КОРОБКА ПЕРЕДАЧ ДЛЯ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
AUTOMOTIVE GEARBOX

Предлагаемая коробка передач относится к автотранспортным средствам и может быть применена для освобождения водителя от необходимости переключения передач с целью снижения напряженности труда, утомляемости и аварийности, повышения безопасности движения и надежности фрикционного сцепления.
Известна двухступенчатая коробка передач, содержащая гидротрансформатор, механическую планетарную коробку передач с многодисковым фрикционом, двумя ленточными тормозными механизмами и электрогидравлической системой управления, включающей гидронасос, скоростной и силовой регуляторы, гидроцилиндры и пр. (Вахламов В.К. Автомобили. Конструкция и элементы расчета. - М.: Академия, 2006. - С.111-113, рис.3.25).
Основными недостатками данной коробки передач являются сложность и высокая стоимость конструкции, потери мощности двигателя на работу системы управления (привод гидронасоса и пр.)
Наиболее близкой к предлагаемой является двухступенчатая коробка передач, содержащая планетарный косозубый цилиндрический редуктор с заблокированной (жестко связанной с картером коробки передач) солнечной шестерней, коронная шестерня которого установлена свободно на шлицах на ведущем валу коробки передач, а водило с сателлитами и их осями - на ведомом валу коробки передач, фрикционную многодисковую муфту, блокирующую в зависимости от соотношения осевой силы в зубчатом зацеплении редуктора и центробежной силы грузов, установленных на водиле, ведущий и ведомый валы (коронную шестерню и водило) для включения второй передачи (Гладов Г.И., Петренко A.M. Легковые автомобили отечественного и иностранного производства. - М.: Транспорт, 2002. - С.93-94, рис.3.12).
Недостатком данной конструкции является то, что при включении второй передачи солнечная шестерня редуктора остается заблокированной (т.е. жестко связанной с картером коробки передач), что приведет к остановке двигателя или поломке конструкции, т.е. нет механизма разблокирования солнечной шестерни, а если иметь в виду, что она разблокируется, на схеме и в описании отсутствует механизм, осуществляющий эту операцию, а также наличие трения скольжения между внешним левым торцом коронной шестерни и корпусом дисков муфты, что многократно снижает надежность коробки передач при движении на первой передаче.
Техническим результатом предлагаемой коробки передач является обеспечение работоспособности и повышение надежности конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что двухступенчатая коробка передач, содержащая цилиндрический косозубый планетарный редуктор, коронная шестерня которого подвижно установлена на шлицах на ведущем валу, а солнечная шестерня - свободно, и оси сателлитов - жестко на ведомом валу, фрикционную многодисковую муфту, ведущие диски которой через шлицы связаны с коронной шестерней, а ведомые - через корпус муфты - с осями сателлитов, и центробежные грузы на корпусе муфты, которые могут расходиться и через рабочие пружины сжимать диски, снабжена автоматической системой управления состоянием солнечной шестерни (блокирование, разблокирование), включающей тормозок, состоящий из дискового колодочного тормозного механизма, тормозной диск которого связан жестко с солнечной шестерней и тормозные колодки подвижно через ось - с неподвижным суппортом, приводные соединенные между собой горизонтальной тягой двуплечие рычаги, которые через эксцентрик, тягу и двуплечий рычаг с пружиной связаны с коронной шестерней, и через поводок эксцентрика и тягу - с рычагом управления непосредственно от водителя, а корпус муфты через диск и оси сателлитов жестко связан с водилом, левый крайний (со стороны двигателя) ведущий диск муфты крепится болтами к коронной шестерне, а исполнительные плечи центробежных грузов с перпендикулярно установленными по их концам втулками со сквозными шестигранными отверстиями, в которых подвижно установлены рычаги шестигранного сечения с вилками с радиальными осями с рабочими цилиндрическими роликами на подшипниках, через рабочие пружины прижимаются к коронной шестерне для сжатия дисков муфт.
На чертеже изображена схема предлагаемой коробки передач.
Предлагаемая коробка передач включает планетарный понижающий цилиндрический косозубый редуктор и автоматическую систему переключения с первой передачи на вторую. Планетарный редуктор состоит из ведущего вала 1, на котором подвижно на шлицах установлена коронная шестерня 2 с закрепленным на ней болтами крайним левым (со стороны двигателя) ведущим диском, солнечной шестерни 3, свободно установленной на ведомом валу 4 с жестко закрепленным на нем водилом 5 с осями 6 и сателлитами 7, находящимися в зацеплении с коронной и солнечной шестернями.
