АВТОМАТИЧЕСКАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ ФМВ Российский патент 1996 года по МПК B60K17/08 

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности, к трансмиссиям транспортных средств.

Известна автоматическая коробка передач, содержащая корпус с входным, промежуточным и выходным валами, связанный с упомянутыми валами редуктор с планетарными рядами, установленный на промежуточном валу и связанный с выходным валом дифференциал, и тормозные шкивы, взаимодействующие с тормозами, соединенными с корпусом.

Недостатком является громоздкость конструкции, большая металлоемкость, большое количество ненужных муфт, неудовлетворенное согласование соотношения числа оборотов двигателя с характеристикой сопротивления движению автомобиля и малая надежность работы.

Технический результат изобретения уменьшение узлов управления, т.е. упрощение конструкции, повышение КПД, автоматическое управление передачи, повышение надежности работы и облегчение труда водителя.

Это достигается тем, что дня реверсирования промежуточного вала, последний соединен с ведущим звеном дифференциала, на ведущем валу установлено солнечное колесо первого планетарного ряда, на одном конце промежуточного вала установлено водило второго ряда, солнечное и коронное колеса которого соединены соответственно с водилом и коронным колесом первого ряда, один тормозной шкив закреплен на водиле, а второй на коронном колесе первого планетарного ряда. Причем два тормозных шкива имеют контактные связи с неподвижным корпусом коробки через тормоза.

Для плавного изменения передаточного отношения ролик с возможностью перемещения вдоль своей оси по диаметру лицевой поверхности сателлита дифференциала, взаимодействующей с наружным диаметром ролика, соединен с шестерней валом со шлицами для ее зацепления, установленной шарнирно на свободнонесущем водиле и сообщающей вращение колесу, установленному на выходном валу, и также шарниром со штоками гидроцилиндров.

Для автоматического изменения передаточного отношения коробка снабжена регулятором, включающим в себя золотник, соединенный шарнирно нижним концом с ведомым зубчатым колесом, взаимодействующим с ведущим зубчатым колесом, установленным на входном валу и сообщенным с упомянутым гидроцилиндром и распределителем потока масла.

Для коррекции числа оборотов входного вала регулятор снабжен корректором с возможностью перемещения вдоль своей оси в зависимости от грузоподъемности и рельефа дороги.

Для удобства управления автомобилем и повышения эффективности его движения между переключателем распределителя для управления движением автомобиля и тормозными поршнями, контактирующими с тормозными шкивами, снабжено перепускным ножным переключателем для разблокировки и заблокировки тормозных шкивов. Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан схематично общий вид коробки; на фиг. 2 разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 вид Б фиг. 2; на фиг. 4 разрез В-В фиг. 3; на фиг. 5 схема угловых скоростей шестерни при различных положениях ролика; на фиг. 6 регулятор подачи масла в гидроцилиндр; на фиг. 7 то же, при соединении масляного трубопровода с трубопроводом подачи масла в гидроцилиндр при перемещении штока последнего вправо; на фиг. 8 то же, при перемещении штока гидроцилиндра влево; на фиг. 9 схема подачи масла при торможении одного шкива; на фиг. 10 то же, при торможении другого шкива.

Коробка передачи содержит корпус 1, в центре которого расположен входной вал 2, планетарный редуктор, состоящий из зубчатого солнечного колеса 3, сателлитов 4, водила 5 и зубчатого коронного колеса 6.

На конце входного вала 2 посажено внутреннее колесо подшипника 7, а его наружное кольцо соединено с одним концом промежуточного вала 8. Таким образом, оба вала 2 и 8 вращаются независимо друг от друга.

На одном конце промежуточного вала 8 установлено водило 9 с сателлитами 10. Сателлиты 10 расположены между одним зубчатым солнечным колесом 11, закрепленным на водиле 5 одноступенчатого планетарного редуктора, соединенном с одним тормозным шкивом 12, и коронным зубчатым колесом 13, закрепленным на коронном зубчатом колесе 6 того же редуктора, соединенном со вторым тормозным шкивом 14. Этим представляется реверсивный механизм.

