Бесступенчатая коробка передач - RU2289045C2
Код документа: RU2289045C2
Чертежи
Описание
Область изобретения
Область изобретения относится в общем случае к коробкам передач, а конкретнее изобретение относится к бесступенчатым коробкам передач.
Настоящее изобретение относится к области бесступенчатых коробок передач и включает в себя несколько новых признаков и изобретательских аспектов, которые разработаны и являются улучшениями по сравнению с существующим уровнем техники. Чтобы обеспечить бесконечно изменяемую передачу, разработаны различные коробки передач с ведущими роликами, в которых мощность передается через ведущие ролики, поддерживаемые в корпусе между входным и выходным дисками крутящего момента. В таких коробках передач ведущие ролики устанавливаются на опорных конструкциях, которые при вращении вызывают зацепление ведущих роликов с дисками крутящего момента в кругах различного диаметра в зависимости от желаемого передаточного числа.
Однако успех таких традиционных решений ограничен. Например, в одном решении раскрывается приводная втулка для транспортного средства с бесступенчато регулируемым передаточным числом. Этот способ рассматривает использование двух ирисовых пластин, по одной на каждой стороне ведущих роликов, чтобы наклонять ось вращения каждого из роликов. Однако использование ирисовых пластин может быть очень усложненным из-за большого числа деталей, требующихся для регулировки ирисовых пластин во время переключения коробки передач. Другая сложность с этой передачей состоит в том, что она имеет направляющее кольцо, выполненное с возможностью быть по большей части неподвижным по отношению к каждому ролику. Поскольку направляющее кольцо неподвижно, смещение оси вращения каждого из ведущих роликов затруднительно.
Одно улучшение по сравнению с этой более ранней разработкой включает в себя вал, вокруг которого вращаются ведущий элемент и ведомый элемент. Как ведущий элемент, так и ведомый элемент закреплены на валу и соприкасаются со множеством регуляторов мощности, расположенных на равном расстоянии по окружности вала. Регуляторы мощности находятся во фрикционном контакте с обоими элементами и передают мощность от ведущего элемента к ведомому элементу. Опорный элемент, расположенный концентрически на валу и между регуляторами мощности, прикладывает усилие, чтобы удержать регуляторы мощности раздельными, чтобы создать фрикционный контакт между ведущим элементом и ведомым элементом. Ограничением этой разработки является отсутствие средства для выработки адекватного осевого усилия, чтобы удержать ведущий элемент и ведомый элемент в достаточном фрикционном контакте с регуляторами мощности в качестве нагрузки крутящего момента при изменении передачи. Дальнейшее ограничение этой разработки заключается в сложности при смещении, что приводит к ситуациям с высоким крутящим моментом и очень низкой скоростью, а также в недостаточном средстве для расцепления передачи и движения накатом.
Таким образом, существует необходимость в бесступенчатой коробке передач с улучшенным механизмом для поддержки регуляторов мощности и для смещения, в средстве приложения должного осевого давления к ведущему элементу и ведомому элементу при различных нагрузках крутящего момента и мощности и в средстве расцепления и повторного сцепления муфты для движения накатом.
Сущность изобретения
Системы и способы имеют несколько признаков, ни один из которых не является единственно ответственным за желаемые свойства. Их более характерные черты будут кратко обсуждены далее без ограничения объема, выраженного в последующей формуле изобретения. После рассмотрения этого обсуждения и особенно после прочтения раздела, озаглавленного "Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения", станет ясно, каким образом признаки системы и способов обеспечивают несколько преимуществ по сравнению с традиционными системами и способами.
В одном аспекте раскрыта бесступенчатая коробка передач с продольной осью и множеством регуляторов скорости. Каждый регулятор скорости имеет ось вращения с регулируемым наклоном и расположен в радиальном направлении наружу от продольной оси. Также предусмотрен ведущий диск, который способен вращаться кольцеобразно вокруг продольной оси и к тому же соприкасается с первой точкой на каждом из регуляторов скорости, и с опорным элементом, который также способен вращаться кольцеобразно вокруг продольной оси. Предусмотрен подшипниковый диск, который также способен вращаться кольцеобразно вокруг продольной оси, и по меньшей мере два генератора осевого усилия. Эти генераторы осевого усилия расположены между ведущим диском и подшипниковым диском, а каждый генератор осевого усилия выполнен с возможностью прикладывать осевое усилие к ведущему диску.
В другом аспекте раскрыт подшипниковый диск, способный вращаться кольцеобразно вокруг продольной оси, и механизм расцепления. Механизм расцепления может быть расположен между подшипниковым диском и ведущим диском и приспособлен заставлять ведущий диск расцеплять ведущий диск от регуляторов скорости.
Еще в одном аспекте раскрыт выходной диск или вращающийся гильзовый кожух с подшипниковым диском, способным вращаться кольцеобразно вокруг продольной оси передачи. Имеется опорный элемент, также способный вращаться кольцеобразно вокруг продольной оси и приспособленный перемещаться к любому из ведущего диска или выходного диска, который вращается медленнее.
Еще в одном аспекте раскрыт рычажный подузел, имеющий крюк, причем этот крюк прикреплен либо к ведущему диску либо к подшипниковому диску. Имеется также замок, прикрепленный либо к ведущему диску либо к подшипниковому диску.
В другом аспекте раскрыто множество шпинделей с двумя концами, причем один шпиндель расположен в расточенном отверстии каждого регулятора скорости, и предусмотрено множество шпиндельных опор с платформенным концом и шпиндельным концом. Каждая шпиндельная опора при работе сцепляется с одним из двух концов одного из шпинделей. Также предусмотрено множество шпиндельных опорных колес, причем предусмотрено по меньшей мере одно шпиндельное опорное колесо для каждой шпиндельной опоры. Имеются кольцевые первая и вторая неподвижные опоры, каждая из которых имеет первую сторону, обращенную к регуляторам скорости, и вторую сторону, направленную от регуляторов скорости. Каждая из первой и второй неподвижных опор имеет вогнутую поверхность на первой стороне, и первая неподвижная опора расположена рядом с ведущим диском, а вторая неподвижная опора расположена рядом с ведомым диском.
Также раскрыта бесступенчатая коробка передач, имеющая спиральную пружину, которая расположена между подшипниковым диском и ведущим диском.
В другом аспекте раскрыт механизм переключения передачи, содержащий стержень, червячный винт с внешней резьбой, смещающую трубку с внутренней резьбой, причем вращение смещающей трубки вызывает изменение в передаточном числе, муфту с внутренней резьбой и разрезной вал, имеющий резьбовой конец.
Еще в одном аспекте раскрыто дистанционное устройство переключения передачи, содержащее вращающуюся рукоятку, фал с первым концом и вторым концом, причем первый конец зацепляется с рукояткой, а второй конец зацепляется со смещающей трубкой. Рукоятка приспособлена прикладывать натяжение к фалу, а фал приспособлен воздействовать на смещающую трубку при приложении натяжения.
Эти и другие улучшения станут более ясными для специалиста по прочтении следующего ниже подробного описания и просмотра приложенных чертежей.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 является видом сбоку в разрезе варианта выполнения передачи.
Фиг.2 является частичным видом в поперечном сечении, взятом по линии II-II на фиг.1.
Фиг.3 является видом в перспективе разрезного вала и двух неподвижных опор в передаче по фиг.1.
Фиг.4 является схематическим видом сбоку в сечении передачи по фиг.1, сдвинутой на "низкую".
Фиг.5 является схематическим видом сбоку в сечении передачи по фиг.1, сдвинутой на "высокую".
Фиг.6 является схематическим видом сбоку скатного подшипника, расположенного между двумя искривленными скатами передачи по фиг.1.
Фиг.7 является схематическим видом сбоку скатного подшипника, расположенного между двумя искривленными скатами передачи по фиг.1.
Фиг.8 является схематическим видом сбоку скатного подшипника, расположенного между двумя искривленными скатами передачи по фиг.1.
Фиг.9 является видом в перспективе подузла регулятора мощности в передаче по фиг.1.
Фиг.10 является видом в разрезе и в перспективе подузла переключения в передаче по фиг.1.
Фиг.11 является видом в перспективе неподвижной опоры в передаче по фиг.1.
Фиг.12 является видом в перспективе винта и гайки в передаче по фиг.1.
Фиг.13 является схематическим видом в перспективе фермы в передаче по фиг.1.
Фиг.14 является частичным видом в разрезе и в перспективе центральных скатов передачи по фиг.1.
Фиг.15 является видом в перспективе наружных скатов в передаче по фиг.1
Фиг.16 является видом в перспективе рычажного подузла в передаче по фиг.1.
Фиг.17 является видом в перспективе подузла механизма расцепления в передаче по фиг.1.
Фиг.18 является видом в перспективе устройства смещения рукоятки в передаче по фиг.1
Фиг.19 является видом сбоку в разрезе альтернативного варианта выполнения передачи по фиг.1.
Фиг.20 является видом сбоку в разрезе еще одного альтернативного варианта выполнения передачи по фиг.1.
