РАЗДАТОЧНАЯ КОРОБКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С МЕХАНИЗМОМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ
AUTOMOTIVE TRANSFER GEARBOX

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к приводам транспортных машин, устанавливаемых на транспортных средствах повышенной проходимости, предназначенных для движения как по дорогам общего пользования, так и по бездорожью.
Известна двухступенчатая раздаточная коробка транспортного средства с принудительно блокируемым межосевым дифференциалом и ручным управлением, содержащая входной, промежуточный, два выходных вала, на которых установлены два ряда шестерен, муфты переключения, межосевой дифференциал (книга «Автомобиль «Нива» ВА3-2121, Москва, Транспорт, 1985. - стр.42-45, фиг.32). Основными недостатками данной коробки являются: низкий кпд, т.к. входной и выходной валы, приводящие колеса заднего моста транспортного средства являются несоосными и поток мощности от входного до выходного вала происходит через две точки зацепления шестерен раздаточной коробки, где и происходит потеря передаваемой мощности; сложность конструкции, т.к. для получения двух ступеней в раздаточной коробке, прямой и понижающей, имеются два ряда шестерен, а для управления двумя муфтами переключения имеются два рычага управления раздаточной коробкой; ограниченные функциональные возможности из-за симметричного дифференциала, установленного в раздаточной коробке, не обеспечивающего пропорционального распределения потока мощности между мостами транспортного средства при непропорциональной их загрузке; невозможность переключения передачи во время движения автомобиля ввиду отсутствия механизмов для предварительного выравнивания угловых скоростей зубчатой муфты и соответствующей шестерни включаемой передачи.
Наиболее близкой по конструкции к заявляемой является раздаточная коробка транспортного средства, содержащая несимметричный цилиндрический дифференциал, обеспечивающий пропорциональное распределение потока мощности между мостами транспортного средства в зависимости от их загрузки и состоящий из трех центральных колес: солнечного и двух коронных, водила с парными короткими и длинными сателлитами, входной вал, жестко связанный с водилом, валы привода переднего и заднего ведущих мостов, соединяемые с центральными колесами при помощи четырехпозиционной муфты, установленной соосно валу привода заднего ведущего моста, блокировочной муфты, установленной на валу привода переднего ведущего моста, механизм управления муфтами (SU 1504119, A1 B60K 17/34, заявл. 17.12.1987, опубл. 30.08.1989).
Основными недостатками этой раздаточной коробки являются конструктивная сложность и функциональная ограниченность, заключающаяся в следующем: наличие двух коронных колес, имеющих внутреннее зацепление, технологическое выполнение которого значительно сложнее внешнего; большое количество возможных вариантов соединения между собой звеньев раздаточной коробки, обеспечивающих то или иное положение передачи потока мощности, половина из которых в реальной раздаточной коробке просто не нужны и практически не выполнимы по передаточным отношениям того или иного фиксированного положения; невозможность переключения передачи во время движения автомобиля; необходимость установки двух муфт, одна из которых четырехпозиционная и которые работают совместно и вразнобой. Чтобы обеспечить все положения муфт, требуется весьма сложный механизм управления.
В технике известен механизм переключения зубчатых передач, например, гитары станочного привода - механизм установки зубчатых колес между валами с неизменным межосевым расстоянием с целью изменения передаточного отношения (Крайнев A.M. Словарь-справочник по механизмам. М.: Машиностроение, 1984, с.64, фиг.2). Механизм устанавливают между шпинделем и валом коробки передач, передаточное отношение изменяют подбором и сменой зубчатых колес, число зубьев промежуточного зубчатого колеса не влияет на передаточное отношение. С помощью рычага задают межосевое расстояние, которое определяют поворотом кулисы, закрепляемой в определенном угловом положении фиксатором, расположенным в круговом пазу кулисы. Недостатком этого механизма является наличие дополнительных ручных операций для осуществления переключения - ослабление и закрепление фиксатора, перемещение, поворот и точная установка кулисы, перемещение промежуточного колеса. При этом необходима точная регулировка бокового зазора в зубчатых зацеплениях, т.е. необходима при каждом переключении настройка зубчатых зацеплений, что требует больших затрат труда и высокой квалификации оператора. Эти недостатки делают указанный механизм неприемлемым для раздаточных коробок транспортных машин, в которых переключение должно происходить быстро и просто.
В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в улучшении функциональных свойств раздаточной коробки передач за счет сокращения времени переключения и возможности переключения передач на ходу при одновременном упрощении конструкции.
Указанная задача решается тем, что в раздаточной коробке транспортного средства с механизмом переключения передач, содержащей корпус, в котором размещены несимметричный цилиндрический дифференциал, зубчатая муфта, водило с сателлитами, взаимодействующими с центральным колесом дифференциала, входной вал с шестернями, соединенный с водилом, валы приводов переднего и заднего ведущих мостов, а также содержит механизм переключения, содержащий фиксатор, согласно изобретению, водило установлено свободно на входном валу и содержит оси переключаемых сателлитов, находящихся в постоянном зацеплении с шестернями входного вала, но в попеременном зацеплении с коронной шестерней дифференциала, при этом механизм переключения передач выполнен в виде рычага с возможностью поворота вокруг оси, установленной в опорах на корпусе коробки, при этом в коротком плече рычага выполнена канавка для перемещения в ней толкателя, закрепленного в выступе водила, а в длинном плече рычага установлен шарнир поперечного поворота рычага, устанавливаемого попеременно в пазах фиксатора, соответствующих требуемой передаче.
