СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВАРИАНТОВ КОНСТРУКЦИИ НЕСООСНОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ
METHOD OF MISALIGNED GEARBOX VERSIONS DESIGNING

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 схемы привода ведущих колес, двигатели, коробки передач и так далее. 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 подходящей по конструкции в качестве прототипа является 6-ступенчатая несоосная КП Peugeot (см. патент ЕР 0710786 В1, от 6,05,1999 г., фиг. 1).
КП состоит из корпуса с параллельно размещенными в нем входным и выходным валами, с установленными на них шестернями внешнего зацепления и соединительными муфтами переключения шести передач прямого хода и передачи заднего хода. Корпус КП состоит из двух частей: первая содержит две муфты и четыре пары шестерней низших (с 1 по 4) передач, а вторая - муфту и две пары шестерней высших передач. На выходном валу жестко закреплена ведущая шестерня главной передачи, сцепленная с ведомым колесом, закрепленным на корпусе дифференциала.
Недостатком КП Peugeot является возможность применения только на автомобилях с поперечным расположением двигателя.
Целью изобретения является способ получения вариантов конструкции (модификаций) базовой несоосной КП и дальнейшего применения получаемых модификаций в следующих вариантах трансмиссий:
1 - с продольным расположением двигателя транспортного средства 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 валам, за их опорами в корпусе коробки передач, предусмотрена возможность установки и жесткого соединения с ними дополнительных валов, а также предусмотрена возможность жесткой установки на дополнительном валу, который соосен выходному валу, ведущей шестерни зубчатой передачи привода ведущих колес.
Также, возможно, что на дополнительных валах установлены, по меньшей мере, одна пара сцепленных шестерен и, по меньшей мере, одна соединительная муфта.
Также, возможно, что ведущая шестерня зубчатой передачи привода ведущих колес объединена с шестерней дополнительного вала, который соосен выходному валу.
Также, возможно, что к корпусу прикрепляется крышка с опорами для вала, который соосен входному валу и жестко связан с дальней от двигателя шестерней.
Также, возможно, что крутящий момент двигателя транспортного средства поступает на дополнительный вал, который соосен выходному валу и жестко связан с ближней к двигателю шестерней.
На нижеследующих кинематических схемах представлены: возможный вариант базовой КП и ее некоторые модификации, подтверждающие возможность применения способа, рассматриваемого данным изобретением, к несоосным коробкам передач.
На фиг. 1 показана кинематическая схема одного из возможных типовых вариантов базовой, например, четырехступенчатой несоосной 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 показана кинематическая схема модификации базовой КП, а именно несоосной 5-ступенчатой КП, предназначенной для автомобиля с поперечным расположением двигателя и передними ведущими колесами. Яркими линиями обозначаются детали, добавляемые к базовой КП, или дополнительные детали в ее модификациях, а бледными линиями остальные детали КП.
На фиг. 3 показана кинематическая схема модификации базовой КП, а именно соосной 5-ступенчатой КП, предназначенной для автомобиля с продольным расположением двигателя, задними ведущими колесами и пятой прямой передачей.
На фиг. 4 показана кинематическая схема модификации базовой КП - соосной 5-ступенчатой КП, предназначенной для автомобиля с продольным расположением двигателя, задними ведущими колесами и четвертой прямой передачей.
На фиг. 5 показана кинематическая схема модификации базовой КП - несоосной 5-ступенчатой КП, предназначенной для автомобиля с продольным расположением двигателя.
На фиг. 6 показана кинематическая схема модификации базовой КП - соосной 6-ступенчатой КП, предназначенной для автомобиля с продольным расположением двигателя, задними ведущими колесами и четвертой прямой передачей.
На фиг. 7 показана кинематическая схема модификации базовой КП - несоосной 6-ступенчатой КП, предназначенной для автомобиля с продольным расположением двигателя.
На фиг. 8 показана кинематическая схема модификации базовой КП - несоосной 6-ступенчатой КП, предназначенной для автомобиля с поперечным расположением двигателя и передними ведущими колесами.
На фиг. 9 показана кинематическая схема модификации базовой КП - соосной 6-ступенчатой КП, предназначенной для автомобиля с продольным расположением двигателя, задними ведущими колесами и пятой прямой передачей.
