КОРОБКА ПЕРЕДАЧ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к коробкам передач транспортных средств.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является механическая пятиступенчатая коробка передач транспортного средства, цветной иллюстрированный альбом «Автомобили ВАЗ-2110, ВАЗ-2111, ВАЗ-2112 и их модификации». Составители Волгин С.Н., Игнатов А.П. и др., Изд. «Третий Рим», Москва, 2000 г., стр.35 (рис.17), стр.37 (рис18), предназначенная для преобразования и передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам в частности автомобиля с изменением передаточного числа посредством ручного переключения передач и включающая выполненный из двух основных частей картер с размещенными в его опорах первичным и вторичным валами, на которых расположены шестерни и синхронизаторы, механизм выбора передач, расположенный внутри картера и взаимодействующий с штоками вилок переключения передач и с штоком выбора передач, который соединен с шарниром тяги привода управления коробкой передач, защищенным от окружающей среды чехлом, а также включающая жестко закрепленный на картере кронштейн крепления, к которому присоединен шарнир реактивной тяги, с которым соединена реактивная тяга.
Выбор и включение передач в данной коробке осуществляется через механизм выбора передач посредством вращательного и линейного перемещения штока выбора передач при приложении к нему соответствующих нагрузок от привода управления, соединенного тягой
управления с хвостовиком шарнира, установленного на штоке выбора передач. В данной коробке передач применен механизм выбора передач, имеющий четыре линии переключения передач, причем для исключения ошибочного выбора между линиями 1-2 передач и заднего хода в наружном приводе управления предусмотрена специальная управляемая регулируемая блокировка.
Недостатками данного технического решения коробки передач транспортного средства являются, во-первых, недостаточная ее надежность и долговечность в результате недостаточной надежности и долговечности синхронизаторов низших передач, а также в результате недостаточной надежности и долговечности чехла шарнира тяги привода, во-вторых, не отвечающие современным требованиям эргономические показатели качества выбора и включения передач в ней (в коробке передач) из-за наличия компенсатора перемещений в шарнире тяги привода управления, приводящего к дополнительным люфтам в направлении переключения передач, который (компенсатор перемещений) при наличии в наружном приводе управления реактивной тяги является излишним, из-за перекашивания чехла в его зоне, защищающей шарнир при переломе осей вала шарнира тяги привода управления и штока, из-за не обеспечения надежной фиксации «нейтрали» (т.е. положения рычага переключения передач в нейтральном положении) возвратными пружинами механизма выбора передач, из-за отсутствия блокировки линии выбора заднего хода непосредственно в механизме выбора передач, что приводит к наличию дополнительных люфтов при выборе и переключении передач, в третьих, повышенная материалоемкость и сложность ее (коробки передач) из-за повышенной материалоемкости и сложности кронштейна крепления реактивной тяги привода управления, в четвертых, необходимость специальной регулировки в наружном приводе управления
коробкой передач из-за отсутствия блокировки линии выбора заднего хода непосредственно в механизме выбора передач.
Конкретней данные недостатки коробки передач транспортного средства складываются из совокупности недостатков ее составляющих, а именно:
- большой вес кажого блокирующего кольца каждого синхронизатора (особенно блокирующих колец синхронизаторов низших передач), из-за наличия большого количества рабочих кулачков (шесть рабочих кулачков), ведет к его удорожанию, т.к. оно изготавливается из цветного металла, ухудшает его теплопроводность, т.к. чем больше тело, тем медленнее отводится тепло от него, а это приводит к снижению его (кольца) надежности и долговечности по поверхности трения - резьбовой конусной поверхности (на практике очень часто происходит оплавление резьбовой конусной поверхности) и, как следствие, приводит к недостаточной надежности и долговечности коробки передач в целом, (а дополнительно, кроме того,
- большая инерционная масса каждого блокирующего кольца каждого синхронизатора опять таки из-за сосредоточения большего его веса в рабочих кулачках, которых выполнено на нем неоправданно много - шесть, и выполнены они почти на максимальном его диаметре, приводит к большой его инерционности, а это, как следствие, снижает быстродействие его (кольца) блокировки, что увеличивает время его синхронизации, вызывает необходимость применения увеличенного усилия его предварительного поджатая);
- не обеспечивается надежная фиксация «нейтрали» в коробке передач (т.е. фиксация рычага переключения передач привода управления в нейтральном положении) возвратными пружинами механизма выбора передач или то есть низкая информативность привода управления из-за
