Коробка перемены передач транспортного средства

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КОРОБКА ПЕРЕМЕНЫ ПЕРЕДАЧ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(72) Автор Даньков Александр Михайлович(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) Коробка перемены передач транспортного средства, содержащая корпус, в котором расположены планетарная эксцентриковая передача, ведущий вал которой с установленным на нем консольным кривошипом жестко соединен с водилом вспомогательной планетарной передачи, служащим для установки находящихся в зацеплении друг с другом сателлитов, один из которых находится в зацеплении с установленным на ведущем валу центральным составным зубчатым колесом, а другой находится в зацеплении с центральным зубчатым колесом внутреннего зацепления замыкающую и управляющую планетарные передачи, фрикционную муфту, выполненную с возможностью обеспечения жесткой связи водила вспомогательной планетарной передачи с валом ведущего центрального зубчатого колеса этой передачи дополнительную фрикционную муфту, обеспечивающую при разомкнутой фрикционной муфте жесткую связь центрального зубчатого колеса 13145 1 2010.04.30 вспомогательной планетарной передачи с корпусом сателлит планетарной эксцентриковой передачи выполнен двухпоточным, причем один из венцов сателлита выполнен упругоподвижным в окружном направлении относительно другого венца на половину окружного шага между зубьями и смонтирован на подшипниках качения на консольном кривошипе, выполненном как одно целое с ползуном, смонтированным на направляющих,расположенных на торце ведущего вала планетарной эксцентриковой передачи в корпусе на подшипнике установлен управляющий положением ползуна на направляющих кулачок, находящийся в геометрическом замыкании с закрепленным на ползуне толкателем и имеющий возможность вращения на ведущем валу планетарной эксцентриковой передачи на управляющем положением ползуна кулачке закреплен зубчатый венец с внешними зубьями, а на ведущем валу планетарной эксцентриковой передачи закреплен идентичный венец с внешними зубьями, причем оба эти венца являются центральными колесами замыкающей и управляющей планетарных передач и входят в зацепление с идентичными сателлитами, смонтированными на общем дополнительном водиле два дополнительных центральных колеса с внутренними зубьями, одно из которых жестко закреплено на корпусе, а другое установлено в корпусе с возможностью вращения и имеет зубчатый венец с внешними зубьями, находящийся в зацеплении с зубчатым колесом, закрепленным на установленном на корпусе управляющем валу, сообщающим полученное вращение расположенным на этом валу двум идентичным обводным зубчатым колесам, находящимся в зацеплении с приводными зубчатыми колесами, смонтированными с возможностью вращения на закрепленных в корпусе опорных кольцах и имеющими внутренние зубья для взаимодействия с зубчатыми венцами, выполненными за одно целое со смонтированными в опорных кольцах валами кривошипов, взаимодействующих с пазами, выполненными в образующих два силовых потока секторах центрального составного зубчатого колеса,имеющих призматические направляющие для радиальных перемещений по направляющим соответствующих опорных колец и находящихся в зацеплении с зубчатыми венцами двухпоточного сателлита, снабженного выходным зубчатым венцом, находящимся в зацеплении с соединительным зубчатым колесом с внутренними зубьями, находящимся также в зацеплении с зубчатым колесом, закрепленным на расположенном в корпусе на подшипниках выходном валу, причем соединительное зубчатое колесо установлено с возможностью вращения в обойме, смонтированной в корпусе с возможностью вращения относительно оси выходного вала. Изобретение относится к передаточным механизмам и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств. Известны коробки перемены передач транспортных средств с зубчатыми колесами постоянного зацепления и постоянным передаточным числом каждой ступени 1. Недостатками такой коробки передач являются ступенчатость передаточного числа и сложность управления при большом числе ступеней. Известна также коробка перемены передач транспортного средства на базе составных зубчатых колес, образующих трехступенчатую рядовую плавнорегулируемую передачу с двумя составными зубчатыми колесами с внешними зубьями и промежуточными цельными зубчатыми колесами в каждой ступени 2. Недостатками этой коробки перемены передач являются конструктивная сложность и нетехнологичность конструкции, а также невысокая надежность клиновых механизмов регулирования передаточного отношения. Известна также планетарная коробка передач, включающая последовательно установленные простейшие планетарные передачи с поочередно