СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИКАЦИЙ НЕСООСНОЙ КП С, ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ, ДВУМЯ ВТОРИЧНЫМИ ВАЛАМИ
METHOD OF PRODUCING MODIFICATIONS OF MISALIGNED GB WITH AT LEAST TWO SECONDARY SHAFTS

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 современных автомобильных коробках передач (КП) с несоосным расположением входного и выходного валов применяются, главным образом, зубчатые колеса с постоянным зацеплением. При одном входном вале количество вторичных валов доходит до трех, а в несоосных коробках передач с двумя сцеплениями общее число валов достигает шести (см. патент ЕР 0733825 В1, фиг. 2, от 17,05,2000 г.). На конце каждого вторичного вала находится ведущая шестерня главной передачи. В большинстве современных КП с несоосной схемой на всех передачах переднего хода силовой поток передается через одно зубчатое зацепление, и поэтому осуществление передаточного числа, превышающего четыре единицы, возможно лишь при увеличении размеров конструкции. При этом от величины передаточного числа первой передачи напрямую зависит величина максимальной силы тяги на ведущих колесах. Чем больше сила тяги, тем большее сопротивление движению способен преодолеть автомобиль, или выше его динамические показатели на первой передаче, или ниже скорость движения на первой передаче. В зависимости от целевого предназначения автомобиля трансмиссия должна обеспечивать требуемое тяговое усилие. Зачастую, современные автомобили, разные по своему целевому назначению, комплектуются одними и теми же двигателями и коробками передач. Например, в одном варианте автомобиль может применяться в грузовом исполнении, в другом, в грузопассажирском, а в третьем иметь полноприводную трансмиссию с пассажирским вариантом. Примером является Фольксваген-транспортер. Или одна модификация автомобиля имеет моноприводную трансмиссию, а другая полноприводную (Митсубиси ASX и другие). При этом, если для коробок передач с соосным расположением входного и выходного валов имеется возможность оснастить автомобиль понижающей передачей в раздаточной коробке, то для несоосных КП, из-за применяемых в современном автомобилестроении конструктивных и компоновочных особенностей, это сделать весьма сложно. Таким образом, перспективные несоосные КП для решения большего количества эксплуатационных задач должны иметь возможности к модификации. При этом, особенно важно, количество элементов переключения передач оставить прежним.
Наиболее подходящей в качестве прототипа является 6-ступенчатая несоосная КП Фольксваген модель ОА5 (см. патент ЕР 1443245 А2, фиг. 2, от 4.08.2004 г.).
КП состоит из корпуса с размещенными в нем параллельными входным и тремя вторичными валами, 13 шестерен внешнего зацепления и расположенных между ними трех зубчатых муфт переключения шести передач переднего хода, зубчатой муфты заднего хода. На концах вторичных валов нарезаны ведущие шестерни главной передачи, зацепленные с ведомым колесом, закрепленным на корпусе дифференциала. Ведомая шестерня первой передачи жестко связана с ведущей шестерней передачи заднего хода. Для уменьшения осевого габарита КП, двухпозиционная муфта заднего хода расположена на отдельном вторичном валу.
Недостатками КП являются: во-первых, способ расположения «одна над другой» на вторичных валах двух муфт: первой-второй передач и заднего хода; во-вторых, пара шестерен задней передачи связана с парой шестерен первой передачи. Два данных конструктивных решения ограничивают число возможных модификаций КП.
Целью изобретения является способ модификаций несоосной КП, а именно, помимо базовой КП, получить следующие ее дополнительные модификации:
1 - с измененным (увеличенным или уменьшенным) передаточным числом первой передачи,
2 - с дополнительной передачей большего или меньшего значения передаточного числа, чем у низшей или высшей, соответственно, передачи,
3 - с измененным передаточным числом первой передачи и с дополнительной передачей большего или меньшего значения передаточного числа, чем у низшей или высшей, соответственно, передачи.
Указанная цель достигается тем, что дополнительно на трубчатом валу (9), с возможностью соединения с муфтой включения (В(16)), устанавливают шестерню (17), образующую зубчатую пару с шестерней (18), жестко закрепленную на вторичном валу (3), и также, на трубчатом валу (9) закрепляют шестерню (19), образующую зубчатую пару с шестерней (20), свободно установленную на вторичном валу (3) с возможностью соединения с муфтой включения (А(15)), а на втором вторичном валу (4) закрепляют зубчатый венец (12) с возможностью соединения с муфтой включения (В(16)).
Анализ патентов, научно-технической литературы не выявил известности заявляемой совокупности существующих признаков.
