КОРОБКА ПЕРЕДАЧ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1997 года по МПК B60K17/08 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности, к коробкам передач транспортных средств, преимущественно для мотоциклов.

Известные коробки передач для мотоциклов или мотороллеров несколько отличаются по компоновочным параметрам от традиционно используемых на автомобильных транспортных средствах. Учитывая недостаток места и требования по максимальному снижению веса наибольшее распространение получила коробка передач двухвального типа с шестернями постоянного зацепления, расположенными по так называемому принципу "обратных конусов". Так, известна коробка передач, содержащая ведущий вал, на котором смонтирован жестко с этим валом набор шестерен, расположенных в сторону убывания диаметра их венцов, параллельный ведущему ведомый вал с аналогичным набором шестерен, установленным свободно на этом валу и расположенных так, что диаметры венцов этих шестерен возрастают, при этом шестерни находятся в постоянном зацеплении, а механизм переключения передач представляет собой управляемый ползун, перемещающийся в отверстии ведомого вала и имеющий кулачковый выступ для утапливания блокировочных шариков в тело шестерен (см. заявку Великобритании N 1054138, F 16 H 3/08, 1967).

Такая компоновка коробки передач имеет преимущества перед другими, так как позволяет максимально уменьшить осевой габарит за счет исключения зазоров между шестернями, в которых в других схемах компоновки монтируются муфты переключения. Также уменьшается и радиальный габарит, так как органы переключения монтируются с торцовой части картера редуктора в зоне одного из валов.

Недостатками данной коробки передач являются недостаточная надежность механизма переключения и отсутствие следящего действия по моменту включения передачи. Первый недостаток обусловлен сложностью конструкции встроенного в вал механизма переключения, а второй заключается в том, что данная конструкция этого механизма не обеспечивает информирование водителя о том, что передача включена: возможны случаи, когда кулачок занимает промежуточное положение между передачами.

Известная коробка передач для транспортного средства, принятая в качестве прототипа и содержащая связываемый с приводным двигателем ведущий вал с блоком ведущих шестерен разного диаметра, расположенных свободно на ведущем валу с последовательным уменьшением диаметра их венцов, ступицы этих шестерен смонтированные концентрично на ведущем валу и торцы которых со стороны ведущей шестерни большего диаметра расположены в общей поперечной плоскости, связываемый с движителем ведомый вал, параллельный ведущему, блок ведомых шестерен, венцы которых зацеплены с соответствующими венцами ведомых шестерен и расположены последовательно с увеличением диаметра их венцов, а также механизм соединения ведущих шестерен с ведущим валом, представляющий собой концентрично расположенные на ведущем валу и связанные кинематически с ним со стороны ведущей шестерни большего диаметра втулки, каждая из которых выполнена с возможностью осевого перемещения от привода управления в сторону связи с соответствующей ступицей (см. патент США N 2086563, F 16 H 3/08, 1937).

Особенностью данной конструкции является установка взаимосвязанных блоков шестерен по типу "обратных конусов", что существенно уменьшает осевой габарит коробки передач, а также то, что механизм соединения шестерен с валом вынесен в отдельный внешне располагаемый по отношению и шестерням блок.

Однако, конструктивная реализация блока ведущих шестерен и связанное с этим выполнение механизма соединения усложняют существенно саму коробку передач и снижают ее эксплуатационные показатели, в частности, надежность переключения передач. Ступицы ведущих шестерен вращаются вместе с ведущим валом и несут на себе фрикционные конические элементы, обеспечивающие соединение шестерен с своей ступицей. Разъединение приводит к тому, что свободно установленный конический элемент может не выйти из фрикционного взаимодействия с шестерней. В этом случае происходит одновременное включение двух передач, что нарушает кинематику формирования крутящего момента на выходе коробки передач.

Усложнен монтаж всего блока ведущего вала, а втулки использованы лишь в качестве передающего элемента, формирующего перемещение конического элемента, расположенного внутри тела шестерни, следовательно, ремонт или замена одного из вышедших из строя элементов приводит к полному демонтажу всех шестерен и ступиц на ведущем валу.

Настоящее изобретение решает техническую задачу по упрощению блока ведущих шестерен, выведению элементов соединения вне блока ведущих шестерен, повышение надежности механизма соединения. Достигаемый при этом технический эффект заключается в упрощении конструкции и повышении ее эксплуатационной надежности и ремонтопригодности.

