СМАЗОЧНАЯ СИСТЕМА КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ АВТОМОБИЛЯ
VEHICLE TRANSMISSION LUBRICATION SYSTEM

Изобретение относится к смазочной системе коробки передач автомобиля с подшипниками вала, подшипниками ступиц зубчатых колес, зубчатыми венцами сцепляющихся друг с другом пар зубчатых колес механизма переключения передач и с установленными без возможности вращения, но с возможностью перемещения вдоль оси опорами синхронных элементов сцепления. Циркуляция смазочного материала в контуре поддерживается за счет силы тяжести и направляющих компонентов для подачи смазочного материала.
Подобная смазочная система коробки передач автомобиля известна из публикации US 7513172 B2 и содержит картер с установленными в нем валами, причем вращающийся элемент, установленный на одном концевом участке картера, обеспечивает циркуляцию смазочного масла. Вращающийся элемент выполнен таким образом, что он приподнимает смазочное масло, чтобы передать смазочный материал в область, удаленную от этого концевого участка внутрь картера. В картере для этого предусмотрен смазочный желобок вдоль оси валов. Смазочный желобок сконструирован таким образом, чтобы принимать смазочное масло, приподнимаемое вращающимся элементом, и транспортировать смазочное масло в продольном направлении вдоль смазочного желобка ко второму переднему концу картера в область внутри картера, расположенную далеко в стороне от вращающегося элемента. При этом смазочный желобок образован заодно с картером.
На фиг.7 схематически показан поперечный разрез такой коробки 60 передач согласно уровню техники, картер 47 которой состоит из трех частей, первой передней части 63 и второй части 64, которые вместе уже полностью выполняют функцию коробки передач, с подшипниками 4-9 вала, подшипниками 10-15 ступиц зубчатых колес, зубчатыми венцами 16-27 и парами 29-34 зубчатых колес механизма переключения передач, причем три синхронных элемента 35, 36 и 37 сцепления обеспечивают переключение отдельных передач.
К этой полностью работоспособной коробке 60 передач автомобиля в общей сложности с шестью передачами, включая обратный ход, прифланцована третья часть 65. Третья часть по своей продольной протяженности соответствует по меньшей мере одной из обоих первых частей 63 или 64 картера. Эта третья часть картера содержит только одно ведомое коническое зубчатое колесо 50, приводимое в движение малым коническим зубчатым колесом 66. Малое коническое зубчатое колесо 66 установлено на одном из концов нижнего полого вала 52 коробки передач и заходит в третью часть 65 картера. Ведомое коническое зубчатое колесо 50 своим диаметром, соответствующим ширине в свету коробки передач автомобиля, по существу определяет большую продольную протяженность третьей части 65 картера.
Ведомое коническое зубчатое колесо 50 своей внешней окружностью 48 погружается в ванну смазочного материала или в нижний сборный бак 49 для смазочного материала и вращается в направлении стрелки А. При этом смазочное масло из нижнего сборного бака для смазочного материала подхватывается и подается в верхний смазочный желобок 44, так что смазочный материал по верхнему смазочному желобку 44 транспортируется в направлении стрелки В вплоть до первой передней части 63 картера. Кроме того, желобок имеет здесь не показанные капельные отверстия, по которым расположенная под смазочным желобком область коробки передач со своим верхним полым валом 54 и своим нижним полым валом 52 снабжается смазочным материалом.
Таким образом, смазочный материал циркулирует по контуру 38 в направлении стрелки С, а в нижней области коробки передач в направлении стрелок D и Е он подается в нижний сборный бак 49 для смазочного материала в третьей части 65 картера. Кроме того, полые валы 52 и 54 содержат радиальные сверления 56 для снабжения смазочным материалом подшипников 4-9 валов и радиальные сверления 55 для снабжения смазочным материалом подшипников 10-15 ступиц зубчатых колес.
Такая смазочная система 2 с таким дорогим ведомым коническим зубчатым колесом 50 имеет тот недостаток, что коробку 60 передач автомобиля приходится удлинять более чем наполовину длины коробки передач. Это означает увеличение трудоемкости и стоимости, кроме того, большую потребность в отношении места, которого в моторном отделении автомобиля зачастую нет.
Поэтому задачей изобретения является создание смазочной системы, которая выполнена значительно более компактной и эффективной и которая не существенно увеличивала бы монтажное пространство и монтажную длину смазываемой коробки передач.