Рассматривая в качестве прототипа 6-ступенчатую несоосную КП Фольксваген модель ОА5, учитывая, указанные выше, ее конструктивные недостатки и устраняя их, в рамках данного изобретения, получим базовую несоосную КП, а ее модификации с измененным (увеличенным или уменьшенным) передаточным числом первой передачи получим путем увеличения числа пар шестерен, участвующих в передаче крутящего момента на первой передаче с одной (в базовой КП) до трех, в модифицированной КП. Дополнительную передачу получим добавлением пары сцепленных шестерен, расположенных на вторичных валах базовой КП. При этом, «модифицированная» первая передача включается по такой же схеме и теми же элементами переключения передач, что и в базовой КП. Управление дополнительной передачей осуществляется путем изменения муфты включения заднего хода с двухпозиционной на трехпозиционную, оставляя общее число соединительных муфт неизменным, а в схеме переключения передач появится дополнительная позиция включения понижающей передачи, расположенная на противоположном конце линии включения передачи заднего хода.
Базовая КП, в рамках данного изобретения, получит следующие модификации:
- Базовая КП с измененным (увеличенным) передаточным числом первой передачи,
- Базовая КП с понижающей передачей,
- Базовая КП с понижающей передачей и увеличенным передаточным числом первой передачи.
На фиг. 1 показана кинематическая схема базовой КП. Яркими линиями обозначены детали КП, участвующие в предлагаемой данным изобретением модификации, а бледными линиями остальные детали базовой КП. Они в данном изобретении не рассматриваются и соответствуют известному уровню техники.
На фиг. 2 представлена лучевая диаграмма базовой КП. На горизонталях приведены номера различных передач. В верхней таблице указаны величины передаточных чисел (u). В нижней таблице указаны интервалы между соседними передаточными числами (q). Вертикальный луч соответствует передаточному числу равному единице. Луч, направленный направо, указывает на замедляющую передачу. Чем положе луч, тем больше передаточное число. Луч, направленный налево, указывает на ускоряющую передачу.
На фиг. 3 показана кинематическая схема модифицированной базовой КП с понижающей передачей.
На фиг. 4 представлена лучевая диаграмма модифицированной базовой КП с понижающей передачей.
На фиг. 5 показана кинематическая схема модифицированной базовой КП с увеличенным передаточным числом первой передачи.
На фиг. 6 представлена лучевая диаграмма модифицированной базовой КП с увеличенным передаточным числом первой передачи.
На фиг. 7 показана кинематическая схема модифицированной базовой КП с понижающей передачей и увеличенным передаточным числом первой передачи.
На фиг. 8 представлена лучевая диаграмма модифицированной базовой КП с понижающей передачей и увеличенным передаточным числом первой передачи.
В состав представленной на фиг. 1 кинематической схемы, интересующего в рамках данного изобретения фрагмента входного и двух вторичных валов базовой КП, входят установленные в опорах корпуса 1 входной вал 2 и установленные параллельно с ним два вторичных вала 3 и 4. Шестерня 5 жестко закреплена на входном валу 2 и зацеплена с шестерней 6, объединенной в блок с шестерней 7, свободно установленный на вторичном валу 3. Шестерня 8 жестко связана с трубчатым валом 9 и зацеплена с шестерней 7. Трубчатый вал 9 свободно установлен на вторичном валу 4. Ведущие шестерни главной передачи 10 и 11 жестко связаны с вторичными валами 3 и 4 соответственно. Зубчатый венец 12 жестко закреплен на вторичном валу 4. Шестерня 13 жестко закреплена на входном валу 2. Шестерня 14 свободно установлена на вторичном валу 3. Шестерни 13 и 14 образуют зубчатую пару. Муфта А (15) расположена на вторичном валу 3 между шестернями 14 и 6. Муфта В (16) расположена на конце трубчатого вала 9, рядом с зубчатым венцом 12.
В состав представленной на фиг. 3 кинематической схемы, интересующего в рамках данного изобретения фрагмента входного и двух вторичных валов модифицированной базовой КП, входят те же самые детали с порядковыми номерами от 1 до 16, включительно, что и у рассмотренного выше состава базовой КП и дополнительно: шестерня 17 свободно установлена на трубчатом валу 9. Шестерня 18 жестко закреплена на вторичном валу 3. Шестерни 17 и 18 образуют зубчатую пару.
В состав представленной на фиг. 5 кинематической схемы, интересующего в рамках данного изобретения фрагмента входного и двух вторичных валов модифицированной базовой КП, входят те же самые детали с порядковыми номерами от 1 до 12, включительно, что и у рассмотренного выше состава базовой КП и дополнительно: шестерня 19 жестко закреплена на трубчатом валу 9. Шестерня 20 свободно установлена на вторичном валу 3. Шестерни 19 и 20 образуют зубчатую пару. Муфта А (15) расположена на вторичном валу 3 между шестернями 20 и 6. Муфта В (16) расположена на конце трубчатого вала 9, рядом с зубчатым венцом 12.
В состав представленной на фиг. 7 кинематической схемы входят такие же детали, что и в рассмотренном выше, составе модифицированной базовой КП для фиг. 5, и дополнительно: шестерня 17 свободно установлена на трубчатом валу 9. Шестерня 18 жестко закреплена на вторичном валу 3. Шестерни 17 и 18 образуют зубчатую пару.
