СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВАРИАНТОВ КОНСТРУКЦИИ СООСНОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ Российский патент 2016 года по МПК F16H3/97 F16H37/04 F16H57/33 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к трансмиссии транспортных машин.

Известны агрегаты трансмиссии со ступенчатым изменением передаточных чисел, содержащие шестерни, валы, их опоры, устройства переключения передач, применяемые в отечественных и зарубежных автомобилях (Автомобили: Конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия. Под ред. А.И Гришкевича. - Мн.: Выш. шк., 1985. - 240 с.).

В автомобильных коробках передач (КП) применяются, главным образом, зубчатые колеса с постоянным зацеплением. Зачастую, современные автомобили одной марки и модели имеют разные трансмиссии. Например, Мерседес-Бенц Вито в одном варианте может применяться в грузовом исполнении с передним приводом ведущих колес. В другом, в грузопассажирском с задним приводом, а в третьем иметь полноприводную трансмиссию. При этом для передне- и заднеприводных вариантов автомобиля применяются разные коробки передач, а это увеличивает затраты на производство, эксплуатацию и ремонт. Следовательно, перспективная КП при решении большого количества эксплуатационных задач должна обладать универсальностью - применяться на автомобилях с передним, полным или задним приводом, с продольным или поперечным расположением двигателя. При этом, особенно важно, обеспечить максимально возможную унификацию между различными модификациями КП.

Наиболее подходящим по техническому результату и конструктивному исполнению в качестве прототипа является способ получения модификации основной (базовой) коробки передач Рено (см. патент ЕР 0448457 В1, от 18.11.1993 г.).

Способ заключается в получении двух дополнительных передач у основной КП путем жесткого соосного соединения входного и выходного валов с двумя дополнительными валами, установленными на опорах в задней крышке корпуса коробки передач, и с размещенными на них шестернями и муфтой включения этих двух передач.

Недостатком способа-прототипа является невозможность применения основной КП на автомобилях с различными способами установки двигателя. То есть, например, если основная КП предназначена для автомобиля с поперечным расположением двигателя, то из-за большого радиального размера главной передачи, расположенной в корпусе основной КП, ее сложно приспособить к применению на автомобилях с продольной установкой двигателя. И наоборот, если основная КП предназначена для автомобиля с продольной установкой двигателя, способ-прототип не позволит применять полученную КП на автомобиле с поперечным расположением двигателя. Потому, что не предусмотрена возможность расположения главной передачи на дополнительных валах в крышке корпуса КП, прикрепленной к передней части основной КП, а не как у прототипа - к задней части КП.

Целью изобретения является способ получения вариантов конструкции (модификаций) базовой КП и дальнейшего применения получаемых модификаций в следующих вариантах трансмиссий:

1 - с продольным расположением двигателя автомобиля и соосными входным и выходным валами КП,

2 - с продольным расположением двигателя и несоосными входным и выходным валами,

3 - с поперечным расположением двигателя.

Указанная цель достигается тем, что соосно выходному и промежуточному валам, за их опорами в корпусе коробки передач, предусмотрена возможность установки и жесткого соединения с ними дополнительных валов и валов с расположенными на них шестернями дополнительных передач и, по меньшей мере, одной соединительной муфтой.

Также возможно, что крутящий момент двигателя транспортного средства поступает на входной вал, который соосен выходному валу и жестко связан с ближней к двигателю шестерней.

Также возможно, что крутящий момент двигателя транспортного средства поступает на дополнительный вал, который жестко связан с промежуточным валом.

Также возможно, что на дополнительном валу, который жестко связан с выходным валом, установлена ведущая шестерня зубчатой передачи привода ведущих колес.

Также возможно, что шестерня дополнительной передачи, жестко установленная на дополнительном валу, который жестко связан с выходным валом, является ведущей шестерней в зубчатой передаче привода ведущих колес.

Также возможно, что к корпусу прикрепляется крышка с опорами для вала, который соосен промежуточному валу и жестко связан с дальней от двигателя шестерней.

На фиг. 1 показана кинематическая схема одного из возможных вариантов базовой, например, четырехступенчатой КП. Детали передачи заднего хода не изображены, так как в предлагаемом изобретении не участвуют, влияния на изобретение не оказывают и имеют различные конструкции.

На фиг. 2 представлена лучевая диаграмма базовой КП. На горизонталях приведены значения передаточных чисел (u) и номера различных передач. Вертикальный луч соответствует передаточному числу равному единице. Луч, направленный направо, указывает на замедляющую передачу. Чем положе луч, тем больше передаточное число. Луч, направленный налево, указывает на ускоряющую передачу. Все лучи диаграмм для соосной схемы базовой КП изображены сплошными линиями.

