Коробка передач транспортного средства Советский патент 1985 года по МПК B60K17/08 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к автомобильным коробкам передач.

Цель изобретения - повышение экономичности и долговечности коробки передач.

На фиг. 1 изображена коробка передач, общий вид; ца фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 (относительное расположение картеров начальной и конечной передач, в частности планетарный механизм с цилиндрическими колесами главной передачи; на фиг. 3 - продольное сечение Б-Б на фиг. 2 (картер начальной передачи с видом на средство управления коробкой передач); на фиг. 4 - толкатели распределительного штока,в част-ности замок, предохраняюш.ий от одновременного включения зубчатых пар начальной передачи, сечение; на фиг. 5 - вид В на фиг. 2 и 3; на фиг. 6 - сечение Г-Г на фиг. 5 (привод спидометра); на фиг. 7 - шлицевая втулка; на фиг. 8 - сечение Д-Д на фиг. 7; на фиг. 9 - сечение Б-Б на фиг. 7; на фиг. 10 - окно контакта конической зубчатой пары, шестерня которой находится в картере начальной, а колесо - в картере конечной передач; на фиг. 11 - схема включения передач.

Коробка передач с совмеш,енной главной передачей (фиг. 1) состоит из трех основных частей: картера 1 сцепления, картера 2 начальной передачи и картера 3 конечной передачи.

Передача крутящего момента двигателя па колеса автомобиля от ведомого диска сцепления начинается с первичного вала 4, опирающегося на подшипники 5 и 6. На этом валу находятся три конические шестерни: шестерня 7 заднего хода сидит свободно на игольчатом подшипнике 8 и имеет боковой зубчатый венец,с которым соединяется на время движения зубчатая муфта 9, связанная с валом шлицами и способная перемещаться вдоль вала, шестерня 10 переднего хода работет на первой и второй передачах и конструктивно выполнена заодно с втулкой, входной конец которой имеет зубчатый венец 11, установленный на шлицах и зафиксированный кольцевой пружиной 12, шестерня 13 переднего хода работает на третьей, четвертой и пятой передачах и конструктивно выполнена так, что жестко сидит на шлицах втулки 14, имеющей на входном, торце боковой зубчатый венец, выполненный заодно с втулкой. Шарикоподшипник 15 и игольчатый подшипник 16 центрируют конические шестерни и, разделяя втулки с первичным валом 4, исключают трение между ними.

Для автономного включения конических шестерен 10 и 13 переднего хода используется зубчатая муфта с синхронизаторами 17, которая может перемещаться вдоль первичного вала в обе стороны от нейтрального

положения, соединяясь с зубчатыми венцами- конических шестерен переднего хода.

Зубчатая муфта 18 не синхронизирована и служит для передачи крутящего мо.мента через первичный вал 4 к конической шестерне 7 заднего хода. Для этой цели на первичном валу на шлицах установлен зубчатый венец 19, с которым зацепляется муфта 18 при ее перемещении.

Ведущим элементом зубчатых муфт 17

0 и 18 является шлицевая втулка 20, имеющая на переднем конце наружные шлицы а для связи с ведомым диском сцепления (фиг. 2). Так как зубчатые муфты 17 и 18 имеют венцы с кольцевой канавкой соответственно 21 и 22, соединяющиеся между собой винтами 23 и 24, то для их перемещений имеются пазы в, равномерно расположенные по периметру втулки, соответствующие муфтам 17 И 18 и их винтам 23 и 24. Шлицевая втулка 20 центрируется на первичном валу 4

0 при помощи игольчатого подшипника 25. Для фиксации первичного вала 4 от осевых перемещений служат шайбы 26 и 27 и самостопорящаяся гайка 28, закрываемая крышкой 29.

5 Вторичный вал 30, он же - первичный вал главной передачи (конечной), расположен в одной горизонтальной плоскости перпепдикулярно к первичному валу 4, но жестко с ним не связан и может вращаться с угловой скоростью, отличной от угловой ско0 рости первичного вала.

Конические колеса 31 и 32 установлены на вторичном валу 30 на шлицах и находятся в постоянном зацеплении с шестернями. Колесо 31, расположенное консольно на валу, является общим звеном переднего и заднего ходов, для чего зацепляется с шестерней 10 переднего хода и с шестерней 7 заднего хода.

Между конически.ми колесами 31 и 32 находится опорный подшипник 33 вторичного вала 30, компактно устанавливающейся на ступицах конических колес 31 и 32. В результате конические колеса 31 и 32 находятся в разных картерах: колесо 31 находится в картере 2 начальной передачи, а колесо 32 - в картере 3 конечной передачи,

5 и отделяются друг от друга перегородкой.

