RU2481511C1 - Automotive gearbox - Google Patents

Abstract

FIELD: transport.SUBSTANCE: gearbox comprises planetary step-down helical gearbox and automatic system of shifting from 1to 2gear. Said planetary reduction gear consists of drive shaft 1 supporting crown gear 2 with drive disc secured thereat, sun gear 3 running on driven shaft 4 with carrier 5 rigidly secured thereat with axles 6 and pinions 7 engaged with crown and sun gears. Automatic gear shifting system consists of friction coupling with its drive discs 8 coupled via splines with crown gear and driven discs coupled via case 10 and disc with pinion axles and carrier and with driven shaft of centrifugal weights 11 with springs 12, and automatic sun gear control system. Said automatic sun gear control system comprises braking element consisting of body 14 rigidly fitted at sun gear hub and splines of drive discs 15, driven discs 16, throw-in ring 18 coupled via two-arm levers 19, 20 and link 22 with crown gear. Cases of coupling 10, disc 26 and axles of pinions 6 and carrier are rigidly interconnected. Extreme left drive disc of coupling 27 is bolted to crown gear. Slave arms of centrifugal weights with sleeves at their ends are pressed via working springs to crown gear for compression of coupling discs.EFFECT: higher reliability.1 dwg

Description

Предлагаемая коробка передач относится к автотранспортным средствам и может быть применена для освобождения водителя от необходимости переключения передач с целью снижения напряженности труда, утомляемости и аварийности, повышения безопасности движения и надежности фрикционного сцепления.The proposed gearbox relates to vehicles and can be used to relieve the driver of the need to shift gears in order to reduce labor stress, fatigue and accident rate, improve traffic safety and reliability of friction clutch.

Известна двухступенчатая коробка передач, содержащая гидротрансформатор, механическую планетарную коробку передач с многодисковым фрикционом, двумя ленточными тормозными механизмами и электрогидравлической системой управления, включающей гидронасос, скоростной и силовой регуляторы, гидроцилиндры и пр. (Вахламов В.К. Автомобили. Конструкция и элементы расчета. - М.: Академия. - 2006. - С.111-113, рис.3.25).A two-stage gearbox is known that contains a torque converter, a mechanical planetary gearbox with a multi-plate clutch, two belt brakes and an electro-hydraulic control system including a hydraulic pump, high-speed and power regulators, hydraulic cylinders, etc. (Vakhlamov V.K. Automobiles. Design and calculation elements. - M.: Academy. - 2006. - P.111-113, Fig. 3.25).

Основными недостатками данной коробки передач является сложность и высокая стоимость конструкции, потери мощности двигателя на работу системы управления (привод гидронасоса и пр.)The main disadvantages of this gearbox are the complexity and high cost of the design, the loss of engine power for the operation of the control system (hydraulic pump drive, etc.)

Наиболее близкой к предлагаемой является двухступенчатая коробка передач, содержащая планетарный косозубый цилиндрический редуктор с заблокированной (жестко связанной с картером коробки передач) солнечной шестерней, коронная шестерня которого установлена свободно на шлицах на ведущем валу коробки передач, а водило с сателлитами и их осями - на ведомом валу коробки передач, фрикционную многодисковую муфту, блокирующую в зависимости от соотношения осевой силы в зубчатом зацеплении редуктора и центробежной силы грузов, установленных на водиле, ведущий и ведомый валы (коронную шестерню и водило) для включения второй передачи (Гладов Г.И., Петренко A.M. Легковые автомобили отечественного и иностранного производства. - М.: Транспорт. - 2002. - С.93-94, рис.3.12).Closest to the proposed one is a two-stage gearbox containing a helical planetary helical gearbox with a sun gear locked (rigidly connected to the gearbox housing), the crown gear of which is mounted freely on the splines on the drive shaft of the gearbox, and the carrier with satellites and their axes is mounted on the driven gearbox shaft, friction multi-plate clutch, blocking depending on the ratio of axial force in gear gearing and centrifugal force of loads mounted on driver, drive and driven shafts (ring gear and carrier) for engaging the second gear (G. Gladov, AM Petrenko. Cars of domestic and foreign production. - M.: Transport. - 2002. - P.93-94, Fig. 3.12).