Эта задача решается с помощью предмета независимого пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения изобретения вытекают из зависимых пунктов изобретения.
Согласно изобретению создается смазочная система для коробки передач автомобиля с подшипниками валов, подшипниками ступиц зубчатых колес, зубчатыми венцами сцепляющихся друг с другом пар зубчатых колес механизма переключения передач и с установленными без возможности вращения, но с возможностью перемещения вдоль оси опорами синхронных элементов сцепления. Циркуляция смазочного материала в контуре поддерживается за счет силы тяжести и направляющих компонентов для подачи смазочного материала. Для первой, второй и третьей областей смазки предусмотрены, соответственно, первый, второй и третий смазочные желобки с капельными отверстиями для соответствующих областей смазки, расположенных под ними. Ведомое коническое зубчатое колесо заходит в нижний сборный бак для смазочного материала, а смазочный канал проходит от внешней окружности ведомого конического зубчатого колеса до верхнего сборного бака для смазочного материала.
Такая смазочная система коробки передач автомобиля имеет то преимущество, что необходимое ведомое коническое зубчатое колесо может иметь значительно меньший диаметр по сравнению с уровнем техники, поскольку смазочный материал по окружности ведомого конического зубчатого колеса забрасывается в смазочный канал. Затем смазочный канал преодолевает остальную разницу по высоте между внешней окружностью ведомого конического зубчатого колеса и верхним смазочным желобком. Таким образом, благодаря смазочному каналу ведомое коническое зубчатое колесо может иметь значительно меньший диаметр.
Кроме того, ведомое коническое зубчатое колесо может быть соединено с нижним полым валом коробки передач без необходимости в дополнительной конической зубчатой передаче, поскольку оно, в отличие от уровня техники, предпочтительно направлено параллельно парам зубчатых колес коробки передач. Хотя ведомое коническое зубчатое колесо тоже установлено на концевом участке картера коробки передач, оно все же вращается не в поперечном направлении относительно валов коробки передач, так что удлинение картера коробки передач может быть ограничено до минимума, а именно до толщины ведомого конического зубчатого колеса, и не настолько, насколько этого требует удлинение картера согласно уровню техники, которое по своей продольной протяженности практически соответствует внешнему диаметру ведомого конического зубчатого колеса.
Кроме того, ведомое коническое зубчатое колесо может быть выполнено меньшим и более легким, поскольку смазочный канал согласно изобретению принимает смазочный материал с внешней окружности ведомого конического зубчатого колеса, и по нему смазочный материал подается вплоть до самой верхней области картера коробки передач. Таким образом, сверху несколько смазочных желобков могут снабжаться из верхнего сборного бака для смазочного материала. Смазочный материал может передаваться и распределяться непосредственно по соответствующим капельным отверстиям в смазочных желобках в разных областях коробки передач, установленных под смазочными желобками. Наряду с первым верхним смазочным желобком к верхнему сборному баку для смазочного материала подсоединен также с боковым смещением второй смазочный желобок. Кроме того, возможно, чтобы смазочный канал снабжал смазочным материалом верхний полый вал коробки передач, причем верхний полый вал коробки передач содержит радиальные сверления для снабжения смазочным материалом валов и ступиц.
По системе сверлений для подачи смазочного материала в стенках картера в одном из последующих вариантов выполнения изобретения смазочными материалами снабжаются полые валы коробки передач. Для этого предусмотрено выполнить в картере коробки передач первое сверление для подачи смазочного материала, соединенное с верхним сборным баком для смазочного материала и снабжающее смазочным материалом третий нижний смазочный желобок. Таким образом, с помощью этого дополнительного сверления для подачи смазочного материала, расположенного в корпусе коробки передач, без потребности в дополнительном пространстве установлена связь между верхним и нижним сборными баками для смазочного материала. В общей концепции предложенной смазочной системы коробки передач автомобиля это означает экономию места и затрат.
Кроме того, предусмотрено выполнить в картере коробки передач второе сверление для подачи смазочного материала, соединенное с верхним сборным баком для смазочного материала и снабжающее смазочным материалом нижний полый вал коробки передач, причем нижний полый вал коробки передач содержит радиальные сверления для снабжения смазочным материалом подшипников валов и подшипников ступиц. В этом очередном варианте выполнения изобретения нижние области коробки передач автомобиля подсоединены к верхнему сборному баку для смазочного материала и к контуру циркуляции смазочного средства, так что все области коробки передач снабжаются смазочным материалом непосредственно и надежно.