Фиг.21 является видом в перспективе передачи по фиг.20, изображающим натяжную связь.
Фиг.22 является видом в перспективе альтернативного механизма расцепления в передаче по фиг.1.
Фиг.23 является другим видом в перспективе альтернативного механизма расцепления в передаче по фиг.22.
Фиг.24 является видом подузла альтернативного варианта выполнения генераторов осевого усилия в передаче по фиг.20.
Фиг.25 является схематическим видом в поперечном сечении шлицев и канавок генераторов осевого усилия по фиг.24.
Фиг.26 является видом в перспективе альтернативного механизма расцепления в передаче по фиг.1.
Фиг.27 является видом в перспективе альтернативного механизма расцепления в передаче по фиг.26
Подробное описание предпочтительного варианта выполнения
Варианты выполнения изобретения теперь будут описаны со ссылками на приложенные чертежи, на которых одинаковые позиции везде означают одинаковые элементы. Представленная здесь терминология, используемая в описании, не должна рассматриваться каким-либо ограниченным или запрещающим образом просто потому, что она используется совместно с подробным описанием определенных конкретных вариантов выполнения изобретения. Более того варианты выполнения изобретения могут включать в себя несколько новых отличительных признаков, ни один из которых не является полностью ответственным за желаемые свойства, или которые необходимы для функционирования описанных здесь изобретений.
Описанные здесь коробки передач представляют собой тот тип, который использует шары регуляторов скорости с осями, наклоняющимися как описано в заявке на патент США №09/695757, поданной 24 октября 2000. Ведущий (входной) диск и ведомый (выходной) диск находятся в контакте с шарами регуляторов скорости. По мере того как шары наклоняются на своих осях, точка катящегося контакта на одном диске перемещается в направлении полюса или оси шара, где она соприкасается с шаром на круге уменьшающегося диаметра, а точка катящегося контакта на другом диске перемещается в направлении экватора шара, тем самым соприкасаясь с диском на круге увеличивающегося диаметра. Если ось шара наклоняется в противоположном направлении, диски соответственно находятся в противоположной ситуации. В этом случае отношение скорости вращения ведущего диска к скорости вращения ведомого диска или передаточное число может меняться внутри широкого диапазона простым наклоном осей шаров регуляторов скорости.
Что касается продольной оси вариантов выполнения передачи, то ведущий диск и ведомый диск могут быть расположены радиально наружу от шаров регуляторов скорости, с промежуточным обычно цилиндрическим опорным элементом, расположенным радиально внутрь от шаров регуляторов скорости, так что каждый шар соприкасается в трех точках с внутренним опорным элементом и внешними дисками. Ведущий диск, ведомый диск и опорный элемент могут вращаться вокруг одной и той же продольной оси. Ведущий диск и ведомый диск могут иметь форму простых дисков или могу быть вогнутыми, выпуклыми, цилиндрическими или любой другой формы в зависимости от конфигурации желаемого входа и выхода. Поверхности катящегося контакта дисков, где они сцепляются с шарами регуляторов скорости, могут быть плоскими, вогнутыми, выпуклыми или иметь другой профиль в зависимости от крутящего момента и требований эффективности применения.
На фиг.1 и 2 раскрыто выполнение бесступенчатой коробки 100 передач. Коробка 100 передач скрыта в гильзовом кожухе 40, который функционирует как выходной диск и желателен в различных применениях, включая те, в которых транспортное средство (такое как велосипед или мотоцикл) имеет коробку передач, заключенную внутри ведомого колеса. Гильзовый кожух 40 может в определенных вариантах выполнения быть закрыт гильзовым колпачком 67. В середине коробки 100 передач находится множество регуляторов 1 скорости, которые могут быть сферическими по форме и расположены по окружности более или менее симметрично относительно центральной линии или оси вращения коробки 100 передач. В иллюстрируемом варианте выполнения используются восемь регуляторов 1. Однако следует отметить, что может использоваться больше или меньше регуляторов 1 скорости в зависимости от использования коробки 100 передач. Например, передача может включать 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 или более регуляторов скорости. Наличие более 3, 4 или 5 регуляторов скорости может обеспечить определенные преимущества, включая, например, широкое распределение усилий, приложенных к отдельным регуляторам 1 скорости и к точкам их контакта с другими компонентами коробки 100 передач. Некоторые варианты выполнения в применениях с низким крутящим моментом, но высоким передаточным числом могут использовать немного регуляторов 1 скорости, но больших регуляторов 1 скорости, тогда как некоторые варианты выполнения в применениях с высоким крутящим моментом и высоким передаточным числом могут использовать много регуляторов 1 скорости и больших регуляторов 1 скорости. Другие выполнения в применениях с высоким крутящим моментом и низким передаточным числом могут использовать много регуляторов 1 скорости и небольших регуляторов 1 скорости. Наконец, некоторые варианты выполнения в применениях с низким крутящим моментом и низким передаточным числом могут использовать немного регуляторов 1 скорости и малых регуляторов 1 скорости.
Шпиндели 3 вводятся через отверстия, которые проходят через центр каждого из регуляторов 1 скорости, чтобы задать ось вращения для каждого из регуляторов 1 скорости. Шпиндели 3 в общем случае являются вытянутыми валами, вокруг которых вращаются регуляторы 1 скорости, и имеют два конца, которые выступают наружу из любого конца отверстия через регуляторы 1 скорости. Некоторые варианты выполнения будут иметь шпиндели 3 цилиндрической формы, хотя может быть использована любая форма. Регуляторы 1 скорости установлены так, чтобы свободно вращаться вокруг шпинделей 3. На фиг.1 оси вращения регуляторов 1 скорости показаны примерно в горизонтальном направлении (то есть параллельно основной оси коробки 100 передач).
Фиг.1, 4 и 5 могут быть использованы для описания того, как оси регуляторов 1 скорости могут наклоняться при работе, чтобы переключать коробку 100 передач. Фиг.4 показывает коробку 100 передач, переключенную на низкое передаточное число, или на низкую передачу, тогда как фиг.5 показывает коробку 100 передач, переключенную на высокое передаточное число или высокую передачу. На фиг.9 и 10 множество шпиндельных опор 2 прикреплены к шпинделям 3 около каждого из концов шпинделей 3, которые выступают из отверстий, проделанных в регуляторах 1 скорости, и выступают в радиальном направлении внутрь из этих точек прикрепления к оси коробки 100 передач. В одном варианте выполнения каждая из шпиндельных опор 2 имеет сквозное отверстие, которое принимает один конец одного из шпинделей 3. Шпиндели 3 предпочтительно выступают через шпиндельные опоры 2 за их пределы, так что они имеют открытый конец. В иллюстрируемых вариантах выполнения шпиндели 3 одновременно имеют шпиндельные валики 4, расположенные соосно и со скольжением поверх открытых концов шпинделей 3. Шпиндельные валики 4 в общем случае являются цилиндрическими колесиками, закрепленными по оси на шпинделях 3 снаружи и вне шпиндельных опор 2, и свободно вращаются вокруг шпинделей 3. На фиг.11 шпиндельные валики 4 и концы шпинделей 3 находятся в канавках 6, которые врезаны в пару неподвижных опор 5а и 5b.
На фиг.4, 5 и 11 неподвижные опоры 5а и 5b имеют в общем случае форму параллельных дисков, расположенных кольцеобразно вокруг оси коробки передач на каждой стороне регуляторов 1 скорости. Когда оси вращения регуляторов 1 скорости изменяются путем перемещения шпиндельных опор 2 в радиальном направлении от оси коробки 100 передач, чтобы отклонить шпиндели 3, каждый шпиндельный валик 4 входит в канавку 6 и следует по ней в одну из неподвижных опор 5 а и 5b. Любое радиальное усилие, не вращательное, но межосевое усилие, которое регуляторы 1 скорости могут приложить к шпинделям 3, поглощается шпинделями 3, шпиндельными валиками 4 и сторонами 81 канавок 6 в неподвижных опорах 5а и 5b. Неподвижные опоры 5 а и 5b установлены на паре разрезных валов 98, 99, расположенных вдоль оси коробки 100 передач. Разрезные валы 98, 99 в общем являются вытянутыми цилиндрами, которые задают значительную часть осевой длины коробки 100 передач и могут использоваться для соединения коробки 100 передач с объектами, которые ее используют. Каждый из разрезных валов 98, 99 имеет внутренний конец рядом с серединой коробки 100 передач и внешний конец, который выступает из внутренней оболочки коробки 100 передач. Разрезные валы 98, 99 предпочтительно полые, чтобы содержать внутри другие необязательные элементы, которые могут быть воплощены. Каждая из неподвижных опор 5а и 5b имеет отверстие 82, через которое разрезные валы 98, 99 вводятся и жестко закрепляются, чтобы предотвратить любое относительное движение между разрезными валами 98, 99 и неподвижными опорами 5а и 5b. Неподвижные опоры 5а и 5b предпочтительно жестко прикреплены к концам разрезных валов 98, 99 рядом с центром коробки 100 передач. Гайка 90 неподвижной опоры может быть навинчена на разрезной вал 99 и закреплена на неподвижной опоре 5b на соответствующей резьбе неподвижных опор 5а и 5b. Канавки 6 в неподвижных опорах 5а и 5b, упомянутые выше, выступают от внутренней окружности неподвижных опор 5а и 5b в радиальном направлении внутрь разрезных валов 98, 99. В большинстве вариантов выполнения стороны 81 канавок 6 практически параллельны, чтобы позволить шпиндельным валикам 4 кататься по сторонам 81 канавки вверх и вниз, когда коробка 100 передач переключается. Также в некоторых вариантах выполнения глубина канавок 6 практически постоянна на окружности 9 неподвижных опор 5а и 5b, но глубина канавок 6 становится мельче в точках 7 ближе к разрезным валам 98, 99, чтобы соответствовать дуге, описываемой концами шпинделей 3, когда они отклоняются, и для увеличения прочности неподвижных опор 5а и 5b. По мере того, как коробка 100 передач переключается к меньшему или большему передаточному числу путем изменения осей вращения регуляторов 1 скорости, каждая из пар шпиндельных валиков 4, расположенных на противоположных концах единого шпинделя 3, перемещается в противоположных направлениях вдоль своих соответствующих канавок 6.
