Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
КОРОБКА ПЕРЕДАЧ И СИЛОВОЙ АГРЕГАТ
КОРОБКА ПЕРЕДАЧ И СИЛОВОЙ АГРЕГАТ

КОРОБКА ПЕРЕДАЧ И СИЛОВОЙ АГРЕГАТ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к коробкам передач и предназначено для использования в автомобиле. Переключающие колеса набора зубчатых колес коробки передач средством выбора выборочно вводят в зацепление для установления соответствующего передаточного числа между приводным средством и местом отбора мощности. Средство выбора включает вал избирателя передаточного числа с кулачками, контркулачки и вилки, посредством которых вал избирателя обеспечивает переключение передач. Расцепляющее средство отцепляет контркулачки от соответствующих кулачков вала избирателя и тем самым позволяет выбирать любую передачу без необходимости переключения промежуточных передач. Такое выполнение коробки передач, конструируемой по принципу мотоциклетной коробки передач, позволяет сохранить легкость и простоту ее конструкции и использовать, в частности, в автомобиле, в котором приводной двигатель имеет максимальный крутящий момент при сравнительно высокой скорости. 2 с. и 9 з.п.ф-лы, 28 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2138408
Класс(ы) патента: B60K17/06
Номер заявки: 94040890/28
Дата подачи заявки: 17.11.1994
Дата публикации: 27.09.1999
Заявитель(и): СМХ Менеджмент Сервисис АГ (CH)
Автор(ы): Урс Венгер (CH); Ханс Рудольф Йенни (CH); Андреас Вютрих (CH)
Патентообладатель(и): СМХ Менеджмент Сервисис АГ (CH)
Описание изобретения: Изобретение относится к коробке передач, предназначенной особенно для установки на выходе двигателя внутреннего сгорания, максимальный крутящий момент которого обеспечивается при сравнительно высокой скорости /например, порядка 3000 об/мин/.
При разработке двигателя внутреннего сгорания для работы с максимальным крутящим моментом при сравнительно высокой скорости желательно, чтобы присоединяемая к нему коробка передач имела сравнительно большое количество передаточных чисел. Это имеет место, например, в мотоциклах, коробки передач которых обычно имеют 6 передаточных чисел. Для того, чтобы коробка передач была насколько возможно более легкой и простой по конструкции также обычно ее конструируют без синхронизирующего устройства.
Кроме того, мотоциклетная коробка передач обычно управляется посредством педали переключения передач, которая дает возможность передачам коробки передач выбираться при поднятии или опускании педали, при этом мотоциклист не может свободно выбирать данную передачу непосредственно из передачи, на которую в данный момент была установлена коробка передач.
Эти особенности мотоциклетных коробок передач делают их малопригодными для установки в автомобилях, что в принципе плохо, так как их легкость и простота конструкции являются свойствами, которые было бы желательно использовать в автомобилях, особенно малогабаритных, предназначенных для городского применения.
Таким образом, основной целью настоящего изобретения является разработка коробки передач, конструируемой по принципу мотоциклетной коробки передач, но особенно предназначенной для использования в автомобиле, в частности, в автомобиле, приводной двигатель которого имеет максимальный крутящий момент при сравнительно высокой скорости.
Предлагается коробка передач, содержащая первичный вал, предназначенный для присоединения к приводному средству, вторичный вал, предназначенный для присоединения к месту отбора мощности, множество наборов зубчатых колес, установленных на первичном и вторичном валах, причем наборы зубчатых колес могут выборочно вводиться в зацепление для установления множества передаточных чисел между приводным средством и местом отбора мощности, при этом наборы зубчатых колес включают множество переключающих колес для указанных передаточных чисел, установленных с возможностью перемещения в осевом направлении на указанных валах для обеспечения возможности установления передаточных чисел, средство выбора, присоединенное к переключающим зубчатым колесам для обеспечения их соответствующих перемещений в осевом направлении согласно желаемому передаточному числу, причем средство выбора включает вал избирателя передаточного числа, установленный с возможностью вращения для обеспечения возможности получения количества выборочных положений, по крайней мере равного возможному количеству передаточных чисел, поэтому вал избирателя снабжен кулачковым средством, присоединенным к переключающим зубчатым колесам посредством контркулачкового средства. Предлагаемая коробка передач отличается тем, что она также содержит расцепляющее средство для выборочного разрыва соединения между каждым кулачковым средством и каждым контркулачковым средством, связанным с ним для обеспечения возможности свободного поворота вала избирателя к выборочному положению любого передаточного числа независимо от предварительно выбранного передаточного числа.
