Синхронизатор для включения передач ступенчатой трансмиссии

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СИНХРОНИЗАТОР ДЛЯ ВКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ СТУПЕНЧАТОЙ ТРАНСМИССИИ(71) Заявитель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(72) Авторы Цереня Анатолий Александрович Грибков Юрий Александрович Козлов Андрей Николаевич Шапилевич Сергей Сергеевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(57) Синхронизатор для включения передач ступенчатой трансмиссии, располагаемый между свободно установленными на валу шестернями и содержащий установленную на шлицах вала зубчатую муфту, в которой выполнены отверстия для прохода блокирующих пальцев, жестко соединенных с обеих сторон с обоймами, в которых расположены 9680 1 2007.08.30 упругоподатливые элементы, содержащий фиксирующие пальцы, расположенные в отверстиях зубчатой муфты для обеспечения фиксации последней при помощи подпружиненных шариков, отличающийся тем, что отверстия, через которые проходят блокирующие пальцы, выполнены с блокирующими фасками, при этом по наружному периметру обойм выполнены канавки, в расширенной части которых расположены состоящие из пружин с сухариками упругоподатливые элементы, между которыми расположены язычки синхронизирующих дисков, установленных по посадке с зазором на обоймах, в выступы которых упираются сухарики упругоподатливых элементов, а по внутреннему периметру обойм расположены гнезда с подпружиненными пальцами включения, выполненными с возможностью вхождения в пазы шестерен, выполненных в форме дуговых выточек, при этом число пазов равно числу пальцев включения, их оси совпадают, а диаметр пальцев включения меньше ширины пазов. Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к механизмам синхронизации в коробках передач автомобилей, тракторов, дорожностроительных машин, боевых машин пехоты, бронетранспортеров, танков и т.д. Известен синхронизатор, содержащий зубчатую муфту, установленную на шлицах вала и снабженную фигурными отверстиями для прохода пальцев, соединенных с обеих сторон с дисками. Синхронизатор снабжен фиксирующими пальцами, расположенными в муфте для обеспечения ее фиксации шариками с пружинами. На дисках с наружной стороны закреплены синхронизирующие пальцы, торцы которых выполнены в виде полусфер. Пальцы по окружности дисков расположены равномерно. На торцовых поверхностях дисков, связанных жестко с шестернями, выполнены канавки, заполненные шариками. Шарики с обеих сторон замкнуты пружинами, установленными по периферии дисков. Пружины в совокупности с шариками образуют упругоподатливые элементы. Канавки закрыты кольцами со сферическими поверхностями с возможностью образования паза, имеющего ширину менее диаметра шариков. Упругоподатливые элементы сообщены между собой посредством канавок. Ширина их равна ширине паза, а число синхронизирующих пальцев равно числу упругоподатливых элементов. Диаметр синхронизирующих пальцев выполнен с обеспечением возможности входа в паз по всей длине окружности диска 1. Недостатком этого синхронизатора является то, что замыкание упругоподатливых элементов осуществляется практически в точках, что станет причиной возникновения значительной концентрации контактных напряжений. Кроме того, при деблокировке следует преодолевать сопротивление пружин, что искусственно увеличит момент деблокировки. Наличие большого числа шариков создает увеличение массы синхронизатора. Для устранения вышеперечисленных недостатков и служит предлагаемый синхронизатор для включения передач ступенчатой трансмиссии. Согласно изобретению, синхронизатор для включения передач ступенчатой трансмиссии располагается между свободно установленными на валу шестернями. Он содержит установленную на шлицах вала зубчатую муфту, в которой выполнены отверстия для прохода блокирующих пальцев. Пальцы жестко соединены с обеих сторон с обоймами. В обоймах расположены упругоподатливые элементы. Синхронизатор содержит фиксирующие пальцы, расположенные в отверстиях зубчатой муфты для обеспечения фиксации ее при помощи подпружиненных шариков. Отверстия, через которые проходят