КОРОБКА ПЕРЕДАЧ К АВТОТРАНСПОРТНОМУ СРЕДСТВУ
GEARBOX FOR MOTOR 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 двухступенчатая коробка передач (КП), 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 коробки передач является недостаточное количество ступеней и отсутствие заднего хода в зависимости от разнообразных условий эксплуатации автотранспортного средства (АТС).
Наиболее близкой к предлагаемой конструкции является четырехступенчатая коробка передач, содержащая три последовательно соединенных модуля, так что ведомый вал предыдущего модуля является ведущим валом последующего, каждый из которых включает планетарный понижающий цилиндрический косозубый редуктор, состоящий из ведущего вала, на котором подвижно на шлицах установлена коронная шестерня, солнечной шестерни, свободно установленной на ведомом валу, с жестко закрепленным на нем водилом с осями и сателлитами, находящимися в зацеплении с коронной и солнечной шестернями, и автоматическую систему переключения, включающую фрикционную муфту, ведущие диски которой через шлицы связаны с коронной шестерней, а ведомые диски через корпус муфты, левая сторона которого установлена через подшипник на шейке коронной шестерни, - с водилом, центробежные грузы с пружинами, закрепленные на осях на корпусе муфты, и автоматическую систему управления состоянием солнечной шестерни, включающую тормозок, состоящий из шкива, жестко установленного на ступице солнечной шестерни, тормозная лента которого через тяги и двуплечие рычаги с пружиной связана с коронной шестерней и у первого модуля, кроме того, с двуплечим с рычагом управления через тягу непосредственно от водителя и 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 шестерню, установленную жестко на валу реверса, блок шестерен и паразитную шестерню заднего хода, установленные свободно на отдельных осях, параллельных валам реверса (патент РФ №2495301, 10.10.2013, Бюл. №28).
Недостатком данной коробки передач является сложность конструкции механизма реверса, обусловленная наличием шести зубчатых венцов шестерен и необходимостью перемещения двух из них, расположенных на параллельных осях, при включении заднего хода (и наоборот), что усложняет управление, конструкцию КП, снижает ее надежность и повышает стоимость.
Техническим результатом предлагаемой коробки передач является упрощение конструкции, повышение надежности и снижение стоимости КП.
Указанный технический результат достигается тем, что коробка передач к автотранспортному средству, содержащая три последовательно соединенных модуля, так что ведомый вал предыдущего модуля является ведущим валом последующего, каждый из которых включает планетарный понижающий цилиндрический косозубый редуктор, состоящий из ведущего вала, на котором подвижно на шлицах установлена коронная шестерня, солнечной шестерни, свободно установленной на ведомом валу, с жестко закрепленным на нем водилом с осями и сателлитами, находящимися в зацеплении с коронной и солнечной шестернями, и автоматическую систему переключения, включающую фрикционную муфту, ведущие диски которой через шлицы связаны с коронной шестерней, а ведомые диски через корпус муфты, левая сторона которого установлена через подшипник на шейке коронной шестерни, - с водилом, центробежные грузы с пружинами, закрепленные на корпусе муфты, и автоматическую систему управления состоянием солнечной шестерни, включающую тормозок, состоящий из шкива, жестко установленного на ступице солнечной шестерни, тормозная лента которого через тяги и двуплечие рычаги с пружиной связана с коронной шестерней и у первого модуля, кроме того, с двуплечим с рычагом управления через тягу непосредственно от водителя и установленный за последним модулем механизм реверса, включающий ведущую шестерню, установленную на ведомом валу третьего модуля, и ведомую, установленную на валу реверса, ведущая шестерня механизма реверса установлена на ведомом валу третьего модуля жестко, ведомая шестерня с внутренними зубьями установлена на валу реверса подвижно на шлицах, справа шкив тормозка третьего модуля имеет зубчатый венец, а на концах осей сателлитов третьего модуля, между солнечной шестерней и тормозком, установлен шкив заднего хода с тормозной лентой, и тормозные ленты тормозка третьего модуля, шкива заднего хода 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 коробка передач к автотранспортному средству содержит три 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 муфту, ведущие диски 8 которой через шлицы связаны с коронной шестерней, а ведомые диски 9 через корпус муфты 10 - с водилом и, следовательно, с ведомым валом, центробежные грузы 11 с рабочими пружинами 12, закрепленные на осях на корпусе муфты, и автоматическую систему управления состоянием солнечной шестерни, включающую 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 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 на ведомом валу третьего модуля жестко, ведомую шестерню 27 с внутренними зубьями, установленную на валу 28 реверса подвижно на шлицах, и зубчатый венец 29 справа на шкиве тормозка третьего модуля. На концах осей сателлитов третьего модуля, между солнечной шестерней и тормозком, установлен жестко шкив 30 заднего хода с тормозной лентой 31. Тормозные ленты 31, 14 шкива заднего хода и тормозка третьего модуля через регулируемые тяги 32, 33, двуплечий рычаг 34, жестко связанный с ним около оси под прямым углом рычаг 35, регулируемую тягу 36 и ведомая шестерня 27 реверса через двуплечий рычаг 37, регулируемые тяги 38, 36 связаны с рычагом 39 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 находиться 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 19 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 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 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 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 модулем включается и четвертая передача. 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 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 ними 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 АТС задним ходом водитель перемещает рукоятку рычага 39 реверса назад, при этом через тягу 36 поворачивается (против часовой стрелки) рычаг 35 и жестко связанный с ним двуплечий рычаг 34, который правым концом через тягу 33 отпускает тормозную ленту 14 тормозка солнечной шестерни третьего модуля, а левым концом через тягу 32 затягивает тормозную ленту 31 на шкиве 30 заднего хода, блокируя водило, одновременно через тяги 36, 38 и двуплечий рычаг 37 ведомая шестерня 27 реверса перемещается влево и входит в зацепление с зубчатым венцом 29 шкива 13 тормозка. Тогда при движении АТС от двигателя через трансмиссию будут вращаться ведущий вал с коронной шестерней третьего 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 39 реверса вперед, при этом через тягу 36 поворачивается (по часовой стрелки) рычаг 35 и жестко связанный с ним двуплечий рычаг 34, который правым концом через тягу 33 затягивает тормозную ленту 14 тормозка солнечной шестерни третьего модуля, а левым концом через тягу 32 отпускает тормозную ленту 31 на шкиве 30 заднего хода, разблокируя водило, одновременно через тяги 36, 38 и двуплечий рычаг 37 ведомая шестерня 27 реверса перемещается вправо и входит в зацепление с ведущей шестерней 26 реверса. Тогда при движении АТС от двигателя через трансмиссию в одном направлении будут вращаться ведущий вал с коронной шестерней третьего модуля, сателлиты и водило, обеспечивая автотранспортному средству через ведущую и ведомую шестерни реверса - движение вперед.
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, утомляемости водителя, аварийности и повышения надежности фрикционного сцепления, которое будет использоваться только при трогании АТС с места.