Наличие этих отличительных признаков обеспечивает возможность выбора без приведения в действие переключающих зубчатых колес для переключения от одного передаточного числа к любому другому передаточному числу вместо выбора одного за другим передаточных чисел, находящихся между имеющимся передаточным числом и новым выбранным передаточным числом.
Таким образом, несмотря на сравнительно большое количество возможных передаточных чисел предлагаемая коробка передач имеет малую ступень износа и высокую скорость переключения передаточных чисел /передач/. Таким образом, это, в частности, хорошо подходит к двигателю с максимальным крутящим моментом при сравнительно высокой скорости, которому необходима коробка передач, имеющая большое количество передаточных чисел. Так как такой двигатель имеет легкую конструкцию, двигательная сборка, включающая двигатель и предлагаемую коробку передач, может с успехом применяться в малогабаритном автомобиле, пригодном, в частности, для городского применения.
Другой вариант предлагаемой коробки передач содержит средство для обеспечения автоматического управления валом избирателя и средство, обеспечивающее возможность расцепления кулачкового средства с контркулачковым средством, используемым с этим валом избирателя.
Было подтверждено, что имеющаяся способность разрыва механического соединения между валом избирателя и переключающими зубчатыми колесами делает предлагаемую коробку передач, в частности, пригодной для автоматизации. Это положительное свойство делает эту коробку передач еще более привлекательной для использования в малогабаритном городском автомобиле без повышения его стоимости и усложнения конструкции такого автомобиля.
Предпочтительно, расцепляющее средство содержит установленный с возможностью вращения расцепляющий вал параллельно валу избирателя, причем расцепляющий вал снабжен, по крайней мере, одним кулачком на каждое контркулачковое средство, которое имеет вал избирателя, при этом каждый из расцепляющих кулачков установлен для обеспечения возможности расцепления контркулачкового средства со связанным с ним кулачковым средством.
Эта отличительная особенность дает возможность осуществления автоматического переключения всех передаточных чисел, включая переключения с перескакиванием через несколько промежуточных передаточных чисел, без усложнения в значительной степени устройства коробки передач.
В другом варианте коробки передач расцепляющий вал снабжен средством для управления переключением передачи заднего хода, коробка передач также содержит зубчатые колеса /шестерни/ заднего хода, используемые с первичным и вторичным валами, и переключающие зубчатые колеса заднего хода, установленные таким образом, что они могут управляться средством управления передачей заднего хода.
Изобретение также относится к силовому агрегату, предназначенному, в частности, для использования в автомобиле и содержащему сборку, состоящую из приводного двигателя, коробки передач вышеописанного типа, присоединенной к двигателю, а также стартерного механизма, снабженного стартерным двигателем, отличающемуся тем, что стартерный двигатель установлен таким образом, что обеспечивается возможность выборочного запуска приводного двигателя и использования его в качестве приводного устройства органа для вала избирателя и расцепляющего средства.
Другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из нижеприведенного описания, приведенного лишь в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 показан схематический вид предлагаемой коробки передач, иллюстрирующий общую компоновку основных элементов коробки передач.
На фиг. 2 показано поперечное сечение предлагаемой коробки передач, более детально иллюстрирующее основные элементы. Сечение выполнено по линии II-II, показанной на фиг. 3.
На фиг. 3 показан частичный вид сбоку коробки передач.
На фиг. 4 показано поперечное сечение в большем масштабе, чем на фиг. 1-3, блока переключения передаточного числа предлагаемой коробки передач.
На фиг. 5 показано поперечное сечение в том же масштабе, что и на фиг. 4, блока управления переключением передаточного числа коробки передач.
На фиг. 5A показано поперечное сечение отдельного элемента коробки передач.
На фиг. 5B показан вид спереди и увеличенном масштабе контркулачка, используемого в блоке управления переключением передаточного числа.
На фиг. 6 показано поперечное сечение в большем масштабе, чем используемом на фиг. 4-5, стартерного механизма двигателя внутреннего сгорания, к которому может присоединяться предлагаемая коробка передач.