На втором конце промежуточного вала 8 закреплено ведущее колесо 15. Оно вращает сателлиты 16. Неподвижное центральное зубчатое колесо 17 жестко прикреплено к диафрагме 18 корпуса 1. Каждый сателлит 16 вращается вокруг своей оси по периферийному концу крестовины 19, сообщающий скорость вращения крестовине 19 по формуле

К диафрагме 18 прикреплен короткий элемент 20 с наружным конусом. По конусу с малым углом наклона элемента 20 вращаются ролики 21, ось 22, которое установлены на фланце 23, и перемещаются по диаметрам сателлитов 16. Ролик 21 соединен валом 24 шарнирно с шестерней 25. Внутреннее отверстие шестерни 25 и наружная поверхность вала 24 выполнены со шлицами 20. Далее вал 24 соединен шарниром 27 со штоками 28 гидроцилиндра 29. Шестерня 25 установлена шарнирно на свободнонесущем водиле 30, вращающемся вместе с крестовиной 19. Фланец 23 соединен с водилом 30 коробкой 31, которая обеспечивает жесткость совместного вращения фланца 23 с водилом 30. Коробка 31 имеет четыре отверстия, через которые выходят четыре оси крестовины 19, причем между осями крестовины 19 и отверстиями коробки 31 имеются оптимальные зазоры 32, обеспечивающие возможный сход роликов 21 с конуса элемента 20 на лицевые поверхности сателлитов 16 и возможное давление лицевой поверхности сателлита 16 на ролик 21, возникающее при повороте крестовины 19 вокруг оси промежуточного вала 8.

Благодаря силе трения ролика 21 о лицевую поверхность сателлита 16, шестерня 25 сообщает вращение колесу 33, закрепленному жестко на выходном валу 34.

Штоки 28 закреплены на поршне 35. Под действием силы давления масла поршень 35 перемещается вдоль оси. Поток масла управляется регулятором 36 числа оборотов входного вала 2.

Корпус регулятора 36 вмонтирован на корпусе 1 коробки передачи. Вдоль оси корпуса регулятора 36 перемещается золотник 37. В золотнике 37 вырезан паз 38, который движется по зафиксированному винту 39, закрепленному к корпусу регулятора 36.

К корпусу регулятора 36 шарниром 40 присоединено ведомое зубчатое колесо 41. Оно снабжено горизонтальными шарнирами 42, вокруг осей которых вращаются Г-образные грузики 43 с конечным узлом 44.

Ведущее колесо 45, закрепленное на входном валу 2, передает вращение ведомому зубчатому колесу 41 с Г-образными грузиками 43.

Под действием центробежных сил грузики 43 вращаются вокруг своих осей 42. Нижний конец золотника 37 опирается на конечный узел 44 под действием силы упругости пружина 46 на верхний конец золотника 37 с тарелочкой 47.

Усилие пружины 46 регулируется винтом 48, зафиксируемым гайкой 49.

Для коррекции равновесного числа оборотов вала 2 регулятор 36 снабжен корректором 50, перемещение которого управляется винтом 51 или дистанционным путем через гибкий вал 52.

Регулятор 36 и гидроцилиндр 29 соединены между собой трубопроводами 53 и 54.

Тормозные шкивы 12 и 14 имеют контакты с тормозными поршнями соответственно 55 и 56.

Под действием сил упругости пружины 57 или 58 и поршень 55 или 56 возвращаются в первоначальное место. Поршни 55 и 56 движутся по цилиндрам соответственно 59 и 60, с которыми соединен распределитель 61 масла трубопроводами 62 и 63.

Масло под давлением от насоса распределяется по трубопроводам 62 и 63 дисковым золотником 64. Система распределения масла снабжена правым обратным клапаном 65 и левым обратным клапаном 66. Между распределителем 61 и тормозными цилиндрами 59 и 60 вмонтирован перепускной ножной переключатель 67, соединенный шарнирно с педалью тормоза толкателем 68. Между правым и левым клапанами присоединен трубопровод 69 от регулятора 36.

Коробка передачи работает следующим образом.