Кроме того, для дросселирования транспортировки смазочного материала ведомым коническим зубчатым колесом в очередном варианте выполнения изобретения в нижнем сборном баке для смазочного материала установлена дроссельная пластина. Такая дроссельная пластина обеспечивает выделение в распоряжение ведомого конического зубчатого колеса для дальнейшей транспортировки в контуре циркуляции смазочного средства только подобласти нижнего сборного бака для смазочного материала.
Такая смазочная система используется, предпочтительно, для коробок передач автомобилей, и ее использованию в качестве смазочной системы отдается предпочтение в безрельсовых транспортных средствах. Для создания трех предусмотренных смазочных желобков используются полости, имеющиеся в обычных коробках передач, так что никакой дополнительной потребности в пространстве для этих трех смазочных желобков не возникает. Дополнительная потребность в пространстве возникает лишь из-за толщины ведомого конического зубчатого колеса и из-за смазочного канала, присоединяющегося к ведомому коническому зубчатому колесу. Однако даже этот дополнительный объем коробки передач благодаря новой ориентации ведомого конического зубчатого колеса, а именно в поперечном направлении относительно валов коробки передач, может быть значительно сокращен по сравнению с известным уровнем техники.
Ниже изобретение более подробно поясняется на основе приложенных чертежей.
Фиг.1 изображает схематически вид коробки передач автомобиля со смазочной системой согласно варианту выполнения изобретения в перспективе с частичным вырезом;
фиг.2 - схематически вид пространственного расположения компонентов для подачи смазочного материала в контуре циркуляции смазочного материала в коробке передач автомобиля по фиг.1 в перспективе;
фиг.3 - схематически вид пространственного расположения смазочного канала и верхнего сборного бака для смазочного материала с подсоединенным первым смазочным желобком в перспективе;
фиг.4 - схематически вид второго смазочного желобка в перспективе;
фиг.5 - схематически вид третьего смазочного желобка в перспективе;
фиг.6 - схематически вид дроссельной пластины в нижнем сборном баке для смазочного материала в перспективе;
фиг.7 - схематически поперечное сечение коробки передач со смазочной системой согласно уровню техники.
На фиг.1 схематически изображен вид коробки передач 3 автомобиля со смазочной системой согласно одному варианту выполнения изобретения в перспективе с частичным вырезом. От коробки 3 передач показаны лишь контуры картера 47 коробки передач, а также множество компонентов 40 для подачи смазывающего материала, обеспечивающих транспортировку смазочного материала из нижнего сборного бака 49 для смазочного материала в верхний сборный бак 53 для смазочного материала по смазочному каналу 51. Из верхнего сборного бака 53 для смазочного канала под действием силы тяжести и скорости течения смазывающего материала смазочным материалом снабжаются различные валы и зубчатые колеса коробки передач.
От картера 47 коробки передач показан контур фланца 67 картера коробки передач, который может быть прифланцован к соответствующему сцеплению. Ведомое коническое зубчатое колесо 50 с относительно малым внешним диаметром погружается в нижний сборный бак 49 для смазочного материала и транспортирует, или забрасывает, своей внешней окружностью 48 смазочный материал 49 из нижнего сборного бака 49 для смазочного материала в направлении стрелки А через смазочный канал 51 к верхнему сборному баку 53 для смазочного материала. К верхнему сборному баку 53 для смазочного материала подсоединен первый верхний смазочный желобок 44, который через соответствующие капельные отверстия 39 может снабжать смазочным материалом в направлении стрелки В расположенную под ним верхнюю область 41 коробки передач 3.
С боковым смещением относительно первого, верхнего смазочного желобка 44 к верхнему сборному баку 53 для смазочного материала через распределитель 69 смазочного материала подсоединен второй смазочный желобок 45. Второй смазочный желобок 45 снабжает смазочным материалом расположенную под ним область 42 коробки передач через соответствующие капельные отверстия 39 в указанных направлениях стрелок С. У этой смазочной системы 1 согласно изобретению бросается в глаза, что с помощью относительно малого ведомого конического зубчатого колеса 50, диаметр которого заметно меньше, чем в уровне техники на фиг.7, в контуре 38 циркуляции удерживается количество смазочного материала, достаточное для соответствующего снабжения подшипников валов, подшипников ступиц зубчатых колес, зубчатых венцов и синхронных элементов сцепления.