Недостатком данной конструкции является то, что при включении второй передачи солнечная шестерня редуктора остается заблокированной (жестко связанной с картером коробки передач), что приведет к остановке двигателя или поломке конструкции, т.е. нет механизма разблокирования солнечной шестерни, а если иметь в виду, что она разблокируется, на схеме и в описании отсутствует механизм, осуществляющий эту операцию, а также наличие трения скольжения между внешним левым торцом коронной шестерни и корпусом дисков муфты, что многократно снижает надежность коробки передач при движении на первой передаче.The disadvantage of this design is that when the second gear is engaged, the sun gear of the gearbox remains locked (tightly connected to the gear housing), which will lead to engine shutdown or structural failure, i.e. there is no mechanism for unlocking the sun gear, and if we keep in mind that it is unlocked, there is no mechanism for this operation in the diagram and description, as well as the presence of sliding friction between the outer left end face of the ring gear and the clutch disc housing, which greatly reduces the reliability of the gearbox when driving in first gear.

Техническим результатом предлагаемой коробки передач является обеспечение работоспособности и повышение надежности конструкции.The technical result of the proposed gearbox is to ensure operability and increase the reliability of the design.

Указанный технический результат достигается тем, что в двухступенчатой коробке передач, содержащей цилиндрический косозубый планетарный редуктор, коронная шестерня которого подвижно установлена на шлицах на ведущем валу, а солнечная шестерня - свободно и водило с сателлитами и их осями - жестко на ведомом валу, фрикционную многодисковую муфту, ведущие диски которой через шлицы связаны с коронной шестерней, а ведомые - через корпус муфты - с водилом и центробежные грузы на корпусе муфты, которые могут расходиться и через рабочие пружины сжимать диски, снабжена автоматической системой управления состоянием солнечной шестерни (блокирование, разблокирование), включающей тормозок, состоящий из дисковой муфты, корпус которой связан жестко с солнечной шестерней, ведущие и ведомые диски муфты связаны подвижно через шлицы соответственно с корпусом муфты и с неподвижной трубчатой осью, кольцо включения которой через двуплечие рычаги с пружиной и тягу связано с коронной шестерней, а также через эксцентрик - с рычагом управления непосредственно от водителя, а корпус муфты и водило жестко связаны, левый крайний (со стороны двигателя) ведущий диск выполнен заодно с коронной шестерней, а исполнительные плечи центробежных грузов через рабочие пружины и установленный на ступице коронной шестерни упорный подшипник упираются в коронную шестерню.The specified technical result is achieved by the fact that in a two-stage gearbox containing a helical helical planetary gear reducer, the crown gear of which is movably mounted on the splines on the drive shaft, and the sun gear is free and driven with the satellites and their axes rigidly on the driven shaft, the friction multi-plate clutch , the drive disks of which are connected through the slots to the ring gear, and the driven disks, through the clutch housing, to the carrier and centrifugal loads on the clutch housing, which can also diverge through the working springs have disks, is equipped with an automatic sun gear condition control system (locking, unlocking), including brakes, consisting of a disk clutch, the casing of which is rigidly connected to the sun gear, the drive and driven disks of the clutch are movably connected through the slots, respectively, with the clutch casing and with the fixed tubular axis , the inclusion ring of which is connected through the two-arm levers with spring and traction to the ring gear, and also through the eccentric to the control lever directly from the driver, and the clutch housing and carrier are rigidly connected, the leftmost (drive side) drive disk is integral with the ring gear, and the executive arms of centrifugal loads through the working springs and the thrust bearing mounted on the ring gear hub abut against the ring gear.

На чертеже изображена схема предлагаемой коробки передач.The drawing shows a diagram of the proposed gearbox.

Предлагаемая коробка передач включает планетарный понижающий цилиндрический косозубый редуктор и автоматическую систему переключения с первой передачи на вторую. Планетарный редуктор состоит из ведущего вала 1, на котором подвижно на шлицах установлена коронная шестерня 2, выполненная заодно с левым крайним (со стороны двигателя) ведущим диском, солнечной шестерни 3, свободно установленной на ведомом валу 4 с жестко закрепленным на нем водилом 5 с осями 6 и сателлитами 7, находящимися в зацеплении с коронной и солнечной шестернями.The proposed gearbox includes a planetary reduction helical helical gear reducer and an automatic shift system from first gear to second. The planetary gearbox consists of a drive shaft 1, on which the crown gear 2 is mounted movably on the splines, made at the same time with the leftmost (engine side) drive disk, the sun gear 3, freely mounted on the driven shaft 4 with a carrier 5 with axles fixed to it 6 and satellites 7 meshed with the crown and sun gears.

