Бесступенчатая коробка передач (варианты)

007997 Область техники Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано в качестве механизма, обеспечивающего изменение скорости подачи мощности, а именно в бесступенчатой коробке передач транспортных средств. Известна бесступенчатая коробка передач, содержащая ведущий вал подачи мощности в коробку передач, выходной вал для выдачи мощности из коробки передач, составной планетарный механизм,включающий два солнечных зубчатых колеса, два комплекта сателлитов, водило, гидротрансформатор,части которого соединены с определенными составляющими планетарного механизма (Пат. РФ 2166681 по классу F 16 Н 37/06, 47/08 от 20.11.97 г.). Недостатками известного решения являются его сложность, невысокие надежность и КПД, обусловленные конструктивными элементами, входящими в коробку передач, и бесступенчатым изменением скорости только во время работы при реверсе, что ограничивает использование известного решения. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является механизм передачи и поворота транспортного средства, содержащее ведущий, промежуточный и выходные валы, кинематически связанным с гидромашинами, одна из которых имеет связь с солнечными шестернями двух планетарных дифференциалов, эпициклические шестерни которых соединены с промежуточным валом, а водила - с выходными валами, а оба планетарных дифференциала через коробку передач - с ведущим валом. Изобретение может использоваться в качестве бесступенчатого механизма передач и поворота в трансмиссиях, преимущественно гусеничных машин (Пат. РФ 2236356 по классу F 16 Н 47/00 от 26.08.02 г.). Недостатками решения, принятого за прототип являются его сложность, невысокая надежность,обусловленные конструктивными элементами, и ограниченное применение, преимущественно, для гусеничных машин. Раскрытие изобретения Задача, стоявшая перед изобретателем, заключалась в создании средства с упрощенной конструкцией, имеющего повышенную надежность и широкое применение для любых транспортных средств. Поставленная задача в известной бесступенчатой коробке передач, содержащей ведущий, промежуточный и выходной валы, два планетарных дифференциала, солнечные шестерни, водила, достигается тем , что ведущий, промежуточный и выходной валы расположены соосно, а солнечные шестерни выполнены в виде установленного на оси с валами барабана с двумя рядами внутренних зубчатых дорожек,входящих в постоянное зацепление с первым и вторьм комплектами сателлитов, из которых первый связан с ведущим валом-водилом, второй связан с выходным валом-водилом, а между собой комплекты сателлитов связаны промежуточным валом с шестернями, образуя двухзвенный планетарный дифференциал, звенья которого расположены относительно друг друга на 180. По другому варианту задача в бесступенчатой коробке передач, содержащей ведущий, промежуточный и выходной валы, два планетарных дифференциала, солнечные шестерни, водила, достигается тем , что ведущий, промежуточный и выходной валы расположены соосно, а солнечные шестерни выполнены в виде установленного на оси с валами барабана с двумя рядами внутренних зубчатых дорожек,входящих в постоянное зацепление с первым и вторым комплектами сателлитов, из которых первый связан с ведущим валом-водилом, второй связан с выходным валом-водилом, а между собой комплекты сателлитов связаны промежуточным валом с шестернями, образуя двухзвенный планетарный дифференциал, звенья которого расположены относительно друг друга на 180, в области барабана, а также на ведущем и выходном валах-водилах установлены тормозные устройства, при этом при включении тормозного устройства в области барабана двухзвенный планетарный дифференциал имеет возможность преобразования в планетарную передачу, а при включении тормозных устройств, установленных на ведущем и выходном валах-водилах двухзвенный планетарный дифференциал имеет возможность преобразования в прямую передачу. В третьем варианте поставленная задача в известной бесступенчатой коробке передач, содержащей ведущий, промежуточный и выходной валы, два планетарных дифференциала, солнечные шестерни, водила, решается тем, что ведущий, промежуточный и выходной валы расположены соосно, а солнечные шестерни выполнены в виде установленного на оси с валами барабана с двумя рядами внутренних зубчатых дорожек, входящих в постоянное зацепление с первым и вторым комплектами сателлитов, из которых первый связан с ведущим валом-водилом, второй связан с выходным валом-водилом, а между собой комплекты сателлитов связаны промежуточным валом с шестернями, образуя