Чтобы осуществить контакт конической

зубчатой пары, шестерни 13 и колеса 32, в

общей стенке (перегородке) картеров 2 и 3

имеется «окно контакта (фиг. 10).

Цилиндрические шестерни 34 и 35 главной передачи обкатываются на валу 30 с помощью игольчатых подшипников 36 и 37 и имеют боковые а1лицы лля соединения с ними боковых венцов 38 и 39, являющиеся частью зубчатой муфты 40 с пальцевыми

5 синхронизаторами, ступица 41 которой связана с валом 30 шлицами. Цилиндрическая шестерня 42 главной передачи выполнена заодно с валом 30. Задний конец вторичного вала 30 опирается на конический роликоподшипник 43.

На фиг. 2 показан планетарный механизм с цилиндрическими колесами 44-46 главной передачи, имеющими постоянное зацепление с шестернями 42, 35 и 34. Его основными частями являются сателлиты 47, полуосевые шестерни 48, ось 49, корпус 50 дифференциала.

Колесо 44 обкатывается на игольчатом подшипнике 51 по дорожке 52 качения и имеет боковой зубчатый венец, с которым зацепляется зубчатая муфта 53, ступица 54 которой жестко установлена на корпусе 50 дифференциала. Колесо 44 с шестерней 42 образуют пару главной передачи, которая имеет ступени движения: первую, третью и задний ход (R).

Зубчатые венцы колес 45 и 46 закреплены на корпусе 50 дифференциала болтами 55. Колесо 45 с шестерней 35 образуют зубчатую пару главной передачи, работающую на пятой ступени движения, а колесо 46 с шестернями 34 - зубчатую пару главной передачи, работающую на ступенях движения: второй, четвертой и ускоренного заднего хода.

Зубчатый венец 56 (ведущая шестерня привода спидометра) выполнен заодно с корпусом дифференциала. Передачу крутящего момента на ведущие колеса транспортного средства осуществляют полуоси 57 и 58. Весь механизм опирается на подшипники 59 и 60.

Последовательное включение зубчатых муфт начальной и конечной передач осуществляет распределительный шток 61 с толкателями 62 с, d, е, f, которые входят в пазы переводных головок 63, а также головок 64 и 65 и в пазы переводных головок с вилками 66 и 67. Все переводные головки жестко связаны со штоками 68-71. Со потоком 69 шарнирно соединена переводная головка 65, качающаяся на оси 72, со штоком 71 соединена вилка 73, усы которой входят в кольцевую канавку венца 22.

Коробка передач содержит также заднюю крышку 74 картера начальной передачи, пробки 75 и 76 для залива и слива масла, включатель 77 светового сигнала «Задний ход (фиг. 3).

Замок, представляющий одновременное включение зубчатых муфт начальной передачи состоит из плунжера 78 с шариками 79 и 80 и фиксаторов - шариков 81 и 82, на которые давят пружины 83 и 84 (фиг. 4).

Замок для муфт конечной передачи состоит из плунжера 85 с шариками 86 и 87 и фиксаторов - шариков 88 и 89, прижимаемых пружинами 90 и 91 (фиг. 5).

Привод спидометра состоит из двух конических колес 92 и 93, свободно сидящих на вале 94 и соединяющихся с ним автоматически поочередно в зависимости от направления вращения полумуфтами 95 и 96, скользящими по шлицам вала 94 и отжимаемыми пружиной 97 (фиг. 5 и 6), Колеса 92 и 93 вращаются от колеса 98, представляющего блок конического и цилиндрического венцов, свободно сидящего на оси 99, цилиндрический венец которого зацепляется с зубчатым венцом 56.

Работа коробки передач для лучшего использования мощности двигателя основана О на использовании ряда общих передаточных чисел трансмиссии, подчиняющегося закону геометрической прогрессии, и имеет пять передач переднего хода, допуская с целью повышения динамики заднего хода, ускоренную передачу. Последовательность включения ступеней движения осуществляется по схеме (фиг. И).

Первая передача получается при перемещении распределительного щтока 61 справа налево (фиг. 3), при этом толкатель 62,

п„ „

входящий в паз переводной головки с вилкой 66, перемещает венец 32 зубчатой муфты 17, которая зацепляется с зубчатым венцом 11 конической шестерни 10. Включается коническая зубчатая пара 10 и 31. Чтобы

5 не произошло включения конической шестерни 7 заднего хода, происходит запирание штока 71 штоком 70. Шток 71, перемещаясь, давит на шарик 79, плунжер 78 и шарик 80, который входит в поперечный паз штока 71, запирая его. При

0 этом шток 70 фиксируется в положении «Включено шариком 81, на который давит пружина 83. Аналогичные действия замка начальной и конечной передач происходят при включении других ступеней движений. Окончательное включение первой передачи

происходит при включении цилиндрической зубчатой пары главной передачи 42 и 44. Для этого переводят распределительный шток 61 справа налево (фиг. 4), а значит, и его.толкатель е, который давит на включающий выступ переводной головки 64, перемещая шток 69 и зубчатую муфту 53, с которой связан этот шток 69. Зубчатая муфта 53 в свою очередь перемещается и зацепляется с боковым зубчатым венцом колеса 44. Таким образом замыкается звено

начальной и конечной передач.