блокирующие пальцы, выполнены с блокирующими фасками. По наружному периметру обойм выполнены канавки, в расширенной части которых расположены состоящие из пружин с сухариками упругоподатливые элементы. Между упругоподатливыми элементами расположены язычки синхронизирующих дисков, которые установлены по посадке с зазором на обоймах. В выступы обойм упираются сухарики упругоподатливых элементов. По внут 2 9680 1 2007.08.30 реннему же периметру обойм расположены гнезда с подпружиненными пальцами включения. Пальцы включения выполнены с возможностью вхождения в пазы шестерен, выполненных в форме дуговых выточек, при этом число пазов равно числу пальцев включения, их оси совпадают, а диаметр пальцев включения меньше ширины пазов. Задачей изобретения является устранение точечного силового контакта при синхронизации, что уменьшит контактные напряжения, снизит усилия деблокировки, так как при деблокировке не нужно преодолевать усилие пружин упругоподатливых элементов. Техническим результатом изобретения является повышение долговечности синхронизатора для включения передач ступенчатой трансмиссии, а также снижение массы синхронизатора. Синхронизатор для включения передач ступенчатой трансмиссии, выполненный с применением упругоподатливых элементов, может быть реализован с различными вариантами исполнения элементов блокировки и фиксации зубчатой муфты. Упругоподатливые элементы заменяют элементы трения и принимают на себя функцию синхронизации угловых скоростей соответствующих вала и шестерни. Причем можно в конструкции упругоподатливых элементов обойтись и без сухариков, функции которых могут исполнять язычки. Пальцы включения выполнены по диаметру меньше ширины пазов, расположенных в окружном направлении симметрично относительно центров пальцев. В окружном направлении пазы ограничены криволинейными поверхностями, форма которых очерчена окружностями с общим центром на оси вала. Эти поверхности плавно сопрягаются с периферийными поверхностями полуокружностей, диаметры которых на небольшие величины больше диаметров пальцев включения, что обеспечивает минимизацию контактных напряжений в момент включения. При этом пальцы включения можно выполнять и не в форме цилиндров при условии повторения формы пазов, причем длина их должна быть меньше длины пазов на величину, обеспечивающую полную десинхронизацию. Синхронизатор для включения передач ступенчатой трансмиссии по способу 1, обеспечивает следующие преимущества по сравнению с общеизвестными синхронизаторами 1. В синхронизаторе не требуется применение сплавов цветных металлов. 2. Отсутствие конических пар трения в синхронизаторе обеспечит его работу без заеданий. Это является преимуществом и перед другими поверхностями трения синхронизаторов, в том числе, например, стальных, чугунных, металлокерамических. 3. Долговечность работы синхронизатора для включения передач ступенчатой трансмиссии ограничивается, в основном, долговечностью упругоподатливых элементов,имеющих высокие показатели. 4. Работа синхронизатора не зависит от изменения коэффициентов трения, особенно при нагреве, когда коэффициент трения уменьшается, что обеспечит стабильность включения - выключения передач. 5. Малое усилие, необходимое для включения передач с помощью предлагаемого синхронизатора, является предпосылкой оборудования коробок передач электрогидравлическими или электропневматическими системами переключения передач, а в дальнейшем и полной автоматизации переключения передач ступенчатых трансмиссий. 6. Номенклатура комплектующих синхронизатора сведена к минимуму. 7. Выбор параметров упругоподатливых элементов и их числа после расчета максимально возможного момента синхронизации при наперед заданном минимально возможном времени синхронизации сводится к элементарному расчету муфты с цилиндрическими спиральными пружинами. На фиг. 1 дан продольный разрез синхронизатора для включения передач ступенчатой трансмиссии. На фиг. 2 показан поперечный разрез синхронизатора для включения передач ступенчатой трансмиссии в плоскости оси язычков синхронизирующего диска. 