Особенностью заявляемого изобретения является то, что предлагаемая раздаточная коробка обеспечивает переключение передач без предварительной синхронизации скоростей вращения включаемых шестерен за короткое время и во время движения транспортного средства, что осуществляется посредством водила с возможностью поворота вокруг оси входного вала, сателлитов с возможностью синхронного перемещения осей в пространстве и попеременного контакта с коронной шестерней дифференциала по полной линии зацепления, рычага переключения передач с поперечным шарниром в длинной части рычага и канавки для перемещения толкателя - в короткой его части. В фиксаторе механизма переключения выполнены пазы, в которых устанавливается длинное плечо рычага в соответствии с требуемой передачей: пониженной или повышенной.
Использование заявляемого изобретения в раздаточных коробках транспортных средств позволит упростить их конструкцию.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 дан общий вид раздаточной коробки транспортного средства с механизмом переключения передач; на фиг.2 приведена кинематическая схема раздаточной коробки; на фиг.3 дан вид А фиг.1.
Предлагаемая раздаточная коробка с механизмом переключения передач содержит корпус 1, входной вал 2, жестко установленные на входном валу шестерни повышенной 3 и пониженной 4 передачи, постоянно зацепленные с этими шестернями сателлиты 5 и 6, закрепленные на осях 7 и 8 водила 9. Водило 9 установлено свободно на входном валу 2, переключаемые сателлиты 5 и 6 водила, находящиеся в постоянном зацеплении с шестернями входного вала, установлены с возможностью попеременного зацепления с коронной шестерней 10 дифференциала 11. В корпусе коробки передач установлена зубчатая муфта 12 и размещены валы 13 и 14 приводов переднего и заднего ведущих мостов.
Для переключения и фиксации передач раздаточная коробка снабжена рычажным механизмом переключения передач, который содержит рычаг 15 с возможностью поворота вокруг оси 16, установленной в опорах 17 на корпусе 1 коробки. В коротком плече рычага выполнена канавка 18 для перемещения в ней толкателя 19, закрепленного в выступе водила 9. В длинном плече рычага 15 установлен шарнир 20 поперечного поворота рычага, устанавливаемого попеременно в пазу «А» (для пониженной передачи) или в пазу «Б» (для повышенной передачи) фиксатора 21.
Раздаточная коробка работает следующим образом.
При фиксированном положении рычага 15 в пазу «А» фиксатора 21 и блокированном зубчатой муфтой водиле крутящий момент от входного вала 2 и жестко установленной на нем шестерни пониженной передачи 4 передается через сателлит 6, ось 8 которого удерживает водило, на коренную шестерню 10 дифференциала 11 и дальше на валы 13 и 14 переднего и заднего ведущих мостов. Переключение передачи в раздаточной коробке осуществляется за счет поворота длинной части рычага 15 вокруг шарнира 20 поперечного поворота, вывода рычага 15 из паза «А» фиксатора 21, а затем перемещения рычага в направлении паза «Б» и фиксации в нем. При этом рычаг 15, вращаясь вокруг установленной в опорах 17 оси 16, через закрепленный в выступе водила 9 толкатель 19 при его движении по канавке 18 поворачивает водило 9 с осями 7 и 8 сателлитов 5 и 6 на входном валу 2 и, тем самым, размыкает зубчатую пару 6 и 10, а при дальнейшем повороте водила включает зубчатую пару 5 и 10.
Пример конкретного осуществления.
Раздаточная коробка транспортного средства с механизмом переключения передач заявляемой конструкции была изготовлена и испытана на кафедре «Автомобили» ГОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет». Коробка - механическая, двухступенчатая с межосевым цилиндрическим блокируемым дифференциалом, распределяющим момент между передним мостом и задним мостом в отношении 1:2 с постоянно включенным приводом на передний мост. Технические характеристики предлагаемой раздаточной коробки приведены в таблице.
№ пп
Наименование характеристики
Значение характеристики
1
Масса, кг
180
2
Передаточные числа
высшая передача - 1,59 низшая передача - 2,15
3
Шестерня повышенной передачи входного вала (3)
Модуль: 5 Число зубьев: 27
4
Шестерня пониженной передачи входного вала (4)
Модуль: 5 Число зубьев: 20
5
Сателлит повышенной передачи (5)
Модуль: 5 Число зубьев: 27
6
Сателлит пониженной передачи (6)
Модуль: 5 Число зубьев: 33
7
Коронная шестерня межосевого дифференциала (10)
Модуль: 5 Число зубьев: 43
8
Длина выступа водила (9) от оси входного вала до края выступа, мм
120
9
Длина короткого плеча рычага (15), мм
150
10
Длина длинного плеча рычага (15), мм
600
11
Угол поворота φ длинного плеча рычага от горизонтали при фиксации пониженной передачи, град
0
12
Угол поворота φ длинного плеча рычага от горизонтали при фиксации повышенной передачи, град
16
13
Угол поворота α длинного плеча рычага вокруг шарнира поперечного поворота (20) для вывода рычага (15) из пазов «А» и «Б» фиксатора (21), град
5
Предварительные результаты сборки и испытаний опытных образцов на кафедре «Автомобили» ГОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» подтвердили работоспособность предлагаемого решения и обеспечение безостановочного переключения передач за короткое время, что весьма важно при движении в сложных дорожных условиях и по бездорожью.