недостаточно устойчивого положения рычага выбора передач в результате недостаточного подпружинивания в целом подвижного узла рычага выбора передач с блокировочными скобами в механизме выбора передач;
- недостаточно удовлетворительное качество переключения передач в коробке передач из-за больших свободных ходов рычага переключения передач привода управления, возникающих по причине выполнения в шарнире тяги привода компенсатора перемещений, т.е. конструктивно, это выполнение втулок расположения оси шарнира тяги привода управления овальными, дающими возможность компенсации этим шарниром перекосов тяги привода управления только в одной плоскости, (а дополнительно, кроме того,
- недостаточная надежность шарнира тяги привода по причине наличия в нем компенсатора перемещений);
- недостаточная надежность и долговечность коробки передач из-за недостаточной надежности и долговечности чехла шарнира тяги привода управления коробкой передач, что обусловлено небольшим размером (по диаметру) гофр чехла, так как это приводит к деформациям чехла при выборе и включении передач, к его раздуванию и вакуумированию, что снижает надежность уплотнений его посадочных мест и как следствие снижает его долговечность, что в свою очередь приводит к потерям в приводе управления в целом, а также обусловлено тем, что при переломе осей вала шарнира тяги привода управления и штока чехол перекашивается в зоне, защищающей шарнир, что ведет к его преждевременному разрушению и к недостаточным эргономическим показателям качества выбора и включения передач в коробке передач, (а дополнительно, кроме того,
- усложненная конструкция устройства установки чехла на шарнире тяги привода, т.к. для установки чехла на шарнир тяги привода управления
необходимо наличие на вале последнего (шарнира) дополнительной детали - установочной шайбы, напрессованной основанием на вал шарнира, что усложняет (за счет наличия дополнительной детали и необходимости ее напрессовки на вал шарнира) конструкцию и технологию изготовления самого шарнира тяги привода управления и ухудшает монтаж задней части чехла, так как установка ее посредством двух кольцевых буртов на установочную шайбу вызывает неудобства);
- повышенная материалоемкость и сложность коробки передач из-за повышенной материалоемкости и сложности кронштейна крепления реактивной тяги привода управления коробкой передач, это обусловлено выполнением установочной части кронштейна не оптимальной формы с ребром жесткости выполненным в виде замкнутой отбортовки и необходимостью применять излишне сложную оснастку штампов для получения ребер жесткости кронштейна, необходимых для получения требуемой жесткости его установочной части.
Задача полезной модели: повышение надежности и долговечности коробки передач транспортного средства, ее упрощение, уменьшение ее материалоемкости, улучшение ее технологичности, а также существенное улучшение эргономики и качества переключения в ней передач.
Указанная задача решается тем, что в коробке передач транспортного средства, включающей выполненный из двух основных частей картер с размещенными в его опорах первичным и вторичным валами, на которых расположены шестерни и синхронизаторы с блокирующими кольцами, на которых выполнены рабочие кулачки, механизм выбора передач, содержащий корпус и блокировочные скобы, установленные на основной втулке и жестко связанные между собой через дополнительную втулку, установленную на дополнительной оси с возможностью осевого перемещения относительно этой оси, и расположенный внутри картера с
возможностью взаимодействия установленным на своей основной оси рычагом выбора передач попеременно с штоками вилок переключения передач и постоянно с штоком выбора передач, который соединен с шарниром тяги привода управления коробкой передач, защищенным от окружающей среды чехлом, на средней части которого выполнен гофрированный участок, а также включающая жестко закрепленный на картере через установочные отверстия треугольной установочной части с ребрами жесткости кронштейн крепления, к крепежной оси которого присоединен шарнир реактивной тяги, предназначенный для соединения с последней,
согласно полезной модели, на блокирующих кольцах по меньшей мере синхронизатора первой и второй передач выполнено по три рабочих кулачка, а на дополнительную втулку механизма выбора передач установлена дополнительная пружина, корпус же и вилка шарнира тяги привода управления шарнирно соединены между собой посредством крестовины, на окружающей которую задней части чехла выполнен дополнительный гофрированный участок, тогда как треугольная установочная часть кронштейна крепления выполнена плоской, с отогнутым участком в зоне расположения в ней крепежной оси, которая наклонена к основному участку с установочными отверстиями треугольной установочной части, причем на одной из частей картера установлен управляемый электрический клапан с расположенной внутри картера частью его сердечника, имеющей возможность взаимодействия с одной из блокировочных скоб механизма выбора передач и возможность выхода из картера.
