КОРОБКА ПЕРЕДАЧ Российский патент 1998 года по МПК F16H15/04 

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

Известна коробка передач транспортного средства, содержащая ведущий, ведомый и промежуточный валы, установленные на параллельных валах блоки зубчатых колес, синхронизаторы и рычаги управления (см. Л.И.Белкин, И.С.Буденков, Л.Р.Горелов и др. Автомобиль "Москвич-2140", 1985, с. 156).

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является коробка передач транспортного средства, содержащая ведущий и ведомый валы, конические фрикционные элементы на параллельных валах и рычаг управления (см. FR, пат. N 2129005, кл. F 16 H 15/00, 1972).

Недостатком известной коробки передач являются относительно высокие расходы на изготовление и эксплуатацию, обусловленные высокой сложностью конструкции.

Задачей изобретения является снижение затрат на изготовление и эксплуатацию коробки передач.

Согласно изобретению, эта цель достигается тем, что в коробке передач, включающей конические фрикционные элементы на параллельных валах и рычаг управления, конические фрикционные элементы смонтированы на кривошипах эксцентрично валам, причем фрикционный элемент ведущего вала смонтирован с возможностью вращения относительно вала и выполнен в виде полого конуса, соединенного с механизмом поступательного движения, в его полости соосно с ним установлен второй конус, в пространстве между конусами ведущего вала размещен полый конус ведомого вала, смонтированный посредством сухаря на кривошипе ведомого вала с возможностью радиального движения. Кривошип ведомого вала выполнен с продольным пазом, между ступицей кривошипа и сухарем установлена пружина, ведомый вал соединен с трансмиссией транспортного средства с помощью шлицевого соединения и оснащен кольцевым пазом, в котором установлена вилка рычага управления передачей.

Подобное выполнение коробки передач позволяет сократить затраты на изготовление и эксплуатацию коробки передач.

На фиг. 1 показана коробка передач, положение звеньев при ходе транспортного средства вперед;
на фиг. 2 - то же при ходе назад;
на фиг. 3 - схема для расчета передаточного числа при ходе вперед;
на фиг. 4 - то же при ходе назад;
на фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 1;
на фиг. 6 - разрез Б-Б на фиг. 1;
на фиг. 7, 8, 9 - варианты разреза В-В на фиг. 1.

Коробка передач содержит ведущий вал 1, ведомый вал 2, оснащенный кривошипами 3 и 4. В кривошипах 3 и 4 с возможностью вращения относительно них эксцентрично валам 1 и 2 смонтированы конические фрикционные элементы 5, 6 и 7. Элементы 5 и 7 выполнены заодно и имеют общую ось 8, установленную на кривошипе 3 в подшипнике 9. Одна из шеек 10 оси 8 выполнена граненой и ее охватывает шайба 11 пантографа 12 (механизма поступательного движения). Полный фрикционный конический элемент 6 своей рабочей частью размещен в пространстве между элементами 5 и 7, а его ось 13 установлена в сухаре 14, размещенном в продольном валу 15 кривошипа 4. Между сухарем 14 и ступицей 16 кривошипа 4 помещена пружина 17. Вал 2 оснащен кольцевым пазом 18, в котором установлена вилка 19 рычага 20 управления передачей. Вал 2 имеет шлицевый хвостик 21, установленный в шлицевой втулке 22, скрепленной с трансмиссией транспортного средства (не показано). Шлицевая втулка 22 установлена в подшипнике 23.

Пантограф 12 (плоский шарнирный механизм поступательного движения) выполнен в виде попарно параллельных и равных между собой рычагов 24 и 25, соединенных с помощью шарниров 26, 27 с шайбой 11, планкой 28 механизма и корпусом 29 коробки передач. Вместо описанного механизма поступательного движения может быть использован любой его технический эквивалент.

Для скрепления оси 13 с сухарем 14 использована шпонка 30.