Для обеспечения достаточного количества смазочного материала в нижней области 43 коробки передач в стенке картера коробки передач выполнены сверления 57 для подачи смазочного материала с целью снабжения смазочным материалом нижнего смазочного желобка 46 и дополнительное сверление 58 для подачи смазочного материала с целью снабжения им нижнего полого вала 52 коробки передач. Сверления 57 и 58 для подачи смазочного материала обозначены пунктирными линиями и через распределитель 69 смазочного материала соединяют верхний сборный бак 53 для смазочного материала с третьим нижним смазочным желобком 46 и нижним полым валом 52 коробки передач. Валы коробки передач в этом варианте выполнения изобретения, как показано в соответствии с уровнем техники на фиг.7, выполнены в виде полых валов, содержащих радиальные сверления для распределения смазочного материала с целью снабжения смазочным средством подшипников ступиц и подшипников валов.
Отличительным признаком этой смазочной системы 1 согласно изобретению является относительно малое ведомое коническое зубчатое колесо 50, с помощью которого поддерживается циркуляция смазочного материала в контуре 38. Это ведомое коническое зубчатое колесо 50 вращается, в отличие от уровня техники, параллельно парам зубчатых колес коробки передач и в отличие от уровня техники установлено на фланце 67 картера коробки передач со стороны сцепления, а не на противоположном конце 68 картера 47 коробки передач. Противоположный конец 68 картера 47 коробки передач содержит так называемые масленки для автоматической подачи смазочного материала, какими они показаны на следующей фигуре и которые могут быть установлены на концах валов коробки передач, а оттуда распределять смазочный материал в объеме коробки передач.
Кроме того, в нижнем сборном баке 49 для смазочного материала установлена дроссельная пластина 28, дросселирующая приток смазочного материала к ведомому коническому зубчатому колесу 50 до разумных пределов, так что в контуре 38 циркуляции всегда может находиться достаточное количество смазочного материала, предотвращающее осушение нижнего сборного бака для смазочного материала.
На фиг.2 схематически показан вид пространственного расположения компонентов 40 для подачи смазочного материала в контуре 38 циркуляции смазочного материала в коробке 3 передач автомобиля на фиг.1 в перспективе. Компоненты с одинаковыми функциями, как на фиг.1, обозначаются одинаковыми позициями и специально не обговариваются. Для оказания помощи в ориентации при пространственном расположении на фиг.2 использована система координат с осями x, y и z, причем ось z показывает расположение компонентов 40 для подачи смазочного материала в коробке передач по высоте, а ось х - в продольном направлении полых валов, в то время как ось y представляет собой поперечное направление в коробке передач.
Кроме того, здесь отказались от изображения ведомого конического зубчатого колеса, каким оно показано на фиг.1. Зато в самой нижней точке коробки передач в области нижнего сборного бака для смазочного материала видна дроссельная пластина 28. Функция дроссельной пластины уже рассматривалась вначале в связи с фиг.1, так что в этом месте повторение является излишним. Над дроссельной пластиной 28 и над не показанным здесь ведомым коническим зубчатым колесом расположен смазочный канал 51, в который подается смазочный материал для верхнего сборного бака 53 для смазочного материала, а оттуда распределяется в верхний смазочный желобок 44 и во второй смазочный желобок 45, расположенный с боковым смещением.
Как уже было рассмотрено в связи с фиг.1, нижние области коробки передач снабжаются из третьего нижнего смазочного желобка 46, причем каждый из смазочных желобков 44-46 содержит капельные отверстия 39, по которым снабжаются области смазки, расположенные под смазочными желобками. В дополнение к смазочным желобкам на противоположном конце относительно входного фланца коробки передач установлены так называемые масленки 59, 61 и 62 для автоматической подачи смазочного материала, соединенные с концевыми областями валов коробки передач, обеспечивающими в этой области коробки передач равномерное распределение оставшегося смазочного средства.