На фиг.9 и 11 валики 30 неподвижной опоры могут быть прикреплены к шпиндельной опоре 2 шплинтами 31 валиков неподвижной опоры или любым другим способом. Валики 30 неподвижной опоры соосны и установлены со скольжением на шплинтах 31 валиков неподвижной опоры и закреплены стандартными крепежами, такими как, например, кольцевые зажимы. В некоторых вариантах выполнения один валик 30 неподвижной опоры расположен на каждой стороне шпинделя 2 с достаточным зазором, чтобы позволить валикам 30 неподвижной опоры вращаться в радиальном направлении на вогнутых поверхностях 84 неподвижных опор 5а и 5b, когда коробка 100 передач переключается. В некоторых вариантах выполнения вогнутые поверхности 84 являются концентрическими с центром регуляторов 1 скорости.
На фиг.2, 3 и 11 множество удлиненных распорок 8 распределены в радиальном направлении вокруг оси передачи и вытянуты в основном соосно ей. Удлиненные распорки 8 соединяют неподвижные опоры 5а друг с другом, чтобы увеличить прочность и жесткость внутренней структуры коробки 100 передач. Распорки 8 ориентированы в основном параллельно друг другу, и в некоторых вариантах выполнения каждая из них проходит из точки на одной неподвижной опоре 5а около внешней окружности в соответствующую точку на другой неподвижной опоре 5b. Распорки 8 также могут точно фиксировать расстояние между неподвижными опорами 5а и 5b, выравнивать канавки 6 неподвижных опор 5а и 5b, гарантировать параллельность неподвижных опор 5а и 5b и формировать соединение между разрезными валами 98, 99. В одном варианте выполнения распорки 8 впрессовываются через отверстия 46 распорок в неподвижных опорах 5а и 5b. Хотя показано восемь распорок 8, можно использовать как больше, так и меньше распорок 8. В некоторых вариантах выполнения распорки 8 расположены между двумя регуляторами 1 скорости.
На фиг.1, 3 и 13 неподвижная опора 5а в некоторых вариантах выполнения жестко прикрепляется к неподвижной опорной муфте 42, расположенной соосно вокруг разрезного вала 98, или же, наоборот, жестко прикрепляется к разрезному валу 98 или сделана его составной частью. Неподвижная муфта 42 выступает через стенку гильзового кожуха 40 и прикрепляется к ферме 15. В некоторых вариантах выполнения ферма 15 надевается соосно на неподвижную муфту 42 и жестко прикрепляется к неподвижной муфте 42. В некоторых вариантах выполнения ферма 15 использует рычаг 43 крутящего момента для поддержания неподвижного состояния неподвижной муфты 42. Рычаг 43 крутящего момента обеспечивает стабильность коробки 100 передач путем физического соединения неподвижной муфты 42 через ферму 15, а следовательно, и остальных неподвижных частей с закрепленным неподвижным элементом изделия, на которое должна устанавливаться коробка 100 передач. Гайка 44 крутящего момента навинчена на наружную часть неподвижной муфты 42, чтобы удерживать рычаг 43 крутящего момента в положении, в котором тот входит в зацепление с фермой 15. В некоторых вариантах выполнения ферма 15 нецилиндрическая, чтобы входить в зацепление с рычагом 43 крутящего момента положительным образом, тем самым предотвращая вращение неподвижной муфты 42.
Например, ферма 15 может иметь сечение в виде квадрата, равного по толщине рычагу 43 крутящего момента, со сторонами большими, чем неподвижная муфта, и с круглым отверстием в его центре, так что квадрат может надеваться на неподвижную муфту 42, к которой он затем может быть жестко прикреплен. Дополнительно рычаг 43 крутящего момента может иметь плечо толщиной, равной толщине фермы 15, и с первым концом около фермы 15 и вторым концом напротив первого. Рычаг 43 крутящего момента в некоторых вариантах выполнения также имеет отверстие в одном из своих концов, но отверстие имеет квадратную форму, и этот квадрат немного больше, чем ферма 15, так что рычаг 43 крутящего момента может скользить по ферме 15, что выражается во вращательном сцеплении фермы 15 и рычага 43 крутящего момента. Более того плечо рычага 43 крутящего момента ориентировано таким образом, что второй конец вытянут так, чтобы прикрепляться к ферме мотоцикла, автомобиля, трактора или другого приложения, на котором используется коробка 100 передач, тем самым противодействуя любому крутящему моменту, приложенному к коробке 100 передач через ферму 15 и неподвижную муфту 42. Подшипник 48 неподвижной опоры надет соосно вокруг неподвижной муфты 42 и соосно между внешним краем гильзового кожуха 40 и рычагом 43 крутящего момента. Подшипник 48 неподвижной опоры поддерживает гильзовый кожух 40, позволяя гильзовому кожуху 40 вращаться относительно неподвижной опорной муфты 42.
На фиг.1 и 10 в некоторых вариантах выполнения переключение запускается вручную путем вращения стержня 10, расположенного в полом разрезном валу 98. Червячный винт 11, наружная резьба в некоторых вариантах выполнения, прикреплен к концу стержня 10, находящегося в центре коробки 100 передач, тогда как другой конец стержня 10 выступает по оси наружу из коробки 100 передач и имеет наружную резьбу на своей внешней поверхности. В одном варианте выполнения червячный винт 11 ввинчен в соосную муфту 19 с внутренней резьбой, так что при вращении стержня 10 и червячного винта 11 муфта 19 перемещается по оси. Муфта 19 в общем случае имеет форму полого цилиндра, который надет соосно вокруг червячного винта 11 и стержня 10 и имеет два конца, один около неподвижной опоры 5а, а второй около неподвижной опоры 5b. Муфта 19 прикреплена каждым из концов к платформе 13, 14. Каждая из двух платформ 13, 14 в общем случае имеет форму кольца с внутренним диаметром, который достаточно велик, чтобы надеваться и прикрепляться к муфте 19, и сформирована так, чтобы иметь две стороны. Первая сторона в общем случае является прямой поверхностью, которая динамически соприкасается с опорным элементом 18 и поддерживает его в осевом направлении через два набора контактных подшипников 17а и 17b. Вторая сторона каждой платформы 13 имеет форму выпуклой поверхности. Каждая из платформ 13, 14 прикреплена к одному концу внешней поверхности муфты 19, чтобы сформировать кольцевой желоб по окружности муфты 19. Одна платформа 13 прикреплена к стороне, ближайшей к неподвижной опоре 5а, а другая платформа 14 прикреплена к стороне, ближайшей к неподвижной опоре 5b. Выпуклая поверхность платформ 13, 14 действует как кулачки, каждый из которых соприкасается со множеством смещающих колес 21 и толкает их. Для выполнения этой кулачковой функции платформы 13, 14 предпочтительно переходят в выпуклые искривленные поверхности 97 около их периметров (дальше всего от разрезных валов 98, 99), которые могут быть, а могут и не быть радиусами. Эта кривая 97 соприкасается со смещающими колесами 21, так что платформы 13 и 14 перемещаются в осевом направлении, смещающее колесо 21 передвигается по поверхности платформы 13, 14 в основном в радиальном направлении, прикладывая усилие к шпиндельной опоре 2 в радиальном направлении от разрезных валов 98, 99 или в радиальном направлении к ним, тем самым меняя угол шпинделя 3 и ось вращения связанного с ним регулятора 1 скорости. В некоторых вариантах выполнения смещающие колеса 21 попадают в пазы в шпиндельных опорах 2 на конце, ближайшем к центральной линии коробки 100 передач, и удерживаются на месте осями 22 колес.