На фиг. 3 представлена лучевая диаграмма базовой КП, но в случае, соответствующем п. 3 формулы изобретения, с несоосным расположением входного и выходного валов. Все лучи диаграмм для несоосной схемы базовой КП изображены прерывистыми линиями и имеют общую шкалу значений передаточных чисел с лучевой диаграммой для соосного варианта базовой КП.

На фиг. 4 показана кинематическая схема несоосной модификации базовой КП. «Вход и выход» из КП крутящего момента для соосной схемы указаны яркой сплошной стрелкой, а для несоосной - прерывистой.

На фиг. 5 показана кинематическая схема модификации базовой КП, а именно соосной 5-ступенчатой КП. Яркими линиями обозначаются детали, добавляемые к базовой КП, или дополнительные детали в ее модификациях, а бледными линиями остальные детали КП.

На фиг. 6 и фиг. 7 представлены лучевые диаграммы 5-ступенчатой КП, с соосной и несоосной, соответственно, схемами расположения входного и выходного валов.

На фиг. 8 показана кинематическая схема модификации базовой КП, а именно несоосной 5-ступенчатой КП, предназначенной для автомобиля с поперечным расположением двигателя и передними ведущими колесами.

На фиг. 9 показана кинематическая схема модификации базовой КП - 5-ступенчатой КП с пятой прямой передачей.

На фиг. 10 представлена лучевая диаграмма 5-ступенчатой КП с пятой прямой передачей.

На фиг. 11 показана кинематическая схема модификации базовой КП - 6-ступенчатой КП с ускоряющими передачами.

На фиг. 12 и фиг. 13 представлены лучевые диаграммы 6-ступенчатой КП с ускоряющими передачами, с соосной и несоосной, соответственно, схемами расположения валов.

На фиг. 14 показана кинематическая схема модификации базовой КП - несоосной 6-ступенчатой КП, предназначенной для автомобиля с поперечным расположением двигателя и передними ведущими колесами.

На фиг. 15 показана кинематическая схема модификации базовой КП - 6-ступенчатой КП с ускоряющей шестой передачей.

На фиг. 16 представлена лучевая диаграмма 6-ступенчатой КП с ускоряющей передачей.

На фиг. 17 показана кинематическая схема модификации базовой КП - 6-ступенчатой КП с шестой прямой передачей.

На фиг. 18 представлена лучевая диаграмма 6-ступенчатой КП с шестой прямой передачей.

На фиг. 19 показана кинематическая схема модификации базовой КП - 8-ступенчатой КП с передним делителем.

На фиг. 20 и фиг. 21 представлены лучевые диаграммы 8-ступенчатой КП с передним делителем с соосной и несоосной, соответственно, схемами расположения валов.

На фиг. 22 показана кинематическая схема модификации базовой КП - несоосной 8-ступенчатой КП с передним делителем.

На фиг. 23 показана кинематическая схема модификации базовой КП - 10-ступенчатой КП с ускоряющими передачами.

На фиг. 24 представлена лучевая диаграмма 10-ступенчатой КП с ускоряющими передачами.

На фиг. 25 показана кинематическая схема модификации базовой КП - 10-ступенчатой КП с ускоряющей передачей.

На фиг. 26 представлена лучевая диаграмма 10-ступенчатой КП с ускоряющей передачей.

На фиг. 27 показана кинематическая схема модификации базовой КП - 12-ступенчатой КП.

На фиг. 28 представлена лучевая диаграмма 12-ступенчатой КП.

На фиг. 29 показана кинематическая схема возможного варианта базовой 6-ступенчатой КП с понижающей передачей и двумя промежуточными валами.

На фиг. 30 и фиг. 31 представлены лучевые диаграммы 6-ступенчатой КП с понижающей передачей, с соосной и несоосной, соответственно, схемами расположения валов.

В состав представленной на фиг. 1 кинематической схемы одного из возможных вариантов базовой КП входят установленные в опорах корпуса 1 выходной вал 2 и параллельный ему промежуточный вал 3. У валов схематично обозначены возможности 4, 5, 6, 7 соосной установки и жесткого соединения с ними дополнительных валов. Также схематично обозначена возможность 8 жесткого соединения ближней к двигателю шестерни 9 с соосным ему входным валом 10.

В состав представленной на фиг. 4 кинематической схемы несоосной модификации базовой КП входят те же самые детали, что и у рассмотренного выше состава базовой КП, но входной вал 10 соосно установлен и жестко связан с промежуточным валом 3.

В состав представленной на фиг. 5 кинематической схемы соосной 5-ступенчатой КП входят те же самые детали рассмотренного выше состава базовой КП и установленные в опорах «корпуса дополнительных передач» 11 дополнительные валы 12 и 13, соосные и жестко связанные с выходным 2 и промежуточным 3 валами, соответственно. На валу 13 закреплена ступица соединительной муфты 14 и свободно установлена шестерня 15 пятой передачи, находящаяся в постоянном зацеплении с шестерней 16, закрепленной на валу 12.