При нахождении ручки распределителя 61 в нейтральном положении тормозные шкивы 12 и 14 разблокированы (фиг. 1), так как поток масла не поступает в тормозные цилиндры 59 и 60 и в регулятор 36, т.е. золотник 64 закрывает все трубопроводы. В этом случае возможна работа двигателя вхолостую.

Если переключим ручку распределителя 61 вперед от себя (в этот момент необязательно нажимать на педаль тормоза, если автомобиль стоит на ровном месте), то дисковый золотник 64 соединяет трубопровод из масляного насоса с трубопроводом 65 и выходной трубопровод в двигатель с трубопроводом 62. Поток масла поступает в тормозной цилиндр 60, если не включен тормоз, и в регулятор 36 через правый обратный клапан 66 и трубопровод 69. Левый обратный клапан 65 не пропускает масло в трубопровод 62.

Масло с давлением от насоса в тормозном цилиндре 60 давит на поршень 56, пружина 58 сжимается (фиг. 9). Поршень 56 плавно тормозит шкив 14.

В тормозном цилиндре 59 отсутствует давление масла, так как масло выходит через распределитель 61 в двигатель. После торможения шкива 14 автомобиль пока стоит и двигатель работает вхолостую, т.е. входной вал 2 работает на малом обороте, и также масляный насос работает. В этом случае ведомое колесо 41 регулятора 36 вращается с малым оборотом и при этом центробежные силы Pj Г-образных грузиков не стремятся рваться в стороны, поэтому золотник 37 регулятора 36 опущен вниз от равновесного положения под давлением пружины 46. Поток масла поступает в полость Ф гидроцилиндра 29 (фиг. 8). Масло давит на поршень 35 влево, таким образом, ролик 21 находится в крайнем левом положении (фиг. 1, 3 и 4).

Ролик 21 вращается по наружному конусу элемента 20 и одновременно с ним
шестерня 25. Ее делительный диаметр равен наружному диаметру ролика 21. Одновременно шестерня 25 вращается по колесу 33, закрепленному на выходном валу 34, и держит колесо 35 в неподвижности.

Это объясняется тем, что скорость вращения неподвижного элемента 20 равна нулю, поэтому ролик 21 неизменно вращается по конусу цилиндра (фиг. 5а). Кроме того, ролики 21 по осевому смещению прижаты к конусу элемента 20 (фиг. 4) и тем самым исключается пробуксовка роликов 21 по конусу элемента 20.

Такое удобство предусмотрено в этой коробке передачи. Например, когда автомобиль стоит на наклонном участке дороги перед светофором или в автомобильной пробке, то можно не опасаться, что автомобиль покатится назад или вперед при отпущенной педали тормоза.

При необходимости трогания автомобиля с места нажимают на педаль акселератора. В этом время увеличиваются обороты ведомого колеса 41 регулятора 56. При увеличении вращения колеса 41 Г-образные грузики 43 поворачиваются в стороны направлений центробежных сил Рj. С увеличением числа оборотов входного вала 2, и следовательно, ведомого колеса 41 регулятора 36 центробежны силы Pj Г-образных грузиков 43 становятся больше силы упругости пружины 46. В результате чего конечный узел 44 поднимает нижний конец золотника 37 вверх, пружина 46 сжимается.

Золотник 37 поднимается, минуя равновесное положение, и соединяет масляный трубопровод 69 с трубопроводом 53 (фиг. 7) и масло под давлением от масляного насоса поступает в полость М гидроцилиндра 29. Под действием силы давления масла поршень 35 перемещается вправо и также с ним вправо перемещаются ролики 21.

Вытесненное масло из полости и гидроцилиндра 29 выходит через регулятор 36 в двигатель.

Перемещаясь вправо, ролик 21 наступает на лицевую поверхность сателлита 16. Ролик 21 подвергается давлению сателлита 16, возникшему при повороте крестовины 19 вокруг оси промежуточного вала 8 (фиг. 2). Благодаря чему образуется сила трения ролика 21 о поверхности сателлита 16.

При перемещении ролика 21 вправо по диаметру сателлита 16 изменяется вращение шестерни 25 (фиг. 5 б, в, г, д). Это объясняется тем, что при вращении сателлита 16 скорость точки от 0 до 0 по его диаметру меняется по линейному закону (фиг. 3). Поэтому ролик 21 под действием вращения сателлита 16 изменяет угловую скорость ω_ш шестерни 25, что непосредственно сообщает угловую скорость ω_к колесу 33 (фиг. 5 б, в, г, д).

