Коробка передач

Коробка передач для транспортных средств, содержащая корпус, первичный и вторичный валы, установленные в корпусе и кинематически связанные друг с другом посредством шестерен постоянного зацепления, образующих ступени с различными передаточными отношениями, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что в кинематической цепи каждой ступени, соединяющей первичный и вторичный валы, в качестве звена этой цепи, установлен пружинчо-винтовой фрикционный механизм самоуправления, состоящий из внутреннего вала и наружной втулки, установленной на подшипниках на этом валу с исключением возможности продольных смещений друг относительно друга, а в кольцевом зазоре между внутренним валом и наружной втулкой размещен участок^ винтовой ленточной резьбы, на поверхности внутреннего вала, с навинченной на эту резьбу гайкой, которая подпружинена с обеих сторон и имеет по меньшей мере один выступ, размещенный в продольном пазу, который выполнен в наружной втулке и ограничен по концам поперечными пазами так, что обеспечивается возможность свободного выступа гайки в эти поперечные пазы при сходе гайки с резьбы внутреннего вала, при этом между гайкой и пружинами, с обеих сторон от гайки, установлены упорные подшипники, а затем ограничительные шайбы, которые также имеют по меньшей мере по одному выступу для связи с наружной втулкой, в которой предусмотрены продольные пазы для выступов шайб, с обеих сторон от гайки, внутренний вал и наружная втулка неподвижно связанны с элементами кинематической цепи ступени, в которой они установлены, причем один из выше названных элементов механизма самоуправления связан с предыдущим, другой с последующим элементами кинематической цепи ступени. NO О Изобретение относится к транспортному машиностроению, а более конкретно, к зубчатым, ступенчатым коробкам передач и может быть применено в трансмиссиях транспортных средств. В качестве прототипа предлагаемого изобретения взята коробка передач, в которой имеется корпус, первичный и вторичный валы, установленные в корпусе и кинематически связанные друг с другом 9493 посредством шестерен постоянного зацепления, образующих ступени с различными передаточными отношениями. Такие коробки передач установлены в автомобилях "Волга", "Москвич", "Жигули", "За- 5 порожец" и многих других. В этих коробках передач, принятых в качестве прототипа, для обеспечения работоспособности, в каждой ступени, соединяющей первичный и вторичный валы, одна из шерс- 10 тен установлена на валу свободно и соединяется с ним посредством зубчатых или кулачковых муфт, чем обеспечивается включение той или иной передачи и что является причиной следующих неудобств 15 и недостатков: нужен механизм управления для перемещения зубчатых муфт, ручной или автоматический; нужны устройства синхронизации скорости вращения шестерен и присоединяемых к ним зубчатых 20 муфт; необходим разрыв фрикционной связи муфтой сцепления в момент переключения передач; возможно ошибочное включение не той передачи, какая требуется в данный момент движения, что может 25 привести к аварии или поломке автомобиля; не экономично расходуется топливо при движении по инерции, когда опасно включение нейтрали из-за возможного заноса при торможении, а обороты вала 30 двигателя остаются по прежнему высокими в силу сохранения передаточного отношения коробкой передач. В основу данного изобретения поставлена задача создания коробки передач такой конструкции, которая лишена всех выше перечисленных недостатков и обеспечивает надежное, оптимальное, безаварийное переключение передач в зависимости от скорости движения, нагрузки, профиля пути и других объективных факторов, по принципу самоуправления без разрыва трансмиссионной связи муфтой сцепления и за счет этого достигается облегчение работы водителя в части управления автомобилем, экономится топливо, сохраняется ресурс двигателя, муфты сцепления, выжимного подшипника. Поставленная задача решается тем, что в коробке передач, содержащей корпус, первичный и вторичный валы, установленные в корпусе и кинематически связанные друг с другом посредством шестерен постоянного зацепления, образующих ступени с различными передаточными отношениями согласно изобретению в кинематической цепи каждой ступени, соединяющей первичный и вторичный валы, в качестве звена этой цепи, установлен пружинно-винтовой фрикционный механизм 35 40 45 50 55 самоуправления, состоящий из внутреннего вала и наружной втулки, установленной на подшипниках на этом валу с исключением возможности продольных смещений друг относительно друга, а в кольцевом зазоре между внутренним валом и наружной втулкой размещен участок винтовой ленточной резьбы на поверхности внутреннего вала с навинченной на эту резьбу