В состав представленной на фиг. 8 кинематической схемы несоосной 5-ступенчатой КП входят те же самые детали, что и у рассмотренного выше состава КП для фиг. 5, но вместо «корпуса дополнительных передач» 11, предназначенного для КП автомобилей с продольной установкой двигателя, установлен «корпус дополнительных передач» 17, предназначенный для КП автомобилей с поперечной установкой двигателя и размещения внутри него дополнительных валов 18 и 19, соосных и жестко связанных с выходным 2 и промежуточным 3 валами, соответственно. При этом вал 19 является входным и на нем закреплена ступица соединительной муфты 14 и свободно установлена шестерня 15 пятой передачи. На валу 18 закреплена шестерня 16 и дополнительно закреплена шестерня 20, сцепленная с зубчатым колесом 21 главной передачи, закрепленным на корпусе дифференциала (на фиг. 8 не изображен), который установлен на опорах в «корпусе дополнительных передач» 17.

Работа базовой КП, представленной на фиг. 1, и несоосной модификации базовой КП, представленной на фиг. 4, осуществляется следующим образом.

1, 2, 3 и 4 передачи.

Осуществляются понятным специалисту способом передачи крутящего момента с входного вала 10 на выходной вал 2 при помощи пар шестерней соответствующих передач и соединительных муфт.

На лучевых диаграммах (см. фиг. 2 и фиг. 3) эти передачи отсажены лучами 0-1, 0-2, 0-3, 0-4, соответственно.

Способ получения на основе базовой КП, представленной на фиг. 1, модификаций, представленных на фигурах с последующими номерами, заключается в следующем:

- любая модификация условно разделена на две составляющие - «корпус базовой КП» и «корпус дополнительных передач»,

- внутри «корпуса базовой КП» на валах размещаются шестерни постоянного зацепления и соединительные муфты передачи заднего хода и низших передач,

- за опоры валов в «корпусе базовой КП» вынесен «корпус дополнительных передач», внутри которого располагаются соосные промежуточному и выходному валам и жестко с ними связанные дополнительные валы с установленными на них зубчатыми передачами, соединительной муфтой дополнительных передач и другие узлы и детали. «Корпуса дополнительных передач» для автомобилей с продольной или поперечной установкой двигателя различаются тем, что, в случае поперечной установки, в корпусе размещается главная передача,

- для получения базовой КП или ее модификаций с соосным расположением входного и выходного валов - входной вал жестко соединяется с ближней к двигателю шестерней,

- для получения базовой КП или ее модификаций с несоосным расположением входного и выходного валов входной вал соосно устанавливается и жестко соединяется с промежуточным валом. При этом у несоосных КП возможно получение модификаций с соосным расположением входного и выходного валов, но теперь к «корпусу дополнительных передач» прикрепляется крышка с опорами для вала, который жестко связан с дальней от двигателя шестерней. Вместе два способа получения соосных КП дают возможность получить модификации базовой КП с разными вариантами прямых передач. А именно, например, у первой модификации прямой будет пятая передача, у второй - четвертая. И главное, при изменении места и способа установки входного вала - «пятно» поперечного сечения КП смещается вверх или вниз, влево или вправо относительно оси коленчатого вала двигателя, что расширяет возможности вертикального и горизонтального позиционирования различных соосных и несоосных модификаций КП внутри кузовов разных автомобилей.

Некоторые варианты модификаций базовой КП приведены в нижеследующих примерах.

Пример №1 (см. фиг. 5). Для получения 5-ступенчатой КП в «корпусе дополнительных передач» на дополнительных валах устанавливается пара шестерней и муфта включения пятой передачи. Картер сцепления и «корпус дополнительных передач» крепятся к «корпусу базовой КП» с разных сторон. Входной вал жестко связан с промежуточным валом (для несоосной схемы) или с ближней к двигателю шестерней (для соосной схемы). Первый дополнительный вал жестко связан с промежуточным валом и на нем установлены шестерня и муфта включения пятой передачи. Второй дополнительный вал жестко связан с выходным валом базовой КП и на нем закреплена ведомая шестерня пятой передачи.

Пример №2 (см. фиг. 9). Для получения 5-ступенчатой КП с пятой прямой передачей между базовой КП и картером сцепления в «корпусе дополнительных передач» устанавливается пара шестерней привода промежуточного вала и муфта включения пятой передачи. Входной вал жестко связан с ближней к двигателю шестерней привода промежуточного вала. Первый дополнительный вал жестко связан с выходным валом и на нем установлена соединительная муфта пятой передачи. Второй дополнительный вал жестко связан с промежуточным валом и на нем закреплена ведомая шестерня привода промежуточного вала.