Если водитель пожелает, чтобы скорость автомобиля осталась постоянной, то он знает, при какой определенной частоте вращения входного вала 2 золотник 37 регулятора 36 находится в равновесном положении. На тахометре нанесена отметка, указывающая число оборотов вала 2, при котором золотник 37 находится в равновесном положении.

В этот момент наступит равновесие между слоем упругости пружины 46 и центробежными силами Pj Г-образных грузиков 45 и золотник 37 займет равновесное положение. В равновесном положении золотник 37 закрывает потоки масла в трубопроводах 53 и 54. Поэтому поршень 35 никуда не перемещается, следовательно, ролики 21 также.

Такое устройство известно в области двигателестроения, о нем подробно описано в книге Лабазина П.С. "Авиационный двигатель АШ-62 ИР", издательство "Транспорт", Москва, 1972 г.

Если автомобиль двигается с большим грузом или поднимается в гору, то водитель корректирует равновесное число оборотов входного вала 2. При необходимости увеличения частоты вращения вала 2 он поднимает корректор 50 вверх винтом 51 или гибким валом 52 (фиг. 6), чтобы задержать время до тех пор, пока двигатель не разовьет обороты, т.е. увеличит крутящий момент, далее ролик 21 начинает перемещаться вправо и автомобиль поедет.

На тахометре показаны три отметки, характерные равновесным числам оборотов вала 2 (минимальное, нормальное и максимальное), чтобы водитель знал, что по отметкам можно определить, когда передача понижается или повышается или же не изменяется. Например, до нормальной отметки передача понижается, при ней передача не изменяется, после нее передача повышается.

При торможении автомобиля нажимают на педаль тормоза, а педаль акселератора освобождена, разумеется, водитель работает одной правой ногой. В результате двигатель сбавляет обороты, ножной переключатель 67 разблокирует тормозной шкив 14 и закрывает трубопровод 63. Из тормозного цилиндра 60 масло выходит сразу в двигатель, а масло по трубопроводу 69 продолжает течь в регулятор 56. Известно по вышеуказанному описанию, что при уменьшении оборотов вала 2 ролик 21 перемещается влево и передача выключена.

Когда необходимо движение автомобиля назад, перемещают ручку распределителя 61 назад к себе. Дисковый золотник 64 соединяет трубопровод от масляного трубопровода с трубопроводом 61 и выходной трубопровод в двигатель с трубопроводов 65 (фиг. 10). Поток масла поступает в тормозной цилиндр 59, если не включен тормоз, и в регулятор 36 через левый обратный клапан 65 и трубопровод 69. Правый обратный клапан 66 не пропускает масло в трубопровод 63. В тормозном цилиндре 59 масло с давлением от насоса действует на поршень 55 (фиг. 10), и пружина 57 сжимается.

Из тормозного цилиндра 60 выходит отработанное масло через распределитель 61 в двигатель, если не включен тормоз автомобиля 67. Поршень 55 плавно тормозит шкив 12. Ведущее зубчатое колесо 3 вращает сателлиты 4, а водило 5 неподвижно и коронное зубчатое колесо 6 вращается в противоположную сторону по отношению к шестерне 5 и сообщает вращение промежуточному валу 8. Далее по вышеуказанному описанию о принципе работы дифференциала с роликами.

Данная коробка передачи имеет преимущества перед другими коробками в простоте, удобстве управления автомобилем и повышении ресурса коробки.