Указанный технический эффект достигается тем, что в коробке передач для транспортного средства, содержащей связываемый с приводным двигателем ведущий вал с блоком ведущих шестерен разного диаметра, расположенных свободно на ведущем валу с последовательным уменьшением диаметра их венцов, ступицы этих шестерен, смонтированные концентрично на ведущем валу и торцы которых со стороны ведущей шестерни большего диаметра расположены в общей поперечной плоскости, связываемый с движителем ведомый вал, параллельный ведущему, блок ведомых шестерен, венцы которых зацеплены с соответствующими венцами ведущих шестерен и расположены последовательно с увеличением диаметра их венцов, а также механизм соединения ведущих шестерен с ведущим валом, представляющий собой концентрично расположенные на ведущем валу и связанные кинематически с ним со стороны ведущей шестерни большего диаметра втулки, каждая из которых выполнена с возможностью осевого перемещения от привода управления в сторону связи с соответствующей ступицей, ступицы на ведущем валу установлены поворотно свободно и зафиксированы от осевого перемещения, каждая из них выполнена заодно с соответствующей ей ведущей шестерней, блок ведомых шестерен жестко связан с ведомым валом, зацепления всех шестерен выполнены шевронными, а каждая из втулок связана с соседней посредством шлицевого соединения, при этом втулка ведущей шестерни меньшего диаметра связана с ведущим валом шлицевым соединением, на соответствующих торцах втулок и ступиц выполнены зубчатые, кулачковые или фрикционные элементы взаимодействия.

Кроме того, привод управления перемещением втулок в сторону из их зацепления с ступицами ведущих шестерен представляет собой двуплечий рычаг, установленный шарнирно с возможностью поворота в поперечной относительно ведущего вала плоскости для выбора соответствующей передачи и в плоскостях, проходящих через ось вращения ведущего вала для перемещения втулки выбранной передачи в сторону соответствующей ступицы.

Кроме того, втулки выполнены со средствами их возврата в исходное положение после снятия воздействия рычага привода управления.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточных для достижения указанного технического эффекта.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения указанной совокупностью признаков технического эффекта.

На фиг. 1 продольный разрез коробки передач.

На фиг. 2 продольный разрез механизма соединения.

На фиг. 3 привод управления переключением передач.

Коробка передач для транспортного средства, например, мотоцикла (см. фиг. 1) содержит установленные в картере 1 ведущий вал 2, на котором свободно, например, на подшипниках скольжения 3 ведущие шестерни 4. При этом каждая последующая шестерня 4 установлена на ступице предыдущей шестерни так, что торцы ступиц всех ведущих шестерен выведены в общую торцовую плоскость. Параллельно ведущему валу 2 смонтирован в картере 1 ведомый вал 5, на котором жестко закреплен блок ведомых шестерен 6, зацепленных с соответствующими шестернями 4. При этом шестерни связаны между собой по типу "обратных конусов". Все зацепления шестерен 4 и 6 выполнены шевронными, что позволяет передавать существенные большие нагрузки. Такое зацепление характеризуется бесшумностью и уравновешенностью в осевом направлении.

На ведущем валу 2 смонтирован механизм соединения 7, включающий в себя по количеству передач в коробке передач втулки 8, установленные концентрично и с осевой подвижностью относительно ведущего вала за счет шлицевого соединения 9, выполненного как между втулками, так и между втулкой меньшего диаметра и ведущим валом 2. Каждая втулка снабжена в торцовой своей части элементами зацепления 10, выполненными кулачковыми, зубчатыми или фрикционными для взаимодействия с ответными аналогичными элементами 11, выполненными на торцовых поверхностях ступиц ведущих шестерен 4.

Элементы зацепления 10 и ответные элементы 11 представляют собой муфту переключения и соединения ведущего вала с соответствующей ведущей шестерней. В связи с этим к данным элементам предъявляются те же требования по выполнению, что и к традиционно применяемым в коробках передач муфтам переключения. Так, например, при выполнении элементов зубчатыми или кулачковыми необходимо введение синхронизирующих элементов для обеспечения выравнивания угловых скоростей. При использовании в качестве элементов 10 и 11 фрикционных накладок возможно использование механизма соединения 7 вместо сцепления, обычно располагаемого между приводным двигателем и ведущим валом коробки передач. Возможно так же переключение без разрыва потока мощности.

Переключение передач осуществляется приводом переключения, представляющим собой рычаг переключения 12, который посредством универсального шарнира 13 закреплен на картере 1. Рычаг 12 выполнен с плечом 14, несущим ролик 15, посредством которого производится взаимодействие рычага с втулками 8 для перемещения последних. Рычаг 12 посредством шарнира 13 имеет возможность перемещаться в плоскости, поперечной оси вращения ведущего вала 2. В этом случае осуществляется выбор передачи, т.е. той втулки, передачу которой необходимо включить. Рычаг имеет возможность также перемещаться в осевом направлении, т. е. в направлении осевого смещения втулок 8 или в плоскостях, проходящих через ось вала 2.