Возвращаясь к фиг.1 и 10, опорный элемент 18 расположен в желобе, сформированном между платформами 13, 14 и муфтой 19, и таким образом перемещается в унисон с платформами 13, 14 и муфтой 19. В некоторых вариантах выполнения опорный элемент 18 в основном имеет один внешний диаметр и в основном цилиндрическую форму по центру своего внутреннего диаметра с обоймой подшипника на каждом краю своего внутреннего диаметра. В других вариантах выполнения внешний диаметр опорного элемента 18 может быть неодинаковым и может иметь любую форму, например наклонную или изогнутую. Опорный элемент 18 имеет две стороны, одна - около одной из неподвижных опор 5а, а другая - около другой неподвижной опоры 5b. Опорный элемент 18 перемещается на двух контактных подшипниках 17а и 17b, чтобы обеспечить катящийся контакт между опорным элементом 18 и муфтой 19. Контактные подшипники 17а, 17b расположены соосно вокруг муфты 19, где муфта 19 пересекает платформы 13, 14, позволяя опорному элементу 18 свободно вращаться вокруг оси коробки 100 передач. Муфта 19 поддерживается по оси червячным винтом 11 и стержнем 10, а следовательно, с помощью этой конфигурации муфта 19 способна скользить по оси, когда червячный винт перемещает ее. Когда коробка 100 передач переключается, муфта 19 перемещается по оси, и подшипники 17а и 17b, опорный элемент 18 и платформы 13, 14, которые прикреплены к муфте либо динамически либо неподвижно, перемещаются по оси соответствующим образом.
В некоторых вариантах выполнения стержень 10 закреплен на своем конце, противоположном червячному винту 11, к смещающей трубке 50 гайкой 51 стержня и выступом 52 стержня. Смещающая трубка 50 в общем случае имеет форму трубки с одним открытым концом и одним практически закрытым концом. Открытый конец смещающей трубки 50 имеет диаметр, подходящий для надевания на конец разрезного вала 98, который выступает по оси из центра коробки 100 передач. Практически закрытый конец смещающей трубки 50 имеет маленькое отверстие, так что конец стержня 10, противоположный червячному винту 11, может пройти через него, когда смещающая трубка 50 помещается на наружную часть разрезного вала 98. Практически закрытый конец смещающей трубки 50 может быть закреплен в месте на оси с помощью гайки 51 стержня, которая прикреплена снаружи смещающей трубки 50, и выступа 52 стержня, который в свою очередь закреплен внутри, соответственно практически закрытого конца смещающей трубки 50. Смещающая трубка 50 может в некоторых вариантах выполнения вращаться тросом 53, прикрепленным к внешней части смещающей трубки 50. Трос 53 в этих вариантах выполнения прикреплен к смещающей трубке 50 с помощью тросового зажима 54 и тросового винта 56, а затем обернут вокруг смещающей трубки 50, так что когда натяжение прикладывается к тросу 53, вокруг центра оси смещающей трубки 50 вырабатывается момент, заставляя ее вращаться. Вращение смещающей трубки 50 может быть альтернативно вызвано любым другим механизмом, таким как стержень, вращением вручную, сервоприводом или другим способом, предполагаемым для вращения стержня 10. В некоторых вариантах выполнения, когда трос 53 натянут так, что смещающая трубка 50 вращается против часовой стрелки на разрезном валу 98, червячный винт 11 вращается против часовой стрелки, вытягивая муфту 19, опорный элемент 18 и платформу 13, 14 по оси в направлении смещающей трубки 50 и переключая коробку 100 передач в направлении низкого передаточного числа. Червячная пружина 55, как показано на фиг.3, которая может быть конической спиральной пружиной, способной производить сжимающее усилие и натяжение, прикрепленная к концу червячного винта 11, расположена между неподвижной опорой 5b и платформой 14 и сопротивляется переключению коробки 100 передач. Червячная пружина 55 сконструирована, чтобы заставить смещающую трубку 50 вращаться так, чтобы переключать коробку 100 передач в направлении низкого передаточного числа в некоторых вариантах выполнения и в направлении высокого передаточного числа в других выполнениях.
На фиг.1, 10 и 11 осевое движение платформ 13, 14 определяет диапазон переключения коробки 100 передач. Осевое движение ограничено внутренними поверхностями 85 на неподвижных опорах 5а и 5b, которые соприкасаются с платформами 13, 14. При крайне высоком передаточном числе платформа 14 соприкасается с внутренней поверхностью 85 на одной из неподвижных опор 5а и 5b, а при крайне низком передаточном числе платформа 13 соприкасается с внутренней поверхностью 85 на другой из неподвижных опор 5а и 5b. Во многих вариантах выполнения кривизна выпуклых радиусов платформ 13, 14 функционально зависит от расстояния от центра регулятора 1 скорости до центра колеса 21, радиуса колеса 21, расстояния между двумя колесами 21, которые в работе прикреплены к каждому регулятору 1 скорости, и угла наклона оси регулятора 1 скорости.
Хотя описан червячный винт 11 с левой резьбой, могут быть использованы червячный винт 11 с правой резьбой, соответствующая обернутая в правую сторону смещающая трубка 50 и любое другое сочетание элементов, только что описанных, которые могут быть использованы для поддержания поперечного перемещения опорного элемента 18 и платформ 13 и 14. Дополнительно смещающая трубка 50 может иметь внутреннюю резьбу, которая входит в зацепление с внешней резьбой на наружной части разрезного вала 98. Путем добавления этого винтового зацепления смещающая трубка 50 будет перемещаться по оси, когда она вращается вокруг разрезного вала 98, заставляя стержень 10 также перемещаться по оси. Это может быть использовано для усиления осевого движения муфти 19 червячным винтом 11 так, чтобы усилить воздействие вращения червячного винта для ускоренного переключения передаточного числа, или альтернативно для уменьшения воздействия вращения червячного винта так, чтобы замедлить процесс переключения и обеспечить более точные регулировки скорости коробки 100 передач.
На фиг.10 и 18 переключение вручную может выполняться путем использования вращающей рукоятки 132, которая может быть соосно расположена поверх неподвижной трубы, руля 130 или другого структурного элемента. В некоторых вариантах выполнения конец троса 53 прикреплен к тросовому упору 133, который прикреплен к вращающей рукоятке 132. В некоторых вариантах выполнения внутренние усилия коробки 100 передач и конической пружины 55 имеют тенденцию вызывать переключение передачи в направлении более низкого передаточного числа. Когда пользователь вращает вращающую рукоятку 132, трос 53, который может быть обернут по канавке вокруг вращающей рукоятки 132, раскручивается или закручивается в зависимости от направления вращения троса 53, одновременного вращения смещающей трубки 50 и переключения коробки 100 передач в направлении более высокого передаточного числа. Набор храповых зубьев 134 может быть расположен по окружности на одной или двух сторонах вращающей рукоятки 132, чтобы войти в зацепление с сопряженным набором храповых зубьев на первой стороне храповой трубки 135, тем самым предотвращая вращение вращающей рукоятки 132 в противоположном направлении. Трубный зажим 136, который может стучать по регулируемому винту, допуская переменное прижимное усилие, прикрепляет храповую трубку 135 к рукоятке 130. При переключении в противоположном направлении вращающая рукоятка 132 принудительно вращается в противоположном направлении к более низкому передаточному числу, заставляя трубный зажим 136 вращаться в унисон с вращающей рукояткой 132. Рулевая трубка 137, расположенная рядом с храповой трубкой 135 на стороне, противоположной храповым зубьям 134, жестко прижимается к рукоятке 130 трубным зажимом 138, тем самым предотвращая выход храповой трубки 135 из зацепления с храповыми зубьями 134. Невращающая рукоятка 131 прикреплена к рулю 130 и расположена рядом с вращающей рукояткой 132, предотвращая осевое перемещение вращающей рукоятки 132 и предотвращая выход храповых зубьев 134 из зацепления с храповой трубкой 135.
В вариантах выполнения, показанных на фиг.1, 9 и 11, один или более валиков 30 неподвижной опоры могут быть прикреплены к каждой шпиндельной опоре 2 шплинтом 31 валика, который вводится через отверстие в каждой шпиндельной опоре 2. Шплинты 31 валиков имеют должный размер и конструкцию, чтобы позволить валикам 30 неподвижной опоры свободно вращаться на каждом шплинте 31 валика. Валики 30 неподвижной опоры вращаются по вогнутым изогнутым поверхностям 84 на сторонах неподвижных опор 5а и 5b, которые повернуты к регуляторам скорости 1. Валики 30 неподвижной опоры обеспечивают осевую опору, чтобы предотвратить осевое перемещение шпиндельных опор 2, а также гарантировать, чтобы шпиндели 3 легко наклонялись, когда коробка 100 передач переключается.
