Способ переключения коробки передач с помощью электронной синхронизации
METHOD FOR SWITCHING GEARBOX BY ELECTRONIC SYNCHRONIZATION

Уровень техники
Существуют различные способы переключения передаточного числа трансмиссии путем переключения зацепления шестерен, описанные, в том числе, в патенте RU 2268162 C1. Однако проблема динамических воздействий на зубья шестерен и другие части трансмиссии в момент переключения до конца не решены. Эта проблема ярко выражена в зубчатых трансмиссиях высокой мощности.
Раскрытие изобретения
Предлагается  отказаться от механических муфт в момент переключения и синхронизировать передаточные звенья трансмиссии путем управления скоростью и углом поворота ведущей шестерни с помощью  двигателя, управляемого специальной электронной системой.
Осуществление изобретения
Рассмотрим пример двухступенчатой коробки передач  встраиваемой в  корпус редуктора  зубчатой передачи колесной пары электрического железнодорожного локомотива мощностью 1200 киловатт. Устройство состоит из ведомой шестерни (1) колесной пары,  входную шестерню (2), варьирующее звено (3), содержащее кинематические звенья (4), переключающие  устройство (5). Всей системой управляет электронный контроллер (7), который может иметь, в том числе, функции автоматического и ручного переключения скоростей в момент движения и останова. Тяговый преобразователь  (8)  под управлением контроллера(7)и электронных датчиков положения зубьев (6) регулирует скорость и угол смещения электрического двигателя (9) так, чтобы в момент переключения скоростей зубчатое зацепление не имело ударов  и аварий. Кинематические звенья (4) в виде двух шестерен на одной оси имеют постоянное соединение с входной шестерней(2). Способ осуществим с электрическими двигателями, но возможно применение двигателей другого типа. Количество передач может быть более двух.
Способ состоит из следующих последовательных действий. В момент подготовки к движению контроллер (7) дает команду переключающему устройству (5) расцепить соединение ведомой шестерни и кинематических звеньев. Далее выдается команда на ориентацию зубьев кинематического звена (4) первой передачи с помощью тягового двигателя, имеющего постоянное соединение с ведущими шестернями. После ориентации осуществляется безударное соединение шестерен с помощью переключающего устройства (5). Локомотив трогается и после достижения необходимой скорости дается команда на включение следующей ступени. Под управлением контроллера (7) происходит расцепление с помощью переключающего устройства (5),далее осуществляется синхронизация скорости вращения двигателя с ориентацией зубьев кинематического звена (4) следующей ступени с ведомой шестерней (1) колесной пары. То есть ведомая и ведущие шестерни вращаются синхронно, но без зацепления. После этого производится безударное зацепление шестерен с помощью переключающего устройства (5) и далее происходит тяга локомотива с заданной скоростью. Синхронизация осуществляется с помощью сигналов от электронных датчиков (6), которые могут иметь различную конструкцию. Переключение ступеней при снижении скорости происходит аналогично способу, описанному выше.
Описание чертежей
На чертеже представлен рисунок  двухступенчатой коробки передач, встраиваемой в  корпус редуктора зубчатой передачи колесной пары электрического  железнодорожного локомотива, обозначение объектов описано в осуществлении изобретения. Положение шестерен показано в положении расцепления.
Технический результат
Предлагаемый способ позволяет достичь следующих целей.
Исключение ударов при переключении передач. Возможность отказаться от использования механических синхронизаторов и муфт сцепления, что позволит увеличить надежность. Уменьшение размеров трансмиссии, что позволяет встроить коробку передач в тяговый редуктор транспортного средства. Способ имеет приоритет применения в коробке редуктора колесной пары железнодорожного локомотива для оптимизации его тяги, но возможно применение в других транспортных средствах.