блочная коробка переключения передач

Формула изобретения

Блочная коробка переключения передач, состоящая из корпуса, в котором вращение ведущего вала передается на ведомый с помощью шестерен, варьируя скорость вращения последнего изменением передаточного числа, шестерни соединены в два блока и образуют коробку блоков шестерен, шестерни каждого блока расположены соосно одна за другой в порядке возрастания или убывания внешнего диаметра, каждая ведущая шестерня находится в зацеплении только с одной ведомой шестерней, за исключением шестерен заднего хода, соединенных через паразитную шестерню, осями блоков являются оси валов, расположенных внутри каждого блока, у блока ведущих шестерен - ось ведущего вала, у блока ведомых шестерен - ось ведомого вала, валы расположены параллельно друг другу, переключение передач производится с помощью поступательного движения коробки блоков шестерен в корпусе коробки передач вперед или назад параллельно осям валов, отличающаяся тем, что каждый вал имеет свой шлицевой пояс, оборудованный двумя синхронизаторами вращения, диаметр вала несколько меньше внутреннего диаметра шлицевого пояса, шлицевые пояса расположены на одном уровне, внутренний диаметр всех шестерен, имеющих шлицевую поверхность, обеспечивающую зацепление шестерен с шлицевыми поясами валов, одинаковый, шестерни со своими подшипниками устанавливаются в основание, основание размещается в коробке блоков шестерен, поступательное движение коробки блоков шестерен в корпусе коробки переключения передач осуществляется по направляющим, одна из которых имеет фиксаторы, при этом шлицевые пояса валов выходят из зацепления с работающими шестернями, а соответствующая пара шестерен ведущего и ведомого блоков надвигается на шлицевые пояса своего вала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение «Блочная коробка переключения передач» (БКПП) названо так потому, что эта КПП (коробка переключения передач) состоит из отдельных блоков шестерен - блок ведущих шестерен и блок ведомых шестерен.

Изобретение может использоваться в любых технических узлах, где требуется вариация скорости вращения и момента вращения какого-либо вала. Основным же назначением данного изобретения является автотранспорт.

Ближайшим аналогом является изобретение - авторское свидетельство СССР SU 26920 А 30.06.1932 г. В существующих КПП для переключения передач применяются различные вилки, каретки, промежуточные и дополнительные валы, что весьма усложняет КПП, понижает их надежность. Кроме того, при некоторых передачах в работе задействуется более чем две шестерни, что увеличивает потерю энергии в КПП. В представляемой работе от всего этого удалось избавиться.

В БКПП два вала - ведущий и ведомый. Валы расположены параллельно друг другу. На каждом валу имеется шлицевой пояс. Шлицевые пояса имеют диаметр больше диаметра вала и установлены так, чтобы не иметь ни вращательного, ни поступательного движения относительно вала. Они могут быть выполнены заодно с валом. Шлицевые пояса расположены параллельно друг другу на одном уровне. Каждый шлицевой пояс оборудованы двумя синхронизаторами вращения, по одному на каждую сторону. Валы имеют круглое сечение. Диаметр вала несколько меньше внутреннего диаметра шестерен. В БКПП два блока шестерен - блок ведущих шестерен и блок ведомых шестерен. Шестерни каждого блока расположены соосно одна за другой в порядке возрастания или убывания внешнего диаметра шестерни, имея между собой некоторый зазор. Валы, как ведущий, так и ведомый, проходят внутри блока шестерен. Каждый вал проходит внутри своего блока. Ось вала является осью блока шестерен. Ось ведущего вала у блока ведущих шестерен, ось ведомого вала у блока ведомых шестерен. Каждая ведущая шестерня находится в зацеплении только с одной ведомой шестерней, за исключением шестерни заднего хода, соединенной с ведомой шестерней через паразитную шестерню. Внутренний диаметр всех шестерен одинаковый и имеет шлицевую поверхность, по размерам равную шлицевому поясу валов. Шестерни со своими подшипниками устанавливаются в монолитное основание, общее для шестерен обоих блоков. Это основание может быть выполнено из пластмассы. Оно жестко крепится в коробке блоков шестерен. Шестерни на своих местах должны свободно вращаться в своих подшипниках. Осевое перемещение любой шестерни возможно только в составе всей коробки блоков шестерен. Коробка блоков шестерен вместе с валами помещается в коробке переключения передач. Они устанавливаются так, что валы имеют только возможность вращения, а коробка блоков шестерен может двигаться только поступательно вдоль оси валов по своим направляющим в ту или обратную сторону. Переключение передач производится с помощью поступательного движения коробки блоков шестерен в одну или обратную сторону вдоль оси валов. При этом шлицевые пояса валов выходят из зацепления с работающими шестернями, а соответствующая пара шестерен ведущего и ведомого блока надвигается на шлицевые пояса своего вала. В заявке представлены следующие чертежи:

Фиг.1 - схема расположения агрегатов в БКПП. Вид сверху без крышки.

