раздаточная коробка транспортного средства с механизмом переключения передач

Формула изобретения

Раздаточная коробка транспортного средства с механизмом переключения передач, содержащая корпус, в котором размещены несимметричный цилиндрический дифференциал, зубчатая муфта, водило с сателлитами, взаимодействующими с центральным колесом дифференциала, входной вал с шестернями, соединенный с водилом, валы приводов переднего и заднего ведущих мостов, а также механизм переключения, содержащий фиксатор, отличающаяся тем, что водило установлено свободно на входном валу и содержит оси переключаемых сателлитов, находящихся в постоянном зацеплении с шестернями входного вала, но в попеременном зацеплении с коронной шестерней дифференциала, при этом механизм переключения передач выполнен в виде рычага с возможностью поворота вокруг оси, установленной в опорах на корпусе коробки, при этом в коротком плече рычага выполнена канавка для перемещения в ней толкателя, закрепленного в выступе водила, а в длинном плече рычага установлен шарнир поперечного поворота рычага, устанавливаемого попеременно в пазах фиксатора, соответствующих требуемой передаче.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к приводам транспортных машин, устанавливаемых на транспортных средствах повышенной проходимости, предназначенных для движения как по дорогам общего пользования, так и по бездорожью.

Известна двухступенчатая раздаточная коробка транспортного средства с принудительно блокируемым межосевым дифференциалом и ручным управлением, содержащая входной, промежуточный, два выходных вала, на которых установлены два ряда шестерен, муфты переключения, межосевой дифференциал (книга «Автомобиль «Нива» ВА3-2121, Москва, Транспорт, 1985. - стр.42-45, фиг.32). Основными недостатками данной коробки являются: низкий кпд, т.к. входной и выходной валы, приводящие колеса заднего моста транспортного средства являются несоосными и поток мощности от входного до выходного вала происходит через две точки зацепления шестерен раздаточной коробки, где и происходит потеря передаваемой мощности; сложность конструкции, т.к. для получения двух ступеней в раздаточной коробке, прямой и понижающей, имеются два ряда шестерен, а для управления двумя муфтами переключения имеются два рычага управления раздаточной коробкой; ограниченные функциональные возможности из-за симметричного дифференциала, установленного в раздаточной коробке, не обеспечивающего пропорционального распределения потока мощности между мостами транспортного средства при непропорциональной их загрузке; невозможность переключения передачи во время движения автомобиля ввиду отсутствия механизмов для предварительного выравнивания угловых скоростей зубчатой муфты и соответствующей шестерни включаемой передачи.

Наиболее близкой по конструкции к заявляемой является раздаточная коробка транспортного средства, содержащая несимметричный цилиндрический дифференциал, обеспечивающий пропорциональное распределение потока мощности между мостами транспортного средства в зависимости от их загрузки и состоящий из трех центральных колес: солнечного и двух коронных, водила с парными короткими и длинными сателлитами, входной вал, жестко связанный с водилом, валы привода переднего и заднего ведущих мостов, соединяемые с центральными колесами при помощи четырехпозиционной муфты, установленной соосно валу привода заднего ведущего моста, блокировочной муфты, установленной на валу привода переднего ведущего моста, механизм управления муфтами (SU 1504119, A1 B60K 17/34, заявл. 17.12.1987, опубл. 30.08.1989).

Основными недостатками этой раздаточной коробки являются конструктивная сложность и функциональная ограниченность, заключающаяся в следующем: наличие двух коронных колес, имеющих внутреннее зацепление, технологическое выполнение которого значительно сложнее внешнего; большое количество возможных вариантов соединения между собой звеньев раздаточной коробки, обеспечивающих то или иное положение передачи потока мощности, половина из которых в реальной раздаточной коробке просто не нужны и практически не выполнимы по передаточным отношениям того или иного фиксированного положения; невозможность переключения передачи во время движения автомобиля; необходимость установки двух муфт, одна из которых четырехпозиционная и которые работают совместно и вразнобой. Чтобы обеспечить все положения муфт, требуется весьма сложный механизм управления.

