БЛОКИРУЮЩЕЕ КОЛЬЦО ДЛЯ СИНХРОНИЗАТОРА

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к синхронизаторам коробок передач.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, блокирующее кольцо для синхронизатора коробки передач, "Автомобили ВАЗ-2110, ВАЗ-2111, ВАЗ-2112 и все модификации", Каталог запасных частей, Изд. «Колесо», Москва, 2000 г., стр.82, В-231, содержащее ступичную часть с резьбовой конусной поверхностью, которая выполнена внутренней и предназначена для взаимодействия с наружной конусной поверхностью шестерни коробки передач, зубчатый венец, выполненный на его (блокирующем кольце) опоясывающем основании и предназначенный для взаимодействия с зубчатым венцом муфты синхронизатора, рабочие кулачки, выполненные на его наружной поверхности с продольным расположением относительно его оси вращения, три из которых предназначены для расположения в пазах ступицы синхронизатора для взаимодействия своими торцами с расположенными в этих пазах тремя упорными сухарями (для осевого прижатия блокирующего кольца резьбовой конусной поверхностью к наружной конусной поверхности шестерни коробки передач от упорных сухарей), а другие три предназначены для расположения в свободных пазах ступицы синхронизатора для взаимодействия своими боковыми поверхностями с боковыми стенками паза (для ограничения окружного перемещения блокирующего кольца относительно ступицы при
блокировке). Муфта синхронизатора имеет три специальные продольные канавки, в которых расположены шарики фиксаторов, которые в свою очередь подвижно располагаются внутри упорных сухарей и поджимаются к специальным канавкам муфты пружинами, установленными в специальных гнездах на ступице.
Недостатками данного технического решения блокирующего кольца для синхронизатора являются: во-первых, большая инерционная масса блокирующего кольца из-за сосредоточения большего его веса в рабочих кулачках, которых выполнено на нем не оправданно много - шесть, и выполнены они почти на максимальном его диаметре, что приводит к большой его инерционности, а это, как следствие, снижает быстродействие его (кольца) блокировки, увеличивает время его синхронизации, вызывает необходимость применения увеличенного усилия его предварительного поджатия; во-вторых, большой вес блокирующего кольца, опять-таки из-за наличия большого количества рабочих кулачков (шесть рабочих кулачков), что ведет к его удорожанию, т.к. оно изготавливается из цветного металла, ухудшает его теплопроводность, т.к. чем больше тело, тем медленнее отводится тепло от него, а это приводит к снижению его (кольца) долговечности по поверхности трения - резьбовой конусной поверхности (на практике очень часто происходит оплавление резьбовой конусной поверхности.
Задача полезной модели: уменьшение веса блокирующего кольца для синхронизатора, а следовательно и его инерционности, увеличение его долговечности за счет улучшения теплоотвода от его поверхности трения, и повышение эффективности и быстродействия синхронизатора в целом.
Указанная задача достигается тем, что в блокирующем кольце для синхронизатора, содержащем ступичную часть с резьбовой конусной поверхностью, предназначенной для взаимодействия с наружной конусной поверхностью шестерни коробки передач, зубчатый венец,
предназначенный для взаимодействия с зубчатым венцом муфты синхронизатора, рабочие кулачки, предназначенные для расположения их в пазах ступицы синхронизатора и предназначенные для взаимодействия с расположенными в этих пазах по меньшей мере тремя упорными сухарями, в которых расположены пружины, поджимающие шарики к канавкам муфты, установленной посредством шлицевого соединения на ступице, согласно полезной модели, на блокирующем кольце выполнено всего три рабочих кулачка, предназначенных для возможности одновременного взаимодействия и с упорными сухарями и со стенками пазов ступицы, причем оси симметрий рабочих кулачков находятся на одинаковом угловом расстоянии между собой, а каждая из них равноудалена на одинаковые угловые расстояния от осей симметрий соседних зубьев его зубчатого венца.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Сущность полезной модели поясняется на чертежах:
Фиг.1. - блокирующее кольцо для синхронизатора, общий вид;
Фиг.2. - разрез по А-А на фиг.1;
Фиг.3. - вид Б на фиг.1;
Фиг.4. - ступица синхронизатора, общий вид;
Фиг.5. - вид В-В на фиг 4;
Фиг.6. - блокирующее кольцо для синхронизатора расположенное в синхронизаторе коробки передач, поперечное сечение.
Блокирующее кольцо 1 для синхронизатора 2, содержащее ступичную часть 3 с резьбовой конусной поверхностью 4, предназначенной для взаимодействия с наружной конусной поверхностью 5 шестерни 6 (или шестерни 24) коробки передач, зубчатый венец 7, предназначенный для взаимодействия с зубчатым венцом 8 муфты 9 синхронизатора 2, три рабочих кулачка 10, предназначенных для расположения их в пазах 11 ступицы 12 синхронизатора 2 и предназначенных для взаимодействия с расположенными в этих пазах 11 тремя упорными сухарями 13, в которых расположены пружины 14, поджимающие шарики 15 фиксаторов к канавкам 16 муфты 9, установленной посредством шлицевого соединения 17 на ступице 12.
Три рабочих кулачка 10 блокирующего кольца 1 для синхронизатора 2 предназначены для возможности одновременного взаимодействия и с торцами упорных сухарей 13 своими торцами 18 и со стенками 19 пазов 11 ступицы 12 синхронизатора 2 своими боковыми поверхностями 20.