Фиг.2 - схема расположения агрегатов в БКПП. Вид А-А.

Фиг.3 - схема расположения агрегатов в БКПП. Вид В-В.

Фиг.4 - схема расположения агрегатов в БКПП. Крепление шестерни с подшипниками к корпусу блока шестерен.

Фиг.5 - схема БКПП с автоматическим управлением.

Фиг.6 - схема БКПП с дистанционным управлением.

Фиг.7 - схема БКПП с электрическим управлением.

Фиг.8 - схема БКПП с ручным управлением.

На чертежах обозначены:

1- корпус БКПП, 2 - коробка блоков шестерен, 3 - шестерня, 4 - основание блоков шестерен, 5 - ведущий вал, 6 - ведомый вал, 7 - направляющая, 8 - фиксатор, 9 - шлицевой пояс, 10 - подшипник вала, 11 - подшипник шестерни, 12 - силовой цилиндр переключения передач, 13 - емкость для рабочей жидкости, 14 - силовой цилиндр сцепления, 15 - рычаг переключения передач, 16 - хомут крепления шестерни к основанию, 17 синхронизаторы вращения, Т - тахометр, К1, К 2, К 3, К 4, К 5, К 6, К 7, К 8 - контакты, Н рабочий насос автоматики КПП, M1 - электродвигатель сцепления, М2 - электродвигатель КПП, С - сцепление, Д - двигатель автомобиля, К - коммутатор сигналов, ВК - включатель БКПП. Фиг.1, 2, 3 состоят из: корпуса 1, коробки блоков шестерен 2, в которую входят шестерни 3, вращающиеся в подшипниках 11, крепящиеся с помощью хомутов 16 к основанию блоков шестерен 4; ведущего 5 и ведомого 6 валов; направляющих 7, по которым движется при переключениях блок шестерен; фиксаторов 8, фиксирующих положение блока шестерен на каждой передаче; двух шлицевых поясов 9 с синхронизаторами 17, по одному шлицевому поясу на каждом валу; подшипников 10, в которых вращается каждый вал; подшипников 11, в которых вращаются шестерни. Кроме того, для работы БКПП в автоматическом режиме и режиме дистанционного управления переключением передач необходимы: рабочий насос автоматики КПП «Н», емкость с рабочей жидкостью 13 (она же сливная емкость), силовой цилиндр переключения передач 12; силовой цилиндр сцепления 14.

При работе БКПП в автоматическом режиме, фиг.5, сигнал на переключение передачи поступает от тахометра «Т» или от какого либо другого устройства, регистрирующего обороты двигателя.

