АВТОМАТИЧЕСКАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ К ТРАНСПОРТНОМУ СРЕДСТВУ
AUTOMATIC GEARBOX FOR THE VEHICLE

Изобретение относится к коробкам передач транспортных средств и может быть применено на автотранспортных средствах с целью снижения напряженности труда, утомляемости водителя, аварийности и повышения надежности фрикционного сцепления.
Известна четырехступенчатая коробка передач (КП), 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 являются сложность и высокая стоимость конструкции, потери мощности двигателя на работу системы управления (привод гидронасоса и пр.).
Наиболее близкой к предлагаемой конструкции является двухступенчатая коробка передач, содержащая цилиндрический косозубый планетарный редуктор, коронная шестерня которого установлена подвижно на шлицах на ведущем валу, солнечная шестерня - свободно, а 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), включающую тормозок, состоящий из дисковой муфты, корпус которой связан жестко с солнечной шестерней, ведущие и ведомые диски муфты связаны подвижно через шлицы соответственно с корпусом муфты и с неподвижной трубчатой осью, кольцо включения которой через двуплечие рычаги с пружиной и тягу связано с коронной шестерней, а также через эксцентрик - с рычагом управления непосредственно от водителя, а корпус фрикционной многодисковой муфты и водило жестко связаны, левый крайний (со стороны двигателя) ведущий диск выполнен заодно с коронной шестерней, а исполнительные плечи центробежных грузов через рабочие пружины и установленный на ступице коронной шестерни упорный подшипник упираются в коронную шестерню (патент РФ №2481511, 10.05.2013. Бюл. №13).
Недостатком данной конструкции коробки передач является недостаточное количество ступеней и отсутствие заднего хода в зависимости от разнообразных условий эксплуатации автотранспортного средства (АТС).
Технический результат предлагаемой автоматической коробки передач к транспортному средству - увеличение количества ступеней и обеспечение заднего хода автотранспортного средства.
Указанный технический результат достигается тем, что автоматическая коробка передач к транспортному средству, содержащая цилиндрический косозубый планетарный редуктор, коронная шестерня которого установлена подвижно на шлицах на ведущем валу, а солнечная шестерня - свободно и водило с сателлитами и их осями - жестко на ведомом валу, и автоматическую систему переключения, включающую фрикционную многодисковую муфту, ведущие диски которой через шлицы связаны с коронной шестерней, а ведомые - через корпус муфты - с водилом, причем левый крайний ведущий диск связан жестко с коронной шестерней и центробежные грузы, закрепленные на корпусе муфты, исполнительные плечи которых упираются через упорный подшипник, установленный на ступице коронной шестерни, в левый торец коронной шестерни и автоматическую систему управления состоянием солнечной шестерни, включающую тормозок, состоящий из дисковой муфты, корпус которой связан жестко с солнечной шестерней, ведущие и ведомые диски муфты связаны подвижно через шлицы соответственно с корпусом муфты и с неподвижной трубчатой осью, кольцо включения которой через двуплечие рычаги с пружиной и тягу связано с коронной шестерней, а также через эксцентрик - с рычагом управления непосредственно от водителя, имеет четыре последовательно соединенных цилиндрических косозубых планетарных редуктора с фрикционными многодисковыми муфтами с грузами с пружинами и автоматическими системами управления состоянием солнечной шестерни - четыре модуля, так, что ведомый вал предыдущего модуля является ведущим валом последующего и установленный за последним модулем механизм реверса, включающий ведущую шестерню, установленную жестко на ведомом валу четвертого модуля, ведомую шестерню с внутренними зубьями, установленную на валу реверса подвижно на шлицах, шкив с зубчатым венцом справа и с тормозной лентой, жестко закрепленный на правом конце могущей (имеющей возможность) вращаться трубчатой оси дисковой муфты автоматической системы управления состоянием солнечной шестерни четвертого модуля и установленную относительно наружной боковой цилиндрической поверхности корпуса фрикционной многодисковой муфты четвертого модуля тормозную ленту, образующую с этим корпусом тормоз, и тормозные ленты этого тормоза и шкива с зубчатым венцом указанной трубчатой оси четвертого модуля и ведомая шестерня реверса через тяги и рычаги связаны с рычагом реверса.
На чертеже изображена схема предлагаемой коробки передач (механизм реверса изображен в нейтральном (среднем) положении).