В частном случае, рабочие кулачки каждого блокирующего кольца синхронизатора первой и второй передач коробки передач транспортного средства выполнены с возможностью одновременного взаимодействия и с
торцами упорных сухарей и со стенками пазов ступицы этого синхронизатора.
В частном случае, дополнительная пружина механизма выбора передач коробки передач транспортного средства установлена на дополнительной втулке с упором одним концом в блокировочную скобу первой основной линии выбора передач, а вторым концом - в основную часть упорной скобы, которая поджата своими выступающими частями к стенке корпуса механизма.
В частном случае, основная часть упорной скобы механизма выбора передач коробки передач транспортного средства выполнена в виде шайбы с отверстием под дополнительную втулку, а выступающие части упорной скобы выполнены за одно целое с ее основной частью в виде отгибов, поперечно расположенных к последней.
В частном случае, крестовина шарнира тяги привода управления коробки передач транспортного средства выполнена в виде обоймы и четырех жестко закрепленных в ней одинаковых пальцев, попарно соосных между собой в каждой паре с поперечным расположением между собой лежащих в одной плоскости осей их пар, причем, пальцы крестовины шарнира тяги привода управления коробки передач транспортного средства расположены во втулках, попарно расположенных в корпусе и вилке.
В частном случае, гофры гофрированного участка средней части чехла коробки передач транспортного средства выполнены с наружным диаметром превышающим наружный диаметр его передней части и не превышающим наружный диаметр его задней части, на которой выполнен дополнительный гофрированный участок.
В частном случае, на задней части чехла коробки передач транспортного средства выполнен установочный элемент в виде одного
внутреннего кольцевого пояска, предназначенного для установки в кольцевой канавке вилки шарнира тяги привода управления.
В частном случае, ребра жесткости треугольной установочной части кронштейна крепления коробки передач транспортного средства образованы в виде перегибов между отогнутым участком его установочной части и основным ее участком, а одно из ребер жесткости установочной части кронштейна крепления коробки передач транспортного средства образовано двумя перегибами.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Сущность изобретения поясняется на чертежах:
Фиг.1. - коробка передач транспортного средства, общий вид;
Фиг.2. - блокирующие кольцо коробки передач, отдельный вид;
Фиг.3. - разрез Б-Б на фиг.2;
Фиг.4. - ступица синхронизатора, общий вид;
Фиг.5. - разрез А-А на фиг.1;
Фиг.6. - разрез В-В на фиг.1;
Фиг.7. - разрез Г-Г на фиг.6;
Фиг.8. - вид Д на фиг.1;
Фиг.9. - кронштейн крепления, отдельный вид;
Фиг.10. - разрез Ж-Ж на фиг.9.
Коробка передач транспортного средства, включающая выполненный из двух основных частей 1 и 2 картер с размещенными в его опорах 3 первичным 4 и вторичным 5 валами, на которых расположены шестерни 6 и синхронизаторы 7 с блокирующими кольцами 8, на которых выполнены рабочие кулачки 9, механизм выбора передач 10, содержащий корпус 11 и две блокировочные скобы 12, установленные на основной втулке 13 и жестко связанные между собой через дополнительную втулку 14, установленную на дополнительной оси 15 с возможностью осевого перемещения относительно этой оси 15, и расположенный внутри картера с возможностью взаимодействия установленным на своей основной оси 16 рычагом выбора передач 17 попеременно с штоками 18 вилок переключения передач (на фигурах не показаны) и постоянно с штоком 19 выбора передач, который соединен с шарниром 20 тяги привода управления коробкой передач (на фигурах не показана), защищенным от окружающей среды чехлом 21, на средней части 22 которого выполнен гофрированный участок 23, а также включающая жестко закрепленный на картере через установочные отверстия 24 треугольной установочной части 25 с ребрами жесткости 26 кронштейн крепления 27, к крепежной оси 28 которого присоединен шарнир 29 реактивной тяги (на фигурах не показана), предназначенный для соединения с последней (с реактивной тягой).
