Коробка передач

оси вращения ведомого диска, последний выполнен с концентричными элементами и с установленными посредством этих элементов цилиндрообразными кольцами на другом торце, а элементы зацепления колец дополнительного диска находятся во взаимодействии с соответствующими элементами зацеплеъшя упомянутых колец ведомого диска.3. Коробка передач по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что концентричные элементы для установки цилиндрообразных колец выполнены в виде кольцевых протечек, каждое кольцо выполнено с элементами зацепления в видеЗаявляемое изобретение относится к области транспортного машиностроения и предназначено для использования в трансмиссиях транспортных средств, в частности автомобилей, Известны решения задачи повышает-пая экономичности транспортных средств за счет более полной загрузки двигателя на любых режимах работы. Эта задача, в частности, решается путем создания более гибких систем трансмиссии и, в наибольшей степени, разработкой различных по структурным схемам и принципам работы коробок передач, позволяющих регулировать загруженность двигателя в зависшиости от постоянно меняющихся внешних нагрузок.Из известных коробок передач наиболее близким по технической сущности является решение по а.с. 444025, МКИ Р 1 бН 3/36. Прототип содержит ведущий вал, на котором установлены коъщентрично, одно на цилиндрической поверхности другою, зубчатые колеса, связанные между собой управляемыми сцепными муфтами и имеющие внутренние и наружные венцы,корпус, установленные в нем с возможностью свободного вращения и осевого перемещения и имеющие внутренние и Наружные венцы концентричные зубчатые колеса, размещенные с эксцентриситетом относительно зубчатых колес, концентричных ведущему валу. Для включения передачи, т.е. для осуществления зацепления наружных и внутренних венцов одних колес соответственно с внутренними и наружными венцами других зубчатых колес,коробка снабжена установленными в корпусе управляющими движками, перемещающими ту часть зубчатых колес, установленных на корпусе, которая соответствует требуемой передаче, в положение зацепления венцов. Между венцами зубчатых колес, концентричных ведущему валу (из которых центральное связано с этим валом, а наружное - с ведомым валом), размещены управляющие ШТОКИ, при воздейсгвгш на которые, возникающем при осевом перемещении колес, установленных на корпусе,осуществляется разблокировка сцеш-пях муфт и соответственно включение требуемой передачи.зубчатых венцов, смещенных к одному его концу и с гильзообразной ступицей, расположенной в проточке, а каждое из средств блокирования выполнено в виде закрепленного на поверхности пшьзообразногг ступицы пьезокерамического кольцевого вкладъппа и установленного с возможностью взаимодействия с этим вкладышем в кольцевой проточке с изоляцией относительно тела диска кольцевого электрода,связанного с системой управления блокированием.- ограниченное количество передач (не более З-ми), так как концентричная установка зубчатых колес, при которой опорной базой для каждого колеса (за исключением одною, установленного на вал) является ступица колеса меньшего диаметра, не позволяет наращивать количество зубчатых колес, поскольку каждая посадка и каждый промежуточный элемент обладает определенной погрешностью, суъамарная погрешность в посадочных зазорах зубчатых колес может привести в конечном итоге к нарушению зацепления между зубьями сопрягаемых венцов, т.е. к неработоспособности устройства- при переключешш передач шест место разрыв потока мощности, так как процесс переюпочеъпш осуществляется путем вывода из зацепления и ввода в зацепление зубчатых колес, установлетных на корпусе, при осевом их перемещении,т.е. характеризуемая конструкция не обеспечивает беспрерывное трансформирование крутящего момента.Задача, на решение которой направлено изобретение, состояла в повьплешш коэффициента нагруженности двигателя при изменяющейся внешней нагрузке за счет возрастания числа передач при одновременном сближении передаточных отношений между соседними передачами и сокращении времени разрыва потока мощности.