КОРОБКА ПЕРЕДАЧ К АВТОТРАНСПОРТНОМУ СРЕДСТВУ
GEARBOX TO MOTOR VEHICLE

Предлагаемая коробка передач относится к транспортным средствам и может быть применена на автотранспортных средствах для освобождения водителя от необходимости переключения передач с целью снижения напряженности труда, утомляемости и аварийности, повышения безопасности движения и надежности фрикционного сцепления.
Известна четырехступенчатая коробка передач, содержащая гидротрансформатор, вращающиеся дисковые фрикционы, неподвижные дисковые фрикционы (тормоза), блоки планетарных шестерен и электрогидравлическую систему управления, включающую гидронасос, скоростной и силовой регуляторы, гидроцилиндры и пр. (Гладов Г.И., Петренко A.M. Легковые автомобили отечественного и иностранного производства. - М.: Транспорт. - 2002. - С.91-92, рис.3.11).
Основными недостатками данной коробки передач является 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 цилиндрический косозубый редуктор, коронная шестерня которого подвижно установлена на шлицах на ведущем валу, а солнечная шестерня - свободно и водило с сателлитами и их осями - жестко на ведомом валу, фрикционную многодисковую муфту, ведущие диски которой через шлицы связаны с коронной шестерней, а ведомые - через корпус муфты - с водилом и центробежные грузы на корпусе муфты, которые в зависимости от соотношения осевой силы в зубчатом зацеплении редуктора и их центробежной силы могут расходиться и через рабочие пружины сжимать диски, блокируя, таким образом, ведущий и ведомый валы для включения второй передачи и автоматическую систему управления состоянием солнечной шестерни (блокирование - первая передача, разблокирование - вторая передача), включающей тормозок, состоящий из шкива, жестко установленного на ступице солнечной шестерни, тормозная лента которого через тяги и двуплечие рычаги с пружиной связана с коронной шестерней, а также с рычагом управления непосредственно от водителя, а с целью устранения трения скольжения между коронной шестерней и корпусом муфты левая сторона последнего установлена через подшипник на шейке коронной шестерни, причем между корпусом муфты и коронной шестерней имеется зазор (патент РФ №2444659, 10.03.2012, Бюл. №7).
Недостатком данной конструкции является недостаточное количество ступеней и отсутствие заднего хода в зависимости от разнообразных условий эксплуатации автотранспортного средства.
Техническим результатом предлагаемой коробки передач является увеличение количества ступеней и обеспечение заднего хода автотранспортного средства.
Указанный технический результат достигается тем, что коробка передач, включающая планетарный цилиндрический косозубый редуктор, коронная шестерня которого подвижно установлена на шлицах на ведущем валу, а солнечная шестерня - свободно и водило с сателлитами и их осями - жестко на ведомом валу, фрикционную многодисковую муфту, ведущие диски которой через шлицы связаны с коронной шестерней, а ведомые - через корпус муфты - с водилом и центробежные грузы на корпусе муфты, которые в зависимости от соотношения осевой силы в зубчатом зацеплении редуктора и их центробежной силы могут расходиться и через рабочие пружины сжимать диски, блокируя, таким образом, ведущие и ведомые валы для включения второй передачи и автоматическую систему управления состоянием солнечной шестерни (блокирование - первая передача, разблокирование - вторая передача), включающей тормозок, состоящий из шкива, жестко установленного на ступице солнечной шестерни, тормозная лента которого через тяги и двуплечие рычаги с пружиной связана с коронной шестерней, а также с рычагом управления непосредственно от водителя, а с целью устранения трения скольжения между коронной шестерней и корпусом муфты левая сторона последнего установлена через подшипник на шейке коронной шестерни, причем между корпусом муфты и коронной шестерней имеется зазор, имеет три последовательно соединенных планетарных цилиндрических косозубых редуктора с фрикционными муфтами с грузами с пружинами и автоматическими системами управления состоянием солнечной шестерни - три модуля, так что ведомый вал предыдущего модуля является ведущим валом последующего, установленный за последним модулем механизм реверса, включающий ведущую шестерню, установленную подвижно на шлицах на ведомом валу третьего модуля с осевым венцом меньшего диаметра с внутренними зубьями, ведомую, установленную жестко на валу реверса, блок шестерен и паразитную шестерню заднего хода, установленные свободно на осях, параллельных валам реверса.
На чертеже изображена схема предлагаемой коробки передач.