Автоматическая система переключения состоит из фрикционной муфты, ведущие диски 8 которой связаны через шлицы с коронной шестерней, а ведомые диски 9 через корпус 10 - с водилом и, следовательно, с ведомым валом центробежных грузов 11 с пружинами 12, закрепленных на осях на корпусе муфты, исполнительные плечи которых упираются через упорный подшипник 13, установленный на ступице коронной шестерни, - в левый (со стороны двигателя) торец коронной шестерни, автоматической системы управления состоянием солнечной шестерни, включающей тормозок, состоящий из корпуса 14, жестко установленного на ступице солнечной шестерни, и связанных с ним шлицами ведущих дисков 15, ведомых дисков 16, подвижно через шлицы связанных с неподвижной трубчатой осью 17 с кольцом включения 18, которое через двуплечие рычаги 19 и 20 с пружиной 21 и тягу 22 связано с коронной шестерней, а также через двуплечий рычаг 19, эксцентрик 23, поводок 24, тягу 25 - с двуплечим рычагом управления 26 с сектором и фиксатором непосредственно от водителя.The automatic switching system consists of a friction clutch, the drive discs 8 of which are connected through the slots with the ring gear, and the driven discs 9 through the housing 10 - with the carrier and, therefore, with the driven shaft of centrifugal loads 11 with springs 12, mounted on the axes on the clutch housing, the executive shoulders of which abut through the thrust bearing 13 mounted on the hub of the ring gear, to the left (engine side) end face of the ring gear, an automatic sun gear condition management system including brakes, The box from the housing 14, rigidly mounted on the hub of the sun gear, and the associated slots of the driving disks 15, the driven disks 16, movably through the slots connected to the fixed tubular axis 17 with the engagement ring 18, which through the two shoulders levers 19 and 20 with the spring 21 and the thrust 22 is connected with the ring gear, as well as through the two-arm lever 19, the eccentric 23, the leash 24, the thrust 25 - with the two-arm control lever 26 with the sector and the latch directly from the driver.

Работает предлагаемая коробка передач следующим образом.The proposed gearbox operates as follows.

А) При использовании коробки передач на автотранспортном средстве с непостоянно замкнутым сцеплением или гидротрансформатором.A) When using a gearbox on a vehicle with an intermittently closed clutch or torque converter.

Рукоятка рычага управления тормозком находится в положении «Тормозок включен». При этом повернутый против часовой стрелки эксцентрик через двуплечий рычаг 19 и кольцо включения 18 включает дисковую муфту тормозка. Кроме того, при работающем двигателе, включении сцепления и разгоне на первой передаче солнечная шестерня 3 редуктора за счет рабочей пружины 21 и осевой силы в зацеплении коронная шестерня 2 - сателлиты 7 окончательно заблокирована тормозком.The handle of the brake control lever is in the "Brake ON" position. In this case, the eccentric turned counterclockwise through the two-arm lever 19 and the engagement ring 18 includes a brake disc clutch. In addition, when the engine is running, engaging the clutch and accelerating in first gear, the sun gear 3 of the gearbox due to the working spring 21 and the axial force in engagement, the ring gear 2 - the satellites 7 are finally locked by the brake.