Вторая передача получается сменой передаточного числа главной передачи без изменения передаточного числа конической пары начальной передачи. Для этого

Q сначала устанавливают зубчатую муфту 53 в нейтральное положение путем перевода толкателя е (фиг. 4) слева направо, который давит на выступ, выводящий зубчатую муфту в нейтральное положение. При дальнейшем переводе толкатель е выходит из

5 переводной головки 64 и не оказывает на нее воздействия. Толкатель с (фиг. 3) находится в крайнем левом положении и при переводе его слева направо, проходит мимо

включающего выступа переводной головки 65, а толкатель d (фиг. 2) давит на включающий выступ переводной головки 63, перемещая шток 68 и зубчатую муфту 40, которая зацепляется с боковым зубчатым венцом 38 шестерни 34. Таким образом, имея в начальной передаче предыдущее передаточное число и сочетая его с новым передаточным числом главной передачи, получают общее передаточное число.

Третья передача получается при смене передаточных чисел как конечной передачи, так и начальной. Для этого переводят распределительный щток 61, а точнее его толкатель d, в обратную сторону, устанавливая тем самым зубчатую муфту 40 в нейтральное положение. При этом перевод толкателя d заканчивается в центре переводной дуги, затем распределительный щток (фиг. 3) перемещают слева направо. Толкатель 62 перемещает венец 22 зубчатой муфты 17. которая входит в зацепление теперь уже с боковым зубчатым венцом конической щестерни 13. Для окончательного включения третьей передачи толкателем е (фиг. 4) включают зубчатую муфту 53 аналогично первой передаче с той лищь разницей, что при включении первой передачи толкатель е давит на крайний левый выступ переводной головки 64 (фиг. 3), а при включении третьей передачи давит на крайний правый включающий выступ переводной головки 64.

Четвертая передача получается сменой передаточного числа главной передачи без изменения передаточного числа начальной передачи аналогично второй передаче с той лищь разницей, что толкатель d (фиг. 3) распределительного щтока 61 давит на крайний правый, включающий выступ переводной головки 63 (фиг. 3), перемещая зубчатую муфту 40 и включая пару зубчатого зацепления главной передачи 34 и 46.

Если при включении перечисленных передач первыми включались зубчатые пары начальной передачи, а потом конечной (главной передачи), то при включении пятой передачи и заднего хода сначала включаются зубчатые пары конечной передачи, а затем начальной.

Пятая передача получается после установки распределительного штока 61 в центральное нейтральное положение, после чего переводят его, точнее толкатель с (фиг. 4) слева направо. В результате толкатель с давит на включающий выступ переводной головки 65, щарнирно связанный со щтоком 69, перемещая его и зубчатую муфту 40, которая зацепляется с боковым зубчатым венцом 39 щестерни 35 главной передачи. Включается зубчатая пара главной передачи 35 и 45.

Толкатель d, расположенный так же, как и толкатель с, при этом действии проходит

мимо включающих выступов переводной головки 63 по разделяющему их пазу (фиг. 3). Окончательное включение пятой передачи происходит после включения зубчатой пары 13 и 32, для чего распределительный шток 61 перемещают слева направо, (фиг. 3), и его толкателем 62, который в этом положении не выходит из переводной головки с вилкой 66, перемещают венец 22 зубчатой муфты 17, зацепляющейся с боковым зубчатым венцом конической шестерни 13.

Задний ход R начинается с включения пары главной передачи 42 и 44, для чего толкатель е переводят справа налево (фиг. 4). Включающие выступы переводной головки

5 64 не имеют разделяющего паза в отличие от переводной головки 63. Центральная часть включающего выступа служит для получения заднего хода. Таким образом, толкатель е перемещает переводную головку 64, шток 69 и зубчатую муфту 53, включая указанную пару зубчатого зацепления. Окончательное включение заднего хода происходит после включения зубчатой пары начальной передачи 7 и 31.

После включения пары главной переда5 чи 42 и 44 зубчатая муфта 17 начальной передачи находится в нейтральном положении, и щток 62 выходит из паза переводной головки с вилкой 66, тогда как толкатель f входит в паз переводной головки с вилкой 67.

