Коробка передач

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в транспортных средствах. Цель изобретения - упрощение конструкции механизма переключения передач в существующих коробках. Предлагаемая коробка передач содержит параллельно расположенные ведущий и ведомый валы и установленные на них и находящиеся в постоянном зацеплении шестерни и зубчатые колеса передач, а также механизм переключения передач, который выполнен в виде втулок, установленных на валах между шестернями и зубчатыми колесами, установленных на втулках спиральных винтовых пружин сцепления, жестко соединенных с зубчатыми колесами одной из торцевых частей, имеющих четырехугольную форму сечения и уменьшающиеся от одного конца к другому шаг навивки и площадь сечения, стаканов с отверстием в дне, надетых на пружины и обращенных дном в сторону увеличения площади сечения пружин, и установленных на шестернях обгонных муфт с фиксаторами, кинематически связанными со стаканами, 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в транспортных средствах, а также в других машинах.

В настоящее время широко используют коробки передач с параллельным расположением валов. Переключение передач в этих коробках производится зубчатыми муфтами (синхронизаторами), а также фрикционными муфтами. Применение муфт-синхронизаторов требует перед переключением передачи крутящего момента обязательно производить операцию отсоединения ведущего вала коробки передач от вала двигателя. Использование фрикционных муфт еще в большей степени усложняет конструкцию, обеспечивающую передачу крутящего момента с ведущего вала на ведомый. Аналогом изобретения может служить коробка передач автомобиля ВАЗ-2101 "Жигули".

Переключение передач в прототипе производится зубчатыми муфтами (синхронизаторами).

Предлагаемое изобретение существенно упрощает механизм переключения зубчатых колес на валах. Сущность изобретения заключается в том, что передача крутящего момента в коробке передач с валов, расположенных параллельно и связанных зубчатыми колесами, находящимися в постоянном зацеплении, осуществляется пружинными муфтами, которые, в свою очередь, включаются обгонными муфтами. Передача крутящего момента в предлагаемой коробке передач на вал, расположенный параллельно и связанный с ведущим валом зубчатыми колесами, находящимися в постоянном зацеплении, осуществляется при помощи спиральных винтовых пружин сцепления, имеющих в сечении форму четырехугольника и уменьшающиеся от одного конца к другому по наружной поверхности шаг навивки и ширину витка спирали, жестко соединенных с зубчатыми колесами торцевой частью большего наружного диаметра и взаимодействующих с обгонными муфтами.

На чертеже представлена конструкция коробки передач в разрезе.

Коробка передач содержит ведущий вал 1 и параллельно ему расположенный ведомый вал 2, на каждом из которых жестко установлены шпонками 3 шестерни 4 и втулки 5; зубчатые колеса 6 установлены свободно на ведущем и ведомом валах и находятся в постоянном зацеплении с шестернями 4; фиксирующие штифты 7 и крепежные винты 8 скрепляют через фланцы спиральные винтовые пружины 9 с зубчатыми колесами 6; обгонные муфты 10 посажены на выступы шестерен 4 и снабжены фиксаторами 11, входящими при осевом перемещении муфты 10 в отверстия на фланце стакана 12, свободно посаженного на конусную часть спиральной винтовой пружины 9, при этом стакан 12 имеет бортик, входящий в канавку, образуемую торцевыми поверхностями втулки 5 и шестерни 4, что предотвращает большие осевые перемещения стакана 12 по наружной конусной поверхности пружины 9. Крайний тонкий виток пружины 9 имеет загнутый конец 13, который вводится при сборке в продольно-радиальный паз стакана 12. Кольца 14 с фиксирующими винтами 15 и канавки на ведущем и ведомом валах фиксируют осевое положение шестерен 4 и зубчатых колес 6 на ведущем и ведомых валах. Спиральные винтовые пружины 9 сцепления имеют направление намотки, встречное направлению вращения ведущего вала 1 и охватывают втулки 5 с зазором.

Коробка передач работает следующим образом.

На чертеже изображено положение деталей и узлов коробки передач, при которой с шестерни 4 ведущего вала 1 передается крутящий момент на ведомый вал 2 через посаженное на нем свободно зубчатое колесо 6.