Поставленная задача решена следующим образом. В коробке передач, содержащей корпус,размещенные в нем ведущий и ведомый валы,установленные на каждом из них концентричные цилиндрообразные кольца, по внутренним и наружным поверхностям которых выполнены элементы зацепления, ось вращения ведущего вала размещена со смещением относительно оси вращения ведомого вала таким образом, что внутренние и наружные элементы зацепления ведущего вала находятся во взаимодействии соответственно с наружными и внутренними элементами зацепления колец ведомого вала, ведущий И ведомый валы выполнены в видеразнесенных, обращенных друг к другу торцами дисков, которые снабжены концентричными элементами для установки цилиндрообразных колец, последние установлены посредством этих элементов с возможностью вращения относительно дисков тата/ш образом, что элементы зацепления колец расположены между дисками, а коробка передач снабжена системой управления блокированием каждою из колец относительно соответствующего диска со средствами блокирования, связанными с частью каждою кольца,размещенном в элементах его установкикоробка снабжена, по меньшей мере, еще одним дополнительным диском с цилиндрообразными кольцами, который аналогичен ведомому диску, ось вращения дополнительного диска размещена со смещением относительно оси вращения ведомого диска, последний выполнен с концентричными элементами и с установленными посредством этих элементов цилиндрообразными кольцами на дРУгом торце, а элементы зацепления колец дополнительного диска находятся во взаимодействии с соответствующими элементами зацепления упомянутых колец ведомого дискаконцентричные элементы для установки Цилиндрообразных колец выполнены в виде кольцевых проточек, каждое кольцо выполнено с элементами зацепления в виде зубчатых венцов, смещенных к одному его котшу и с гильзообразной ступицей, расположетшой в проточка,а каждое из средств блокирования выполнено в виде закрепленного на поверхности гильзообразной ступицы пьезокерамического кольцевого вкладыша и установленного с возможностью взаимодействия с этим вкладышем в кольцевой протечке с изоляцией относительно тела диска кольцевого электрода, связанного с системой управления блокированием.На фиг. 1 изображен общий вид коробки передач в разрезе на фиг. 2 - ступенчатый разрез А-А на фиг. 1 на фиг. 3 - узел блокировки(фрагмент 1 на фиг. 1 в у-вегшченном масштабе) на фиг. 4 - вид по сечению Б-Б на фиг. 1, на фиг.5 - схема узла управления на фиг. б общий вид (с частичным вырезом) коробки передач с двумя ведомыми валами.Коробка передач (см.фгп.1, фигп 2) состоит из ведущего вала 1 и ведомого вала 2, установленных в корпусе 3 на подшипниках 4,5 с эксцентриситетом Е между их параллельными осями вращения. Указанные валы 1 и 2 выполнены в виде двух установленных параллельно дисков. На обращенных ДРУГ к другу плоскостях 6,7 дисков 1,2 выбраны кольцевые концентричные пазы 8, выполняющие футпщию опорных элементов для шшшщрообразг-ьхх зубчатых колес 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15. Указанные зубчатые колеса снабжены внутренними и наружными зубчатыми веннами (колесо 9 имеет наружныйзубчатый венец, колесо 15 - внутренний зубчатый венец, остальные колеса снабжены как внутренними, так и наружными венцамн, которые смещены по образующей цилиндра к одному его торцу (вершине). Свободным торцом (основанием) каждое колесо установлено в соответствующий своему диаметру кольцевой паз 8 так, что зубчатые венцы всех колес оказываются размещенными в пространстве между параллельными диаметральными плоскостями 6, 7 дисков 1 и 2.Благодаря установке дисков с эксцентриситетом Е, все зубчатые венцы колес находятся в непрерывном зацеплении и образуют цепь,в которой наружный венец одного колеса находится в зацеплении с внутренним венцом колеса, установленного на другом диске, т.е. установленного с эксцентриситетом, наружный венец которого в свою очередь входит в зацепление с внутренним венцом следующего колеса в секторе, диаметрально ттротиволежащем предыдущему сектору зацепления. А гшешто колесо 9 своим наружным венцом находится в зацеплении с внутренним венцом колеса 10 наружный венец колеса 10 в секторе, диаметрально противолежащем, находится в зацеплении с внутренним венцом колеса 11 наружный венец колеса 11 в секторе, диаметрально противолежащем предыдущему зацеплению, находится в зацеплении с внутренним венцом колеса 12 наружный венец колеса 12 аналогично с внутренним вет-щом колеса 13 наружный венец колеса 13 - с внутренним венцом колеса 14 наружный венец колеса 14 - с внутренним венцом колеса 15 т.е. все зубчатые колеса находятся в постоянном последовательном внутреннем зацеплении, образуя цепь с различными угловыми скоростями вращения цилиндрообразных колец.