На фиг. 7 показано поперечное сечение в масштабе, таком же, как на фиг. 6, одной части блока управления переключением передаточного числа коробки передач.
На фиг. 8 показан внешний вид управляющего вала выбора передаточного числа.
На фиг. 9 показан вид, развернутый в одну плоскость, иллюстрирующий профили канавок кулачка управляющего вала выбора передаточного числа, представленного на фиг. 8.
На фиг. 10 показан внешний вид расцепляющего вала, обеспечивающего возможность свободного выбора передаточных чисел переднего и заднего ходов.
На фиг. 11 показан вид, развернутый в одну плоскость, иллюстрирующий профиль канавки кулачка расцепляющего вала, представленного на фиг. 10. Эта канавка служит для обеспечения выбора передачи обратного хода коробки передач.
На фиг. 12 показан развернутый в одну плоскость профиль трех пар кулачков, установленных на расцепляющем валу, представленном на фиг. 10.
На фиг. 13 показано поперечное сечение в масштабе, как на фиг. 7, приводного органа, используемого вместе с управляющим валом выбора передаточного числа, представленный на фиг. 8.
На фиг. 14 показан вид с торца приводного органа, представленного на фиг. 13, также иллюстрирующий контркулачок, взаимодействующий с последним.
На фиг. 15 показано поперечное сечение в масштабе, как на фиг. 13, приводного органа, используемого вместе с расцепляющим валом и органом управления выбором передачи обратного хода, представленным на фиг. 10.
На фиг. 16 показан вид с торца приводного органа, представленного на фиг. 15, на котором также иллюстрируется контркулачок, взаимодействующий с последним.
На фиг. 17-25 показаны радиальные поперечные сечения, иллюстрирующие относительные положения управляющего вала выбора передаточного числа и расцепляющего вала и органа управления выбором передачи обратного хода в течение нескольких основных фаз работы предлагаемой коробки передач.
На фиг. 26, 27 и 28 иллюстрируется работа коробки передач в процессе выбора передачи обратного хода.
Обратимся сначала к фиг. 1, на которой схематично показаны основные элементы предлагаемой коробки передач.
Предлагаемая автоматическая коробка передач 1 расположена в корпусе 2 и предназначена для обеспечения с помощью изменяющегося передаточного числа передачи вращательного движения от приводного двигателя, схематично представленного прямоугольником 3, выходному валу 4, обозначенному осью S-S выходного зубчатого колеса 5. В качестве приводного двигателя 3 может быть, например, двигатель внутреннего сгорания.
Кинематическая цепочка между приводным двигателем 3 и выходным валом 4 включает последовательно соединенные гидротрансформатор 6, муфту сцепления 7, первичный вал 8 с осью P-P и вторичный вал 9 с осью Q-Q.
Коробка передач также содержит вал 10 или вал избирателя с осью X-X, служащий для управления выбором передаточных чисел, вал 11 или расцепляющий вал с осью Y-Y, служащий для управления свободным выбором заднего хода и передаточных чисел, блок управления 12 двух валов 10 и 11 и управляющий двигатель 13.
В результате изучения фиг. 2 и 3 определяется пространственное расположение осей различных элементов коробки передач. На фиг. 1 и 2 показано сечение по разорванной секущей линии II-II, представленной на фиг. 3.
Конструкция примера предлагаемой коробки передач, показанная на чертежах, вытекает из конструкций коробок передач, обычно используемых для мотоциклов.
Эта известная конструкция была использована в предлагаемой коробке передач, что касается действительного блока переключения передач, содержащего, в частности, первичный вал 8 и вторичный вал 9, а также зубчатые колеса, малые шестерни и избирательные тяги, которые используются с этими валами. То же самое справедливо для вала избирателя 10. В мотоцикле этот вал избирателя приводится в действие ногой мотоциклиста посредством захватывающего механизма.
С другой стороны, конструкция предлагаемой коробки передач в значительной степени отличается от этой обычной конструкции тем, что она содержит средство, обеспечивающее возможность ее автоматического управления, тем, что передаточные числа могут выбираться в любом порядке, и тем, что блок автоматического управления переключением передаточных чисел имеет оригинальную конструкцию.