Обгонная муфта 10 ведомого вала 2 сдвинута вправо, при вхождении фиксатора 11 в отверстие на фланце стакана 12 вращательное движение с шестерни 4 ведущего вала 1 передается на зубчатое колесо ведомого вала 2, вызывая плотное наматывание, начиная с первых витков спиральной пружины, вокруг втулки 5. При этом зубчатое колесо 6 едущего вала 1 свободно вращается шестерней 4 ведомого вала 2.

Для увеличения числа оборотов на ведомом валу 2 обгонная муфта 10 ведущего вала 1 перемещается влево, причем перемещение возможно без вывода обгонной муфты 10 ведомого вала 2 из соединения со стаканом 12. После соединения обгонной муфты 10 ведущего вала 1 со стаканом 12 пружина 9 закручивается и сцепляется с втулкой 5 ведущего вала 1, ввиду того что число оборотов обгонной муфты 10 на шестерне 4 и втулки 5 ведущего вала 1 превышает число оборотов свободно посаженного на валу 1 зубчатого колеса 6. В этом случае крутящий момент передается с зубчатого колеса 6 ведущего вала 1 на шестерню 4 ведомого вала 2, скорость вращения которого выше скорости вращения находящегося на нем зубчатого колеса 6, что приводит к раскручиванию установленной на этом колесе пружины 9 и ее разъединению с втулкой 5.

Обгонная муфта 10 ведомого вала 2 предотвращает дальнейшее ненужное раскручивание пружины 9 из-за рассогласования скоростей вращения этого вала с установленным на нем зубчатым колесом 6 и вращается вместе с пружиной 9.

Такие же процессы происходят со спиральной пружиной 9 и обгонной муфтой 10 ведущего вала 1 в случае его остановки и продолжении вращения ведомого вала 2 под действием инерционных сил, поступающих от соединенных с ним приводных механических частей. Передача крутящего момента с шестерни 4 ведомого вала 2 приведет к рассогласованию скоростей вращения ведущего вала 1 с находящимся на нем зубчатым колесом 6. Причем это рассогласование направлено на раскручивание и выведение из жесткого соединения пружины 9 с втулкой 5 вала 1, как описано выше.

Использование винтовых пружин 9 с уменьшающимися от одного конца к другому площадью поперечного сечения и шагом навивки позволяет осуществить ее сцепление с втулкой 5 небольшими усилиями, прилагаемыми со стороны обгонной муфты 10, так как процесс сцепления начинается от первых витков, имеющих наименьшую жесткость, для закручивания которых требуется приложение сравнительно небольших сил. Это, в свою очередь, повышает надежность работы данного узла.

Таким образом, предложенная конструкция с жесткой установкой спиральных винтовых пружин торцевой частью на зубчатых колесах обеспечивает уменьшение размеров конструкции, что делает ее вполне пригодной для использования в коробках перемены передач с валами, расположенными параллельно. Наличие обгонных муфт в механизме переключения передач предотвращает возможность передачи крутящего момента с ведомого вала на ведущий вал, при этом переключение передач вполне допустимо без предварительного отсоединения входного вала коробки передач от вала двигателя, а также для повышения числа оборотов ведомого вала не требуется отключения предыдущей передачи, так как обеспечивается элемент автоматического отключения низкооборотной передачи.

Формула изобретения

КОРОБКА ПЕРЕДАЧ, содержащая параллельно расположенные ведущий и ведомый валы, установленные на них и находящиеся в постоянном зацеплении шестерни и зубчатые колеса передач и механизм переключения передач, отличающаяся тем, что механизм переключения выполнен в виде втулок, установленных на валах между шестернями и зубчатыми колесами, установленных на втулках спиральных винтовых пружин сцепления, жестко соединенных с зубчатыми колесами одной из торцевых частей, имеющих четырехугольную форму сечения и уменьшающиеся от одного конца к другому шаг навивки и площадь сечения стаканов с отверстием в дне, надетых на пружины и обращенных дном в сторону увеличения площади сечения пружин, и установленных на шестернях обгонных муфт с фиксаторами, кинематически связанными со стаканами.

РИСУНКИ

Рисунок 1