Даны две силовые цепи, которые сообщают автомобилю движение вперед и назад:
а) (вперед) входной вал 2 солнечное зубчатое колесо 3 сателлиты 4 - водило 5 зубчатое солнечное колесо 11 сателлиты 10 водило 9 - промежуточный вал 8 ведущее зубчатое колесо 15 сателлиты 16 ролики 21 шестерня 25 зубчатое колесо 33 выходной вал 34;
б) (назад) входной вал 2 солнечное зубчатое колесо 3 сателлиты 4 - зубчатое коронное колесо 6 зубчатое коронное колесо 13 сателлиты 10 - водило 9 промежуточный вал 8 зубчатое ведущее колесо 15 сателлиты 10 - ролики 21 шестерня 25 зубчатое колесо 33 выходной вал 34. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 ЫЫЫ6 ЫЫЫ8

Использование: изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к трансмиссиям транспортных средств. Сущность изобретения: коробка передачи состоит из входного вала 2, планетарного редуктора, реверсивного механизма, промежуточного вала 8, дифференциала с роликами, выходного вала 34, регулятора оборотов вала и гидроцилиндра. На одном конце промежуточного вала установлены сателлиты, вращающиеся между солнечным зубчатым колесом, установленным на водиле планетарного редуктора, соединенном с одним тормозным шкивом, и коронным зубчатым колесом, установленным на коронном зубчатом колесе того же редуктора, соединенном с вторым тормозным шкивом. Два тормозные шкива имеют контактные связи с корпусом коробки через тормоза. На втором конце промежуточного вала закреплено ведущее колесо дифференциала. Оно вращает сателлиты. Второе центральное зубчатое колесо прикреплено к неподвижному корпусу коробки. По диаметру лицевой поверхности сателлита дифференциала перемещается ролик, взаимодействующий с сателлитом и сообщающий вращение колесу через шестерню с валом со шлицами, установленную шарнирно на свободнонесущем водиле. Ведомое колесо установлено жестко на выходном валу. В коробке передачи использовано устройство автоматического регулирования оборотов вала в качестве устройства автоматического перемещения роликов по диаметрам сателлитов дифференциала в зависимости от оборотов вала. В регуляторе оборотов вала установлен корректор с возможностью перемещения вдоль оси регулятора. Перемещение корректора для изменения равновесного числа оборотов вала, при котором золотник регулятора закрывает отверстия двух трубопроводов, соединенных с гидроцилиндром, регулируется винтом или гибким валом. Между ручным распределителем масла для управления движением автомобиля и тормозными цилиндрами вмонтирован перепускной ножной переключатель для разблокировки и заблокировки тормозных шкивов. 4 з. п. ф-лы, 10 ил.

1. Автоматическая коробка передач, содержащая корпус с входным, промежуточным и выходным валами, связанный с упомянутыми валами редуктор с планетарными рядами, установленный на промежуточном валу и связанный с выходным валом дифференциал и тормозные шкивы, взаимодействующие с тормозами, соединенными с корпусом, отличающаяся тем, что промежуточный вал соединен с ведущим звеном дифференциала, на ведущем валу установлено солнечное колесо первого планетарного ряда редуктора, а на одном конце промежуточного вала установлено водило второго планетарного ряда редуктора, солнечное и коронное зубчатые колеса которого соединены соответственно с водилом и коронным зубчатым колесом первого планетарного ряда редуктора, при этом один из тормозных шкивов закреплен на водиле, а второй на коронном зубчатом колесе первого планетарного ряда. 2. Коробка передач, по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена роликами, каждый из которых установлен на шлицевом валу, шарнирно соединенном со штоком гидроцилиндра для перемещения вдоль диаметральной прямой лицевой поверхности сателлита дифференциала этого ролика, контактирующего с упомянутой поверхностью наружным диаметром, шестерней, установленной на шлицевом валу, водилом, шарнирно закрепленным на этой шестерне, взаимодействующей с ведомым зубчатым колесом, установленным на выходном валу. 3. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена регулятором, включающим в себя золотник, соединенный шарнирно нижним концом с ведомым зубчатым колесом, взаимодействующим с ведущим зубчатым колесом, установленным на входном валу и сообщенным с упомянутым гидроцилиндром и распределителем потока масла. 4. Коробка передач по п.3, отличающаяся тем, что регулятор снабжен корректором, установленным на нем с возможностью продольного перемещения. 5. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что тормоза включают в себя тормозные цилиндры, соединенные с переключателем распределения масла через перепускной ножной переключатель для разблокировки и блокировки тормозных шкивов, соединенный шарнирно через толкатель с тормозной педалью.