На фиг.3 схематически показан вид пространственного расположения смазочного канала 51 и верхнего сборного бака 53 для смазочного материала с подсоединенным первым смазочным желобком 44 в перспективе. Верхний сборный бак 53 для смазочного материала снабжает не только верхний смазочный желобок 44, но и распределитель 69 смазочного материала, к которому может быть прифланцован с боковым смещением второй смазочный желобок. Этот распределитель 69 для смазочного материала наряду с отверстием 70 для второго смазочного желобка с боковым смещением имеет другие отверстия 71 и 72, соединенные со сверлениями для подачи смазочного материала в стенке картера с целью снабжения смазочным материалом нижних областей коробки 3 передач.
На фиг.4 схематически в деталях показан вид второго смазочного желобка 45 в перспективе, который может быть прифланцован к показанному на фиг.3 отверстию 70 распределителя 69 смазочного материала и установлен в этом отверстии 70. Этот смазочный желобок также снабжен соответствующими капельными отверстиями 39, через которые смазочный материал может капать в область смазки, расположенную под смазочным желобком 45.
На фиг.5 схематически показан в перспективе вид третьего смазочного желобка 46, соединенного сверлением для подачи смазочного материала в стенке коробки передач с распределителем 69 смазочного материала, показанным на фиг.3.
На фиг.6 схематически показан в перспективе вид дроссельной пластины 28 в качестве компоненты 40 для подачи смазочного материала, погружаемой в нижний сборный бак для смазочного материала и дросселирующей подачу смазочного материала к непоказанному ведомому коническому зубчатому колесу. Дроссельная пластина 28 переходит в пластину, расположенную под углом, служащую крепежным фланцем 73 для дроссельной пластины 28 внутри картера коробки передач.
На фиг.7 схематически показано поперечное сечение коробки 60 передач со смазочной системой 2 согласно уровню техники, которая уже рассматривалась вначале, так что повторное пояснение является излишним.
Перечень позиций
1. смазочная система (вариант выполнения изобретения)
2. смазочная система (уровень техники)
3. коробка передач автомобиля (вариант выполнения изобретения)
4. подшипник вала
5. подшипник вала
6. подшипник вала
7. подшипник вала
8. подшипник вала
9. подшипник вала
10. подшипник ступицы зубчатого колеса
11. подшипник ступицы зубчатого колеса
12. подшипник ступицы зубчатого колеса
13. подшипник ступицы зубчатого колеса
14. подшипник ступицы зубчатого колеса
15. подшипник ступицы зубчатого колеса
16. зубчатый венец
17. зубчатый венец
18. зубчатый венец
19. зубчатый венец
20. зубчатый венец
21. зубчатый венец
22. зубчатый венец
23. зубчатый венец
24. зубчатый венец
25. зубчатый венец
26. зубчатый венец
27. зубчатый венец
28. дроссельная пластина
29. пара зубчатых колес механизма переключения передач
30. пара зубчатых колес механизма переключения передач
31. пара зубчатых колес механизма переключения передач
32. пара зубчатых колес механизма переключения передач
33. пара зубчатых колес механизма переключения передач
34. пара зубчатых колес механизма переключения передач
35. синхронный элемент сцепления
36. синхронный элемент сцепления
37. синхронный элемент сцепления
38. контур циркуляции
39. капельное отверстие
40. компоненты для подачи смазочного материала
41. первая область смазки
42. вторая область смазки
43. третья область смазки
44. первый смазочный желобок
45. второй смазочный желобок
46. третий смазочный желобок
47. картер коробки передач
48. внешняя окружность ведомого конического зубчатого колеса
49. нижний сборный бак для смазочного материала
50. ведомое коническое зубчатое колесо
51. смазочный канал
52. нижний полый вал коробки передач
53. верхний сборный бак для смазочного материала
54. верхний полый вал коробки передач
55. радиальное сверление для снабжения подшипников ступиц
56. радиальное сверление для снабжения подшипников валов
57. первое сверление для подачи смазочного материала
58. второе сверление для подачи смазочного материала
59. масленка для автоматической подачи смазочного материала
60. коробка передач автомобиля (уровень техники)
61. масленка для автоматической подачи смазочного материала
62. масленка для автоматической подачи смазочного материала
63. первая передняя часть картера
64. вторая средняя часть картера
65. третья задняя часть картера
66. малое коническое шестерное колесо
67. фланец картера коробки передач
68. конец картера коробки передач
69. распределитель смазочного материала
70. отверстие
71. отверстие
72. отверстие
73. крепежный фланец