Следовательно, ниже со ссылкой на фиг. 4 будет дано краткое описание обычной части коробки передач, которая обеспечивает действительные переключения передаточных чисел, за которым последует подробное описание со ссылкой на другие чертежи конкретных отличительных признаков предлагаемой коробки передач.
Однако необходимо заметить, что на фиг. 4 показаны гидротрансформатор 6 и гидромуфта с автоматическим управлением 7, которые обычно не входят в состав коробки передач мотоцикла.
Гидротрансформатор 6 присоединен к паре зубчатых колес 14 и 15, при этом зубчатое колесо 15 образует единый вращающийся узел с раструбом 16 гидромуфты 17.
В данном случае эта гидромуфта выполнена с множеством фрикционных колес 17, которые могут быть прижаты друг к другу пружиной гидромуфты 18 посредством пластины 19 и манжеты 20.
Фрикционные кольца 17 могут быть ослаблены благодаря диску сцепления 21, который составляет одно целое с пластиной 19. Этот диск 21 находится в контакте с толкателем 22, вводимым в первичный вал 8 и простирающимся на всю его длину. Противоположный конец толкателя 22 упирается в игольчатый стопор 23, образующий упорный подшипник и установленный в гидравлическом управляющем поршне 24. Последний может скользить в камеру 25, расположенную в корпусе 2 коробки передач 2.
Таким образом, очевидно, что первичный вал 8 может отсоединяться от гидротрансформатора 6 путем создания в камере 25 повышенного давления, с другой стороны присоединение осуществляется путем понижения давления в этой камере, при этом сцепление обеспечивается пружиной 18.
В описанном примере коробка передач 1 имеет шесть передаточных чисел (передач), которые устанавливаются путем выборочного приведения в действие избирательной тяги 26, установленной на первичном валу 8, и двух избирательных тяг 27 и 28, установленных на вторичном валу 9. Эти избирательные тяги могут обычным образом скользить по соответствующему удерживающему валу при одновременном их закреплении на валу с возможностью вращения посредством соответствующих шпонок. Они взаимодействуют с прямозубыми шестернями сцепления (не обозначены), обеспечивая при соответствующем зацеплении отношения скоростей (передачи), указанные цифрами 1-6 в маленьких кружочках над вторичным валом 9 на фиг. 4. Также обеспечивается ряд зубчатых колес для заднего хода, обозначенного MA. Описанный здесь пример воплощения в частности предназначен для использования в автомобиле. Конечно добавление заднего хода само по себе также является отличительным признаком настоящего изобретения при сравнении с известными мотоциклетными коробками передач.
Как лучше видно на фиг. 2, 3 и 5, избирательные тяги 26, 27 и 28 взаимодействуют с вилками 29, 30 и 31, которые установлены с возможностью поворота на управляющем валу выбора передаточного числа 10. Вилки 29, 30 и 31 также установлены с возможностью поступательного движения на валу 10 между двумя положениями включения передачи, расположенными с двух сторон от нейтрального положения. Вилки 29, 30 и 31 зацепляются с соответствующими избирательными тягами посредством кольцевых канавок 26a, 27a и 28a, соответственно, вырезанных внутри избирательных тяг /фиг. 4/.
На фиг. 8 и 9 более детально показан управляющий вал выбора передаточного числа 10.
Этот вал имеет форму полого цилиндра, установленного с возможностью вращения в корпусе 2 посредством подшипников 32 и 33 (фиг. 5). В одной цилиндрической части 34 вала, имеющей больший диаметр, вырезаны три кулачковые канавки 35, 36 и 37, профили которых ясно видны на фиг. 9. На фиг. 9 также показано, что вал имеет 12 положений, указанных соответственно штрихпунктирными линиями и ступенчатого расположенными друг относительно друга под углом 30o. Эти положения соответствуют поочередно нейтральному положению N, в котором не выбирается передаточное число /передача/ и одному из шести передаточных чисел 1-6.
Канавка 36, расположенная между канавками 36 и 37, служит для обеспечения осевого смещения избирательной тяги 26 в одном или другом направлении, обеспечивая возможность включения 5й или шестой передачи. Аналогично, канавка 36 обеспечивает возможность смещения избирательной тяги 27 для включения 2й и 4й передач. В свою очередь канавка 37 служит для включения 1й и 3й передач.
