трансмиссия

Формула изобретения

Трансмиссия, включающая корпус, ведущий вал и ведомый вал с установленными на нем шестернями, отличающаяся тем, что в корпусе соосно ведущему валу установлена система дополнительных полых валов, коаксиальных друг другу, на каждом полом валу со стороны, обращенной к ведущему валу, закреплен диск, а с противоположной стороны - дополнительная шестерня, каждой дополнительной шестерне соответствует шестерня ведомого вала, при этом все диски имеют равные наружные диаметры, ведущий вал снабжен параллельно ему ориентированными направляющими, на которых закреплено кольцо, с обеспечением возможности его осевого перемещения вдоль направляющих и возможности его последовательной установки напротив внешней поверхности каждого диска, на внутренней поверхности кольца и на внешней поверхности диска закреплены постоянные магниты с образованием магнитной муфты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к трансмиссиям.

Общеизвестны механические трансмиссии легковых автомобилей, включающие два основных узла, соединенных последовательно: сцепление и коробку переключения передач.

В качестве прототипа выбрана одна из таких трансмиссий, а именно, трансмиссия автомобиля ВАЗ-2108 [К.С. Шестопалов, С.Ф. Демиховский. - Легковые автомобили. - М. : Издательство ДОСААФ СССР, 1989 г., стр. 123-144.]. Его сцепление состоит из ведущего диска, соединенного с валом двигателя, и ведомого диска, соединенного с валом коробки переключения передач. Работа сцепления основана на использовании сил трения, возникающих между поверхностями дисков. Приводом сцепления служит рычажная система, соединенная с педалью сцепления. Передаваемый через диски момент определяется силой нажатия на указанную педаль. Коробка переключения передач трансмиссии включает в себя заключенные в корпус ведущий вал, ведомый вал и ступенчатый промежуточный вал. Все валы снабжены системой взаимодействующих между собой шестерней. Для обеспечения безопасного (с точки зрения поломки шестерней) переключения передач введены соответствующие синхронизаторы.

В конструкции имеется значительное количество шестерней, подвергающихся износу в процессе эксплуатации, что снижает надежность и отрицательно влияет на КПД трансмиссии. Устройство-прототип работает следующим образом. Для переключения коробки передач с одной передачи на другую необходимо произвести следующие операции:

- выключить сцепление, т.е. разъединить вал двигателя и вал коробки передач,

- разъединить рабочие пары шестерней,

- дождаться момента, когда синхронизаторы выравняют частоты вращений новых (следующий) рабочих пар шестерней,

- соединить новые рабочие пары шестерней,

- включить сцепление.

Процесс переключения передачи длится до 2-3 секунд, что неблагоприятно влияет на работу двигателя и разгонную динамику автомобиля. При переключении передач происходит износ дисков сцепления и повышенный износ шестерней и синхронизаторов, что снижает долговечность трансмиссии.

В основу изобретения поставлена комплексная задача повышения скорости переключения передач, при увеличении надежности, долговечности.

Поставленная задача решается тем, что в трансмиссии, включающей корпус, ведущий вал и ведомый вал с установленными на нем шестернями, согласно изобретению новым является то, что в корпусе соосно ведущему валу установлена система дополнительных полых валов, коаксиальных друг другу, на каждом полом валу со стороны, обращенной к ведущему валу, закреплен диск, а с противоположной стороны - дополнительная шестерня, каждой дополнительной шестерне соответствует шестерня ведомого вала, при этом все диски имеют равные наружные диаметры, ведущий вал снабжен параллельно ему ориентированными направляющими, на которых закреплено кольцо, с обеспечением возможности его осевого перемещения вдоль направляющих и возможности его последовательной установки напротив внешней поверхности каждого диска, на внутренней поверхности кольца и на внешней поверхности диска закреплены постоянные магниты с образованием магнитной муфты.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором в общем виде представлено осевое сечение трехступенчатой трансмиссии.

В корпусе 1 установлен ведущий вал 2, ведомый вал 3 и система трех (по числу ступеней трансмиссии) дополнительных полых валов 4, 5, 6. Внутренний вал 4 в частном случае может быть выполнен в виде стержня. Дополнительные валы 4, 5, 6 установлены коаксиально друг другу, на каждом из них со стороны, обращенной к ведущему валу 2, закреплены соответственно диски 7, 8, 9, а с противоположной стороны - шестерни 10, 11, 12. Шестерням 10-12 соответствуют шестерни 13, 14, 15, установленные на ведомом валу 3.

Направляющие ориентированы параллельно валу 2 и представляют собой, например, стержни 16, закрепленные на валу 2 при помощи радиальных элементов крепления 17, и вместе с ними образуют конструкцию типа вилки. Количество направляющих не регламентируется и может быть любым конструктивно приемлемым. В предельном случае направляющей может быть цилиндрическое кольцо, образующее вместе с элементом крепления стакан, закрепленный на ведущем валу 2.

Кольцо 18, являющееся переключателем ступеней, установлено на стержнях 16 направляющей, проходящих, например, сквозь отверстия в кольце. Кольцо 18 может быть закреплено на направляющей любым другим способом, при этом обязательным условием является возможность его поступательного перемещения в направлении, параллельном оси ведущего вала 2. На внутренней поверхности кольца 18 закреплены постоянные магниты 19.

Диски 7-9 имеют равные наружные диаметры и на внешней поверхности каждого диска закреплены постоянные магниты 20. Между магнитами 19 и 20 имеется минимальный зазор.

Устройство работает следующим образом.

Для включения коробки передач на первую ступень кольцо 18 устанавливают напротив диска 7. Магниты 19 и 20 взаимодействуют друг с другом, при этом кольцо 18 и диск 7 образуют магнитную муфту. Момент вращения от ведущего вала 2 через элемент крепления 17, направляющие 16 и указанную муфту передается на вал 4. Далее момент вращения передается через пару шестерней 10, 13 на ведомый вал 3.

Для переключения ступени передач кольцо 18 перемещают вдоль стержней 16 направляющей в положение напротив другого (соответствующего заданной ступени) диска, например диска 8. Магнитная муфта образуется между этим диском и кольцом 18 и момент вращения передается по цепи: вал 5, пара шестерней 11, 14, ведомый вал 3. Аналогичным образом переключаются остальные ступени передачи. Перемещение кольца 18 может осуществляться любым известным способом, например, при помощи системы рычагов, идущей от механизма управления (на чертеже не показано).

Указанная магнитная муфта заменяет один из традиционных элементов трансмиссии - классическое сцепление, подвергающееся в процессе эксплуатации значительному износу и требующее постоянной замены. Таким образом, заявленная конструкция обладает повышенной долговечностью.

Ввиду того, что одним из средств, передающих момент вращения на любой ступени передач, является приведенная магнитная муфта, и переключаемые элементы передающей пары не находятся в механическом контакте, переключение ступеней передачи может осуществляться без выравнивания скоростей элементов пары, т. е. кольца 18 и одного из дисков 7-9. Это позволяет исключить из конструкции традиционно используемые синхронизаторы и осуществлять переключение ступеней без потерь времени на переключение. Кроме того, отсутствие синхронизаторов исключает риск поломки элементов, осуществляющих передачу в момент переключения ступеней передач.

Таким образом, отсутствие традиционно используемых в трансмиссиях сцепления и синхронизаторов позволяет увеличить надежность, долговечность и скорость переключения ступеней передачи.