При достижении заданной скорости движения в процессе разгона центробежные силы грузиков 11 становятся больше осевых сил в зацеплении коронная шестерня - сателлиты, в результате фрикционная муфта коробки передач через исполнительные плечи грузиков и пружины 12, упорный подшипник 13 и коронную шестерню 2 начинает плавно включаться и передавать крутящий момент, а крутящий момент и осевая сила в зацеплении коронная шестерня - сателлиты - уменьшаться, при этом одновременно коронная шестерня 2 по шлицам ведущего вала плавно перемещается вправо и через рычаги 20, 19 и тягу 22 выключает тормозок системы управления, освобождая (разблокируя) солнечную шестерню 3.When the specified speed is reached during acceleration, the centrifugal forces of the weights 11 become greater than the axial forces in engagement of the ring gear - satellites, as a result, the friction clutch of the gearbox through the actuating shoulders of the weights and springs 12, the thrust bearing 13 and the ring gear 2 starts to turn on smoothly and transmit torque moment, and the torque and axial force in engagement of the ring gear - the satellites - decrease, while at the same time the ring gear 2 along the splines of the drive shaft smoothly moves to the right and through levers 20, 19 and traction 22 it turns off the brakes of the control system, freeing (unlocking) the sun gear 3.

При этом планетарный редуктор фрикционной муфтой блокируется, т.е. его ведущий и ведомый валы и связанные с ним детали вращаются как одно целое - включена вторая передача. При снижении скорости движения автотранспортного средства до заданного значения коробка передач будет автоматически переходить на первую передачу, а при достижении заданной скорости вновь переходить на вторую передачу в зависимости от сил сопротивления движению и положения педали газа.In this case, the planetary gearbox is blocked by a friction clutch, i.e. its drive and driven shafts and related parts rotate as a whole - second gear is engaged. When the vehicle’s speed decreases to a predetermined value, the gearbox will automatically shift to first gear, and when the set speed is reached, switch back to second gear, depending on the forces of resistance to movement and the position of the gas pedal.

Для движения накатом необходимо выключить сцепление или рукоятку рычага управления тормозком перевести в положение «Тормозок выключен», как показано на схеме.For coasting, it is necessary to disengage the clutch or move the handle of the brake control lever to the “Brake off” position, as shown in the diagram.

Б) При использовании коробки передач на автотранспортном средстве с постоянно замкнутым сцеплением.B) When using a gearbox on a motor vehicle with a permanently closed clutch.

Автотранспортное средство неподвижно. При работающем двигателе, выключенном рукояткой рычага управления тормозке и включенном постоянно замкнутом фрикционном сцеплении ведущий вал, коронная шестерня, сателлиты и солнечная шестерня будут вращаться, а водило с ведомым валом будут неподвижны.The vehicle is motionless. With the engine running, the brake lever turned off and the friction clutch permanently engaged, the drive shaft, ring gear, satellites and sun gear will rotate, and the carrier with the driven shaft will be stationary.

Для трогания автотранспортного средства с места водитель выключает сцепление, переводит рукоятку управления тормозком в положение «Тормозок включен», при этом солнечная шестерня тормозком блокируется, что соответствует включенной первой передаче.To start the vehicle, the driver disengages the clutch, puts the brake control handle in the "Brake is on" position, while the sun gear is locked by the brake, which corresponds to the first gear engaged.

Далее водитель, нажимая на газ, отпускает педаль сцепления. Автотранспортное средство трогается. При этом вращается ведущий вал с коронной шестерней, сателлиты, водило с корпусом фрикционной муфты и ведомым валом, а действующие осевые силы в зацеплении коронная шестерня - сателлиты увеличивают силу сжатия дисков муфты тормозка и препятствуют преждевременному включению фрикционной муфты от центробежных сил грузиков.Next, the driver, pressing the gas, releases the clutch pedal. The vehicle is moving off. In this case, the drive shaft with the ring gear rotates, the satellites, the carrier with the friction clutch housing and the driven shaft, and the acting axial forces meshed the ring gear - the satellites increase the compression force of the brake clutch disks and prevent the friction clutch from switching on prematurely from the centrifugal forces of the weights.

При достижении заданной скорости движения в процессе разгона центробежные силы грузиков 11 становятся больше осевых сил в зацеплении коронная шестерня - сателлиты, в результате фрикционная муфта коробки передач через исполнительные плечи грузиков и пружины 12 начинает плавно включаться и передавать крутящий момент, а крутящий момент и осевая сила в зацеплении коронная шестерня - сателлиты - уменьшаться, при этом одновременно коронная шестерня 2 по шлицам ведущего вала плавно перемещается вправо и через рычаги 20, 19 и тягу 22 выключает тормозок системы управления, освобождая (разблокируя) солнечную шестерню 3.When the specified speed is reached during acceleration, the centrifugal forces of the weights 11 become larger than the axial forces in the engagement of the ring gear - satellites, as a result, the friction clutch of the gearbox through the actuating shoulders of the weights and springs 12 starts to smoothly turn on and transmit torque, and the torque and axial force in engagement, the ring gear - satellites - decrease, while at the same time the ring gear 2 along the splines of the drive shaft smoothly moves to the right and through the levers 20, 19 and the rod 22 disables the brake ok control system, freeing (unlocking) the sun gear 3.

