Способ получения модификации коробки передач
METHOD TO PRODUCE MODIFICATION OF GEARBOX

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.).
Известна коробка передач с двумя многодисковыми сцеплениями, содержащая два соосных ведущих вала, расположенных один внутри другого, с установленными на них шестернями четных и нечетных передач, входящих в зацепление с шестернями постоянного зацепления соответствующих передач, имеющих возможность жесткого соединения с помощью синхронизаторов с ведомыми валами (Иванов А.Н., Солнцев А.Н., Гаевский В.В. и другие. Основы конструкции автомобиля. - М.: ООО «Книжное издательство «За рулем»», 2005. - 166 с.: ил.).
Все больше современных автомобилей одной марки и модели имеют разные схемы привода ведущих колес, коробки передач (КП) и при этом общий двигатель/двигатели. 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 применяются разные коробки передач, причем разными будут как механические КП, так и автоматические/автоматизированные КП - это увеличивает затраты на производство, эксплуатацию и ремонт. Следовательно, перспективная КП для решения большого количества эксплуатационных задач должна обладать универсальностью - применяться на автомобилях с передним, полным или задним приводом, с продольным или поперечным расположением двигателя и, при возможности, иметь автоматизированную модификацию. При этом особенно важно обеспечить максимально возможную унификацию между различными модификациями КП.
В качестве прототипа выбран способ получения модификаций несоосной коробки передач (см. патент RU 2600410, опубликован 20.10.2016 г.).
Способ заключается в том, что соосно валам, за их опорами в корпусе коробки передач, предусмотрена возможность установки и жесткого соединения с ними дополнительных валов, с расположенными на них ведущей шестерней зубчатой передачи привода ведущих колес и/или шестернями и муфтами включения дополнительных передач.
Недостаток способа - не использована возможность получения дополнительных модификаций за счет несоосной установки дополнительного вала.
Целью изобретения является способ получения модификаций базовой КП, в том числе автоматизированных, для 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 одновременно с соосной установкой дополнительных валов предусматривается возможность несоосной установки, по меньшей мере, одного дополнительного вала, при этом: во-первых, предусматривается взаимозаменяемость входного вала коробки передач, с установленным на нем сцеплением, на два соосных входных вала, расположенных один внутри другого, с установленным на них узлом двойного сцепления; во-вторых, предусматривается взаимозаменяемость некоторых пар шестерен четных и нечетных передач.
На нижеследующих кинематических схемах представлены возможные варианты базовых КП и их некоторые модификации, в том числе автоматизированные.
На фиг. 1 показана кинематическая схема одного из возможных вариантов базовой, например, двухступенчатой КП.
На фиг. 2 показана кинематическая схема модификации базовой КП с соосной установкой дополнительных валов, известной из уровня техники - 6-ступенчатой КП с пятой прямой передачей, предназначенной для автомобиля с продольным расположением двигателя. 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, соответствующей пункту 1 формулы изобретения - несоосной 6-ступенчатой КП, предназначенной для автомобиля с поперечным расположением двигателя и передними ведущими колесами.
На фиг. 4 показана кинематическая схема автоматизированной модификации, соответствующей пункту 2 формулы изобретения, несоосной 6-ступенчатой КП.
На фиг. 5 показана кинематическая схема модификации соосной 6-ступенчатой КП, предназначенной для автомобиля с продольным расположением двигателя, задними ведущими колесами и шестой прямой передачей.
На фиг. 6 показана кинематическая схема автоматизированной модификации соосной 6-ступенчатой КП.
На фиг. 7-17 показаны кинематические схемы возможных вариантов базовой КП и их некоторые модификации, в том числе автоматизированные.