В коробке передач транспортного средства, на блокирующих кольцах 8 в частности синхронизатора 7 первой и второй передач выполнено по три рабочих кулачка 9, а на дополнительную втулку 14 механизма выбора передач 10 установлена дополнительная пружина 30, корпус 31 и вилка 32 шарнира 20 тяги привода управления коробкой передач шарнирно соединены между собой посредством крестовины 33, на окружающей которую задней части 34 чехла 21 выполнен дополнительный
гофрированный участок 35, тогда как треугольная установочная часть 25 кронштейна крепления 27 выполнена плоской, с отогнутым участком 36 в зоне расположения в ней крепежной оси 28, которая наклонена к основному участку 37 с установочными отверстиями 24 треугольной установочной части 25, причем на одной из частей картера, в частности на части 2 картера, установлен управляемый электрический клапан 38 с расположенной внутри картера частью его сердечника 39, имеющей возможность взаимодействия с одной из блокировочных скоб 12 механизма выбора передач 10 и возможность выхода из картера.
В частном случае, рабочие кулачки 9 каждого блокирующего кольца 8 синхронизатора 7 первой и второй передач коробки передач транспортного средства выполнены с возможностью одновременного взаимодействия и с торцами упорных сухарей 40 и со стенками 41 пазов ступицы 42 этого синхронизатора 7. Причем оси симметрии «L1», «L2», «L3» рабочих кулачков 9 каждого блокирующего кольца 8 синхронизатора 7 первой и второй передач коробки передач транспортного средства находятся на одинаковом угловом расстоянии «α1», «α2», «α3» между собой.
В частном случае, дополнительная пружина 30 механизма выбора передач 10 коробки передач транспортного средства установлена на дополнительной втулке 14 с упором одним концом 43 в одну из блокировочных скоб 12, а вторым концом 44 с упором в основную часть 45 упорной скобы 46, которая поджата своими выступающими частями 47 к стенке корпуса 11 механизма 10.
В частном случае, основная часть 45 упорной скобы 46 механизма выбора передач 10 коробки передач транспортного средства выполнена в виде шайбы с отверстием под дополнительную втулку 14, а выступающие части 47 упорной скобы 46 выполнены за одно целое с ее
основной частью 45 в виде отгибов, поперечно расположенных к последней (к основной части 45).
В частном случае, крестовина 33 шарнира 20 тяги привода управления коробки передач транспортного средства выполнена в виде обоймы 48 и четырех жестко закрепленных в ней одинаковых пальцев 49, попарно соосных между собой в каждой паре с поперечным расположением между собой лежащих в одной плоскости осей их пар, причем, пальцы 49 крестовины 33 шарнира 20 тяги привода управления коробки передач транспортного средства расположены во втулках 50, попарно расположенных в корпусе 31 и вилке 32.
1
2
В частном случае, гофры гофрированного участка 23 средней части 22 чехла 21 коробки передач транспортного средства выполнены с наружным диаметром «D» превышающим наружный диаметр «d» его передней части 51 и не превышающим наружный диаметр «d» его задней части 34, на которой выполнен дополнительный гофрированный участок 35.
В частном случае, на задней части 34 чехла 21 коробки передач транспортного средства выполнен установочный элемент 52 в виде одного внутреннего кольцевого пояска, предназначенного для установки в кольцевой канавке 53 вилки 32 шарнира 20 тяги привода управления.
В частном случае, ребра жесткости 26 треугольной установочной части 25 кронштейна крепления 27 коробки передач транспортного средства образованы в виде перегибов между отогнутым участком 36 его установочной части 25 и основным ее участком 37, а одно из ребер жесткости установочной части 25 кронштейна крепления 27 коробки передач транспортного средства образовано двумя перегибами.
Работа коробки передач транспортного средства.
Крутящий момент от двигателя при нейтральном положении рычага переключения передач привода управления коробкой передается через
включенное сцепление на первичный вал 4 коробки передач. От ведущих шестерен 6 первичного вала крутящий момент передается на шестерни 6 вторичного вала 5, которые, не имея жесткой связи с вторичным валом 5, будут свободно вращаться на нем. В этом случае крутящий момент на главную передачу и дифференциал (расположенные в картере коробки передач) не передается.
При включении первой передачи вилка (на фигурах не показана), связанная через шток 18, механизм выбора передач 10, шток выбора передач 19, шарнир 20 тяги привода управления коробкой передач, саму тягу привода с рычагом переключения передач, перемещает скользящую муфту 54 синхронизатора 7 первой и второй передач коробки передач транспортного средства в сторону шестерни 6 первой передачи (расположенной на вторичном валу 5) и соединяет посредством блокирующего кольца 8 синхронизирующий венец 55 этой шестерни 6 со ступицей 42 данного синхронизатора 7. Крутящий момент передается от шестерни 6 первой передачи передается через скользящую муфту 54 на ступицу 42 синхронизатора 7 и от нее на вторичный вал 5, а с него на главную передачу, дифференциал и далее на приводы передних колес.