На фиг.1, 12, 14 и 17 снабженный тремя ступеньками ведущий диск 34, расположенный рядом с неподвижной опорой 5b, частично охватывает, но в основном не соприкасается с неподвижной опорой 5b. Ведущий диск 34 может иметь две или более ступенек либо может быть цельным диском. Ступеньки уменьшают вес и помогают при сборке коробки 100 передач в вариантах выполнения, использующих ее, однако может быть использован и цельный диск. Ведущий диск 34 имеет две стороны: первую сторону, которая соприкасается с регуляторами 1 скорости, и вторую сторону, которая обращена в направлении, противоположном первой стороне. Ведущий диск 34 в общем случае является кольцевым диском, надетым соосно и выступающим в радиальном направлении от внутренней резьбы или гайки 37 на его внутреннем диаметре. Внешний диаметр ведущего диска 34 разработан так, чтобы помещаться в гильзовый кожух 40, если используемый гильзовый кожух 40 выбран такого типа, который охватывает регуляторы 1 скорости и ведущий диск 34 и входит в зацепление с гильзовым колпачком 67. Ведущий диск 34 связан с возможностью вращения с регуляторами 1 скорости по внешней подшипниковой поверхности на кромке первой стороны ведущего диска 34. Как упомянуто выше, некоторые варианты выполнения ведущего диска 34 имеют внутреннюю резьбу 37 или гайку 37 по его центру, и гайка 37 навинчивается на винт 35, тем самым вводя ведущий диск 34 в зацепление с винтом 35. Винт 35 жестко прикреплен к набору центральных скатов 90 винта, которые в общем случае являются набором поднятых поверхностей на кольцевом диске, который расположен соосно на разрезном валу 99. Центральные скаты винта 90 приводятся в действие набором центральных скатов 91 ведущего вала, которые сформированы аналогичным образом на в основном кольцевом диске. Поверхности ската центральных скатов 91 ведущего вала и центральных скатов 90 винта могут быть прямолинейными, но могут быть и любой другой формы и находятся в рабочем контакте друг с другом. Центральные скаты 91 ведущего вала, соосно и жестко прикрепленные к ведущему валу 69, сообщают крутящий момент и осевое усилие центральным скатам 90 винта, которые затем могут быть переданы на ведущий диск 34. Центральный элемент 92 ведущего натяжения, расположенный между центральными скатами 91 ведущего вала и центральными скатами 90 винта, вырабатывает растягивающее и/или сжимающее усилие, гарантируя, что центральные скаты 90, 91 соприкасаются друг с другом.
На фиг.1, 12, 14 и 17 винт 35, который способен перемещаться по оси, может быть принужден перемещаться в осевом направлении от регуляторов 1 скорости посредством кольцевого упорного подшипника 73, который соприкасается с кольцом на стороне винта 35, которая обращена к регуляторам 1 скорости. Кольцевая упорная шайба 72, расположенная соосно на разрезном валу 99, соприкасается с упорным подшипником 73 и может выталкиваться шплинтом 12, который выступает через паз в разрезном валу 99. Сжимающий элемент 95, способный вырабатывать сжимающее усилие, расположен в отверстии в полом разрезном валу 99 в первом конце. Сжимающий элемент 95, которым может быть кольцо, соприкасается со шплинтом 12 на одном конце, а на втором конце соприкасается со стержнем 10. По мере того, как стержень 10 смещается по направлению к более высокому передаточному числу и перемещается в осевом направлении, он соприкасается со сжимающим элементом 95, отталкивая его от шплинта 12. Внутренние усилия в коробке 100 передач будут заставлять опорный элемент 18 перемещаться по направлению к высокому передаточному числу, когда передаточное число выйдет за передаточное число 1:1 в направлении вверх, и ведущий диск 34 вращается медленнее, чем гильзовый кожух 40. Это смещение толкает винт 35 в осевом направлении так, что он либо отсоединяется от гайки 37 и больше не прикладывает осевого усилия или крутящего момента к ведущему диску 34 или сокращает усилие, которое винт 35 прикладывает к гайке 37. В этой ситуации увеличивается процент осевого усилия, приложенного к ведущему диску 34 внешними скатами 61. Следует отметить, что внешние усилия коробки 100 передач также будут сдвигать опорный элемент 18 в направлении вниз, пока опорный элемент 18 не пройдет за положение для передаточного числа 1:1 в направлении вниз, и гильзовый кожух 40 вращается медленнее, чем ведущий диск 34. Это выгодное смещение способствует переключению при падении количества об/мин, и крутящий момент увеличивается при переключении в направлении вниз.
На фиг.1, 12, 14, 17 ведущий вал 69, который является трубчатой муфтой с двумя концами и расположенной соосно с внешней частью разрезного вала 99, имеет на одном конце упомянутые центральные скаты 91 ведущего вала, прикрепленные к нему, тогда как его противоположный конец обращен по направлению от ведущего диска 34. В некоторых вариантах выполнения диск 60 подпятника прикреплен к ведущему валу 69 и приводится им в движение. Диск 60 подпятника может быть прикреплен шлицами к ведущему валу 69, обеспечивая ограниченное осевое передвижение диска 60 подпятника, либо диск 60 подпятника может быть жестко прикреплен к ведущему валу 69. Диск 60 подпятника в общем случае является радиальным диском, установленным соосно на ведущий вал 69, выступающий в радиальном направлении наружу к радиусу, обычно равному радиусу ведущего диска 34. Диск 60 подпятника прикреплен к ведущему валу 69 в положении около ведущего диска 34, но достаточно далеко, чтобы обеспечить пространство для набора внешних скатов 61, связанных с ними скатных подшипников 62 и обоймы 64 подшипника, причем все они расположены между ведущим дисков 34 и диском 67 подпятника. В некоторых вариантах выполнения множество внешних скатов 61 могут быть выпуклыми и жестко прикреплены к диску 60 подпятника на стороне, обращенной к ведущему диску 34. Альтернативно внешние скаты 61 могут быть выпуклыми или прямолинейными в зависимости от использования коробки 100 передач. Альтернативно обойма 64 подпятника может быть заменена вторым набором внешних скатов 97, которые также могут быть прямолинейными, выпуклыми или вогнутыми и которые жестко прикреплены к ведущему диску 34 на стороне, обращенной к диску 60 подпятника. Скатные подшипники 62 в общем случае являются множеством подшипников, совпадающих по количеству с внешними скатами 61. Каждый из множества скатных подшипников 62 помещен между одним скатным подшипником 61 и обоймой 64 подшипников, и удерживается на месте сжимающим усилием, прикладываемым скатами 61, а также сепаратором 63 подшипника. Сепаратор 63 подшипника является кольцом, соосным разрезному валу 99 и расположенным в осевом направлении между вогнутыми скатами 61 и выпуклыми скатами 64. Сепаратор 63 подшипника имеет относительно большой внутренний диаметр, так что радиальная толщина сепаратора 63 подшипника лишь ненамного больше, чем диаметр скатных подшипников 62, чтобы удерживать скатные подшипники 62. Каждый из скатных подшипников 62 вставлен в отверстие, которое образовано в радиальной толщине сепаратора 63 подшипника, и эти отверстия вместе с упомянутым ранее сжимающим усилием удерживают скатные подшипники 62 на месте. Сепаратор 63 подшипника может быть направлен в некоторое положение фланцем на ведущем диске или диске 60 подпятника, который несколько меньше, чем внутренний диаметр сепаратора 63 подшипника.
На фиг.1, 6, 7, 8 и 15 показаны диск 60 подпятника, внешние скаты 61 и скатные подшипники 62 одного варианта выполнения. Конкретнее на фиг.6 схематически показаны скатные подшипники 62, соприкасающиеся с вогнутым внешним скатом 61 и вторым выпуклым внешним скатом 97. Конкретнее на фиг.7 схематически показаны скатные подшипники 62, вогнутый внешний скат 61 и второй выпуклый внешний скат 97 по фиг.6 при другом крутящем моменте или передаточном числе. Положение скатных подшипников 62 на внешних скатах 61, показанное на фиг.7, вырабатывает меньшее осевое усилие, чем положение скатных подшипников 62 на внешних скатах 61, показанных на фиг.6. Конкретнее на фиг.8 показаны скатные подшипники 62, соприкасающиеся с выпуклым внешним скатом 61 и вогнутым вторым внешним скатом 97 практически в центральных положениях на своих соответствующих скатах. Следует отметить, что изменения в кривых на внешних скатах 61, 97 изменяют величину осевого усилия, приложенного к регуляторам 1 энергии при различных передаточных числах, благодаря чему максимизируется эффективность при различных передаточных числах и изменениях крутящего момента. В зависимости от использования коробки 100 передач можно использовать множество сочетаний изогнутых или прямолинейных внешних скатов 61, 97. Для упрощения работы и уменьшения затрат в некоторых применениях один набор внешних скатов может быть удален, такой как второй набор внешних скатов 97, который заменяется обоймой 64 подшипника. Для дальнейшего сокращения стоимости набор внешних скатов 61 может иметь прямолинейный наклон.
На фиг.1 спиральная пружина 65 с двумя концами обернута соосно вокруг ведущего вала 69 и прикреплена одним концом к диску 60 подпятника, а другим концом - к ведущему диску 34. Спиральная пружина 65 обеспечивает усилие для поддержания ведущего диска 34 в контакте с регуляторами 1 скорости и смещает скатные подшипники 62 вверх к внешним скатам 61. Спиральная пружина 65 сконструирована так, чтобы минимизировать осевое расстояние, внутри которого ей необходимо работать, а в некоторых вариантах выполнения поперечное сечение спиральной пружины является прямоугольником с радиальной длиной большей, чем осевая длина.