В технике известен механизм переключения зубчатых передач, например, гитары станочного привода - механизм установки зубчатых колес между валами с неизменным межосевым расстоянием с целью изменения передаточного отношения (Крайнев A.M. Словарь-справочник по механизмам. М.: Машиностроение, 1984, с.64, фиг.2). Механизм устанавливают между шпинделем и валом коробки передач, передаточное отношение изменяют подбором и сменой зубчатых колес, число зубьев промежуточного зубчатого колеса не влияет на передаточное отношение. С помощью рычага задают межосевое расстояние, которое определяют поворотом кулисы, закрепляемой в определенном угловом положении фиксатором, расположенным в круговом пазу кулисы. Недостатком этого механизма является наличие дополнительных ручных операций для осуществления переключения - ослабление и закрепление фиксатора, перемещение, поворот и точная установка кулисы, перемещение промежуточного колеса. При этом необходима точная регулировка бокового зазора в зубчатых зацеплениях, т.е. необходима при каждом переключении настройка зубчатых зацеплений, что требует больших затрат труда и высокой квалификации оператора. Эти недостатки делают указанный механизм неприемлемым для раздаточных коробок транспортных машин, в которых переключение должно происходить быстро и просто.

В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в улучшении функциональных свойств раздаточной коробки передач за счет сокращения времени переключения и возможности переключения передач на ходу при одновременном упрощении конструкции.

Указанная задача решается тем, что в раздаточной коробке транспортного средства с механизмом переключения передач, содержащей корпус, в котором размещены несимметричный цилиндрический дифференциал, зубчатая муфта, водило с сателлитами, взаимодействующими с центральным колесом дифференциала, входной вал с шестернями, соединенный с водилом, валы приводов переднего и заднего ведущих мостов, а также содержит механизм переключения, содержащий фиксатор, согласно изобретению, водило установлено свободно на входном валу и содержит оси переключаемых сателлитов, находящихся в постоянном зацеплении с шестернями входного вала, но в попеременном зацеплении с коронной шестерней дифференциала, при этом механизм переключения передач выполнен в виде рычага с возможностью поворота вокруг оси, установленной в опорах на корпусе коробки, при этом в коротком плече рычага выполнена канавка для перемещения в ней толкателя, закрепленного в выступе водила, а в длинном плече рычага установлен шарнир поперечного поворота рычага, устанавливаемого попеременно в пазах фиксатора, соответствующих требуемой передаче.

Особенностью заявляемого изобретения является то, что предлагаемая раздаточная коробка обеспечивает переключение передач без предварительной синхронизации скоростей вращения включаемых шестерен за короткое время и во время движения транспортного средства, что осуществляется посредством водила с возможностью поворота вокруг оси входного вала, сателлитов с возможностью синхронного перемещения осей в пространстве и попеременного контакта с коронной шестерней дифференциала по полной линии зацепления, рычага переключения передач с поперечным шарниром в длинной части рычага и канавки для перемещения толкателя - в короткой его части. В фиксаторе механизма переключения выполнены пазы, в которых устанавливается длинное плечо рычага в соответствии с требуемой передачей: пониженной или повышенной.

Использование заявляемого изобретения в раздаточных коробках транспортных средств позволит упростить их конструкцию.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 дан общий вид раздаточной коробки транспортного средства с механизмом переключения передач; на фиг.2 приведена кинематическая схема раздаточной коробки; на фиг.3 дан вид А фиг.1.

Предлагаемая раздаточная коробка с механизмом переключения передач содержит корпус 1, входной вал 2, жестко установленные на входном валу шестерни повышенной 3 и пониженной 4 передачи, постоянно зацепленные с этими шестернями сателлиты 5 и 6, закрепленные на осях 7 и 8 водила 9. Водило 9 установлено свободно на входном валу 2, переключаемые сателлиты 5 и 6 водила, находящиеся в постоянном зацеплении с шестернями входного вала, установлены с возможностью попеременного зацепления с коронной шестерней 10 дифференциала 11. В корпусе коробки передач установлена зубчатая муфта 12 и размещены валы 13 и 14 приводов переднего и заднего ведущих мостов.