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
Причем оси симметрии «L», «L», «L» рабочих кулачков 10 блокирующего кольца 1 находятся на одинаковом угловом расстоянии «α», «α», «α» между собой, а каждая из них (каждая из осей симметрии «L», «L», «L») равноудалена на одинаковые угловые расстояния «β», «β» от осей симметрии «М», «N» соответственно соседних зубьев 21, 22 его зубчатого венца 7, что способствует более уравновешенному распределению масс по кольцу 1.
На резьбовой конусной поверхности 4 блокирующего кольцо 1 для синхронизатора 2 выполнена резьба 23, необходимая для разрыва масляной пленки в процессе синхронизации в синхронизаторе 2.
Работа конструкции блокирующего кольца 1 в синхронизаторе 2 заключается в следующем.
При включении передачи муфта 9 перемещается в сторону включаемой передачи (если синхронизатор 2 выполнен для двух передач и включает два блокирующих кольца 1). Через шарики 15 фиксаторов, поджатые к канавкам 16 муфты 9 пружинами 14 и подвижно расположенные внутри упорных сухарей 13 усилие передается посредством упорных сухарей 13 на торцы 18 рабочих кулачков 10 блокирующего кольца 1, прижимая его резьбовую конусную поверхность 4 к наружной конусной поверхности 5 шестерни 6 (или шестерни 24 - в зависимости от включаемой передачи, см. фиг.6). При этом происходит разрыв масляной пленки на конусной поверхности 5 шестерни 6 (или шестерни 24) при помощи резьбы 23 на резьбовой конусной поверхности 4 блокирующего кольца 1 и, за счет разности угловых скоростей между синхронизатором 2 и шестерней 6 (или 24) включаемой передачи, происходит проворот блокирующего кольца 1 относительно ступицы 12 до упора боковых поверхностей 20 трех рабочих кулачков 10 блокирующего кольца 1 в стенки 19 пазов 11 ступицы 12 синхронизатора 2, причем геометрия рабочих кулачков 10 выполнена таким образом, что зубья зубчатого венца 7 кольца 1 перекрывают собой пространство для дальнейшего перемещения зубьев 25 зубчатого венца 8 муфты 9 (участвующих в шлицевом соединении 17 со ступицей 12). Скосы на зубьях зубчатого венца 8 муфты 9 прижимаются к скосам на зубьях зубчатого венца 7 блокирующего кольца 1 и синхронизатор 2 оказывается заблокированным. Параметры канавок 16 на муфте 9 и усилия пружин 14 выбираются таким образом, что блокировка синхронизатора 2 наступает раньше, чем шарики 15 фиксаторов смогут быть выдавлены из канавок 16 муфты 9 при ее перемещении по ступице 12. За счет малой инерции блокирующего кольца 1 (облегченного за счет выполнения в его конструкции только трех рабочих кулачков 10) его проворот происходит очень быстро, что позволяет понизить усилие предварительного поджатия
шариков 15 фиксаторов пружинами 14 синхронизатора 2 без снижения надежности синхронизатора и, тем самым, улучшить характеристики включения передачи.
При дальнейшем приложении нагрузки к муфте 9 усилие через скосы на зубьях зубчатого венца 8 муфты 9 и зубья зубчатого венца 7 блокирующего кольца 1 передается на резьбовую конусную поверхность 4 последнего, где и происходит работа трения, выравнивающая угловые скорости между синхронизатором 2 и шестерней 6 (или шестерней 24) включаемой передачи. Параметры скосов на зубьях зубчатого венца 8 муфты 9 и зубьях зубчатого венца 7 блокирующего кольца 1 выбираются таким образом, чтобы исключить проворот блокирующего кольца 1 в положение, при котором его зубья перестают препятствовать зубьям муфты 9 для дальнейшего перемещения в сторону шестерни 6 (или шестерней 24) включаемой передачи, при отжатии зубьев зубчатого венца 7 кольца 1 скосами зубьев зубчатого венца 8 муфты 9, до момента максимальной синхронизации угловых скоростей синхронизатора 2 и шестерни 6 (или шестерни 24) включаемой передачи. При работе трения выделяемое на резьбовой конусной поверхности 4 блокирующего кольца 1 и наружной конусной поверхности 5 шестерни 6 (или шестерни 24) тепло рассеивается деталями синхронизатора 2, в том числе блокирующим кольцом 1, и отводится маслом, чему способствует его уменьшенный вес - улучшающий его теплопроводность и способствуют пустые пазы 25 на ступице 12 синхронизатора (в прототипе в них находились ограничительные кулачки).
После синхронизации угловых скоростей синхронизатора 2 и шестерни 6 (или шестерни 24) включаемой передачи усилие для отжатия зубьев блокирующего кольца 1 скосами зубьев муфты 9 становится меньше, чем окружное усилие трения между коническими поверхностями кольца 1 и шестерни 6 (или шестерни 24), и становится возможным
дальнейшее перемещение муфты 9 до полного включения передачи, когда муфта 9 входит в зацепление своим зубчатым венцом 8 с зубчатым венцом 26 шестерни 6 (или с зубчатым венцом 27 шестерни 24).
Таким образом, выполнение блокирующего кольца для синхронизатора только с тремя рабочими кулачками, оси симметрии которых находятся на одинаковом угловом расстоянии между собой, а каждая из них равноудалена от осей симметрии соседних зубьев его зубчатого венца - позволяет решить поставленную задачу и достичь следующий технический результат: уменьшить вес блокирующего кольца для синхронизатора, а следовательно и его инерционность, увеличить его долговечность за счет улучшения теплоотвода от его поверхности трения, и повысить эффективность и быстродействие синхронизатора в целом.