Профиль каждой из канавок 35, 36 и 37 имеет, если рассматривать в круговом направлении, одну или несколько нейтральных секций, соответственно, 35a, 36a и 37a, а также две управляющие секции, соответственно 35b, 36b и 37b.
Каждая управляющая секция включает наклонную секцию 39, "высокую " точку опоры 40 и другую наклонную секцию 41. Высокие точки опоры 40 соответствуют включению передачи посредством соответствующей избирательной тяги, причем нейтральные секции 35a поддерживают соответствующую точку опоры в неактивном положении.
Каждая кулачковая канавка 35, 36 и 37 вала 10 взаимодействует с соответствующим контркулачком 42, 43 и 44, который радиально входит в ушко соответствующих вилок 29, 30 и 31. Кольцо, образующее ушко каждой вилки, включает поперечный выступ 46 /фиг. 5A/, в котором выполнено отверстие 47, соответствующее диаметру контркулачка 42, 43 или 44, предназначенного для вхождения в зацепление с ним. В основании каждого выступа 46 имеется кольцевое гнездо, предназначенное для обеспечения опоры для оттяжной пружины 48. Эта пружина оттягивает соответствующий контркулачок радиально наружу относительно кольца, 45, которое образует ушко вилки.
В действительности, согласно существенной особенности изобретения контркулачки 42, 43 и 44 установлены с возможностью радиального перемещения вдоль оси Z-Z относительно вала 10, так что может осуществляться моментальный выход из зацепления взаимодействующих каждого контркулачка и соответствующей кулачковой канавки.
Каждый контркулачок 42, 43 и 44 включает /фиг. 5B/ осевую направляющую часть 49, простирающуюся вдоль оси Z-Z, свободный конец которой вставляется в канавку вала 10, сборку 50, включающую пружину 48, радиальный выступ 51 и направляющий выступ 52, функция которого будет описана ниже.
Как можно увидеть на фиг. 10, вал 11, устанавливаемый в подшипниках 53 и 54, как показано на фиг. 5, имеет эксцентричную часть 54 и управляющую часть обратного хода 55, описанную ниже.
Эксцентричная часть 54 включает три пары 56, 57 и 58 кулачков, которые взаимодействуют с контркулачками 42, 43 и 44. Радиальный выступ 51 каждого контркулачка упруго упирается в периферийную поверхность 59 каждого кулачка посредством соответствующей пружины 48. В результате этого контркулачки 42, 43 и 44 могут одновременно выходить из канавки, обеспеченной для них в вале 10 путем поворота вала 11 на определенный угол.
Хотя предлагаемая коробка передач может иметь элементы ручного управления наподобие тех, которые обычно используются в мотоциклах, то есть захватывающие механизмы и кривошипные рычаги для управления валами 10 и 11, в предлагаемой коробке передач это управление является полностью автоматическим путем снабжения этих двух валов электромагнитными органами управления. Квалифицированному специалисту в данной области техники известны устройства, необходимые для подачи на эти электромагнитные органы управления соответствующих сигналов для надежной работы коробки передач, устройства, которые будут принимать управляющие параметры, относящиеся, например, к движению автомобиля.
Вал 10 вращательно связан с приводным органом 60 /фиг. 7, 13 и 14/ посредством двух пальцев 61. Этот приводной орган имеет цилиндрическую форму, центрированную на оси X-X. Приводной орган 60 имеет вырез 62, концентричный этой оси, часть которого, расположенная на противоположном конце к валу 10, образует направляющую для соединительного толкателя 63. Радиальное отверстие 64 сообщается с вырезом 62 и используется для направления пальца 65, способного двигаться в радиальном направлении, длина которого незначительно превышает длину отверстия 64. Палец 65 имеет полусферические концы. Он может быть установлен в положении, в котором он выходит за внешнюю кромку отверстия 64.
Толкатель 63 имеет форму стержня, включающего расширенную головку 66, расположенную между двумя частями 67a и 67b в виде усеченных конусов с противоположно направленными вершинами. Диаметр расширенной головки 66 подгоняется к диаметру выреза 62. Противоположный конец толкателя ввинчивается в сердечник 68 магнита 69, якорь 70 которого, окруженный катушкой 71, закреплен внутри корпуса 2. Внутри сердечника 68 расположена пружина 72, упирающаяся в якорь 70, которая оттягивает сердечник 68 от якоря 70 путем приведения в действие толкателя 63. Возбуждение катушки магнита 69 вызывает возвращение сердечника 68 к якорю 70 и сопутствующее смещение толкателя 63. В этих условиях благодаря конической части 67b головки 66 толкатель 63 радиально смещает подвижный палец таким образом, что он выходит из радиального отверстия 64.