В состав представленной на фиг. 1 кинематической схемы одного из возможных вариантов базовой КП входят установленные в опорах корпуса 1 входной вал 2 и параллельный ему выходной вал 3. У валов схематично обозначены возможности 4 и 5 соосной установки и жесткого соединения с ними дополнительных валов. Шестерни 6 и 7 жестко закреплены на входном валу 2. Шестерни 8 и 9 свободно установлены на выходном валу 3 и сцеплены с шестернями 6 и 7 соответственно. Шестерня 10 свободно установлена на выходном валу 3 и сцеплена с шестерней 7 через промежуточную шестерню 11. Муфты включения А(12) и В(13) установлены на выходном валу 3 между шестернями 8 и 9 и рядом с шестерней 10 соответственно.
В состав представленной на фиг. 3 кинематической схемы несоосной 6-ступенчатой КП входят те же самые детали, что и у рассмотренного выше состава базовой КП. А также входят установленные в опорах «корпуса конечных передач» 14, присоединяемому к корпусу 1, дополнительные валы 15 и 16, соосные и жестко связанные с выходным 3 и входным 2 валами соответственно. Также несоосно установлен дополнительный вал 17. Шестерни 18, 19 и 20 жестко закреплены на валу 16. Шестерни 21 и 22 свободно установлены на выходном валу 15 и сцеплены с шестернями 18 и 20 соответственно. Шестерни 23 и 24 свободно установлены на выходном валу 17 и сцеплены с шестернями 18 и 19 соответственно. На валах 15 и 17 жестко установлены ведущие шестерни главной передачи 25 и 26 соответственно, сцепленные с зубчатым колесом 27, закрепленным на корпусе дифференциала (на фиг. 3 не изображен), установленным в опорах «корпуса конечных передач» 14. Ведомый диск 28 сцепления установлен на входном валу 16. Муфта включения С(29) установлена на валу 15 между шестернями 21 и 22. Муфта включения D(30) установлена на валу 17 между шестернями 23 и 24.
В состав представленной на фиг. 4 кинематической схемы автоматизированной модификации входят те же самые детали, что и у рассмотренного выше состава несоосной 6-ступенчатой КП, но вместо входного вала 2 и дополнительного вала 16, с установленным на нем сцеплением 28, в опорах корпуса 14 установлены два соосных входных вала 31 и 32, расположенные один внутри другого, с установленным на них узлом двойного сцепления, при этом ведомый диск 33 левого сцепления (Л) установлен на входном валу 31, а ведомый диск 34 правого сцепления (П) установлен на входном валу 32. Также вместо пар шестерен 6-8 и 19-24 установлены взаимозаменяемые с ними пары шестерен 35-36 и 37-38 соответственно, но шестерня 38 устанавливается на вал 17. Места установки шестерен 6 и 18 перенесены на входной вал 32. Шестерня 8 устанавливается на вал 15.
Способ получения, на основе базовой КП, представленной на фиг. 1, модификаций, представленных на фигурах №№2-6, заключается в следующем:
- любая модификация условно разделена на две составляющие - «корпус базовой КП» (1) и «корпус конечных передач» (14),
- внутри «корпуса базовой КП» на валах размещаются шестерни и муфты включения 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, а также несооно расположенный по отношению к ним дополнительный вал (17), с установленными на них зубчатыми передачами, соединительными муфтами дополнительных передач, и другие узлы и детали. «Корпусы конечных передач» для автомобилей с продольной или поперечной установкой двигателя различаются тем, что в случае поперечной установки в корпусе может размещаться главная передача, а для получения модификации КП с прямой передачей ближняя к двигателю шестерня жестко соединяется с соосным выходному валу дополнительным валом, на который поступает крутящий момент двигателя,
- с одной или двух сторон с входным валом жестко соединяются дополнительные валы с установленными на них необходимых для осуществления работы КП узлами, механизмами или деталями (ведомым диском сцепления, муфтой, шестернями высших передач и т.д.),
- с одной или двух сторон с выходным валом жестко соединяются дополнительные валы с установленными на них необходимыми для осуществления работы КП механизмами или деталями (ведущими шестернями зубчатых или главных передач, муфтами, шестернями и т.д.),
- для получения автоматизированной модификации КП с ручным переключением передач: во-первых, входной вал с установленным на нем сцеплением заменяется на два соосных входных вала, расположенных один внутри другого, с установленным на них узлом двойного сцепления. Во-вторых, предусматривается взаимозаменяемость некоторых пар шестерен четных и нечетных передач. В данном случае корпус и расположенные в нем выходные валы с ведущими шестернями главной передачи, муфтами включения, шестернями первой, четвертой, шестой и задней передач остаются прежними. Пары шестерен третьей и пятой передач изготавливаются новые. Пары шестерен второй и пятой передач взаимно меняют место расположения на валах, а ведомая шестерня третьей передачи устанавливается на другом ведомом валу,
- скомпоновав нужным образом «конечные передачи» (узлы и детали) с «корпусом базовой КП», получаем модификацию, построенную на основе базовой КП.