На фиг. 3 показано положение рычага 12 и его работа по переключению передач. Выбором нужной передачи осуществляют поворотом рычага 12 вокруг шарнира 13 в плоскости рисунка. При этом выбор передач осуществляется при помощи кулисы 16 по аналогии с традиционно применяемыми коробками передач. Переключение или включение передачи осуществляется перемещением соответствующей (т. е. выбранной) втулки 8 за счет ввода плеча 14 рычага в соответствующий паз кулисы и перемещения рычага в продольной по отношению к оси ведущего вала плоскости.

Данный вариант ручного управления наиболее прост. Однако, возможно использование любого другого механизма управления или привода в том числе и автоматического, работающего по сигналам датчиков оборотов двигателя, коробки передач и т.д.

На фиг. 2 более детально представлен механизм соединения. Втулки 8 смонтированы в шлицевых соединениях с возможностью осевого перемещения в коробке 17, закрепленной на ведущем валу 2. При этом втулки 8 снабжены пружинами 18, расположенными между пятками 19 втулок и буртом коробки. Таким образом, при оказании давления на втулку 8 и перемещение втулки 8 в сторону зацепления с ответным элементом ступицы соответствующей ведущей шестерни 4. При снятии усилия с пятки пружина 18 возвращает втулку 8 в исходное положение.

Коробка передач работает следующим образом.

Включение первой передачи при вращающемся ведущем вале 2 производится перемещением втулки 8 меньшего диаметра (связана с валом 2 непосредственно) после выбора ее рычагом 12 привода управления. При этом крутящий момент от двигателя передается ведущему валу 2, поступает на механизм соединения 7 и через выбранную втулку 8 передается ступице ведущей шестерне 4 выбранной передачи. С ведущей шестерни 4 момент передается ведомой шестерне и ведомому валу 5.

При переключении передач операции по выбору передачи повторяются как в сторону увеличения крутящего момента, так и в сторону его уменьшения в зависимости от условий движения мотоцикла.

Настоящее изобретение позволяет создать технологически несложную конструкцию коробки передач с минимальными осевыми габаритами и высокой ремонтопригодностью и надежностью.

Использование: в транспортном машиностроении. Сущность: коробка передач двухвального типа содержит два блока зацепленных между собой ведущих 4 и ведомых 6 шестерен с шевронными зубьями. На ведущем валу 2 смонтирован механизм соединения шестерен 4 с валом 2, представляющий собой концентрично расположенные втулки 8, связанные между собой шлицами и имеющие осевую подвижность. Втулки и ступицы шестерен 4 по торцам снабжены элементами зацепления между собой. Привод управления осуществляет перемещение соответствующей втулки в сторону ее зацепления с шестерней 4 для обеспечения передачи момента от приводного двигателя ведомому валу. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Коробка передач для транспортного средства, преимущественно для мотоцикла, содержащая связываемый с приводным двигателем ведущий вал с блоком ведущих шестерен разного диаметра, расположенных свободно на ведущем валу с последовательным уменьшением диаметра их венцов, ступицы этих шестерен, смонтированные концентрично на ведущем валу и торцы которых со стороны ведущей шестерни большего диаметра расположены в общей поперечной плоскости, связываемый с движителем ведомый вал, параллельный ведущему, блок ведомых шестерен, венцы которых зацеплены с соответствующими венцами ведущих шестерен и расположены последовательно с увеличением диаметра их венцов, а также механизм соединения ведущих шестерен с ведущим валом, представляющий собой концентрично расположенные на ведущем валу и связанные кинематически с ним со стороны ведущей шестерни большего диаметра втулки, каждая из которых выполнена с возможностью осевого перемещения от привода управления в сторону связи с соответствующей ступицей, отличающаяся тем, что ступицы на ведущем валу установлены поворотно свободно и зафиксированы от осевого перемещения, каждая из них выполнена заодно с соответствующей ей ведущей шестерней, блок ведомых шестерен жестко связан с ведомым валом, зацепления всех шестерен выполнены шевронными, а каждая из втулок связана с соседней посредством шлицевого соединения, при этом втулка ведущей шестерни меньшего диаметра связана с ведущим валом шлицевым соединением, на соответствующих торцах втулок и ступиц выполнены зубчатые, кулачковые или фрикционные элементы взаимодействия. 2. Коробка передач по п. 1, отличающаяся тем, что привод управления перемещением втулок в сторону их зацепления с ступицами ведущих шестерен представляет собой двуплечий рычаг, установленный шарнирно с возможностью поворота в поперечной относительно ведущего вала плоскости для выбора соответствующей передачи и в плоскостях, проходящих через ось вращения ведущего вала для перемещения втулки выбранной передачи в сторону соответствующей ступицы. 3. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что втулки выполнены со средствами их возврата в исходное положение после снятия воздействия рычага привода управления.