С противоположной стороны от вала 10 приводной орган 60 имеет радиальный фланец 73 /фиг. 13/, против которого в поперечном направлении поддерживается коронная шестерня 74 /фиг. 7/, зажатая в осевом направлении на приводном органе 60. Коронная шестерня 74 свободно установлена на последнем, в то же время имея возможность поворота вместе с ним при возбуждении магнита 69. Она имеет на внутренней периферии по крайней мере одну выемку /в частности, видимую на фиг. 7/, в которую может выборочно вводиться палец 65 путем осевого перемещения толкателя 63. Осевой зажим коронной шестерни 74 обеспечивается пружинным кольцом 76.
Приводной орган 60 также снабжен зубчатой передачей с загругленных профилем зубьев 77, предназначенной для обеспечения углового позиционирования органа 60 и, следовательно, вала 10. Как было описано выше относительно фиг. 9, вал 10 имеет двенадцать положений, поэтому зубчатая передача 77 имеет двенадцать зубьев. Позиционирующий ролик 78, который свободно установлен на конце рычага 79, шарнирно закрепленном на корпусе 2 и смещаемом пружиной /не показана/, постоянно прижат к зубчатой передаче 77.
Коронная шестерня 74 зацепляется с редуктором /фиг. 6/, образованным двумя зубчатыми колесами 80 и 81, из которых колесо 80 жестко закреплено на передающем штоке 82, а колесо 81 жестко закреплено на выходному валу приводного и управляющего электродвигателя 13. Следовательно, когда электродвигатель 13 приводится в действие, вращательное движение передается посредством зубчатых колес 80 и 81 коронной шестерне 74, которая в свою очередь может приводить в действие приводной орган 60 и вал 10 при условии, что магнит находится в возбужденном состоянии (что отражено на чертежах).
Приводной орган 60 также снабжен глухим отверстием 83 /фиг. 7/, простирающимся в осевом направлении и открывающимся на стороне магнита 69. В это отверстие вставляется контактный штырь 84, смещаемый наружу пружиной 85, размещенной между ним и дном отверстия 83. Таким образом, штырь 84 находится в постоянном электрическом контакте с кольцевой полосой электрических контактов 86 /в количестве 12 шт/, закрепленных в отдельной изолирующей пластине 87 на корпусе 2. Электрические контакты 86 подключены известным образом в электрическую схему, управляющую электропитанием электродвигателя 13 для обеспечения возможности размещения вала 10 в любом возможном положении, выбранном в зависимости от необходимого выбора передаточного числа. Таким образом, это положение может быть одним из нейтральных положений, соответствующих такому передаточному числу /см. также фиг. 9/.
Вал 11 используется с приводным узлом, который практически аналогичен приводному узлу вала 10. Поэтому ниже будут указаны только различия между двумя приводными узлами. Аналогичные элементы имеют на чертежах /и, в частности, на фиг. 7/ аналогичные обозначения, причем элементы, используемые с валом 10, не имеют буквенных приставок, а элементы, используемые с валом 11, снабжены буквой "a".
Имеются следующие различия:
- вырез 62a не проходит насквозь приводного органа 60a, а является глухим;
- зубчатая передача 77a, которая обеспечивает возможность стабильного позиционирования приводного органа 60a, имеет только три зуба, так как вал 11 может занимать только три положения, которые ступенчато сдвинуты на угол относительно положения, названного "нулевым", которое является положением, в котором обеспечивается возможность валом 10 управлять переключениями отношений скоростей /передач/ (эти три положения указаны на фиг. 11 и 12);
- зубчатое колесо 74a может приводиться во вращение только посредством зубчатого колеса 74, с которым оно находится в постоянном зацеплении;
- изолирующая пластина 87a включает только три электрических контакта 86a, так как вал 11 имеет только три стабильных положения.