двухзвенный планетарный дифференциал, звенья которого расположены относительно друг друга на 180, при этом в области первого и второго комплектов сателлитов установлены успокоители, предпочтительно магнитные, и/или на ведущем и выходном валах-водилах установлены тормозные устройства и/или успокоители. Кроме этого, задача решается тем, что соотношения диаметров шестерней промежуточного вала и комплектов сателлитов выбраны, исходя из рабочих режимов передач, а одно из звеньев двухзвенного планетарного дифференциала может быть асимметричным, а другое звено - симметричным, или оба звена могут быть асимметричными, при этом в качестве звеньев двухзвенного планетарного дифференциала может быть использован любой известный тип планетарной передачи. Также задача достигается тем, что двухзвенные планетарные дифференциалы имеют возможность-1 007997 последовательного или параллельного агрегатирования. Введение соосности ведущего, промежуточного и выходного валов, выполнение солнечных шестерен в виде установленного на оси с валами барабана с двумя рядами зубчатых дорожек, входящих в постоянное зацепление с двумя комплектами сателлитов планетарных дифференциалов, связанных между собой промежуточным валом с образованием единого двухзвенного дифференциала со звеньями, расположенными относительно друг друга на 180, и выполнение ведущего и выходного валов с функцией водила обеспечивают заявляемому решению значительное упрощение конструкции по сравнению с известным решением, высокую надежность и широкое использование в транспортных средствах любого вида. Дополнительно, применение изобретения позволяет уменьшить габариты, снизить металлоемкость,повысить вариабельность механизма, значительно снизить потребление топлива. Таким образом заявляемая бесступенчатая коробка передач (ее варианты) решает поставленную задачу и соответствует критериям новизна и изобретательский уровень. Лучший вариант осуществления изобретения Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображена общая схема первого варианта; на фиг. 2 - кинематическая схема фиг. 1; на фиг. 3 - общая схема второго варианта; на фиг. 4 - общая схема третьего варианта; на фиг. 5 - кинематическая схема двухзвенного планетарного дифференциала с асимметричным и симметричным звеньями; на фиг. 6 - кинематическая схема двухзвенного планетарного дифференциала с двумя асимметричными звеньями; на фиг. 7 - кинематическая схема двухзвенного планетарного механизма с двумя различными типами звеньев; на фиг. 8 - схема с последовательно агрегатированными двухзвенными планетарными дифференциалами; на фиг. 9 - схема с параллельно агрегатированными двухзвенными планетарными дифференциалами. Бесступенчатая коробка передач (фиг. 1) состоит из установленных соосно в корпусе 1 ведущего 2,промежуточного 3 и выходного 4 валов. Промежуточный вал 3 имеет шестерни 5 и 6, которые кинематически связаны соответственно с первым 7 и вторым 8 комплектами сателлитов, взаимодействующих соответственно с ведущим 2 и выходным 4 валами и барабаном 9, имеющим на внутренней стороне два ряда зубчатых дорожек 10, 11 и установленным на одной оси с валами. Валы 2 и 4 выполнены с возможностью осуществления функции водила. Данный механизм представляет собой двухзвенную систему планетарных дифференциалов, установленных относительно друг друга на 180. Кинематическая схема, иллюстрирующая работу устройства по фиг. 1, показана на фиг. 2, в соответствии с которой устройство работает следующим образом. При подаче мощности в коробку передач ведущий вал-водило 2 своим вращением приводит в движение через первый комплект сателлитов 7 и зубчатую дорожку 10, находящихся в постоянном зацеплении, барабан 9 и промежуточный вал 3. Зубчатая дорожка 11 входит в постоянное зацепление со вторым комплектом сателлитов 8, при этом выходной вал-водило 4 начинает вращаться и выдает мощность из коробки передач. При нагрузке на вал 4 происходит снижение скорости барабана 9 и, как следствие, увеличение скорости промежуточного вала 3. Это обусловлено различными диаметрами шестерен 5 и 6, так как шестерня 6 со стороны выходного вала-водила 4 имеет меньший диаметр, чем шестерня 5 со стороны ведущего вала-водила 2. Соотношения диаметров шестерней 5 и 6, а также шестерней комплектов сателлитов зависят от рабочих условий. Например, для коробки передач с пределами передаточных отношений 1:1-1:4 соотношение диаметров шестерней 6 и 5 будет 1:8. В случае снятия нагрузки с выходного вала-водила 4 обороты увеличиваются и нагрузка равномерно передается через первый комплект сателлитов 