутировать ключ 26 в сочетании с ключом 31, т.е. запитывать одновре- менно катушки 18, 23, то в коробке выставится третье значение передаточного

5 отношения, которое определяется соотношениями сцепленных в данное время колес 4,7,12,15.

Таким образом, коммутируя ключ 26 в сочетаниях с тремя ключами 29, 30 и 31

0 нижней группы (фиг.2), можно получить по крайней мере три разных значения передаточного отношения коробки.

Аналогично, если коммутировать ключ

27(фиг.2) в сочетаниях с тремя теми же 5 ключами 29, 30 и 31, получают еще как минимум три значения передаточного отношения. И, наконец, если коммутировать ключ

28в сочетаниях с ключами 29, 30 и 31, то получают еще три значения передаточного отношения коробки.

Таким образом, при шести ключах 26-31 и шести катушках 18-23 (фиг.2), в коробке передач (фиг.1) можно получить как минимум разных значений передаточного отношения или 9 скоростей. Все; значения передаточного отношения меняются электрическим способом, т.е.с помощью перекоммутации реле-ключей 26-31. Электрическая смена скоростей повышает надежность и быстродействие коробки, а также упрощает ее устройство.

Управление коробкой можно осуществлять и от компьютера В случае он подключается к устройству 32.

Для повышения числа значений скоростей число колес, катушек и ключей можно также увеличивать. При десяти ключах и десяти катушках с соответствующими парами колес можно получить не менее 25 разных значений передаточного отношения.

Если, наряду со сменой скоростей, требуется обеспечить и реверс, т.е. смену знака скоростей, то к данной коробке (фиг. 1) можно добавить и блок реверса, который пока- зан на фиг.З, Данный блок(фиг.З) имеет три параллельных вала 40, 41 и 42, на которых соотаетственно установлены пары ферромагнитных колес 43,44,45,46,47, Колеса 43- 47 помещены в соответствующие кожухи 48, внутрь которых налита магнитореологиче- ская жидкость 49. Мэжду параки колес 43, 46, 44 установлены неподвижные катушки 50, 51, 52, которые питаются с выходов ключей 53, 54, 55 (фиг.4). Ключи 53-55 могут управляться от дополнительных выходов коммутирующего устройства 32.

Из фиг.З также видно, что валы 40 и 42 могут иметь ферромагнитные участки, закрашенные на фиг.З косыми линиями, и не- ферромагнитные участки, которые на фиг.З не закрашены. Вал 41 выполняется ферромагнитным.

Все валы 40-42 опираются на подшипники, а подшипники опираются на корпус 56.

Таким образом, блок (фиг.З) реверса выполняется из деталей, унифицированных с деталями основной коробки (фиг.1), и служит расширению ее функциональных воз- можностей.

Для стыковки коробки (фиг.1) передач с блоком реверса (фиг.З) можно вал 3 коробки соединить с валом 40 блока реверса (фиг.З), В данном случае вал 42 блока реверса явля- ется выходным, с него и снимается общая выходная скорость.

В случае постановки блока (фиг.З) реверса на входе коробки (фиг,1) ее ведущий вал 1 соединяется с валом 42. Система управления блоком (фиг,4) может быть присоединена к схеме фиг.2. Блок реверса (фиг.З и 4) работает следующим образом.

Если требуется иметь на выходе вращение в прямую сторону или значения скорости с положительным знаком, то сигнал от устройства 32 включает ключи 53 и 54, которые, в свою очередь, запитывают катушки 50 и 51. От запитывания катушек 50 и 51 магнитореологическая жидкость 49 между колесами 43,45,46 повышает свою вязкость (или затвердевает), пары колес 43, 45, 46 сцепляются и вращение от ведущего вала 40 через данные колеса передается на вал 42. Вал 42 вращается в ту же сторону, что и вал 40. Скорость, которая снимается с выхода системы, т.е. с вала 42, сохраняет свой положительный знак.

Если же требуется реализовать реверс, т.е. поменять знак выходной скорости, то устройством 32 включается ключ 55. Ключ 55 запитывает катушку52, отчего посредством магнитореологической жидкости сцепляются уже колеса 44 и 47. Вследствие сцепления колес 44 и 47 вращение от вала 40 передается на вал 42, но при этом знак скорости (на валу 42) меняется. Выходной вал 42 системы будет иметь скорость отрицательного знака, система реверсируется. Это позволяет электрическим путем менять не только значения передаточного отношения системы, но и менять их знак.

Таким образом, реализация электрического управления коробкой передач позволяет существенно повысить ее надежность и быстродействие, что упрощает также и конструкцию коробки передач,

Формула изобретения 1. Коробка передач, содержащая по крайней мере три параллельных вала, из которых по крайней мере один промежуточный, расположенные на валах передающие элементы для взаимодействия с соответствующими элементами на соседнем валу и устройство управления передаточным отношением, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, быстродействия и упрощения конструкции, валы выполнены с участками из ферромагнитного материала , передающие элементы - в виде попарно установленных на участках из ферромагнитного материала колес из ферромагнитного материала, расположенных с радиальными зазорами относительно пары колес соседнего вала и магнитореологической жидкости, расположенной в зазорах, а устройство управления выполнено в виде охватывающих участки валов из ферромагнитного материала электрических катушек и электрически связанных с ними ключей.

2.Коробка передач по п. 1,отличающая с я те м, что каждая электрическая катушка расположена между колесами соответствующей пары.

3.Коробка передач по пп.1 и2,отлича- ю щ а я с я тем, что остальные участки промежуточного вала также выполнены из ферромагнитного материала.

4- 16 24 1 165 19

/ // /

4.Коробка передач по пп.1-3, отличающаяся тем, что электрические катушки расположены на крайних валах.

5.Коробка передач по пп.1-4, о т л и ч а- ю щ а я с я тем, что электрические катушки установлены неподвижно.

6 20

I I

12

Использование: машиностроение, трансмиссии станков и транспортных средств. Сущность изобретения: коробка передач содержит по крайней мере три параллельных вала с участками из ферромагнитного материала. Передающие элементы выполнены в виде попарно установленных на участках из ферромагнитного материала колес из ферромагнитного материала, расположенных с радиальными зазорами отно- сительно колес соседнего вала и магнитореологической жидкости, расположенной в зазорах. Устройство управления включает в себя электрические катушки, охватывающие участки валов из ферромагнитного материала, и электрически связанные с ними ключи. 4 з.п.ф-лы, 5 ил.

/ / /

/7

Ч,

т

8

fAfff,

./

ffl

i-Jm

Ш

и

25

21 13 3 3

цлъ

23

30

31

CLTLIJ

22 L-3/J

Фиг. 2

2 fO

т

Y/////////A

у//у/ /лу//Л

22 Ш //

23 15

.42

Я

40

SO

44 52

Pve.3

32

Фиг.4

55

tn

52

51

53