Работа базовой КП, представленной на фиг. 1, осуществляется следующим образом.
1 передача.
Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 13-14 и муфту 15(А), находящуюся в левом положении, передается на вторичный вал 3 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 10. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи, что в данном изобретении является идентичным и не рассматриваемым. На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена лучом, соединяющим точки 0 и 1.
2 передача.
Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 5-6 и муфту 15(А), находящуюся в правом положении, передается на вторичный вал 3 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 10. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи, что в данном изобретении является идентичным и не рассматриваемым. На лучевой диаграмме (см. фиг.2) эта передача отражена лучом, соединяющим точки 0 и 2.
Задний ход.
Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 5-6, блок шестерен 6-7, пару шестерен 7-8, трубчатый вал 9 и муфту 16(В), находящуюся в правом положении, передается на зубчатый венец 12, вторичный вал 4 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 11. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи, что в данном изобретении является идентичным и не рассматриваемым. На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-2 и 2-ЗХ.
Работа модифицированной базовой КП представленной на фиг. 3, осуществляется следующим образом.
Понижающая передача.
Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 5-6, блок шестерен 6-7, пару шестерен 7-8, трубчатый вал 9 и муфту 16(В), находящуюся в левом положении, передается на пару шестерен 17-18, вторичный вал 3 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 10. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи, что в данном изобретении является идентичным и не рассматриваемым.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 4) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-2,2-ЗХ и ЗХ-П.
1 передача.
Аналогично, рассмотренной выше, работе базовой КП на первой передаче.
2 передача.
Аналогично, рассмотренной выше, работе базовой КП на второй передаче.
Задний ход.
Аналогично, рассмотренной выше, работе базовой КП на передаче заднего хода.
Работа модифицированной базовой КП, представленной на фиг.5, осуществляется следующим образом.
1 передача (с увеличенным передаточным числом).
Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 5-6, блок шестерен 6-7, пару шестерен 7-8, трубчатый вал 9, пару шестерен 19-20 и муфту 15(А), находящуюся в левом положении, передается на вторичный вал 3 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 10. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи, что в данном изобретении является идентичным и не рассматриваемым. На лучевой диаграмме (см. фиг. 6) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-2,2-ЗХ и ЗХ-1.
2 передача.
Аналогично, рассмотренной выше, работе базовой КП на второй передаче.
Задний ход.
Аналогично рассмотренной выше, работе базовой КП на передаче заднего хода.
Работа модифицированной базовой КП, представленной на фиг. 7, осуществляется следующим образом.
1 передача (с увеличенным передаточным числом).
Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 5-6, блок шестерен 7-8, трубчатый вал 9, пару шестерен 19-20 и муфту 15 (А), находящуюся в левом положении, передается на вторичный вал 3 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 10. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи, что в данном изобретении является идентичным и не рассматриваемым.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 8) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-2, 2-ЗХ и ЗХ-1.
2 передача.
Аналогично, рассмотренной выше, работе базовой КП на второй передаче.
Задний ход.
Аналогично, рассмотренной выше, работе базовой КП на передаче заднего хода.
Понижающая передача.
Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 5-6, блок шестерен 6-7, пару шестерен 7-8, трубчатый вал 9 и муфту 16(B), находящуюся в левом положении, передается на пару шестерен 17-18, вторичный вал 3 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 10. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи, что в данном изобретении является идентичным и не рассматриваемым. На лучевой диаграмме (см. фиг. 8) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-2, 2-ЗХ и ЗХ-П…
Использование предложенного способа получения модификаций базовой несоосной КП позволяет решать большее количество эксплуатационных задач на автомобилях с разными целевыми предназначениями. При этом, основные узлы, детали, схема переключения основных передач переднего хода, передачи заднего хода базовой и модифицированных КП остаются неизменными, что обеспечивает высокую степень унификации и снижение затрат на производство и ремонт. Применение понижающей передачи расширит эксплуатационные возможности автомобилей грузового назначения. Автомобили одной модели, но разные по комплектации (с или без понижающей передачи в полноприводной трансмиссии), получат унифицированные раздаточную коробку, карданные передачи и т.д. Автомобили одной модели, но оснащенные двигателями с существенной разницей в мощности, получат унифицированные КП с дополнительной передачей и/или с первой передачей с измененным (увеличенным или уменьшенным) передаточным числом. Включение дополнительной передачи рычагом переключения основных передач облегчает труд водителя и позволяет обойтись без других элементов управления в салоне автомобиля.
Термин «базовая несоосная коробка передач» подразумевает существующие или вновь проектируемые несоосные КП, к которым может быть применен рассмотренный способ. 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.
Список цитируемых источников и использованной литературы
1. Автомобили: Конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия. Под ред. А.И. Гришкевича. - Мн.: Выш. шк., 1985. - 240 с.
2. Патент ЕР 1443245 А2, фиг. 2, от 4.08.2004 г.
3. Патент ЕР 0733825 В1, фиг. 2, от 17.05.2000 г.
4. Патент RU 2167772.