Образованная таким образом цепь в пространстве между плоскостями 6, 7 дисков 1, 2 размещена в распор за счет того, что каждое колесо, установленное свободно в соответствующем кольцевом пазу 8, опирается ступицей(основанием) кольца на радиально-упорный подшипник 16, а вершиной через упорный подшиш-тик 17 упирается в диамегральную плоскость противолежащего диска. Основание каждого зубчатого колеса установлено в кольцевом пазу 8 с зазором и снабжено средством (узлом) блокирования этого колеса относительно тела диска (см. фиг. З), включающем закрепленный по внутреннему диаметру основания колеса с помощью глухой посадки кольцевой вкладыш 18 из пъезокерамикн (например марки ЦТБС 3) и размещенный на внутренней поверхности паза 8 диска со стороны вкладыша 18 через изолятор 19 электрода 20, электрически связанный через проводник 21 с кольцевой контактной поверхностью 22. Целесообразно изолятор 19изготовить из пьезоэлектрической керамики, а электрод 20 вьшошштъ напылением токопроводящего материала на пьезокерашпсу. Через указанный проводник 21, кольцевую поверхность 22 и через контактный узел, включающий контактный шарик 23, подпружиненньй к контактной поверхности 22 элементом 24, одновременно являющимся токопроводяппш, а также через узел 25 управления подачей напряжения на электроды (см. фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5), состоящей, например, из двух ползунковых контактов, замыкающих проводники электродов той или другой ступени на источник напряжения,электрод 20 узла блокирования каждою зубчатого колеса связан с источником 26 высокого напряжения. В итоге, в предлагаемом варианте электрод узла блокирования зубчатого колеса 9 замыкается на клемму 27, зубчатого колеса 10 - на клемму 28, зубчатого колеса 11 - на клемму 29, колеса 12 - на клемму 30, колеса 13 - на клемму 31, колеса 14 - на клемму 32,колеса 15 - на клемму 33. Контактные кольцевые поверхности 22 нанесены через изоляцию на обратную по отношению к опорным элементам сторону диска и представляют собой концентричные окружности, повторяющие проекцию опорных элементов.Коробка передач, имеющая два ведомых вала(см. фиг .6), содержит ведущий диск 1 и параллельно установленные по одну сторону от ведущего диска 1 два ведомых диска 1 и 21. Указанные диски установлены в корпусе 3 посредством подшипниковых узлов 34, 35 и 36. Ось вращения первого ведомого диска 2 эксцентрична относительно оси вращения ведущего диска , а ось вращения второго ведомого диска 21 зксцентрична относительно оси вращения первою ведомого диска 2. Обе диаметральные плоскости первого ведомого диска 2 снабжены концентричными опорными элементами 8 для цилнндрообразных зубчатых колес,так как обе плоскости являются обращенными к диаметральным плоскостям рядом лежащих дисков ведущего 1 и второю ведомого 2. Аналогичные опорные элементы размещены на диамегралъной плоскости ведущего вала 1, обращенной к первому ведомому валу 1, и На диамегральной плоскости второю ведомого вала 21, обращенной к первому ведомому валу 2. В промежутках между этими плоскостями дисков размещены цепи постоянно взаимодействующих венцов зубчатых колес между ведущим диском 1 и первым ведомым диском 2 - цепь из венцов зубчатых колес 37 - 47 между первым ведомым диском 2 и вторым ведомым диском 2 - цепь из венцов зубчатых колес 48 - 57. При этом зубчатые колеса 37, 39, 41, 43, 45, 47 установлены в опорных элементах ведущего диска 1, колеса 38, 40, 42, 44, 46 - в опорных элементах на плоскости первого ведомого диска 2, обращенной- в опорных элементах на плоскости первою ведомого диска 2, обращенной к плоскости второго ведомого диска 21, а колеса 49, 51, 53,55, 57 - в опорных элементах на плоскости второго ведомого диска 2, обращенной к плоскости первого ведомого диска 2. Все зубчатые колеса установлены в опорных элементах с возможностью свободного вращения и снабжены средствами блокирования каждого колеса относительно своего диска, по конструкции аналогичными изображенному на фиг. 3 и связанными электрическими связями 58 через систему управления подключения электродов с источником высокого напряжения (на чертеже не показаны).Коробка передач работает следующим образом.Крутящий момент от двигателя подается на ведущий диск 1 и приводит его во вращение. При этом все зубчатые колеса находятся в свободном состоянии (нейтральная передача),и крутящий момент не передается на ведомый вал.При установке ползунковых контактов узла 25 на клеммы 27 и 32 через соответствующие электрические проводники, элементы 24, контактные шарики 23, контактные поверхности 22, проводники 21 подается высокое напряжение на электроды 20 средств блокирования зубчатых колес 9 и 14. Между ступицей и электродом каждою из этих колес возникает сильное электрическое поле, под воздействием которого пьезокерамический вкладыш 18 деформируется в радиальном направлении, т.