В реальных конструкциях с целью усовершенствования число фрикционных элементов 5, 6, 7 с осями 8, 13 должно быть не менее двух и располагаться они должны по окружности такого радиуса, чтобы обеспечить центральную симметрию (см. фиг. 8, 9, 7). На фиг. 8, 9, 7 показаны варианты коробки передач с удвоенным, утроенным и ушестеренным числом фрикционных элементов. Одновременно при этом в соответствующее число раз возрастает и нагрузочная способность коробки передач.

Работает коробка передач следующим образом.

1. Ход транспортного средства вперед - передний ход. Взаимное положение фрикционных элементов показано на фиг. 1.

Элементы 5 и 6 под воздействием пружины 17 прижаты друг к другу рабочими шероховатыми поверхностями. Средний радиус элемента 5 на коническом участке прилегания составляет R, элемента 6 - r.

При вращении ведущего вала 1 ось 8 фрикционного элемента 5 перемещается по окружности радиуса "e", но сам элемент 5 перемещается при этом поступательно, поскольку его граненая часть 10 охвачена шайбой 11 механизма поступательного движения. Пружиной 17 конус 6 прижат к внутренней поверхности конуса 5. В результате, при повороте конуса 5 на некоторый угол ϕ конус 6 также поворачивается на этот угол ϕ . Кроме того, поскольку конусы 5 и 6 являются шероховатыми, то при этом происходит обкатывание конуса 6 по поверхности конуса 5 и за счет этого конус 6 (вместе с валом 2) совершает дополнительный поворот на некоторый угол ψ . Расчет этого угла поясняется по схеме на фиг. 3.

При вращении ведущего вала 1 средняя точка участка прилегания перемещается по окружности радиуса R₁. Элемент 5 при этом совершает плоское поступательное движение, поскольку с помощью шайбы 11 связан с механизмом поступательного движения (см. фиг. 3). При этом начальная точка касания B конусов 5 и 6 находится на линии OA. После поворота ведущего вала 1 на угол ϕ конусы 5 и 6 занимают положение OA₁ с новой точкой касания B₁. Но поскольку конус 5 перемещается поступательно, то прежняя точка касания конуса 5 оказывается на линии A'B'//AB, и, следовательно, как это видно из схемы, точка касания B перемещается по поверхности конуса 5 из точки B(B') в точку B₁ в направлении вращения вала 1 на угол ϕ . Это значит, что конус 6 перекатывается по поверхности конуса 5 в направлении, обратном вращению вала 1. Длина дуги B'B₁ (длина дуги перекатывания) равна
S=R• ϕ ,
где
R - радиус конуса 5.

Отложив длину этой дуги на окружности (поверхности) конуса 6, получим дугу B₁C. Проведя из центра O₂ конуса 6 луч через точку C, получим угол B₁O₂C, равный углу дополнительного поворота 6 в направлении, обратном вращению вала 1:

Таким образом, полный поворот θ конуса 6, а следовательно, и вала 2, равен

Согласно изложенному, передаточное число передачи при этом составляет

Итак
2. Нейтральное положение.

Для приведения в это положение с помощью муфты сцепления разъединяют вал двигателя и вал 1. При этом вращение двигателя не может передаваться валу 1, а следовательно, и трансмиссии транспортного средства. Муфта сцепления на чертежах не показана.

3. Задний ход.

Взаимное положение фрикционных элементов показано на фиг. 2 и 4.

Из нейтрального положения с помощью рычага управления 20 конус 6 перемещается в направлении от конуса 5 до тех пор, пока его внутренняя фрикционная поверхность не войдет в соприкосновение с фрикционной поверхностью конуса 7.

Средний радиус элемента 6 на коническом участке прилегания теперь будет составлять R₂, а элемента 7 - r₂.

Обозначения, относящиеся к точке касания и взаимному положению элементов, а также обозначения углов поворота на фиг. 4 сохранены такими же, как на фиг. 3 для облегчения их сопоставления.