На фиг.1 диск 60 подпятника предпочтительно соприкасается с внешним подшипником 66 гильзового колпачка на стороне диска 60 подпятника, противоположной вогнутым скатам 61. Внешний подшипник 66 гильзового колпачка может быть кольцевым набором роликовых подшипников, расположенных в радиальном направлении от центральной линии коробки 100 передач, но соосно ей. Внешний подшипник 66 гильзового колпачка расположен радиально в положении, где он может соприкасаться как с гильзовым колпачком 67, так и диском 60 подпятника, чтобы обеспечить их совместное движение друг относительно друга. Гильзовый колпачок 67 в общем случае имеет форму диска с отверстием посередине, чтобы надеваться на ведущий вал 69, и такой внешний диаметр, что он помещается внутри гильзового кожуха 40. Внутренний диаметр гильзового колпачка сцепляется с внутренним подшипником 96 гильзового колпачка, который расположен между гильзовым колпачком 67 и ведущим валом 69, и поддерживает радиальное и осевое выравнивание гильзового колпачка 67 и ведущего вала 69 друг относительно друга. Край гильзового колпачка 67 на его внешнем диаметре может иметь резьбу, так что гильзовый колпачок 67 может быть ввернут в гильзовый кожух 40, чтобы закупорить большую часть коробки 100 передач. Звездочка или шкив 38 или другой ведущий движущий адаптер, такой как зубчатая передача, может быть жестко прикреплен к вращающему ведущему валу 69, чтобы обеспечить входное вращение. Ведущий вал 69 поддерживается в соосном положении с разрезным валом 99 коническим подшипником 70. Конический подшипник 70 является кольцевым подшипником, прикрепленным соосно вокруг разрезного вала 99, и обеспечивает катящийся контакт между ведущим валом 69 и разрезным валом 99. Конический подшипник 70 может быть закреплен в своем осевом положении конической гайкой 71, которая навинчена на разрезной вал 99, либо любым другим крепежным способом.
При работе некоторых вариантов выполнения входное вращение от звездочки или шкива 38 передается на ведущий вал 69, который, в свою очередь, вращает диск 60 подпятника и множество наружных скатов 61, заставляя скатные подшипники 62 скатываться с наружных скатов 61 и прижимать ведущий диск 34 к регуляторам 1 скорости. Скатные подшипники 62 также передают вращательную энергию на ведущий диск 34, когда они заклинены, а следовательно, передают вращательную энергию между наружными скатами 61 и выпуклыми скатами 64. Вращательная энергия передается от ведущего диска 34 на регуляторы 1 скорости, которые, в свою очередь, вращают гильзовый кожух 40, обеспечивая выходное вращение и крутящий момент коробки 100 передач.
На фиг.16 замок 115 жестко прикреплен к стороне ведущего диска 34, которая обращена к диску 60 подпятника, и входит в зацепление с крюком 114, который жестко прикреплен к первому из двух концов рычага 113 крюка. Область зацепления под просветом замка 115 больше, чем ширина крюка 114, и предоставляет дополнительное пространство для движения крюка 114 в радиальном направлении по отношению к оси внутри границ замка 114, когда ведущий диск 34 и диск 60 подпятника перемещаются друг относительно друга. Рычаг 113 крюка в общем случае является продольным опорным элементом для крюка 114, и на своем втором конце рычаг 113 имеет выполненный зацело шарнир 116 крюка, который входит в зацепление со средним шарниром 119 через первую шарнирную ось 111. Средний шарнир 119 выполнен зацело с первым концом рычага 112 ведущего диска, в общем случае вытянутого опорного элемента с двумя концами. На своем втором конце рычаг 112 ведущего диска имеет выполненный зацело шарнир 117 ведущего диска, который входит в зацепление с шарнирной петлей 110 путем использования второй шарнирной оси 118. Шарнирная петля 110 в общем случае является базой для поддержки крюка 114, рычага 113 крюка, шарнира 116 крюка, первой шарнирной оси 111, среднего шарнира 119, рычага 112 ведущего диска, второй шарнирной оси 118 и шарнира 117 ведущего диска, и жестко прикреплена к диску 60 подпятника на стороне, обращенной к ведущему диску 34. Когда замок 73 и крюк 72 входят в зацепление, это предотвращает скатывание скатных подшипников 62 в область на наружных скатах 61, которая не обеспечивает достаточной величины осевого усилия для ведущего диска 34. Это гарантирует, что все вращательные усилия, приложенные к скатным подшипникам 62 наружными скатами 61, передаются ведущему диску 34.
На фиг.1 и 17 механизм расцепления для одного варианта выполнения коробки 100 передач описывается для расцепления ведущего диска 34 от регуляторов 1 скорости для движения накатом. В случаях, когда входное вращение коробки 100 передач прекращается, звездочка или шкив 38 прекращают вращаться, но гильзовый кожух 40 и регуляторы 1 скорости могут продолжать вращаться. Это заставляет ведущий диск 34 вращаться так, чтобы внутренняя резьба 37 в отверстии ведущего диска 34 навинтилась на винт 35 с наружной резьбой, тем самым перемещая диск 34 в осевом направлении от регуляторов 1 скорости до тех пор, пока ведущий диск 34 не перестанет соприкасаться с регуляторами 1 скорости. Зубчатая рейка 126, жестко прикрепленная к ведущему диску 34 на стороне, обращенной к диску 60 подпятника, имеет зубцы, которые входят в зацепление с зубчатым колесом 124 и вращают его, когда ведущий диск 34 навинчивается на винт 35 и выходит из зацепления с регуляторами 1 скорости. Зубчатое колесо 124 имеет отверстие в центре, через которое вводится вкладыш 121 зубчатого колеса, обеспечивая вращение зубчатого колеса 124. Зажимы 125, которые соосно закреплены на вкладыше 121 зубчатого колеса, закрепляют зубчатое колесо 124 в положении, хотя могут быть использованы любые средства закрепления. Устройство 120 предварительной нагрузки, расположенное соосно на центральных скатах 91 ведущего вала и закрепленное на них, вытянуто в радиальном направлении от центра коробки 100 передач. Устройство 120 предварительной нагрузки, выполненное из упругого материала, способного возвращаться в исходную форму после сгибания, имеет первый конец 128 и второй конец 127. Первый конец 128 устройства предварительной нагрузки проходит через вкладыш 121 зубчатого колеса и заканчивается в сепараторе 63 подшипника. Первый конец 128 устройства предварительной нагрузки смещает сепаратор 63 подшипника и скатные подшипники 62 к скатам 61, обеспечивая контакт между скатными подшипниками и скатами 61, а также смещает зубчатое колесо 124 по зубчатой рейке 126. Храповик 123 входит в зацепление с зубчатым колесом 124, и в одном варианте выполнения входит в зацепление с зубчатым колесом 124 на стороне, практически противоположной зубчатой рейке 126. Храповик 123 имеет отверстие, через которое проходит втулка 122 храповика, позволяющая храповику 123 вращаться. Зажимы 125 или другие прикрепляющие средства прикрепляют храповик 123 к вкладышу 121 храповика. Пружина 122 храповика смещает вращение храповика 123 так, чтобы войти в зацепление с зубчатым колесом 124, тем самым предотвращая изменение направления вращения зубчатого колеса 124, когда ведущий диск 34 навинчивается на винт 35. Вкладыш 121 храповика расположен над вторым концом устройства 127 предварительной нагрузки, которое вращается в унисон с ведущим валом 69.
На фиг.1 спиральная пружина 65, расположенная соосно и вокруг ведущего вала 69, расположена по оси между диском 60 подпятника на одном конце и ведущим диском 34 на другом конце, и прикреплена к ним шплинтами или другими крепежами (не показаны). В некоторых вариантах выполнения спиральная пружина 65 заменяет спиральную пружину из уровня техники, чтобы обеспечить большее усилие и занять меньшее осевое пространство для уменьшения общего размера коробки 100 передач. В некоторых вариантах выполнения спиральная пружина 65 изготавливается из пружинной стальной проволоки прямоугольного сечения, которая имеет радиальную длину или высоту больше, чем осевая длина или ширина. При работе коробки 100 передач спиральная пружина 65 обеспечивает контакт между регуляторами 1 скорости и ведущим диском 34. Однако когда ведущий диск 34 выходит из зацепления с регуляторами 1 скорости, предотвращается навивание спиральной пружины 65 на ведущий диск 34, так что она снова соприкасается с регуляторами 1 скорости за счет сцепления с зубчатым колесом 124 и храповиком 123. Когда входная звездочка, передача или шкив 38 продолжает вращение, храповик 123 также вращается, позволяя зубчатому колесу 124 вращаться, а тем самым позволяя вращаться ведущему диску 34 и отвинчиваться с винта 35 из-за крутящего усилия, созданного спиральной пружиной 65. Относительное движение между храповиком 123 и зубчатым колесом 124 обеспечивается за счет того, что первый конец устройства 128 предварительной нагрузки вращается примерно с половинной скоростью по отношению ко второму концу устройства 127 предварительной нагрузки, так как первый конец устройства 128 предварительной нагрузки прикреплен к сепаратору 63 подшипника. Также поскольку скатные подшипники 62 вращаются на наружных скатах 61 диска 60 подпятника, сепаратор 63 подшипника будет вращаться с половинной скоростью по отношению к диску 60 подпятника.