Опишем теперь часть 55 вала 11 со ссылкой на фиг. 4, 5 и 10. Часть 55 имеет цилиндрическую форму и кулачковую канавку 88, профиль которой, который описан ниже, показан на фиг. 11. Канавка 88 взаимодействует с кнопкообразным контркулачком 89 /фиг. 5/, вставляемым в радиальное отверстие 90 ушка 91 вилки заднего хода 92 /см. также фиг. 27 и 28/.
Ответвления вилки входят в зацепление с избирательной тягой заднего хода 93, которая может зацепляться с зубчатой передачей 94 первичного вала 8 и с колесом заднего хода, которое закреплено на вторичном валу 9. Избирательная тяга 93 может скользить в осевом направлении на пальце, закрепленном в корпусе 2.
Профиль кулачковой канавки 88 показан на фиг. 11. Он вычерчен рядом с фиг. 12, так что можно проследить угловую эволюцию профиля в сравнении с угловой эволюцией профиля кулачков 56, 57 и 58, который показан на фиг. 12.
Самым обычным угловым положением является положение, которое для облегчения описания обозначено нулевым /0o/ на фиг. 11 и фиг. 12. Высокая часть h кулачков 56, 57 и 58 /фиг. 12/ обращена к контркулачкам 42, 43 и 44, так что они приводят их в соответствующие канавки 35, 36 и 37 вала 10. Канавка 8 начинается от этого 0o углового положения в радиальной плоскости p вала 11.
Она остается в этой плоскости вдоль секции 88a до 120o положения, где она отклоняется в направлении радиальной плоскости q, которая находится на расстоянии d от радиальной плоскости p, которая соответствует поперечному перемещению избирательной тяги 93 и вилки 91.
120o положение соответствует одному из отдельных положений вала 11, а именно положению, в котором вал 10 освобождается путем отвода контркулачков 42, 43 и 44. В этом положении нижняя часть b профиля кулачков 56, 57 и 58 /фиг. 12/ обращена к указанным контркулачкам.
За 120o положением прямолинейная секция 88a переходит в наклонную секцию переноса 88b, продолжающуюся до тех пор, пока она не достигнет плоскости q, где канавка заканчивается в 260o угловом положении. Это положение соответствует 3му положению вала 11, которое обеспечивает включение передачи заднего хода. В этом положении нижняя часть профиля кулачков 56, 57 и 58 также обращена к контркулачкам 42, 43 и 44, которые таким образом также в этом случае освобождают вал 10.
На фиг. 10 и 17-25 показано, что каждый кулачок пар кулачков 56, 57 и 58 имеет яйцеобразную форму, в вершине которого имеется выемка 96. Ширина l выемки /фиг. 17/ соответствует диаметру d1 выступа 52 /фиг. 5B/ каждого контркулачка 42, 43 и 44. Кроме того, осевое расстояние d2 /фиг. 10/ между кулачками одной пары вала 11 также равно этому диаметру.
Следовательно, когда вал 11 имеет угловое положение, в котором вершины кулачков 56, 57 и 58 соответственно обращены к контркулачкам 42, 43 и 44, последние могут двигаться в поперечном направлении в условиях сдерживания этого движения высокими частями 41 профиля канавок 35, 36 и 37 вала 10. Это поперечное смещение вызывает смещение соответствующей вилки 29, 30 или 31 и также смещение соответствующей избирательной тяги 26, 27 или 28, которые обеспечивают возможность выборочного включения необходимой передачи.
В процессе вращения вала 11 выступ 51 каждого контркулачка поддерживается прижатым к поверхности двух соответствующих кулачков, в то время, как выступ 52 циркулирует в промежутке между указанными кулачками /расстояние d2/. Таким образом, контркулачки всегда надлежащим образом приводятся в движение независимо от перемещений двух валов.
Опишем теперь стартовый механизм приводного двигателя, показанного в виде прямоугольника 3 на фиг. 1 и 2, со ссылкой на фиг. 5 и 6. Обычным образом гидротрансформатор 6 имеет коронную шестерню, способную зацепляться со стартерной малой шестерней 98, установленной на пальце 99, закрепленном с возможностью вращения в корпусе 2. На этом пальце 99 установлено зубчатое колесо 100, зацепляющееся с малой шестерней 101, которая жестко закреплена на передаточном штоке 82.