При вращении вала 1 ось 8 фрикционного элемента 7 перемещается по окружности радиуса "e", но сам элемент 7 перемещается при этом поступательно, поскольку граненая часть 10 охвачена шайбой 11 механизма поступательного движения. В результате, при перемещении оси 8 конуса 7 на некоторый угол ϕ , конус 6 поворачивается на этот угол ϕ . Кроме того, поскольку конусы 6 и 7 являются шероховатыми, то при этом происходит обкатывание конуса 6 по поверхности конуса 7 и за счет этого конус 6 (вместе с валом 2) совершает дополнительный поворот на некоторый угол ψ . Расчет этого угла поясняется по схеме на фиг. 4.

При вращении ведущего вала 1 средняя точка участка прилегания перемещается по окружности. Элемент 7 при этом совершает, как сказано выше, плоское поступательное движение, при этом начальная точка касания B конусов 6 и 7 находится на линии OA. После поворота ведущего вала 1 на угол ϕ конусы 6 и 7 занимают положение OA с новой точкой касания B₁. Поскольку конус 7 перемещается поступательно, то прежняя точка касания конуса 7 оказывается на линии A'B'//AB, и, следовательно, как это видно из схемы, точка касания B перемещается по поверхности конуса 7 из точки B (B') в точку B₁ в направлении вращения вала 1 на угол ϕ . Это значит, что конус 6 перекатывается по поверхности конуса 7 в направлении, обратном вращению вала 1. Длина дуги B'B₁ (длина дуги перекатывания) равна:
S = r₂•ϕ. (5)
Отложив длину этой дуги на окружности (поверхности) конуса 6, получим дугу B₁C. Проведя из центра O₂ конуса 6 луч через точку C, получим угол B₁O₂C, равный углу ψ дополнительного поворота конуса 6 в направлении, обратном вращению вала 1

Таким образом, полный поворот конуса 6, а следовательно, и вала 2, будет составлять

Согласно изложенному предпочтительное число передачи при этом составило

Итак
Выражения (4) и (8) можно преобразовать, обозначив в них отношение большего радиуса к меньшему буквой n,


Рассчитанные по формулам (4a) и (8a) значения соотношения i для передач, соответствующих передачам автомобиля "Москвич", приведены в таблице (абсолютные значения - без учета знаков).

Коробка передач содержит конические фрикционные элементы, установленные на параллельных валах и рычаг управления, конические фрикционные элементы смонтированные на кривошипах эксцентрично валам, причем фрикционный элемент ведущего вала смонтирован с возможностью вращения относительно этого вала и выполнен в виде полого конуса, соединенного с механизмом поступательного движения, а в его полости соостно с ним, установлен второй конус, в пространстве между конусом ведущего вала размещен полый конус ведомого вала, смонтированный посредством сухаря на кривошипе ведомого вала с возможностью радиального движения, кривошип ведомого вала выполнен с продольным пазом, в котором между ступицей кривошипа и сухарем установлена пружина, а ведомый вал соединен с трансмиссией транспортного средства с помощью шлицевого соединения и оснащен кольцевым пазом, в котором установлена вилка управления передачей. Указанная конструкция коробки передач обеспечивает снижение затрат на ее изготовление и эксплуатацию. 9 ил., 1 табл.

Коробка передач, включающая по меньшей мере одну пару конических фрикционных элементов на параллельных валах и рычаг управления, отличающаяся тем, что конические фрикционные элементы смонтированы на кривошипах эксцентрично валам, причем фрикционный элемент ведущего вала смонтирован с возможностью вращения относительно вала и выполнен в виде полого конуса, соединенного с механизмом поступательного движения, а в его полости, соосно с ним, установлен второй конус, в пространстве между конусами ведущего вала размещен полый конус ведомого вала, смонтированный посредством сухаря на кривошипе ведомого вала с возможностью радиального движения, кривошип ведомого вала выполнен с продольным пазом, в котором между ступицей кривошипа и сухарем установлена пружина, а ведомый вал соединен с трансмиссией транспортного средства с помощью шлицевого соединения и оснащен кольцевым пазом, в котором установлена вилка управления передачей.