затормаживаемыми и расторма 2 13145 1 2010.04.30 живаемыми центральными зубчатыми колесами и водилами, жестко связываемыми с ведущими валами 3. Недостатком этой коробки передач является ступенчатое изменение передаточного числа. В основу изобретения положена задача упрощения силовой кинематической цепи коробки перемены передач, повышение надежности механизма регулирования передаточного отношения при бесступенчатом изменении передаточного числа. Сущность изобретения состоит в том, что в коробке перемены передач транспортного средства, содержащей корпус, в котором расположены планетарная эксцентриковая передача, ведущий вал которой с установленным на нем консольным кривошипом жестко соединен с водилом вспомогательной планетарной передачи, служащим для установки находящихся в зацеплении друг с другом сателлитов, один из которых находится в зацеплении с установленным на ведущем валу центральным зубчатым колесом, а другой находится в зацеплении с центральным зубчатым колесом внутреннего зацепления замыкающую и управляющую планетарные передачи, фрикционную муфту, выполненную с возможностью обеспечения жесткой связи водила вспомогательной планетарной передачи с валом ведущего центрального зубчатого колеса этой передачи, дополнительную фрикционную муфту, обеспечивающую при разомкнутой фрикционной муфте жесткую связь центрального зубчатого колеса вспомогательной планетарной передачи с корпусом сателлит планетарной эксцентриковой передачи выполнен двухпоточным, причем один из венцов сателлита выполнен упругоподвижным в окружном направлении относительно другого венца на половину окружного шага между зубьями и смонтирован на подшипниках качения на консольном кривошипе, выполненном как одно целое с ползуном, смонтированным на направляющих, расположенных на торце ведущего вала планетарной эксцентриковой передачи в корпусе на подшипнике установлен управляющий положением ползуна на направляющих кулачок, находящийся в геометрическом замыкании с закрепленным на ползуне толкателем и имеющий возможность вращения на ведущем валу планетарной эксцентриковой передачи на управляющем положением ползуна кулачке закреплен зубчатый венец с внешними зубьями, а на ведущем валу планетарной эксцентриковой передачи закреплен идентичный венец с внешними зубьями, причем оба эти венца являются центральными колесами замыкающей и управляющей планетарных передач и входят в зацепление с идентичными сателлитами, смонтированными на общем дополнительном водиле два дополнительных центральных колеса с внутренними зубьями,одно из которых жестко закреплено на корпусе, а другое установлено в корпусе с возможностью вращения и имеет зубчатый венец с внешними зубьями, находящийся в зацеплении с зубчатым колесом, закрепленным на установленном на корпусе управляющем валу,сообщающим полученное вращение расположенным на этом валу двум идентичным обводным зубчатым колесам, находящимся в зацеплении с приводными зубчатыми колесами, смонтированными с возможностью вращения на закрепленных в корпусе коробки опорных кольцах и имеющими внутренние зубья для взаимодействия с зубчатыми венцами, выполненными за одно целое со смонтированными в опорных кольцах валами кривошипов, взаимодействующих с пазами, выполненными в образующих два силовых потока секторах центрального составного зубчатого колеса, имеющих призматические направляющие для радиальных перемещений по направляющим соответствующих опорных колец и находящихся в зацеплении с зубчатыми венцами двухпоточного сателлита,снабженного выходным зубчатым венцом, находящимся в зацеплении с соединительным зубчатым колесом с внутренними зубьями, находящимся также в зацеплении с зубчатым колесом, закрепленным на расположенном в корпусе на подшипниках выходном валу,причем соединительное зубчатое колесо установлено с возможностью вращения в обойме,смонтированной в корпусе с возможностью вращения относительно оси выходного вала. 13145 1 2010.04.30 Такая конструкция планетарной эксцентриковой передачи позволяет за счет уменьшения числа составных зубчатых колес упростить силовую кинематическую цепь плавнорегулируемой зубчатой передачи, уменьшить, исключив внешнее зацепление составного и цельного зубчатых колес, габаритные размеры плавнорегулируемой зубчатой передачи,расширить диапазон регулирования передаточного отношения за счет использования повышенной преобразующей способности передач с подвижными геометрическими осями. Сущность и преимущества изобретения поясняются описанием примера его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 изображает вид спереди на коробку перемены передач фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1 фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1 фиг. 4 - разрез по В-В на фиг. 