гайкой, которая подпружинена с обеих сторон и имеет по меньшей мере один выступ, размещенный в продольном пазу, который выполнен в наружной втулке и ограничен по концам поперечными пазами таким образом, что обеспечивается возможность свободного вхождения выступа гайки в эти поперечные пазы при сходе гайки с резьбы внутреннего вала, при этом, между гайкой и пружинами, по обе стороны от гайки, установлены упорные подшипники и ограничительные шайбы, которые также имеют по меньшей мере псо одному выступу для связи с наружной втулкой, в которой предусмотрены продольные пазы для выступов шайб, с обеих сторон от гайки, внутренний вал и наружная втулка неподвижно связаны с элементами кинематической цепи ступени, в которой они установлены, при чем, один из вышеназванных элементов механизма самоуправления связан с предыдущим, а другой с последующим элементами кинематической цепи ступени коробки передач. Сутью данного изобретения является то, что пружинно-винтовые фрикционные механизмы самоуправления, установленные в каждой ступени, соединяющий первичный и вторичный валы коробки передач, способны без какого либо управления со стороны водителя вводить в работу ту или иную ступень в зависимости от нагрузки, скорости движения и скорости вала двигателя. При этом всегда в работе будет находится лишь одна, какая-либо ступень, самая оптимальная в данный момент движения, и никогда не может быть разрыва кинематической связи между первичным и вторичными валами коообки передач. Ввод в работу той или иной ступени осуществляется за счет фрикционной связи, возникающей а резьбовой паре того механизма самоуправления, в котором скорости вращения внутреннего вала и наружной втулки совпадают. Как только скорости вращения внутреннего вала и наружной втулки станут отличны друг от друга, в связи с изменившейся нагрузкой, профилем пути или величиной "газа", 9493 произойдет разрыв, исчезновение фрикционной связи всвязи со сходом гайки с резьбы внутреннего вала и произойдет выход из работы данной ступени. Но при этом будет обязательно введена в работу другая ступень, то есть та в которой скорости вращения внутреннего вала и наружной втулки совпадают. Для работы коробки передач с механизмами самоуправления не требуется разрыва трансмиссионной связи муфтой сцепления. Экономия топлива происходит всякий раз, когда автомобиль катится по инерции или вниз с горы, так как в этом случае будет введена 4 или 5 ступень коробки передач, которая позволит валу двигателя вращаться с оборотами холостого хода или близкими им. На фиг. 1 изображена коробка передач со стороны первичного вала со снятой торцевой стенкой; на фиг. 2 - сечение А~А на фиг. 1; на фиг. 3 - коробка со стороны вторичного вала со снятой торцевой стенкой; на фиг. 4 - сечение ББ на фиг. 2; на фиг. 5 - наружная втулка механизма самоуправления с размещенной внутри нее гайкой при виде сбоку, продольный разрез; на фиг. 6 - наружная втулка механизма самоуправления с размещенной внутри нее гайкой при виде сверху, продольный разрез; на фиг. 7 разрез В-В на фиг. 5. Коробка передач по изобретению, как один из возможных вариантов конкретного исполнения, состоит из трех отсеков: ! - отсек вала 1, в котором размещены на подшипниках 2 первичный вал 1 и пять вспомогательных валов 3, расположенных вокруг вала 1 и кинематически связанных с ним с помощью шерстен 4, установленных неподвижно на валах"!, 3. Пространство отсека I образовано плоскими стенками 5, 6 и полым цилиндром 7. II - отсек вторичного вала 8, в котором размещены -на подшипниках 2 вторичный вал 8 и пять вспомогательных валов 9, расположенных вокруг вала 8 и кинематически связанных с валом 8 посредством шерстен 10, 11 и зубчатой муфты 12 при движении транспортного средства вперед и посредством шерстен 13, 14, 15 и зубчатой муфты 12 при движении транспортного средства назад. Пространство отсека И образовано плоскими стенками 16, 17 и полым цилиндром 18. ill - отсек пружинно-винтовых фрикционных механизмов самоуправления, соединяющих собой вспомогательные валы 3, 9 и состоящих из внутреннего вала 3, наружной втулки 19, установленной на подшипниках 20 на этом вале § 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 3, пружин 20, 21 шайб 23, 24 участка винтовой ленточной резьбы 25 с навинченной на нее гайкой 26 и размещенной в кольцевом пространстве между внутренним валом 3 и наружной втулкой 19. Пространство отсека Ш сбразованно плоскими стенками 6, 16 и полым цилиндром 27. Плоские стенки 5, 6, 16, 17 и полые цилиндры 7, 27, 1Ь собраны воедино посредством шпилек 28 и гаек 29, образуя корпус коробки передач. Коробка передач работает следующим образом. Предварительно выбрав направление движения "вперед" или "назад", посредством зубчатой м\'фты 12, следует