е. увеличивается его наружный диаметр за счет возникновения обратного пьезоэффекта и правильной поляризации пьезокерамики. За счет усилий, возникающих при увеличении радиальных размеров, происходит радиальное давление на внутреннюю цишпщрическую поверхность тонкостенной ступицы зубчатого колеса (это давление может достигать 200 кг/см 2), деформирующее последнюю в радиальном направлении и выбирая зазор между поверхностями ступицы и диска, который меньше величины,определяемой упругой деформацией материала ступицы. Происходит блокировка колеса и диска путем их фрикционного сцепления. Таким образом, крутшций момент с диска 1 через средство блокирования зубчатого колеса 9 передается на зубчатый наружный венец этого колеса, а так как все венцы зубчатых колес находятся в постоянном последовательном зацеплении, то крутящий момент передается на все зубчатые колеса (10, 11, 12, 13, 14, 15), приводя их во вращение и при одновременном блокировании с колесом 9, колеса 14 относительно тела диска 2, крутящий момент передается на этот ведо омый диск. Осуществляется первая передача,кинематическую цепь которой можно описать следующим образом ведущий диск 1 - средство блокирования ступицы колеса 9 - зубчатый венец колеса 9 - зубчатые венцы колес 10, 11,12, 13 - зубчатый венец колеса 14 - средство блокирования ступицы колеса 14 - ведомый диск 2, с которою крутящий момент снимается.Путем описанного принципа включения передач могут быть включены все 12 передач приведенного примера коробки с одним ведомым диском (фиг. 1). Из этих 12 шесть передач понижающих и шесть повышающих крутящий момент двигателя, Повышающие передачи реализуются при замыкании в узле 25 на источник напряжения следующих клемм 29 и 28 31 и 30 31 и 28 33 и 32 33 и 30 33 и 28 при этом, соответственно, происходит блокирование следующих пар зубчатых колес 11 и 10 13 1412 13 и 10 15 и 14 15 и 12 15 и 10 (каждое колесо блокируется со своим диском).понижающие передачи реализуются при замыкании на источник напряжения следующих пар клемм 27 и 28 27 и 30 27 и 32 29 и 30 29 и 32 31 и 32 при соответствующем блокировании колес 9 и 10 9 и 12 9 и 14 11 и 12 11 и 14 13 и 14 (каждое колесо блокируется со своим диском).Для включения передачи в коробке передач с двумя ведомыми валами необходимо посредством системы управления и электрических связей 58 одновременно подать напряжение на электроды средств блокирования любой из следующих пар зубчатых колес, размещенных между плоскостями дисков 1 и 2 37 и 40 37 и 42 37 и 44 37 и 46 39 и 40 39 и 42 39 и 44 39 и 46 41 и 42 41 и 44 41 и 46 43 и 44 43 и 46 45 и 46 47 и 46 47 и 44 47 и 42 и т.д. и любой из следующих пар зубчатых колес, размещенных между плоскостями ведомых дисков 2 и 21 48 и 49 48 и 51 48 и 53 48 И 55 48 и 57 56 и 55 56 и 53 56 и 51 56 и 49 54 и 53 54 и 51 54 и 49 и т.д. Процесс блокирования колес происходит аналогично описанному выше. В конструкции коробки передач (см. фиг. б) с двумя ведомыми валами и установкой на плоскости ведущего диска 1 шести зубчатых колес, на плоскости первого ведомого диска 2, обращенной к ведущему 1, - пяти колес, на плоскости первого ведомого диска 2, обращенной ко второму ведомому диску 2 - пяти колес и на плоскости второго ведомого диска 21, обращенной к первому ведомому 2, - пяти колес общее количество передач составит семьсот пятьдесят передач.Использование заявляемой конструкции коробки передач по сравнению с существующими обеспечивает следующие преимущества- максимально приближены характеристики механической ступенчатой коробки передач к бесступенчатой трансмиссии- исключен разрыв потока мощности при переключении передач, т.е. достигнуто плавное изменение передаточного отношения при переходе с одной передачи на другую за счет последовательного переключения ступеней с минимальным шттервштом между соседними в диапазоне от выключаемой до включаемой передачи- снижение расхода топлива за счет исключения холостой работы двигателя и более раЦионального подбора передач в зависимости от внешних условий- открыты возможности для автоматизации ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ передач С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ УПРЗВЛЕНИЯ И ЗВТОМЗТИЗНЦПИ УПравления движением транспортного средства в целом- компактность коробки передач при малых габаритах коробка, в конструкции которой несколько ведомых валов, обеспечивает огромное число передач при одновременном расширении диапазона передаточных отношений- по сравнению с прототипом исключены из конструкции промежуточные детали - движки,Штоки, сцепные муфты, Шпонки и т.д., наличие которых снижает Надежность устройства и ведет к нарастанию погрешности.