3 9680 1 2007.08.30 На фиг. 3 изображен синхронизирующий диск. На фиг. 4 показано расположение пазов в шестернях включения передач. Синхронизатор для включения передач ступенчатой трансмиссии состоит из двух обойм 1, жестко связанных между собой блокирующими пальцами 2, концы которых развальцованы. Отверстия в муфте 3, через которые проходят блокирующие пальцы 2, также имеют блокирующие поверхности в виде фасок с каждой стороны отверстия. Обоймы 1 не имеют жесткой связи с муфтой 3 и могут быть смещены относительно нее. Между блокирующими пальцами 2 по окружности муфты 3 расположены фиксирующие пальцы 4 с шариками 5. Синхронизирующие диски 6 установлены на обоймах 1 по наружному периметру обойм по посадке с зазором (фиг. 1). Язычки 7 (фиг. 1, 2) синхронизирующих дисков 6 располагаются в канавках обойм 1. Упругоподатливые элементы состоят из пружин 8 и сухариков 9, сухарики 9 контактируют с язычками 7. Упругоподатливые элементы располагаются в расширяющихся полостях канавок обойм 1 (фиг. 1). Как было отмечено выше, можно обойтись и без сухариков 9. Тогда пружины 8 будут непосредственно контактировать с язычками 7. По внутреннему периметру обойм 1 располагаются гнезда с пальцами включения 10 и пружинами 11. В шестернях включаемых передач 12 и 13 имеются пазы 14, выполненные в форме дуговых выточек (фиг. 4). Как было отмечено выше, пальцы включения 10 можно выполнять и нецилиндрическими при условии повторения формы пазов, причем длина пальцев включения 10 при этом должна быть меньше длины пазов 14 на величину, обеспечивающую возможность полной десинхронизации. Шестерни включаемых передач 12 и 13 установлены на роликовых подшипниках на валу 15. Работает предлагаемый синхронизатор для включения передач ступенчатой трансмиссии следующим образом. При включении шестерни, например 12, вилка синхронизатора (на фигуре не показана) сдвинет муфту 3 с блокирующими пальцами 2 и фиксирующими пальцами 4, а с ними и синхронизирующие диски 6 влево. Причем конусные поверхности синхронизирующего диска 6 (левого) и шестерни 12 имеют разные углы конусности, в связи с чем они никоим образом не контактируют друг с другом. Шарики фиксатора 5 не дадут возможности переместиться относительно фиксирующих пальцев 4. Как только пальцы включения 10 войдут в пазы включения 14 (фиг. 1, 4), начнется блокировка муфты 3 блокирующими пальцами 2, так как угловые скорости вращения обойм 1 и муфты 3 не одинаковы. Вход пальцев включения 10 в пазы включения 14 не сопровождается большим ударным действием, так как в начальной фазе включения принимает участие только инерционная масса левого синхронизирующего диска 6. Как только пальцы включения 10 начнут контактировать с краями пазов 14 начинается затяжка пружин 8 упругоподатливых элементов посредством язычков 7 синхронизирующего левого диска 6 и сухариков 9 (фиг. 2) упругоподатливых элементов. Начинается выравнивание угловых скоростей муфты 3 и шестерни 12. Выравнивание угловых скоростей происходит как за счет деформации упругоподатливых элементов, так и за счет неизбежно возникающего трения поверхностей шестерни 12 и синхронизирующего левого диска 6. При равенстве угловых скоростей шестерни 12 и муфты 3 муфта 3 разблокируется,при этом шарики фиксаторов 5 выйдут из углублений пальцев 4. Зубья муфты 3 заблокируются с зубьями шестерни 12, тем самым включив необходимую передачу, т.е. соединив шестерню 12 с валом 15 посредством муфты 3. Разблокировке муфты 3 в синхронизаторе способствуют пружины 8. 9680 1 2007.08.30 Аналогично синхронизатор для включения передач ступенчатой трансмиссии работает и при включении правой шестерни 13. В данном синхронизаторе сочетаются два способа синхронизации фрикционный и синхронизации за счет деформации упругоподатливых элементов. Следует отметить, что за счет обеспечения высокой чистоты обработки поверхностей трения шестерен 12, 13 и синхронизирующих дисков 6 синхронизацию по фрикционному способу лучше всего свести к минимуму, тем самым обеспечив синхронизацию в большей степени за счет деформации упругоподатливых элементов. Источники информации 1. Патент В 5811 С 1, 2003. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5