Переводная головка с вилкой 67, усы которой входят в кольцевую канавку зубчатой муфты 9, связанная с зубчатой муфтой 18 через шток 71 с вилкой 73, усы которой входят в кольцевую канавку венца 22 зубчатой муфты 18, получая перемещение от

толкателя f слева направо (фиг. 3), одновременно вводит в зацепление две зубчатые муфты: зубчатая муфта 9 зацепляется с боковым зубчатым венцом конической шестерни 7 заднего хода, а зубчатая муфта 18 зацепляется с зубчатым венцом 19 первичного вала 4. Таким образом крутящий момент двигателя передается на коническую шестерню 7 заднего хода.

Ускоренный задний ход получается сменой передаточных чисел главной передачи

2 без изменения передаточного числа начальной передачи. Для этого толкателем d, который при окончательном включении заднего хода занял положение крайнее правое, т.е. напротив включающего выступа переводной головки 63, включают пару главной переда0 чи 34 и 46, тогда как толкатель е выводит зубчатую муфту 53 в нейтральное положение. Вследствие использования конических зацеплений при работе переднего хода шестерни 7, 10 и 13 отжимаются от вершин делительного конуса, а при работе заднего хода - прижимаются вследствие наличия конических зацеплений с круговыми зубьями. Используя расположение подшипниковых узлов и условия монтажа и демонтажа коробки передач, конические зубчатые зацепления, т.е. их щестерни и колеса находятся в строго назначенных местах.

Использование новых связей в начальной передаче крутящего момента коробки передач выгодно отличает предлагаемую коробку передач от известных. Предлагаемая коробка передач, помимо повышения долговечности и экономичности несущих частей, позволяет при минимальном количестве зубчатых колес иметь пять ступеней движения переднего хода и две передачи заднего хода.

Исходя из назначения транспортного средства, в предлагаемой коробке передач можно легко увеличить число ступеней заднего хода до трех без изменения расположения зубчатых зацеплений начальной и конечной передач с небольшим изменением механизма управления. При этом полученные ступени заднего хода будут упорядочены, т.е. их общие передаточные числа будут составлять ряд чисел, подчиняющихся закону геометрической прогрессии. Для этого коническую зубчатую пару заднего хода объединяют поочередно с парами главной передачи.

За счет использования сменности передаточных чисел зубчатых зацеплений начальной и конечной передач коробка передач без использования передач с (где U - передаточное число зубчатой пары), позволяет довести общее передаточное число трансмиссии на высшей передаче близким к единице, чем повыщается скорость. Это благо0 приятно сочетается с транспортными средствами, имеющими дизельные двигатели, - отличающиеся малыми оборотами в сравнении с карбюраторными, однако способными развивать большой крутящий момент. В ре, зультате такое транспортное средство будет не только мощным, но и динамичным.

Сменность передаточных чисел зубчатых зацеплений начальной и конечной передач уменьшает цикл нагруженности зубчатых пар в отличие от транспортных средств,

имеющих в главной передаче постоянное передаточное число, участвующее в осуществлении всех ступеней переднего и заднего ходов.

К S3 4S Ц5 5f Ц1 1,7 В5

69-4.

83 8170

7/

1. КОРОБКА ПЕРЕДАЧ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА с совмещенной главной передачей, содержащая первичный вал с коническими щестернями, перпендикулярный ему вторичный вал с коническими колесами, постоянно зацепленными с коническими шестернями, и цилиндрическими щестернями, постоянно зацепленными с колесами выходного вала, параллельного вторичному валу и имеющего дифференциал, управляемые муфты для включения передач с помощью системы управления, при этом между картером коробки передач и ступицами конических шестерен размещены подшипники, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и долговечности коробки передач, конические шестерни переднего хода связаны посредством ступиц с входной муфтой, жестко связанной с ведомым диском сцепления, и размещены свободно на первичном валу, на котором расположена свободно коническая шестерня заднего хода, связанная с ним через входную муфту, а также с органом включения входной муфты, при этом между коническим колесом, введенным в зацепление с коническими шестернями переднего и заднего ходов и соседним коническим колесом размещена перегородка для отделения картера коробки передач от картера главной передачи, в которой установлены передний опорный подшипник вторичного вала и окно контакта конической шестерни первичного вала с вторым из указанных конических колес. 2.Коробка передач по п. 1, отличающаяся тем, что для одновременного управления муфтами начальной и конечной передач, линии действия которых перекрещиваются, i система управления включает в себя распределительный шток с толкателями, введен(Л ными в пазы переводных головок штоков перемещения указанных муфт. 3.Коробка передач по п. 2, отличающаяся тем, что толкатели распределительного штока для включения муфты конечной передачи-расположены под углом к вертикальной плоскости и введены в переводные головки, пазы которых образованы выступами для включения указанных муфт и выво да их в нейтральное положение. ;о

га

9ff

33

87

57

г-г

3257

Фиг.1

-JU

A Е- E

Фиг.8

Фиг.9