На фиг.19 раскрыт альтернативный вариант выполнения коробки 100 передач по фиг.1. В этом варианте выполнения выходной диск 201 заменяет гильзовый кожух 40 коробки 100 передач, показанной на фиг.1. Аналогично ведущему диску 34 выходной диск 201 соприкасается с регуляторами 1 скорости и вращается ими. Выходной диск 201 поддерживается подшипником 202 выходного диска, который соприкасается как с выходным диском 201, так и колпачком 202 неподвижного корпуса. Колпачок 202 корпуса жестко прикреплен к неподвижному корпусу 203 корпусными болтами 205 или любыми другими крепежами. Неподвижный корпус 203 может быть прикреплен к неподвижному объекту, такому как ферма, или к машине, для которой он используется. Передача, звездочка или шкив 206 закреплены соосно на выходном диске 201 и прикреплены к нему жестко снаружи от колпачка 204 корпуса и неподвижного корпуса 203. Однако может использоваться любой другой тип выходных средств, такой как передача, например. Может быть добавлена торсионная скоба 207, которая жестко соединяет разрезной вал 98 с колпачком 204 корпуса для дополнительной опоры.
На фиг.20 и 21 раскрыт альтернативный вариант выполнения коробки 100 передач по фиг.1. Обойма 302 неподвижной опоры добавляется на стороне неподвижной опоры 5а, обращенной от регуляторов 1 скорости, и входит в зацепление с подшипником 301 неподвижной опоры и вращающейся обоймой 303 гильзового кожуха, чтобы поддержать правильное выравнивание неподвижной опоры 5а по отношению к вращающемуся гильзовому кожуху 40. Крутящая скоба 304 жестко прикреплена к неподвижной опоре 5а и может затем быть жестко прикреплена к неподвижному внешнему элементу, чтобы предотвратить вращение неподвижных опор 5а и 5b во время работы коробки 300 передач. Подшипник 306 ведущего вала расположен на конце ведущего вала 69, будучи обращен к регуляторам 1 скорости, и сцепляется с обоймой 307 ведущего вала, сформированной на том же конце ведущего вала 69, и обоймой 305 разрезного вала, сформированной на приподнятой в радиальном направлении части разрезного вала 99, чтобы обеспечить дополнительную опору ведущему валу 69 и должное положение ведущего вала 69 относительно неподвижных опор 5а и 5b. В вариантах выполнения, использующих конфигурацию, показанную на фиг.20, между внутренним диаметром гильзового колпачка 67 и положением на ведущем валу 69, которое находится рядом с ним, может использоваться динамическое уплотнение, поскольку они оба могут часто вращаться с разными скоростями. Уплотнение может быть использовано для минимизации количества пыли и обломков, которые попадают внутрь вращающейся гильзы 40.
На фиг.22 и 23 раскрывается альтернативный механизм 400 расцепления коробки 100 передач по фиг.1. Зубчатое колесо 402 расположено соосно на вкладыше 408 колеса и закреплено в некотором положении зажимом 413 или другим крепежом так, что оно способно вращаться. Вкладыш 408 колеса расположен соосно на первом конце устройства 405 предварительной нагрузки, имеющего первый и второй концы (на фиг.22 и 23 они оба по отдельности не определены). Устройство 405 предварительной нагрузки упруго прижимается к центральным скатам 91 ведущего вала. Первый конец устройства 405 предварительной нагрузки проходит в сепаратор 63 подшипника, смещая сепаратор 63 подшипника вверх к наружным скатам 61. Также на вкладыше 408 колеса расположен рычаг 401, который вращается вокруг вкладыша 408 колеса, и поддерживает храповик 411 зубчатого колеса и храповик 409 шестерни. Храповик 411 зубчатого колеса входит в зацепление с зубчатым колесом 402 для управления его вращением и расположено на вкладыше 414 зубчатого колеса, который впрессован в отверстие в рычаге 401. Пружина 412 храповика зубчатого колеса смещает храповик 411 зубчатого колеса от зубчатого колеса 402. Храповик 409 зубчатого колеса, расположенный практически напротив храповика 411 шестерни на рычаге 411, соосно расположен на вкладыше 415 шестерни, которая находится в другом отверстии в рычаге 401, и обеспечивает вращательное передвижение храповика 409 зубчатого колеса. Пружина 410 шестерни смещает храповик 409 зубчатого колеса от зубчатого колеса 403.
На фиг.1, 22 и 23 зубчатое колесо 403 имеет отверстие в центре и расположено соосно на первом из двух концов рычага 404 стержня. Рычаг стержня является удлиненным рычагом, который сцепляется с храповиком 409 зубчатого колеса во время наката до тех пор, пока продолжается вращение звездочки, шкива или передачи 38. Штырек 406 диска подпятника, который прикреплен к диску 60 подпятника, соприкасается со вторым концом рычага 404 стержня при вращении диска 60 подпятника, тем самым толкая рычаг 404 стержня к штырьку 407 ведущего диска, который жестко прикреплен к ведущему диску 34. Это действие заставляет первый конец рычага 404 стержня откинуться от зубчатого колеса 402, временно отсоединяя зубчатое колесо 403 от зубчатого колеса 402, позволяя зубчатому колесу 402 вращаться. Крюк 401 рычага прикреплен к рычагу 401 и соприкасается с замком (не показан) на ведущем диске 34, и, следовательно, отталкивается назад, когда спиральная пружина 65 смещает ведущий диск 34 для отвинчивания и соприкосновения с регуляторами 1 скорости. В случаях, когда входное вращение звездочки, шкива или передачи 38 прекращается, а регуляторы 1 скорости продолжают вращаться, ведущий диск 34 навинчивается на винт 35 и расцепляется с регуляторами 1 скорости. Когда ведущий диск 34 вращается, штырек 407 расцепляется с рычагом 404 стержня, который затем приводит зубчатое колесо 403 в контакт с зубчатым колесом 402, предотвращая повторное сцепление ведущего диска 34 с регуляторами 1 скорости.
На фиг.24 и 25 раскрыт подузел альтернативного набора генераторов 500 осевого усилия коробки 300 передач по фиг.20. При вращении входной звездочкой, передачей или шкивом 38 шлицевой ведущий вал 501 вращает диск 60 подпятника, который может иметь канавки 505 в своем отверстии, чтобы принимать и сцепляться со шлицами 506 шлицевого ведущего вала 501. Центральные скаты 508 ведущего вала жестко прикреплены к диску 60 подпятника или шлицевому ведущему валу 501 и вращают центральные скаты 507 винта, оба из которых имеют отверстия, освобождающие шлицы 506 от шлицевого ведущего вала 501. Центральный элемент 92 натяжения (показанный на фиг.1) расположен между центральными скатами 508 ведущего вала и центральными скатами 507 винта. Винт 502 с канавками, имеющий конец с канавками и конец подшипника, вращается центральными скатами 90 винта и имеет канавки 505 на своем конце подшипника, которые шире, чем шлицы 506 на шлицевом ведущем валу 501, чтобы обеспечить промежуток между шлицами 506 и канавками 505. Этот промежуток между шлицами 506 и канавками 505 допускает относительное перемещение между винтом 502 с канавками и/или диском 60 подпятника и шлицевым ведущим валом 501. В случаях, когда винт 502 с канавками не вращается центральными скатами 508 ведущего вала и центральными скатами 507 винта, шлицы 506 шлицевого ведущего вала 501 соприкасаются с канавками 505 и вращают их на винте 502 с канавками, тем самым вращая винт 502 с канавками. Кольцевой подшипник 503 винта соприкасается с обоймой на конце подшипника винта 502 с канавками и расположен так, чтобы поддерживать винт 502 с канавками и шлицевой ведущий вал 501 относительно оси разрезного вала 99. Отверстие винта 502 с канавками немного больше, чем внешний диаметр шлицевого ведущего вала 501, чтобы позволить относительное перемещение винта 502 с канавками в осевом и радиальном направлениях. Коническая обойма 504 винта соприкасается и сцепляется с кольцевым подшипником 503 винта и имеет отверстие, перпендикулярное его оси, чтобы разрешить введение штырька 12. Штырек 12 входит в зацепление со стержнем 10, который может вытолкнуть штырек 12 и переместить винт 502 с канавками в осевом направлении, заставляя его выйти из зацепления с гайкой 37, или уменьшить осевое усилие, которые он прикладывает к ней.