Аналогичные схемы передачи крутящего момента от двигателя к приводам передних колес через коробку передач происходят и при включении остальных передач переднего хода, с разницей лишь в том что задействуются другие шестерни 6 первичного 4 и вторичного вала 5 и другие блокирующие кольца 8 синхронизаторов 7.
При включении любой из передач переднего хода часть сердечника 39 управляемого электрического клапана 38 все время расположена внутри картера коробки передач транспортного средства и ограничивает перемещение одной из блокировочных скоб 12 относительно основной 16 и дополнительной 15 осей, а значит и ограничивает перемещение и рычага
выбора передач 17 для исключения ошибочного выбора между линиями 1-2 передач и заднего хода, т.е. для предотвращения включения передачи заднего хода вместо первой и второй передач переднего хода.
При включении передачи заднего хода на управляемый электрический клапан 38 подается управляющий сигнал (управляющий сигнал подается с выключателя рукоятки рычага переключения передач привода управления коробкой) и клапан 38 втягивает в себя сердечник 39, а именно ту его часть которая находилась внутри картера коробки передач, тем самым убирая ограничение для перемещения блокировочных скоб 12 и связанного с ними рычага выбора передач 17 до линии заднего хода. Применение управляемого электрического клапана 38 непосредственно в механизме выбора передач 10 коробки передач улучшает точность выбора линий переключения передач и позволяет исключить специальную регулировку в наружном приводе управления.
Выполнение в коробке передач блокирующих колец 8 по меньшей мере синхронизатора 7 первой и второй передач (так как они являются самыми высоконагруженными) только с тремя рабочими кулачками 9, позволяет уменьшить вес этих блокировочных колец 8, а следовательно и их инерционность, увеличить их долговечность за счет улучшения теплоотвода от их поверхностей трения, повысить эффективность и быстродействие синхронизатора 7 в целом.
Установка в коробке передач на дополнительной втулке 14 механизма выбора передач 10 дополнительной пружины 30, упирающейся одним концом 43 в одну из блокировочных скоб 12, а вторым концом 44 упирающейся в основную часть 45 упорной скобы 46, которая поджата своими выступающими частями 47 к стенке корпуса 11, позволяет повысить информативность механизма выбора передач 10 в результате придания достаточно устойчивого положения рычага выбора передач 17 в
результате дополнительного подпружинивания в целом подвижного узла рычага выбора передач 17 с блокировочными скобами 12 дополнительной пружиной 30, и позволяет улучшить качество переключения передач в коробке.
Выполнение шарнира 20 коробки передач с крестовиной 33, которая соединяет в нем корпус 31 и вилку 32, позволяет компенсировать в полной мере перекосы оси тяги привода коробки передач, улучшить эргономику и качество переключения передач, и в целом повысить надежность коробки передач за счет возможности качания наконечника (связанного с вилкой 32) шарнира 20 в двух плоскостях и исключения в нем зазоров.
Выполнение на задней части 34 чехла 21 шарнира 20 коробки передач дополнительного гофрированного участка 35, позволяет повысить надежность, долговечность шарнира 20, а значит и повысить надежность, долговечность, качество переключения передач коробки передач в целом.
Выполнение треугольной установочной части 25 кронштейна крепления 27 коробки передач плоской, с отогнутым участком 36 в зоне расположения в ней крепежной оси 28, которая наклонена к основному участку 37 с установочными отверстиями 24 треугольной установочной части 25, позволяет уменьшить материалоемкость конструкции кронштейна крепления 27, упростить его конструкцию, улучшить технологию изготовления, а также оптимизировать расположение его крепежной оси 28 относительно установочной части 25, и в целом уменьшить материалоемкость коробки передач, упростить ее конструкцию и улучшить технологию ее изготовления.
Таким образом, заявляемая конструкция коробкой передач транспортного средства, в отличии от конструкции коробки передач прототипа - позволяет решить поставленную задачу и достичь следующий технический результат: повысить надежность и долговечность коробки
передач транспортного средства, упростить ее конструкцию, уменьшить ее материалоемкость, улучшить ее технологичность, а также существенное улучшить эргономику и качество переключения в ней передач.