3 при максимальном вылете секторов составного зубчатого колеса фиг. 5 - вид Г на фиг. 4 фиг. 6 - разрез по Д-Д на фиг. 3 фиг. 7 - разрез по Е-Е на фиг. 6 фиг. 8 - разрез по В-В на фиг. 3 при минимальном вылете секторов составного зубчатого колеса фиг. 9 - вид Ж на фиг. 3. Коробка перемены передач собрана в корпусе 1, в котором на подшипниках 2 установлен ведущий вал 3 с центральным зубчатым колесом 4 вспомогательной планетарной передачи 5. На водиле 6 передачи 5 установлены зацепляющиеся между собой сателлиты 7 и 8, причем сателлит 7 зацепляется с центральным колесом 4, а сателлит 8 - с центральным зубчатым колесом 9. Передача 5 содержит также дисковую фрикционную муфту 10, с помощью которой водило 6 может быть жестко соединено с валом 3, и дисковую фрикционную муфту 11, с помощью которой центральное колесо 9 может быть жестко соединено с корпусом 1. Водило 6 установлено в корпусе 1 на подшипниках 12 и выполнено как одно целое с ведущим валом 13 планетарной эксцентриковой передачи 14. На свободном конце вала 13 установлены призматические направляющие 15, по которым может перемещаться ползун 16. Как одно целое с ползуном выполнены кривошип 17 и толкатель 18. С толкателем 18 взаимодействует установленный на валу 13 с возможностью вращения кулачок 19 с геометрическим замыканием, сопряженный с зубчатым колесом 20, при этом кулачок 19 установлен в корпусе 1 на опорном подшипнике 21. На валу 13 закреплено также зубчатое колесо 22, имеющее такие же модуль и число зубьев, как и зубчатое колесо 20. Зубчатые колеса 20 и 22 являются центральными колесами управляющей 23 и замыкающей 24 планетарных передач соответственно, идентичные сателлиты 25 и 26 которых установлены на общем водиле 27, смонтированном на валу 13 на подшипнике 28,и входят в зацепление с центральными зубчатыми колесами 29 и 30 соответственно, причем зубчатое колесо 29 смонтировано в корпусе 1 с возможностью вращения, а зубчатое колесо 30 жестко связано с корпусом 1. На кривошипе 17 на подшипниках 31 смонтирован сателлит 32, включающий зубчатые венцы 33 и 34, причем венец 34 выполнен упругоподвижным в окружном направлении относительно венца 33 благодаря связывающим их пластинчатым пружинам. Венцы 33 и 34, образующие два силовых потока, находятся в зацеплении с зубчатыми секторами 35 и 36 двухпоточного составного центрального зубчатого колеса 37. Сектора 35 и 36 прижаты друг к другу торцами 38 и 39, а на их противоположных торцах выполнены призматические направляющие 40 и 41, взаимодействующие с радиальными направляющими 42 и 43, выполненными на опорных кольцах 44 и 45 и обеспечивающими радиальные перемещения секторов 35 и 36. Опорные кольца 44 и 45 закреплены в корпусе 1, и в их телах установлены валы 46 и 47, на торцах которых закреплены зубчатые колеса 48 и 49, а на противоположных торцах выполнены кривошипы 50 и 51. Кривошипы 50 и 51 взаимодействуют с выполненными в телах секторов 35 и 36 пазами 52 и 53. Зубчатые колеса 48 и 49 находятся в зацеплении с внутренними зубьями закрепленных на опорных кольцах 44 и 45 зубчатых колес 54 и 55, внешние зубья которых находятся в зацеплении с обводными зубчатыми колесами 56 и 57. Зубчатые колеса 56 и 57 закреплены на получающем вращение от механизма управления управляющем валу 58,на котором также закреплено зубчатое колесо 59, находящееся в зацеплении с внешними зубьями зубчатого колеса 29. Сателлит 32 имеет выходной зубчатый венец 60, зацепляю 4 13145 1 2010.04.30 щийся с соединительным зубчатым колесом 61 с внутренними зубьями. С зубчатым колесом 61 также находится в зацеплении закрепленное на выходном валу 62, смонтированном в корпусе 1 на подшипниках 63, зубчатое колесо 64. Соединительное зубчатое колесо 61 установлено с возможностью вращения в обойме 65, смонтированной в корпусе 1 коробки перемены передач также с возможностью вращения относительно оси вала 62. Коробка перемены передач работает следующим образом. При замкнутой фрикционной муфте 10 вращение вала 3 напрямую передается валу 13, обеспечивая движение транспортного средства вперед. Фрикционная муфта 10 работает в противофазе с фрикционной муфтой 11 при замкнутой одной муфте, вторая муфта разомкнута. При замкнутой муфте 11 центральное зубчатое колесо 9 жестко соединяется с корпусом 1 и, благодаря наличию сателлитов 7 и 8, вращение центрального зубчатого колеса сообщается водилу 6,но в противоположном направлении и с уменьшенной частотой, что обеспечивает движение транспортного средства задним ходом. При разомкнутых муфтах 10 и 11 вращение валу 13 не передается, и транспортное средство остается неподвижным при работающем двигателе. Вращение вала 13 сообщается закрепленным на его конце направляющим 15 и размещенному на них ползуну 16, совмещенному