Этот сигнал поступает на коммутатор сигналов «К». С коммутатора сигналы идут на включатель насоса «ВК», электрический клапан «ЭК1», на электрические клапаны «ЭК3», «ЭК4»* и на подвижный контакт «К1» штока силового цилиндра 14 сцепления. Включатель включает насос, в клапане ЭК1 открывается напорная магистраль и закрывается сливная магистраль. Рабочая жидкость под давлением через открытый клапан ЭК1 поступает в силовой цилиндр 14 сцепления. Срабатывают клапаны ЭК3 и ЭК4. Шток силового цилиндра 14 сцепления выдвигается. Когда шток выдвинется на величину, достаточную для размыкания сцепления (сцепление выключается), подвижный контакт К1 штока замыкает на контакт К2 цепей; на включение клапана ЭК2, на закрытие напорной магистрали клапана ЭК1 и на фиксаторы 8 коробки блоков шестерен. От клапана ЭК2 отходят две магистрали. Одна магистраль с клапаном ЭК3 идет на выдвижение штока силового цилиндра переключения передач (повышение скорости), другая с клапаном ЭК4 - на вдвижение штока (понижение скорости). Для повышения скорости в клапане ЭК2 открывается магистраль, идущая к клапану ЭК3, и закрывается магистраль, идущая к ЭК4. В клапане ЭК3, сработавшем ранее, уже открылась напорная магистраль и закрылась сливная магистраль, в клапане же ЭК4, сработавшем ранее вместе с ЭК3, открыта сливная магистраль и закрыта магистраль напорная. Фиксаторы коробки блоков шестерен 8 освобождают коробку блоков шестерен от фиксации. Рабочая жидкость поступает под поршень цилиндра переключения передач 12 и выдвигает его. Рабочая жидкость, которая находилась над поршнем, через открытую сливную магистраль клапана ЭК4 поступает в сливную емкость 13. Выдвигаясь, шток, который укреплен на крышке корпуса 1 («электрический клапан» далее будет писаться «клапан») БКПП, через шкворень, укрепленный на корпусе блоков шестерен, толкает коробку блоков шестерен по направляющим 7 в одну сторону (пусть она будет называться «вперед»). Шестерни 3, находящиеся в зацеплении с шлицевыми поясами, выходят из зацепления, а на шлицевые пояса надвигается следующая пара шестерен с большим, чем у предыдущей пары, передаточным числом. Таким образом, происходит повышение скорости. Для понижения скорости в клапане ЭК2 открывается магистраль, идущая к клапану ЭК4, и закрывается магистраль, идущая к клапану ЭК3. В клапане ЭК4 открывается напорная магистраль и закрывается магистраль сливная. В клапане ЭК3 закрывается напорная магистраль и открывается магистраль сливная. Рабочая жидкость от клапана ЭК2 идет по напорной магистрали клапана ЭК4 и поступает в надпоршневое пространство, задвигая шток. Из под поршня жидкость через сливную магистраль клапана ЭК3 поступает в сливную емкость 13. Шток, двигаясь в другую сторону (обозначим ее названием «назад»), двигает за собой коробку блоков шестерен. Шестерни, бывшие в зацеплении с шлицевыми поясами, выходят из зацепления, а на шлицевые пояса надвигается следующая пара шестерен, передаточное число которых меньше передаточного числа предыдущей пары. Происходит понижение скорости. Для фиксации коробки блоков шестерен в нижнюю направляющую 7 встроены фиксаторы 8. При достижении коробкой блоков шестерен фиксатора, он фиксирует коробку блоков шестерен, заблокировав ее движение. Сигнал от фиксатора поступает в коммутатор сигналов. Он дает команду выключателю ВК на отключение насоса, обесточивает клапаны. У клапана ЭК1 открывается сливная магистраль и рычаг сцепления под воздействием пружины давит на шток силового цилиндра. Рабочая жидкость из под поршня через сливную магистраль клапана ЭК1 вытесняется в сливную емкость и, таким образом, поршень силового цилиндра сцепления устанавливается в исходное положение (сцепление включается). Так же работает схема БКПП, в которой рабочим телом является воздух. Только вместо насоса в ней будет баллон с воздухом, а вместо включателя воздушный клапан. Схема автоматического управлением переключением передач, в которой переключение передач происходит под воздействием электричества фиг.7, отличается от вышеописанных тем, что роль силовых цилиндров в ней выполняют реверсные электродвигатели с резьбовым выходным валом, а роль штока выполняет резьбовая втулка, которая при вращении вала двигается вперед или в обратную сторону, двигая, таким образом, или рычаг сцепления, или коробку блоков шестерен. Так же работает БКПП и при дистанционном управлении переключением передач фиг.6. Разница только в том, что сигнал на переключение передач в коммутатор сигналов приходит не от тахометра данного двигателя, а от устройства, не связанного с данным двигателем (с головного тягача, например).

В двигателе с ручным управлением переключением передач, фиг.8, переключение передач происходит силовым воздействием на рычаг переключения передач 15. Итак, расположив шестерни коробки передач блоками в коробке, добились возможности унифицировать их, так как шестерни имеют одинаковые внутренние диаметры и одинаковые диаметры шейки под подшипник, в котором вращается шестерня. Если сделать изменение передаточного числа i одинаковым для всех передач, то шестерни могут быть взаимозаменяемыми. Так, например, взаимозаменяемыми могут быть ведущая шестерня первой и ведомая шестерня последней передач и т.д. Избавив шестерни от необходимости осевого перемещения, приобретаем возможность применения подшипников качения для каждой шестерни, что улучшит работу КПП и увеличит срок ее службы. Переключение передач движением коробки блоков шестерен освобождает от необходимости пользоваться вилками переключения, которые имеют свои недостатки. Применив блочное расположение шестерен, приобрели возможность переключать передачи усилием, направленным по одной линии. Движение блоков шестерен при переключение только по одной линии упрощает возможность автоматизации процесса переключения передач или применения дистанционного управления переключением передач.