На фиг.26 раскрыто альтернативное средство 600 расцепления средства 400 расцепления по фиг.22 и 23. Рычаг 401 изменен так, чтобы устранить Т-образную форму, используемую для прикрепления храповика 409 шестерни и храповика 411 зубатого колеса, так что новый рычаг 601 имеет только прикрепленный к нему храповик 411 зубатого колеса. Второй рычаг 602 имеет первый конец и второй конец. Храповик 409 шестерни в работе прикреплен к первому концу второго рычага 602. Второй рычаг 602 имеет первое отверстие, через которое вводится первый конец устройства 405 предварительной нагрузки. Второй рычаг 602 прикреплен с возможностью вращения на первый конец устройства 405 предварительной нагрузки. Второй рычаг 602 имеет второе отверстие в своем втором конце, через которое вводится второй конец устройства 603 предварительной нагрузки. Когда вращение звездочки, передачи или шкива 38 прекращается, ведущий диск 34 продолжает вращаться вперед и навинчивается на винт 36, пока он не выйдет из зацепления с регуляторами 1 скорости. Первый конец устройства 405 предварительной нагрузки вращается вперед, заставляя храповик 409 шестерни контактировать с шестерней 403 и вращать ее по часовой стрелке. Это заставляет зубчатое колесо 402 вращаться против часовой стрелки так, что храповик 411 зубчатого колеса проходит один или более зубьев зубчатого колеса 402, останавливая ведущий диск 34 и предотвращая его отвинчивание с винта 36 и соприкосновение с регуляторами 1 скорости. Когда вращение звездочки, передачи или шкива 38 продолжается, второй конец устройства 603 предварительной нагрузки вращается, соприкасаясь со вторым концом второго рычага 602, заставляя храповик 409 шестерни отклоняться и выходить из зацепления с шестерней 403, тем самым позволяя ведущему диску 34 отвинтиться и повторно войти в зацепление с регуляторами 1 скорости.
Имея это описание, теперь будут описаны некоторые конкретные улучшения и преимущества настоящего изобретения. Заметим, что не все эти улучшения необходимы во всех вариантах выполнения изобретения.
На фиг.1 текущее улучшение в некоторых вариантах выполнения включает в себя обеспечение переменного осевого усилия на ведущий диск 34, чтобы ответить на различающиеся нагрузки или способы использования. Это может быть выполнено использованием множества генераторов осевого усилия. Производство осевого усилия может переключаться между винтом 35 и гайкой 37 со связанными с ними центральными скатами 91 ведущего вала и скатами 90 винта на наружные скаты 61, 64. В ином случае винт 35, центральные скаты 90, 91 и наружные скаты 61, 64 могут совместно осуществлять производство осевого усилия. Более того, осевое усилие на наружных скатах 61, 64 может быть переменным. Это может выполняться путем использования скатов различного наклона и отклонения, включая вогнутые и выпуклые скаты. На фиг.1 и фиг.6-8 и согласно предшествующему подробному описанию раскрыт вариант выполнения, где к диску 60 подпятника прикреплен первый набор наружных скатов 61, которые могут быть вогнутыми и с которыми соприкасаются скатные подшипники 62. Напротив первого набора наружных скатов 61 находится второй набор наружных скатов 97, прикрепленных к ведущему диску 34, которые могут быть выпуклыми и которые соприкасаются со скатными подшипниками 62. Использование вогнутых и выпуклых скатов для контакта со скатными подшипниками 62 допускает нелинейное увеличение и уменьшение осевой нагрузки на ведущий диск 3 в ответ на регулировки в положении регуляторов 1 скорости и опорного элемента 18.
Другое улучшение некоторых вариантов выполнения включает в себя положительное зацепление диска 60 подпятника и ведущего диска 34, чтобы обеспечить более высокую вращательную передачу и постоянное осевое противодавление на некоторых уровнях передачи крутящего момента. В варианте выполнения, показанном на фиг.1, как оно описано выше, это может быть выполнено, например, путем использования сочетания крюка 114 и замка 115, где крюк 114 прикреплен к сепаратору 63 подшипника, в котором находятся скатные подшипники 62 между ведущим диском 34 и диском 60 подпятника, а замок 115 прикреплен к ведущему диску 34, который входит в зацепление с крюков 114, когда скатные подшипники 62 достигают своих соответствующих граничных положений на поверхностях скатов. Хотя такая конфигурация предусмотрена для примера, должно быть понятно, что крюк 114 и замок 115 могут быть прикреплены к противоположному элементу, описанному выше, или что множество других механизмов может быть использовано для достижения такого положительного зацепления диска 60 подпятника и ведущего диска 34 в граничных положениях скатных подшипников 62.
Дальнейшим улучшением некоторых вариантов выполнения по сравнению с предыдущими разработками является ведущий диск 34, имеющий радиальные ступеньки (отдельно не обозначенные), снижающие вес узла коробки 100 передач. В определенном варианте выполнения ведущий диск 34 имеет три ступеньки, отстоящие друг от друга на равных расстояниях, что позволяет получить доступ среди других элементов к крюку 114 и замку 115.
Другое улучшение некоторых вариантов выполнения включает в себя использование резьбы 35, такой как трапецеидальная резьба, чтобы перемещать ведущий диск по оси, когда имеется относительное вращательное движение между ведущим диском 34 и диском 60 подпятника. В выполнении, показанном на фиг.1, винт 35 с наружной резьбой может быть ввинчен во внутреннюю резьбу 37 или в гайку 37 в отверстии ведущего диска 34. Это позволяет ведущему диску выйти из зацепления с регуляторами 1 скорости, когда ведущий диск прекращает обеспечивать входной крутящий момент, как при движении накатом или качении на нейтральной передаче, а также способствует обеспечению большего или меньшего осевого усилия на регуляторы 1 скорости. Более того, винт 35 с наружной резьбой также сконструирован, чтобы передавать осевое усилие на ведущий диск 34 через внешнюю резьбу 37.
Еще одно улучшение некоторых вариантов выполнения по сравнению с предшествующими изобретениями состоит из улучшенного способа переключения коробки передачи на более высокое или более низкое передаточное число. Опять-таки в варианте выполнения, показанном на фиг.1, этот способ может быть выполнен путем использования стержня 10 с резьбой, включающего в себя, например, червячный винт 11 с левой резьбой и соответствующую смещающую трубку 50, или муфту, с правой резьбой, которая работает дистанционно с помощью троса 53 или удаленного двигателя или других удаленных средств. Альтернативно левая резьба может быть использована как для червячного винта 11, так и для смещающей трубки, либо может быть использована смещающая трубка 50 без резьбы, либо любое их сочетание, которое также может быть использовано как должное для воздействия на скорость переключения коробки 100 передач по отношению к скорости вращения смещающей трубки 50. Дополнительно может использоваться коническая пружина 55, чтобы помочь оператору поддерживать должное положение смещающей трубки 50. Червячный винт 11 предпочтительно сопряжен с муфтой 19 с резьбой, чтобы выровнять по оси опорный элемент, так что когда червячный винт 11 вращается, опорный элемент 18 будет перемещаться по оси.
Другим улучшением некоторых вариантов выполнения по сравнению с предшествующими изобретениями является механизм расцепления для коробки 100 передач. Механизм расцепления позволяет входной звездочке, шкиву или передаче 38 вращаться в обратную сторону, а также позволяет коробке 100 передач двигаться накатом на нейтральной передаче путем расцепления ведущего диска 34 от регуляторов 1 скорости.
Изложенное выше описание детализирует некоторые варианты выполнения изобретения. Должно быть понятно, однако, что не важно, насколько подробно вышеописанное присутствует в тексте, изобретение может воплощаться множеством путей. И как уже упоминалось ранее, следует отметить, что использование конкретной технологии при описании определенных отличительных признаков или аспектов изобретения не должно подразумевать, что терминология здесь пересмотрена как подлежащая ограничению, чтобы включить любые конкретные характеристики отличительных признаков или аспектов изобретения, с которыми связана терминология. Объем изобретения, следовательно, должен объясняться в соответствии с приложенной формулой изобретения и любыми ее эквивалентами.
Реферат
Изобретение относится к бесступенчатым коробкам передач и может быть использовано в запитываемых вращательно или линейно машинах и транспортных средствах. Бесступенчатая коробка передач с продольной осью содержит множество регуляторов скорости 1. Ведущий 34 и ведомый диски и цилиндрический опорный элемент 18 соприкасаются соответственно с первой, второй и третьей точками на каждом из регуляторов скорости. Диск 60 подпятника приспособлен подавать вращающее усилие на ведущий диск. По меньшей мере два генератора осевого усилия расположены между ведущим и ведомым дисками и диском подпятника и имеют возможность прикладывать составляющую осевого усилия к ведущему диску, тем самым улучшая контакт ведущего диска и регуляторов скорости. Наборы центральных скатов 91 ведущего вала и центральных скатов 90 винта обеспечивают вращающий момент к по меньшей мере одному из двух генераторов осевого усилия. Механизм расцепления расположен между диском подпятника и ведущим диском и приспособлен выводить ведущий диск из зацепления с регуляторами скорости. Приведены варианты бесступенчатой коробки передач. Технический результат - создание бесступенчатой коробки передач с улучшенным механизмом поддержки регуляторов мощности, средствами приложения должного осевого давления к ведущему и ведомому элементам при различных нагрузках крутящего момента и средствами расцепления и повторного сцепления муфт для движения накатом. 4 н. и 58 з.п. ф-лы, 27 ил.