Работа КП, представленной на фиг. 3, осуществляется следующим образом.
1, 2 передачи и передача заднего хода.
Осуществляются понятным специалисту способом передачи крутящего момента с ведомого диска сцепления 28 на вал 16, вал 2, при помощи пар шестерен 7-9 (1 передача), 6-8 (2 передача), 7-11-10 (задний ход) и муфты А, находящейся в правом (1 передача) или левом (2 передача) положении, муфты В, находящейся в левом (задняя передача) положении, на ведомый вал 3, вал 15, жестко связанную с ним ведущую шестерню 25 и зубчатое колесо 27 главной передачи, а далее, по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
3 и 4 передачи.
Осуществляются понятным специалисту способом передачи крутящего момента с ведомого диска сцепления 28 на вал 16, при помощи пар шестерен 20-22 (3 передача), 18-21 (4 передача), муфты С, находящейся в правом (3 передача) или левом (4 передача) положении, на ведомый вал 15, жестко связанную с ним ведущую шестерню 25 и зубчатое колесо 27 главной передачи, а далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
5 и 6 передачи.
Осуществляются понятным специалисту способом передачи крутящего момента с ведомого диска сцепления 28 на вал 16 при помощи пар шестерен 19-24 (5 передача), 18-23 (6 передача), муфты D, находящейся в правом (5 передача) или левом (6 передача) положении, на ведомый вал 17, жестко связанную с ним ведущую шестерню 26 и зубчатое колесо 27 главной передачи, а далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
Работа КП, представленной на фиг. 4, осуществляется следующим образом.
1 передача и задний ход.
Осуществляются аналогично рассмотренной выше работе КП, представленной на фиг. 3, но крутящий момент поступает на вал 31 с ведомого диска 33 левого сцепления (Л).
2 передача.
Крутящий момент с ведомого диска 34 правого сцепления (П) поступает на вал 32, при помощи пар шестерен 6-8, муфты С, находящейся в правом положении, передается на ведомый вал 15, жестко связанную с ним ведущую шестерню 25 и зубчатое колесо 27 главной передачи, а далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
3 передача.
Крутящий момент с ведомого диска 33 левого сцепления (Л) поступает на вал 31, при помощи пар шестерен 37-38, муфты D, находящейся в правом положении, передается на ведомый вал 17, жестко связанную с ним ведущую шестерню 26 и зубчатое колесо 27 главной передачи, а далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
4 и 6 передачи.
Осуществляются аналогично рассмотренной выше работе КП, представленной на фиг. 3, но крутящий момент поступает на вал 32 с ведомого диска 34 правого сцепления (П).
5 передача.
Крутящий момент с ведомого диска 33 левого сцепления (Л) поступает на вал 31, при помощи пар шестерен 35-36, муфты А, находящейся в левом положении, передается на ведомый вал 3, вал 15, жестко связанную с ним ведущую шестерню 25 и зубчатое колесо 27 главной передачи, а далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
Техническим результатом использования способа получения модификации (варианта конструкции) коробки передач является возможность создания на основе одной базовой коробки передач большого количества ее модификаций, в том числе автоматизированных, для транспортных средств 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.
Термин «базовая коробка передач» подразумевает существующие или вновь проектируемые 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. На кинематических схемах, подтверждающих возможность применения способа, рассматриваемого данным изобретением, представлены только некоторые из возможных вариантов КП.