На фиг. 10 показана кинематическая схема модификации базовой КП - соосной 6-ступенчатой КП, предназначенной для автомобиля с продольным расположением двигателя, задними ведущими колесами и шестой прямой передачей.
На фиг. 11 показана кинематическая схема модификации базовой КП - несоосной 6-ступенчатой КП, предназначенной для автомобиля с продольным расположением двигателя.
На фиг. 12 показана кинематическая схема модификации базовой КП - несоосной 6-ступенчатой КП, предназначенной для автомобиля с поперечным расположением двигателя и передними ведущими колесами.
На фиг. 13 показана кинематическая схема модификации базовой КП - соосной 6-ступенчатой КП, предназначенной для автомобиля с продольным расположением двигателя, задними ведущими колесами и пятой прямой передачей.
На фиг. 14 показана кинематическая схема модификации базовой КП - соосной 6-ступенчатой КП, предназначенной для автомобиля с продольным расположением двигателя, задними ведущими колесами и шестой прямой передачей.
На фиг. 15 показана кинематическая схема модификации базовой КП - несоосной 6-ступенчатой КП, предназначенной для автомобиля с поперечным или продольным расположением двигателя автомобиля.
В состав представленных на фиг. 1 и фиг. 5 кинематических схем базовых КП входят установленные в опорах корпуса 1 входной вал 2 и параллельный ему выходной вал 3. У валов 2 и 3 схематично обозначены возможности 4 и 5, соответственно, соосной установки и жесткого соединения с ними дополнительных валов 6 и 7, соответственно. Также, схематично обозначена возможность 8 жесткого соединения шестерни 9 с дополнительными валами 6 или 7, в зависимости от модификации базовой КП.
В состав представленной на фиг. 4 кинематической схемы соосной модификации базовой КП входят те же самые детали, что и у рассмотренного выше состава базовой КП, представленной на фиг. 1. Но при этом дополнительный вал 6 является входным, соосным выходному валу 3 и жестко связанным с ближней к двигателю шестерней 9, а вал 2 становится промежуточным.
В состав представленной на фиг. 6 кинематической схемы несоосной 5-ступенчатой КП входят те же самые детали, что и у рассмотренного выше состава базовой КП. А также входят установленные в опорах «крышки корпуса конечных передач» 10 дополнительные валы 6 и 7, соосные и жестко связанные с входным 2 и выходным 3 валами, соответственно. На валу 6 свободно установлена шестерня 11 пятой передачи, находящаяся в постоянном зацеплении с шестерней 12, закрепленной на валу 7 и сцепленной с зубчатым колесом 13 главной передачи, закрепленным на корпусе дифференциала (на фиг. 6 не изображен), который установлен в опорах «крышки корпуса конечных передач» 10. Ступица муфты включения 14 пятой передачи закреплена на валу 6.
Работа базовых КП, представленных на фиг. 1, фиг. 4 и фиг. 5, осуществляется следующим образом.
1, 2, 3 и 4 передачи.
Осуществляются понятным специалисту способом передачи крутящего момента с входного дополнительного вала 6, через вал 2 на выходной дополнительный вал 7 при помощи пар шестерней соответствующих передач и соединительных муфт.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эти передачи отражены лучами 0-1, 0-2, 0-3, 0-4, соответственно. На лучевой диаграмме (см. фиг. 3) эти передачи отражены лучами 0-II-1, 0-II-2, 0-II-3, точка 4, соответственно.
Способ получения, на основе базовой несоосной КП, представленной на фиг. 5, модификаций, представленных на фигурах №№ 6-15, заключается в следующем:
- любая модификация условно разделена на две составляющие - «корпус базовой КП» и «корпус конечных передач» («крышка корпуса коробки передач»),
- внутри «корпуса базовой КП» на валах размещаются шестерни и соединительные муфты передачи заднего хода и низших передач,
- за опоры валов в «корпусе базовой КП» вынесен «корпус конечных передач», внутри которого располагаются соосные входному 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. Также, при необходимости, в «корпусе конечных передач» размещается главная передача,
- с одной или двух сторон, с входным валом, жестко соединяются дополнительные валы с установленными на них необходимыми, для осуществления работы КП, узлами, механизмами или деталями (ведомым диском сцепления, муфтой переключения и шестернями дополнительных передач и так далее),
- с одной или двух сторон, с выходным валом, жестко соединяются дополнительные валы с установленными на них необходимыми, для осуществления работы КП, механизмами или деталями (ведущие шестерни зубчатых передач, главных передач и так далее),
- для получения модификации КП с прямой передачей дальняя от двигателя шестерня жестко соединяется с соосным входному валу выходным дополнительным валом, расположенным на опорах в крышке корпуса модификации КП. При этом возможно получить модификации КП с разными вариантами прямых передач. А именно в первой модификации прямой будет, например, пятая передача, во второй - четвертая.