Предлагаемая коробка передач состоит из трех последовательно соединенных модулей, каждый из которых включает планетарный понижающий цилиндрический косозубый редуктор с автоматической системой переключения передач. Планетарный редуктор состоит из ведущего вала 1, на котором подвижно на шлицах установлена коронная шестерня 2, 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 передач состоит из фрикционной муфты, ведущие диски 8 которой связаны через шлицы с коронной шестерней, а ведомые диски 9 через корпус 10 - с 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 шкива 13, жестко установленного на ступице солнечной шестерни, тормозная лента 14 которого через тяги 15 и 16 и двуплечие рычаги 17 и 18 с пружиной 19 связана с коронной шестерней, а также у первого (левого) модуля через тягу 20, двуплечий рычаг 21, тягу 22 с рычагом управления 23 с сектором и фиксатором непосредственно от водителя. Левая сторона корпуса муфты опирается на подшипник 24, установленный на шейке 25 коронной шестерни.
Механизм реверса включает ведущую шестерню 26, установленную подвижно на шлицах на ведомом валу третьего модуля с осевым венцом меньшего диаметра с внутренними зубьями, ведомую шестерню 27, установленную жестко на валу 28 реверса, блок шестерен 29 и паразитную шестерню 30 заднего хода, установленные свободно на осях, параллельных валам реверса.
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 работающем двигателе, включении сцепления и разгоне на первой передаче солнечные шестерни 3 всех модулей редукторов за счет рабочих пружин 19 и осевых сил в зацеплениях коронная шестерня 2 - сателлиты 7 заблокированы тормозками.
При достижении заданной скорости движения в процессе разгона на первой передаче центробежные силы грузиков 11 в первом модуле становятся больше осевых сил в зацеплении коронная шестерня - сателлиты, в результате фрикционная муфта модуля через исполнительные плечи грузиков и пружины 12 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 18, 17 и тяги 16, 15 выключает тормозок системы управления первого модуля, освобождая (разблокируя) его солнечную шестерню 3.
При этом планетарный редуктор первого модуля фрикционной муфтой блокируется, т.е. его ведущий и ведомый валы и связанные с ним детали вращаются как одно целое - включена вторая передача. Далее идет разгон на второй передаче. При этом аналогично проходит рабочий процесс во втором модуле и при заданной скорости включается третья передача блокированием его планетарного механизма. Также включается и четвертая передача третьим модулем. При снижении скорости движения автотранспортного средства до заданного значения коробка передач будет автоматически переходить на предыдущую передачу, а при достижении заданной скорости вновь переходить на более высшую передачу в зависимости от сил сопротивления движению и положения педали газа.
Для движения накатом необходимо выключить сцепление или рукоятку рычага управления тормозком первого модуля перевести в положение «Тормозок выключен», как 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 первого модуля 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 лентой тормозка первого модуля в положение «Тормозок включен», при этом солнечная шестерня первого модуля тормозком блокируется, что соответствует включенной первой передаче.
Далее водитель, нажимая на газ, отпускает педаль сцепления. Автотранспортное средство трогается. При этом вращаются ведущие валы с коронными шестернями, сателлитами, водилами с корпусами фрикционных муфт и ведомыми валами всех модулей, а действующие осевые силы в зацеплениях коронные шестерни - сателлиты увеличивают силу затяжки лент тормозков и препятствуют преждевременному включению фрикционных муфт от центробежных сил грузиков.
При достижении заданной скорости движения в процессе разгона центробежные силы грузиков 11 в первом модуле становятся больше осевых сил в зацеплении коронная шестерня - сателлиты, в результате фрикционная муфта этого модуля через исполнительные плечи грузиков и пружины 12 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 18, 17 и тяги 16, 15 выключает тормозок системы управления, освобождая (разблокируя) солнечную шестерню 3 первого модуля.
При этом планетарный редуктор первого модуля фрикционной муфтой блокируется, т.е. его ведущий и ведомый валы и связанные с ним детали вращаются как одно целое - включена вторая передача. Аналогично происходит работа второго и третьего модулей при включении третьей и четвертой передач. При снижении скорости движения автотранспортного средства до заданного значения коробка передач будет автоматически переходить на нижеследующие передачи и наоборот.
Механизм реверса работает следующим образом. Для движения автотранспортного средства вперед шестерня 26 реверса переводится водителем с помощью механизма управления в крайнее правое положение и ее осевым венцом с внутренними зубьями жестко соединяется с зубчатым венцом шестерни 27 на ведомом валу реверса (коробки передач).
Для движения автотранспортного средства задним ходом шестерня 26 механизма реверса переводится влево и соединяется с большим венцом блока 29 двух шестерен, а паразитная шестерня 30 перемещением влево вводится в зацепление с шестерней 27 на ведомом валу реверса и с правым меньшим зубчатым венцом блока двух шестерен 29.
При последовательном соединении четырех и более модулей можно получить пяти-, шести- и т.д. ступенчатые автоматические коробки передач.
Таким образом, предлагаемая коробка передач 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.