Предлагаемая автоматическая коробка передач к транспортному средству содержит четыре последовательно соединенных модуля, так, что ведомый вал предыдущего модуля является ведущим валом последующего, и установленный за последним модулем механизм реверса. Каждый модуль включает планетарный понижающий цилиндрический косозубый редуктор и автоматическую систему переключения. 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 включает фрикционную многодисковую муфту, ведущие диски 8 которой через шлицы связаны с коронной шестерней, а ведомые диски 9 через корпус муфты 10 - с водилом, причем левый крайний ведущий диск связан (соединен) жестко (болтами) с коронной шестерней, центробежные грузы 11 с рабочими пружинами 12, закрепленные на осях на корпусе муфты, исполнительные плечи которых упираются через упорный подшипник 13, установленный на ступице коронной шестерни, в левый торец коронной шестерни и автоматическую систему управления состоянием солнечной шестерни, включающую тормозок, состоящий из дисковой муфты, корпус 14 которой жестко связан с солнечной шестерней 3, а ее ведущие 15 и ведомые 16 диски (этой муфты) связаны подвижно через шлицы соответственно с ее корпусом и с неподвижной (у 4-го модуля - при движении вперед) трубчатой осью 17, кольцо включения 18 которой через двуплечие рычаги 19 и 20 с пружиной 21 и тягу 22 связано с коронной шестерней, а также через двуплечий рычаг 19, эксцентрик 23, поводок 24, тягу 25 - с двуплечим рычагом управления 26 с сектором и фиксатором непосредственно от водителя. Механизм реверса включает ведущую шестерню 27, установленную жестко на ведомом валу 4 четвертого модуля, ведомую шестерню 28 с внутренними зубьями, установленную на валу 29 реверса подвижно на шлицах, шкив 30 с зубчатым венцом 31 справа и с тормозной лентой 32, жестко закрепленный на правом конце могущей (имеющей возможность) вращаться (при включении заднего хода) трубчатой оси 17 дисковой муфты автоматической системы управления состоянием солнечной шестерни четвертого модуля и установленную относительно наружной боковой цилиндрической поверхности корпуса фрикционной многодисковой муфты четвертого модуля тормозную ленту 33, образующую с этим корпусом тормоз, и тормозные ленты 33, 32 этого тормоза и шкива с зубчатым венцом указанной трубчатой оси четвертого модуля через регулируемые тяги 34, 35, двуплечий рычаг 36, жестко связанный с ним около оси под прямым углом рычаг 37, регулируемую тягу 38 и ведомая шестерня 28 реверса через двуплечий рычаг 39, регулируемые тяги 40, 38 связаны с рычагом 41 реверса.
Предлагаемая коробка передач работает 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 планетарных редукторов всех модулей за счет рабочих пружин 21 и осевых сил в зацеплениях коронная шестерня 2 - сателлиты 7 заблокированы тормозками.
При достижении заданной скорости 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 многодисковая муфта этого модуля через исполнительные плечи этих грузиков, пружины 12 и упорный подшипник 13 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 20, 19 и тягу 22 выключает тормозок системы управления первого модуля, освобождая (разблокируя) его солнечную шестерню 3. При этом планетарный редуктор первого модуля фрикционной многодисковой муфтой блокируется, т.е. его ведущий и ведомый валы и связанные с ними 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 третьим и четвертым модулями включаются соответственно четвертая и пятая передачи. 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 высокую 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 чертеже).
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 рычага управления тормозком 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 многодисковых муфт и ведомыми валами всех модулей, а действующие осевые силы в зацеплениях коронные шестерни - сателлиты увеличивают силу сжатия дисков тормозков и препятствуют преждевременному включению фрикционных многодисковых 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 многодисковая муфта этого модуля через исполнительные плечи этих грузиков, пружины 12 и упорный подшипник 13 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 20, 19 и тягу 22 выключает тормозок системы управления, освобождая (разблокируя) солнечную шестерню 3 первого модуля. При этом планетарный редуктор первого модуля фрикционной многодисковой муфтой блокируется, т.е. его ведущий и ведомый валы и связанные с ними детали вращаются как одно целое - включена вторая передача.
Аналогично происходит работа второго, третьего и четвертого модулей при включении третьей, четвертой и пятой 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 АТС задним ходом водитель перемещает рукоятку рычага 41 реверса назад, при этом через тягу 38 поворачивается (против часовой стрелки) рычаг 37 и жестко связанный с ним двуплечий рычаг 36, который правым концом через тягу 35 отпускает тормозную ленту 32 тормозка солнечной шестерни четвертого модуля, а левым концом через тягу 34 затягивает тормозную ленту 33 на корпусе фрикционной многодисковой муфты этого модуля, блокируя водило, одновременно через тяги 38, 40 и двуплечий рычаг 39 ведомая шестерня 28 реверса перемещается влево и входит в зацепление с зубчатым венцом 31 шкива 30 тормозка. Тогда при движении АТС, от двигателя через трансмиссию будут вращаться ведущий вал с коронной шестерней четвертого модуля и через сателлиты в обратном направлении - солнечная шестерня, обеспечивая автотранспортному средству через зубчатый венец ее шкива и ведомую шестерню реверса - задний ход.
Для движения АТС вперед (передним ходом) водитель перемещает рукоятку рычага 41 реверса вперед, при этом через тягу 38 поворачивается (по часовой стрелке) рычаг 37 и жестко связанный с ним двуплечий рычаг 36, который правым концом через тягу 35 затягивает тормозную ленту 32 тормозка солнечной шестерни четвертого модуля, а левым концом через тягу 34 отпускает тормозную ленту 33 на корпусе фрикционной многодисковой муфты этого модуля, разблокируя водило, одновременно через тяги 38, 40 и двуплечий рычаг 39 ведомая шестерня 28 реверса перемещается вправо и входит в зацепление с ведущей шестерней 27 реверса. Тогда при движении АТС, от двигателя через трансмиссию в одном направлении будут вращаться ведущий вал с коронной шестерней четвертого модуля, сателлиты и водило, обеспечивая автотранспортному средству через ведущую и ведомую шестерни реверса, - движение вперед.
Таким образом, предлагаемая автоматическая коробка передач к транспортному средству имеет относительно 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, утомляемости водителя, аварийности, и повышения надежности фрикционного сцепления, которое будет использоваться только при трогании АТС с места.