Автоматическая система переключения состоит из фрикционной муфты, ведущие диски 8 которой связаны через шлицы с коронной шестерней, а ведомые диски 9 через корпус 10 и диск - с осями сателлитов и водилом, и следовательно, с ведомым валом, центробежных грузов 11 с пружинами 12, закрепленных на осях на корпусе муфты, и автоматической системы управления состоянием солнечной шестерни, включающей тормозок, состоящий из дискового колодочного тормозного механизма, тормозной диск 13 которого связан жестко с солнечной шестерней и тормозные колодки 14 подвижно через оси 15 - с неподвижным суппортом (на схеме не показан), двуплечие приводные рычаги 16 и 17, нижние концы которых могут прижимать колодки к диску, а верхний конец более короткого двуплечего рычага через горизонтальную регулируемую по длине тягу 18 шарнирно соединяется с более длинным рычагом и через эксцентрик 19, тягу 20 и двуплечий рычаг 21 с пружиной 22 связаны с коронной шестерней, и через поводок 23 эксцентрика и тягу 24 с рычагом управления 25 с сектором и защелкой непосредственно от водителя. Корпус муфты 10, диск 26 и оси сателлитов 6 и водило жестко связаны. Левый крайний (со стороны двигателя) ведущий диск 27 муфты крепится болтами к коронной шестерне. Исполнительные плечи центробежных грузов со втулками по их концам со сквозными шестигранными отверстиями, в которых подвижно перпендикулярно установлены рычаги шестигранного сечения с вилками с радиальными осями 28 с рабочими цилиндрическими роликами 29 на подшипниках, через рабочие пружины прижимаются к коронной шестерне для сжатия дисков муфт.
Работает предлагаемая коробка передач следующим образом.
А) При использовании коробки передач на автотранспортном средстве с непостоянно замкнутым сцеплением или гидротрансформатором.
Рукоятка рычага управления тормозком находится в положении «Тормозок включен». При этом повернутый против часовой стрелки эксцентрик через рычаги 16 и 17 с тягой 18 прижмет тормозные колодки дискового тормозного механизма тормозка к диску. Кроме того, при работающем двигателе, включении сцепления и разгоне на первой передаче солнечная шестерня 3 редуктора за счет рабочей пружины 22 и осевой силы в зацеплении коронная шестерня 2 - сателлиты 7 окончательно заблокирована тормозком.
При достижении заданной скорости движения в процессе разгона центробежные силы грузиков 11 становятся больше осевых сил в зацеплении коронная шестерня - сателлиты, в результате фрикционная муфта коробки передач через исполнительные плечи грузиков, пружины 12, оси и цилиндрические ролики 29 начинает плавно включаться и передавать крутящий момент, а крутящий момент и осевая сила в зацеплении коронная шестерня - сателлиты - уменьшаться, при этом одновременно коронная шестерня 2 по шлицам ведущего вала плавно перемещается вправо и через рычаги 21, 17 и тягу 20 выключает тормозок системы управления, освобождая (разблокируя) солнечную шестерню 3.
При этом планетарный редуктор фрикционной муфтой блокируется, т.е. его ведущий и ведомый валы и связанные с ним детали вращаются как одно целое - включена вторая передача. При снижении скорости движения автотранспортного средства до заданного значения коробка передач будет автоматически переходить на первую передачу, а при достижении заданной скорости вновь переходить на вторую передачу в зависимости от сил сопротивления движению и положения педали газа.
Для движения накатом необходимо выключить сцепление или рукоятку рычага управления тормозком перевести в положение «Тормозок выключен», как показано на схеме.
Б) При использовании коробки передач на автотранспортном средстве с постоянно замкнутым сцеплением.
Автотранспортное средство неподвижно. При работающем двигателе, выключенном рукояткой рычага управления тормозке и включенном постоянно замкнутом фрикционном сцеплении ведущий вал, коронная шестерня, сателлиты и солнечная шестерня будут вращаться, а водило с ведомым валом будут неподвижны.
Для трогания автотранспортного средства с места водитель выключает сцепление, переводит рукоятку управления тормозком в положение «Тормозок включен», при этом солнечная шестерня тормозком блокируется, что соответствует включенной первой передаче.
Далее водитель, нажимая на газ, отпускает педаль сцепления. Автотранспортное средство трогается. При этом вращается ведущий вал с коронной шестерней, сателлиты, водило с корпусом фрикционной муфты и ведомым валом, а действующие осевые силы в зацеплении коронная шестерня - сателлиты увеличивают силу сжатия дисков муфты тормозка и препятствуют преждевременному включению фрикционной муфты от центробежных сил грузиков.
При достижении заданной скорости движения в процессе разгона центробежные силы грузиков 11 становятся больше осевых сил в зацеплении коронная шестерня - сателлиты, в результате фрикционная муфта коробки передач через исполнительные плечи грузиков, пружины 12, оси 27 и цилиндрические ролики 29 начинает плавно включаться и передавать крутящий момент, а крутящий момент и осевая сила в зацеплении коронная шестерня - сателлиты - уменьшаться, при этом одновременно коронная шестерня 2 по шлицам ведущего вала плавно перемещается вправо и через рычаги 21, 17 и тягу 20 выключает тормозок системы управления, освобождая (разблокируя) солнечную шестерню 3.
При этом планетарный редуктор фрикционной муфтой блокируется, т.е. его ведущий и ведомый валы и связанные с ним детали вращаются как одно целое - включена вторая передача. При снижении скорости движения автотранспортного средства до заданного значения коробка передач будет автоматически переходить на первую передачу и наоборот.
Таким образом, предлагаемая коробка передач для автотранспортного средства имеет простую конструкцию, небольшие габариты, массу и стоимость, не требует затрат энергии на работу ее системы управления, позволяет освободить водителя от необходимости переключения передач и управления фрикционным сцеплением в процессе движения с целью снижения напряженности труда и утомляемости водителя, аварийности и повышения безопасности движения и надежности фрикционного сцепления, которое будет использоваться только при трогании с места.