Для переключения и фиксации передач раздаточная коробка снабжена рычажным механизмом переключения передач, который содержит рычаг 15 с возможностью поворота вокруг оси 16, установленной в опорах 17 на корпусе 1 коробки. В коротком плече рычага выполнена канавка 18 для перемещения в ней толкателя 19, закрепленного в выступе водила 9. В длинном плече рычага 15 установлен шарнир 20 поперечного поворота рычага, устанавливаемого попеременно в пазу «А» (для пониженной передачи) или в пазу «Б» (для повышенной передачи) фиксатора 21.

Раздаточная коробка работает следующим образом.

При фиксированном положении рычага 15 в пазу «А» фиксатора 21 и блокированном зубчатой муфтой водиле крутящий момент от входного вала 2 и жестко установленной на нем шестерни пониженной передачи 4 передается через сателлит 6, ось 8 которого удерживает водило, на коренную шестерню 10 дифференциала 11 и дальше на валы 13 и 14 переднего и заднего ведущих мостов. Переключение передачи в раздаточной коробке осуществляется за счет поворота длинной части рычага 15 вокруг шарнира 20 поперечного поворота, вывода рычага 15 из паза «А» фиксатора 21, а затем перемещения рычага в направлении паза «Б» и фиксации в нем. При этом рычаг 15, вращаясь вокруг установленной в опорах 17 оси 16, через закрепленный в выступе водила 9 толкатель 19 при его движении по канавке 18 поворачивает водило 9 с осями 7 и 8 сателлитов 5 и 6 на входном валу 2 и, тем самым, размыкает зубчатую пару 6 и 10, а при дальнейшем повороте водила включает зубчатую пару 5 и 10.

Пример конкретного осуществления.

Раздаточная коробка транспортного средства с механизмом переключения передач заявляемой конструкции была изготовлена и испытана на кафедре «Автомобили» ГОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет». Коробка - механическая, двухступенчатая с межосевым цилиндрическим блокируемым дифференциалом, распределяющим момент между передним мостом и задним мостом в отношении 1:2 с постоянно включенным приводом на передний мост. Технические характеристики предлагаемой раздаточной коробки приведены в таблице.

№ пп	Наименование характеристики	Значение характеристики
1	Масса, кг	180
2	Передаточные числа	высшая передача - 1,59 низшая передача - 2,15
3	Шестерня повышенной передачи входного вала (3)	Модуль: 5 Число зубьев: 27
4	Шестерня пониженной передачи входного вала (4)	Модуль: 5 Число зубьев: 20
5	Сателлит повышенной передачи (5)	Модуль: 5 Число зубьев: 27
6	Сателлит пониженной передачи (6)	Модуль: 5 Число зубьев: 33
7	Коронная шестерня межосевого дифференциала (10)	Модуль: 5 Число зубьев: 43
8	Длина выступа водила (9) от оси входного вала до края выступа, мм	120
9	Длина короткого плеча рычага (15), мм	150
10	Длина длинного плеча рычага (15), мм	600
11	Угол поворота длинного плеча рычага от горизонтали при фиксации пониженной передачи, град	0
12	Угол поворота длинного плеча рычага от горизонтали при фиксации повышенной передачи, град	16
13	Угол поворота длинного плеча рычага вокруг шарнира поперечного поворота (20) для вывода рычага (15) из пазов «А» и «Б» фиксатора (21), град	5

Предварительные результаты сборки и испытаний опытных образцов на кафедре «Автомобили» ГОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» подтвердили работоспособность предлагаемого решения и обеспечение безостановочного переключения передач за короткое время, что весьма важно при движении в сложных дорожных условиях и по бездорожью.