7 и зубчатую дорожку 10 на барабан 9 и промежуточный вал 3, приводя всю систему валов во вращение с одной скоростью, то есть соблюдается условие передачи 1:1. Во втором варианте (фиг. 3) бесступенчатая коробка передач состоит из установленных соосно в корпусе 1 ведущего 2, промежуточного 3 и выходного 4 валов. Промежуточный вал 3 имеет шестерни 5 и 6, которые кинематически связаны соответственно с первым 7 и вторым 8 комплектами сателлитов,взаимодействующих соответственно с ведущим 1 и выходным 4 валами и барабаном 9, имеющим на внутренней стороне два ряда зубчатых дорожек 10, 11 и установленным на одной оси с валами. Валы 2 и 4 выполнены с возможностью осуществления функции водила. Данный механизм представляет собой двухзвенную систему планетарных дифференциалов, установленных относительно друг друга на 180.Между корпусом 1 и барабаном 9 установлено тормозное устройство 12, а на ведущем 2 и выходном 4 валах-водилах - тормозные устройства 13, которые могут быть использованы при ручном регулировании. Работа устройства по фиг. 3 осуществляется следующим образом. Передача вращения через валы 2, 3 и 4 происходит, как описано выше для фиг. 1. Но при приведении в действие тормоза 12 скорость, передаваемая выходному валу-водиле 4, уменьшается за счет остановки барабана 9. При полном торможении двухзвенный планетарный дифференциал превращается в планетарную передачу и выполняется высшее условие передачи. В приведенном выше примере это передаточное отношение 1:4. При ослаблении действия тормозного устройства 12 барабан 9 начинает вращаться вместе с ведущим валом -водилом 2 и скорость вала 4 увеличивается. При неполном торможении-2 007997 могут выполняться соотношения, например 1:1,5, 1:2, 1:2,4, 1:3,2, 1:3,7 и другие. Таким образом применение тормозного устройства 12 способствует снижению скорости и, соответственно, увеличению мощности. В случае приведения в действие тормозных устройств 13 скорость, передаваемая выходному валуводиле 4, повышается. При полном торможении двухзвенный планетарный дифференциал превращается в прямую передачу. Таким образом тормозные устройства 13 способствуют уменьшению разницы вращения валов 2, 3, 4 и барабана 9, обеспечивая при постепенном торможении необходимое передаточное число. В третьем варианте (фиг. 4) бесступенчатая коробка передач состоит из установленных соосно в корпусе 1 ведущего 2, промежуточного 3 и выходного 4 валов. Промежуточный вал 3 имеет шестерни 5 и 6, которые кинематически связаны соответственно с первым 7 и вторым 8 комплектами сателлитов,взаимодействующих соответственно с ведущим 1 и выходным 4 валами и барабаном 9, имеющим на внутренней стороне два ряда зубчатых дорожек 10, 11 и установленным на одной оси с валами. Валы 2 и 4 выполнены с возможностью осуществления функции водила. Данный механизм представляет собой двухзвенную систему планетарных дифференциалов, установленных относительно друг друга на 180. В области первого 7 и второго 8 комплекта сателлитов установлены успокоители 14, предпочтительно магнитного типа, а на ведущем 3 и выходном 4 валах-водилах установлены тормозные устройства 13 и/или успокоители 14. Работа устройства по фиг. 4 осуществляется следующим образом. Передача вращения через валы 2, 3, 4 происходит также как и при работе устройства по фиг. 1. Для выравнивания скоростей промежуточного вала 3 и барабана 9 используются успокоители, например, при трогании с места,. В этом случае промежуточный вал 3 имеет большую скорость по отношению к барабану 9 и первый 7 и второй 8 комплекты сателлитов, взаимодействуя с успокоителями 14, уменьшают разность скоростей промежуточного вала 3 и барабана 9. Идентичный принцип работы успокоителей 14, установленных на ведущем 3 и выходном 4 валахводилах. Тормозные устройства 13 на ведущем 3 и выходном 4 валах работают также как описано выше для устройства по фиг. 3. На фиг. 5 изображена бесступенчатая коробка передач, в которой звено 15 двухзвенного планетарного дифференциала является симметричным, а звено 16 - асимметричным. Работа устройства по фиг. 5 осуществляется также, как описано выше для фиг. 1. На фиг. 6 изображена бесступенчатая коробка передач, в которой оба звена 17 и 18 двухзвенного планетарного дифференциала являются асимметричными. Работа устройства по фиг. 6 осуществляется аналогичным образом как и в устройстве по фиг. 1. На фиг. 7 изображена бесступенчатая коробка передач, в которой звено 19 двухзвенного планетарного дифференциала является зубчатой передачей, а звено 20 - передачей с эластичным обручем. Работа устройства по фиг. 7 аналогична работе устройства по фиг. 1. Приведенные примеры не ограничивают использование любого известного типа планетарных передач. На фиг. 8 показано последовательное агрегатирование двухзвенных планетарных дифференциалов,образующих единую коробку передач, что позволяет снизить габариты. На фиг. 9 показано параллельное агрегатирование двухзвенных планетарных дифференциалов, образующих единую коробку передач. Устройства, изображенные на фиг. 8 и 9, позволяют создавать различные конфигурации и расширяют возможности использования бесступенчатых коробок передач для любых типов транспортных средств. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Бесступенчатая коробка передач, содержащая ведущий, промежуточный и выходной валы, два планетарных дифференциала, солнечные шестерни, водила, отличающаяся тем, что ведущий, промежуточный и выходной валы расположены соосно, а солнечные шестерни, выполненные в виде установленного на оси с валами барабана с двумя рядами внутренних зубчатых дорожек, входящих в постоянное зацепление с первым и вторым комплектами сателлитов, из которых первый связан с ведущим валомводилом, второй связан с выходным валом-водилом, а между собой комплекты сателлитов связаны промежуточным валом с шестернями, образуя двухзвенный планетарный дифференциал, звенья которого расположены относительно друг друга на 180. 2. Бесступенчатая коробка передач, содержащая ведущий, промежуточный и выходной валы, два планетарных дифференциала, солнечные шестерни, водила, отличающаяся тем, что ведущий, промежуточный и выходной валы расположены соосно, а солнечные шестерни, выполненные в виде установленного на оси с валами барабана с двумя рядами внутренних зубчатых дорожек, входящих в постоянное зацепление с первым и вторым комплектами сателлитов, из которых первый связан с ведущим валомводилом, второй связан с выходным валом-водилом, а между собой комплекты сателлитов связаны про-3 007997 межуточным валом с шестернями, образуя двухзвенный планетарный дифференциал, звенья которого расположены относительно друг друга на 180, при этом в области барабана, а также на ведущем и выходном валах-водилах установлены тормозные устройства. 3. Бесступенчатая коробка передач по п.2, отличающаяся тем, что при включении тормозного устройства в области барабана двухзвенный планетарный дифференциал имеет возможность преобразования в планетарную передачу. 4. Бесступенчатая коробка передач по п.2, отличающаяся тем, что при включении тормозных устройств, установленных на ведущем и выходном валах-водилах, двухзвенный планетарный дифференциал имеет возможность преобразования в прямую передачу. 5. Бесступенчатая коробка передач, содержащая ведущий, промежуточный и выходной валы, два планетарных дифференциала, солнечные шестерни, водила, отличающаяся тем, что ведущий, промежуточный и выходной валы расположены соосно, а солнечные шестерни, выполненные в виде установленного на оси с валами барабана с двумя рядами внутренних зубчатых дорожек, входящих в постоянное зацепление с первым и вторым комплектами сателлитов, из которых первый связан с ведущим валомводилом, второй связан с выходным валом-водилом, а между собой комплекты сателлитов связаны промежуточным валом с шестернями, образуя двухзвенный планетарный дифференциал, звенья которого расположены относительно друг друга на 180, при этом в области первого и второго комплектов сателлитов установлены успокоители и/или на ведущем и выходном валах-водилах установлены тормозные устройства и/или успокоители. 6. Бесступенчатая коробка передач по п.5, отличающаяся тем, что в качестве успокоителей предпочтительно установлены магнитные успокоители. 7. Бесступенчатая коробка передач по пп.1-6, отличающаяся тем, что соотношения диаметров шестерней промежуточного вала и комплектов сателлитов выбраны, исходя из рабочих режимов передач. 8. Бесступенчатая коробка передач по пп.1-7, отличающаяся тем, что одно из звеньев двухзвенного планетарного дифференциала может быть асимметричным, а другое звено может быть симметричным. 9. Бесступенчатая коробка передач по пп.1-7, отличающаяся тем, что оба звена двухзвенного планетарного дифференциала могут быть асимметричными. 10. Бесступенчатая коробка передач по пп.1-9, отличающаяся тем, что в качестве звеньев двухзвенного планетарного дифференциала может быть использован любой известный тип планетарной передачи. 11. Бесступенчатая коробка передач по пп.1-10, отличающаяся тем, что двухзвенные планетарные дифференциалы имеют возможность последовательного или параллельного агрегатирования.