На фигурах с последующими номерами представлены понятные специалисту кинематические схемы и лучевые диаграммы коробок передач, полученные на основе базовой КП аналогичным путем вышерассмотренных примеров.

На фиг. 29 представлена схема базовой 6-ступенчатой КП с понижающей передачей, которая подтверждает возможность применения способа, рассматриваемого данным изобретением, к коробкам передач с двумя промежуточными валами. А также подтверждается то, что одна и та же коробка передач может применяться как с соосным расположением входного и выходного валов, так и с несоосным расположением. Все зависит от места и способа установки входного вала относительно валов базовой КП.

Техническим результатом использования способа получения вариантов конструкции (модификаций) соосной коробки передач является возможность создания на основе одной базовой коробки передач большого количества ее модификаций для автомобилей с продольным или поперечным расположением двигателя, разными схемами привода ведущих колес, числом передач. При этом основные узлы и детали базовой и модифицированных КП остаются неизменными, что обеспечивает высокую степень унификации и снижение затрат на производство и ремонт. Более того, способ расширяет возможности вертикального и горизонтального позиционирования различных модификаций КП внутри кузовов разных автомобилей так, как при изменении места и способа установки входного вала - «пятно» поперечного сечения КП смещается вверх или вниз, влево или вправо относительно оси коленчатого вала двигателя. При этом можно изменять или сохранять соосное или несоосное расположение входного и выходного валов.

Термин «базовая соосная коробка передач» подразумевают существующие или вновь проектируемые соосные КП, к которым может быть применен рассмотренный способ в объеме формулы изобретения. При этом вновь получаемая КП может быть в единственном варианте конструктивного исполнения, но с указанными признаками, существенными и взаимосвязанными между собой, образующими устойчивую совокупность существенных признаков, достаточную для получения технического результата.

На кинематических схемах, подтверждающих возможность применения способа, рассматриваемого данным изобретением, к соосным коробкам передач - представлены только некоторые из большого количества возможных вариантов.

Термин «базовая соосная коробка передач» подразумевают существующие или вновь проектируемые соосные КП, к которым может быть применен рассмотренный способ в объеме формулы изобретения. При этом, вновь получаемая КП может быть в единственном варианте конструктивного исполнения, но с указанными признаками, существенными и взаимосвязанными между собой, образующими устойчивую совокупность существенных признаков, достаточную для получения технического результата.

На кинематических схемах, подтверждающих возможность применения способа, рассматриваемого данным изобретением, к соосным коробкам передач - представлены только некоторые из большого количества возможных вариантов.

Изобретение относится к трансмиссии транспортных машин. В коробке передач соосно выходному и промежуточному валам, за их опорами в корпусе коробки передач, предусмотрена возможность установки и жесткого соединения с ними дополнительных валов с шестернями дополнительных передач и соединительной муфтой. Достигается высокая степень унификации и снижение затрат на производство и ремонт. 5 з.п. ф-лы, 31 ил.

1. Способ получения вариантов конструкции соосной коробки передач, содержащей корпус с соосно размещенными в нем входным и выходным валами, параллельным им по меньшей мере одним промежуточным валом, с установленными на них шестернями постоянного зацепления, имеющими возможность жесткой связи с валами при помощи соединительных муфт передач прямого и заднего хода, отличающийся тем, что соосно выходному и промежуточному валам, за их опорами в корпусе коробки передач, предусмотрена возможность установки и жесткого соединения с ними дополнительных валов и валов с расположенными на них шестернями дополнительных передач и по меньшей мере одной соединительной муфтой.

2. Способ получения вариантов конструкции соосной коробки передач по п.1, отличающийся тем, что крутящий момент двигателя транспортного средства поступает на входной вал, который соосен выходному валу и жестко связан с ближней к двигателю шестерней.

3. Способ получения вариантов конструкции соосной коробки передач по п.1, отличающийся тем, что крутящий момент двигателя транспортного средства поступает на дополнительный вал, который жестко связан с промежуточным валом.

4. Способ получения вариантов конструкции соосной коробки передач по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что на дополнительном валу, который жестко связан с выходным валом, установлена ведущая шестерня зубчатой передачи привода ведущих колес.

5. Способ получения вариантов конструкции соосной коробки передач по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что шестерня дополнительной передачи, жестко установленная на дополнительном валу, который жестко связан с выходным валом, является ведущей шестерней в зубчатой передаче привода ведущих колес.

6. Способ получения вариантов конструкции соосной коробки передач по п.3, отличающийся тем, что к корпусу прикрепляется крышка с опорами для вала, который соосен промежуточному валу и жестко связан с дальней от двигателя шестерней.