с кривошипом 17 и толкателем 18. При этом установленный на кривошипе 17 сателлит 32 обкатывается по центральному зубчатому колесу 37, совершая при этом вращение относительно собственной оси в направлении, противоположном направлению вращения вала 13. Вращение сателлита 32 через зубчатое колесо 60 передается соединительному зубчатому колесу 61 с внутренними зубьями, находящемуся также в зацеплении с закрепленным на выходном валу 62 зубчатым колесом 64, причем соединительное зубчатое колесо 61 установлено с возможностью вращения в обойме 65, смонтированной также с возможностью вращения в корпусе 1 коробки перемены передач и вращающейся с частотой вращения вала 13. В этом случае зубчатое колесо 64 и вал 62 вращаются с частотой, отношение которой к частоте вращения сателлита вокруг собственной оси равно отношению чисел зубьев зубчатых колес 60 и 64. Передаточное отношение плавнорегулируемой планетарной передачи равно отношению числа зубьев сателлита 32 к разности условного числа зубьев, представляющего собой составное полисекторное зубчатое колесо центрального колеса 37 и сателлита 32, и при минимальном вылете зубчатых секторов 35 и 36 (при минимальном условном начальном диаметре колеса 37) оно принимает максимальное значение. Благодаря равенству чисел зубьев цилиндрических зубчатых колес 22, 30 сателлита 26 и 20, 29 (внутренние зубья) сателлита 25 соответственно управляющий вал 58 при вращении вала 13 с любой скоростью остается неподвижным. При необходимости изменить передаточное число передачи вал 58 вращают в требуемом направлении. Это вращение через зубчатые колеса 59 и 29,сателлит 25 и зубчатое колесо 20 сообщается кулачку 19, паз которого взаимодействует с толкателем 18, закрепленным на ползуне 16. Последний перемещается по направляющим 15, вследствие чего величина эксцентриситета кривошипа 17 принимает требуемое значение. Одновременно через обводные зубчатые колеса 56 и 57 вращение вала 58 сообщается зубчатым колесам 54 и 55, внутренние зубья которых сообщают вращение зубчатым колесам 48 и 49, а также валам 46 и 47. При этом выполненные на торцах валов кривошипы 50 и 51, взаимодействуя с пазами 52 и 53, изменяют свое угловое положение, благодаря чему вылет секторов 35 и 36 изменяется таким образом, что зубья сателлита 32 не выходят из зацепления с зубьями центрального колеса 37. Это достигается подбором передаточного отношения кинематических цепей, передающих вращение кулачку 19 и валам 46 и 47. Несмотря на нелинейную зависимость между перемещением ползуна 16 и вертикальным перемещением кривошипов 50 и 51, это передаточное отношение должно быть постоянным,а равенство перемещений ползуна 16 и секторов 35 и 36 обеспечивается формой паза кулачка 19. При минимальном вылете зубчатых секторов 35 и 36 относительно оси передачи эксцентриситет кривошипа 17 имеет минимальное значение, а при максимальном вылете максимальное. При уменьшении эксцентриситета кривошипа 17 (что требует уменьшения 5 13145 1 2010.04.30 условного начального диаметра центрального зубчатого колеса 37) сектора 35 и 36 перемещаются к центру колеса, уменьшая условный начальный диаметр колеса 37 до величины, обеспечивающей зацепление зубьев секторов 35 и 36 и сателлита 32. Передаточное отношение передачи будет при этом плавно увеличиваться до максимального значения,при котором эксцентриситет кривошипа 17 и условный начальный диаметр колеса 37 будут минимальными. При вращении вала 58 в противоположном направлении эксцентриситет кривошипа 17 и условный начальный диаметр колеса 37 будут увеличиваться. В этом случае передаточное отношение передачи будет плавно уменьшаться. При произвольном значении условного начального диаметра колеса 37, определяемом величиной вылета зубчатых секторов 35 и 36, угловой шаг между секторами 35 и 36 может быть некратен угловому шагу между их зубьями. В этом случае поломка передачи предотвращается тем, что сателлит 32 и центральное зубчатое колесо 37 выполнены с разделяющимся силовым потоком (двухпоточными), причем зубчатые сектора 35 и 36, относящиеся к различным силовым потокам, не имеют торцового перекрытия, а зубчатый венец 34 второго силового потока сателлита 32 может смещаться в окружном направлении относительно венца 33 на величину половины шага между зубьями. В исходное положение венец 34 возвращается, например, пластинчатой пружиной. Источники информации 1. Автомобили Конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия / Под ред. А.И Гришкевича. - Минск Вышэйшая школа, 1985. - С. 74-75. 2. Патент 3435 С 1, МПК В 60 17/08, 2000. 3. Харитонов С.А. Автоматические коробки передач.- М. ООО Издательство Астрель ООО Издательство , 2003. - С. 105. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 8