- скомпоновав нужным образом «конечные передачи» (узлы и детали) с «корпусом базовой КП», получаем модификацию, построенную на основе базовой несоосной КП.
Некоторые варианты модификаций базовой КП приведены в нижеследующих примерах.
Пример №1 (см. фиг. 6). Для получения несоосной 5-ступенчатой КП, между базовой КП и двигателем, в «корпусе конечных передач», на дополнительных валах устанавливается пара шестерней пятой передачи и муфта ее включения. Картер сцепления крепится к «корпусу конечных передач», а он - к «корпусу базовой КП». Первый дополнительный вал жестко связан с входным валом и на нем установлены: ведомый диск сцепления (на фиг. 6 не показан), ведущая шестерня пятой передачи и муфта ее включения. Второй дополнительный вал жестко связан с выходным валом и на нем закреплена ведомая шестерня пятой передачи, которая, одновременно, является ведущей шестерней главной передачи (на фиг. 6 не показана), установленной в опорах «корпуса конечных передач».
Пример №2 (см. фиг. 7). Для получения соосной 5-ступенчатой КП, в «корпусе конечных передач», на дополнительных валах устанавливается пара шестерней и муфта включения пятой передачи. Картер сцепления крепится к «корпусу базовой КП», а он к «корпусу конечных передач». Первый и второй дополнительные валы жестко связаны с входным валом и на них установлены ведомый диск сцепления и муфта включения пятой передачи.
Третий дополнительный вал жестко связан с выходным валом базовой КП и на нем закреплена шестерня зубчатой передачи привода ведущих колес, сцепленная с шестерней, жестко связанной с выходным валом КП, который соосен входному валу и расположен на опорах в крышке корпуса КП.
Пример №3 (см. фиг. 8). Для получения соосной 5-ступенчатой КП между базовой КП и двигателем на дополнительных валах, в «корпусе конечных передач», устанавливается пара шестерней пятой передачи и муфта ее включения. Картер сцепления крепится к «корпусу конечных передач», а он к корпусу базовой КП. Первый дополнительный вал жестко связан с входным валом и на нем установлены: ведомый диск сцепления (на фиг. 8 не показан), ведущая шестерня пятой передачи и муфта ее включения. Второй дополнительный вал жестко связан с выходным валом и на нем закреплена ведомая шестерня пятой передачи. С шестерней входного вала четвертой передачи жестко связан выходной вал КП, соосный входному валу и расположенный на опорах в крышке корпуса КП.
Пример №4 (см. фиг. 9). Для получения несоосной 5-ступенчатой КП - аналогично алгоритму примера №4, но крутящий момент «снимается» не с шестерни четвертой передачи, а с выходного вала.
На фигурах №№ 10-15 представлены понятные специалисту кинематические схемы 6-ступенчатых КП, полученные на основе базовой КП аналогичным путем вышерассмотренных примеров.
Техническим результатом использования способа получения вариантов конструкции (модификаций) несоосной 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 несоосная коробка передач» подразумевает существующие или вновь проектируемые несоосные 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.
Три варианта описания работы и построения модификаций базовых КП, в общем, без учета различий в конструкции, применимы к каждому из рассмотренных двух возможных вариантов базовой КП, а в виду необходимости краткого изложения, но с полнотой, достаточной для осуществления изобретения, иной порядок описания способствует лучшему пониманию.
На кинематических схемах, подтверждающих возможность применения способа, рассматриваемого данным изобретением, к несоосным коробкам передач, представлены только некоторые из большого количества возможных вариантов.