При этом планетарный редуктор фрикционной муфтой блокируется, т.е. его ведущий и ведомый валы и связанные с ним детали вращаются как одно целое - включена вторая передача. При снижении скорости движения транспортного средства до заданного значения коробка передач будет автоматически переходить на первую передачу и наоборот.In this case, the planetary gearbox is blocked by a friction clutch, i.e. its drive and driven shafts and related parts rotate as a whole - second gear is engaged. When the vehicle speed decreases to a predetermined value, the gearbox will automatically shift to first gear and vice versa.

Таким образом, предлагаемая коробка передач имеет простую конструкцию, небольшие габариты, массу и стоимость, не требует затрат энергии на работу ее системы управления, позволяет освободить водителя от необходимости переключения передач и управления фрикционным сцеплением в процессе движения с целью снижения напряженности труда и утомляемости водителя, аварийности и повышения безопасности движения и надежности фрикционного сцепления, которое будет использоваться только при трогании с места.Thus, the proposed gearbox has a simple design, small dimensions, weight and cost, does not require energy for the operation of its control system, allows you to free the driver from the need to shift gears and control the friction clutch during movement in order to reduce the stress and fatigue of the driver, accident rate and increase the safety of movement and reliability of the friction clutch, which will be used only when starting off.

Claims (1)

Коробка передач к автотранспортному средству, содержащая цилиндрический косозубый планетарный редуктор, коронная шестерня которого установлена подвижно на шлицах на ведущем валу, солнечная шестерня - свободно, а водило с сателлитами и их осями - жестко на ведомом валу, фрикционную многодисковую муфту, ведущие диски которой через шлицы связаны с коронной шестерней, а ведомые через корпус муфты - с водилом и центробежные грузы на корпусе муфты, которые могут расходиться и через рабочие пружины сжимать диски, отличающаяся тем, что она снабжена автоматической системой управления состоянием солнечной шестерни (блокирование, разблокирование), включающей тормозок, состоящий из дисковой муфты, корпус которой связан жестко с солнечной шестерней, ведущие и ведомые диски муфты связаны подвижно через шлицы соответственно с корпусом муфты и с неподвижной трубчатой осью, кольцо включения которой через двуплечие рычаги с пружиной и тягу связано с коронной шестерней, а также через эксцентрик - с рычагом управления непосредственно от водителя, а корпус муфты и водило жестко связаны, левый крайний (со стороны двигателя) ведущий диск выполнен заодно с коронной шестерней, а исполнительные плечи центробежных грузов через рабочие пружины и установленный на ступице коронной шестерни упорный подшипник упираются в коронную шестерню. A gearbox for a motor vehicle containing a helical helical planetary gear reducer, the crown gear of which is mounted movably on the splines on the drive shaft, the sun gear is free, and the carrier with the satellites and their axes is rigidly on the driven shaft, a friction multi-plate clutch, the drive discs of which are through the splines connected with the ring gear, and driven through the clutch housing - with the carrier and centrifugal loads on the clutch housing, which can diverge and compress the disks through the working springs, characterized in that it is supplied on an automatic control system for the state of the sun gear (locking, unlocking), including brakes, consisting of a disk clutch, the casing of which is rigidly connected to the sun gear, the drive and driven disks of the clutch are movably connected through the slots, respectively, with the clutch casing and with the fixed tubular axis, the engagement ring which through two shoulders levers with a spring and traction is connected with the ring gear, and also through an eccentric, with the control lever directly from the driver, and the clutch housing and carrier are rigidly connected, lion The last extreme (from the engine side) drive disk is integral with the ring gear, and the executive arms of centrifugal loads through the working springs and the thrust bearing mounted on the ring gear hub abut against the ring gear.