привести во вращение первичный вал 1, а следовательно и вспомогательные валы 3, которые также начнут вращаться с различными угловыми скоростями в силу различных диаметров шестерен 4, установленных неподвижно на этих вспомогательных валах 3. В результате вращения валов 3, гайки 26, навинченные на участок с ленточной резьбой 25, не смогут вращаться вместе с валами 3 из-за наличия продольных выступов 30, расположенных в продольных пазах 31 втулок 19, которые вращаются из-за того что транспортное средство еще не движется. Поэтому гайки 26 начнут смещаться по валам З в какую-то одну из сторон, что зависит от направления вращения валов 3 и направления ленточной резьбы 25. Предложим, что направление резьбы 25 и вращение валов 3 таковы, что гайки 26 будут перемещаться влево, увлекая собой шайбы 23 и сжимая пружины 21, что приведет к возникновению фрикционных моментов в резьбовых парах 25, 26, которые будут возрастать по мере сжатия пружин 21 и как только величина этих моментов превысит величину момента "трогания", транспортное средство начнет движение из-за того, что вращение от валов 3 через резьбовые пари 25, 26 передастся валам 9, а от них вторичному валу 8 и далее по трансмиссии к колесам транспортного средства. В силу различных скоростей вращения валов 3, через один, два оборота этих валов 3 по отношению к втулкам 19, гайки 26 полностью сойдут с ленточных резьб 25 и последними миллиметрами поверхности этих резьб 25 гайки 26 будут повернуты на некоторый угол по отношению к втулкам 19 по ходу вращения валов 3, как только закончатся продольные пазы 31 во втулках 19 и тогда гайки 26, поворачиваясь вместе с валами 3, смогут своими выступами 30 свободно войти а поперечные пазы 32 втулок 19. 9493 Эти поперечные пазы воспримут на себя давление пружин 21 и фрикционные моменты в резьбовых парах 25, 26 исчезнут а валы 3 начнут вращаться свободно, вхолостую, не передавая своего вращения валам 9. Все это произойдет во всех механизмах самоуправления за исключением одного, который установлен в кинематической цепи самой тихоходной ступени, соединяющей первичный и вторичный валы 1, 8. Здесь гайка 26 не сможет сойти с резьбы 25 из-за укороченной длины продольных пазов 33, предназначенных для выступов ограничительных шайб 23 и не позволяющих шайбе 23, а следовательно и гайке 26 смещаться далее влево, чтобы попасть в поперечный паз 32. А это означает, что вал 3 и вал 9 в этой самой тихоходной ступени будут соединены посредством гайки 26 и наружной втулки 19, что позволит осуществить разгон или движение на этой самой тихоходной ступени коробки передач. Когда транспортное средство достигнет достаточной скорости, а обороты вала 1 станут высоки, водитель вынужден будет убавить "газ", что приведет к уменьшению скорости вращения валов 1 t Зч по отношению к скорости вращения втулок 19 и за счет встречного вращения валов 3 по отношению к втулкам 19, гайки'26 будут выведены из поперечных пазов 32 в продольные пазы 31 и будут прижаты пружинами 21 к ленточным резьбам 25 и начнут навинчиваться на эти резьбы 25, перемещаясь по резьбе вправо, сжимая пружины 22 до тех пор, пока не попадут своими продольны 5 10 15 20 25 30 35 8 ми выступами 30 в поперечные пазы 32 во втулках 19, расположенных справа от резьбы 25 и все валы 3 снова начнут вращаться свободно, в холостую, за исключением самого быстроходного вала 3. Здесь гайка 26 не сможет сойти с резьбы 25 из-за укороченного продольного паза 33 во втулке 19, расположенного справа от резьбы 25 и транспортное средство будет тормозиться или продолжать движение на этой последней самой быстроходной передаче. Если после этого водитель нажмет на педаль "газа", то механизмы самоуправления введут в работу лишь одну пару вспомогательных валов 3, 9 чьи скорости вращения окажутся равными и транспортное средство продолжит разгон или движение на этой самой оптимальной, в данный момент передаче. Все остальные вспомогательные валы 3, 9 не будут участвовать в передаче вращательного момента от вала 1 к валу 8 из-за того, что гайки 2§, в механизмах самоуправления, соединяющих эти валы 3, 9, окажутся выведены в поперечные пазы 32, в силу различных скоростей вращения соединяемых валов 3, 9. Для легкости ввода и вывода гаек 26 в поперечные пазы 32, предусмотрены упорные подшипники качения, которые установлены между гайками 26 и-ограничительными шайбами 23, 24. Эти подшипники в чертежах не показаны. Для восприятия продольных усилий создаваемых пружинами 2 1 , 22 предусмотрены стопорные кольца 34 и шайбы 23, 24 для выступов которых предуссмотрены продольные пазы 33 во втулках 19. 1'гпф 9493 фиг. 4 9493 В ~Я Упорядник Техред М. Келемеш Коректор М.Куль Замовлення 534 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 ,ч.