Палец 99 установлен с возможностью скольжения в осевом направлении в подшипниках и может занимать неактивное положение /показанное на фиг. 6/ и активное стартерное положение, которое может быть обеспечено посредством возбуждения магнита 102. В этом положении малая шестерня 98 зацепляется с коронной шестерней 97.
Таким образом, следует заметить, что согласно отличительному признаку изобретения двигатель 13 не только обеспечивает управление валами 10 и 11, но также используется в качестве стартерного двигателя для двигателя внутреннего сгорания, который должен присоединяться к предлагаемой коробке передач.
На фиг. 17-25 показано несколько примеров рабочих фаз предлагаемой коробки передач, описанных ниже, по которым прослеживается, в частности, в каждом случае относительное положение валов 10 и 11.
1. Переключение на 5ю нейтральную передачу
Допустим, что коробка передач только что выведена из 4й передачи и что она должна быть переключена на 5ю передачу. При выводе из 4й передачи коробка передач достигла нейтрального положения между 4й и 5й передачами /нейтраль 4/5/, которое показано на фиг. 17 и 18.
Следует заметить, что каждое переключение передачи требует приведения в действие муфты сцепления 7 для отсоединения коробки передач от приводного средства, которое представляет собой двигатель, являющийся хорошо известным и таким образом не требующий какого-либо дополнительного описания.
5я передача включается, когда смещается избирательная тяга 26 для зацепления с зубчатым колесом 103 /фиг. 4/, которое свободно установлено на первичном валу 8 и зацепляется с избирательной тягой 27, закрепленной на вторичном валу 9 /как видно на фиг. 4, избирательная тяга смещается влево/. Для того, чтобы это произошло, вилка 29 должна быть смещена в том же направлении, работа которой достигается смещением еще в том же самом направлении контркулачка 42, следующего по профилю канавки 35. На фиг. 9 показаны контркулачки 42, 43 и 44 в нейтральном положении между 4й и 5й передачами. Таким образом, они переводятся в 5е положение, которое соответствует повороту вала 10 на 30o.
Из фиг. 9 можно понять, что в процессе этого поворота осевое положение котркулачков 43 и 44 не изменяется, в то время, как контркулачок 42 вынужден следовать по искривленной части канавки 35.
Другими словами, для переключения на 5ю передачу двигатель 13 должен отключаться на краткий период времени, в течение которого возбуждается магнит 69, так что вал может совершить требуемый поворот на 30o. Результат выполнения этих последовательных операций показан на фиг. 19 и 20. Следует заметить, что вал 11 остается в неподвижном состоянии в процессе этого переключения передачи, выступ 52 контркулачка 42 имеет возможность входить в выемку 96 левого кулачка пары кулачков 57 /как видно на фиг. 10/. Это ясно видно на фиг. 20.
При остающемся в неподвижном состоянии вале 11 переключение передач может осуществляться только постепенно, то есть для переключения на верхнюю или нижнюю передачу необходимо пройти через все промежуточные передачи.
Поворот вала 11 из положения, показанного на фиг. 17 и 19, обеспечивает возможность разрыва механического соединения между валом и вилками. Другими словами, затем вал 10 может быть свободно повернут и помещен в любое угловое положение, что означает, что может свободно выбираться любая желаемая передача независимо от предварительно включенной передачи.
2. Переключение передач с 5й на 2-ю
Возвращаясь к рабочим фазам, показанным на фиг. 17-25, допустим, что после работы двигателя в течение определенного периода времени на 5й передаче хотят осуществить переключение на 2ю передачу.
Очевидно, что без наличия вала 11 и органов, с которыми он используется, было бы необходимо переключить на нижнюю передачу путем прохождения через все передачи от 5й до 2й, то есть смещать вилки, избирательные тяги и т.д., для совершения ими движений, которые являются совершенно бесполезными для нужного переключения передачи.
Благодаря изобретению можно переключить передачу непосредственно с 5й на 2ю /или осуществлять любое другое переключение/ путем возвращения вала 10 в нейтральное положение /предпочтительно положение, показанное на фиг. 17, являющееся нейтральным положением 4/5, и затем освобождения вала 10 поворачивающимся валом 11.
Первая операция приводит к размещению обратно контркулачка 42 перед канавкой между двумя кулачками 56, что затем обеспечивает возможность вращения вала 11 благодаря тому, что выступ 52 может вставляться между указанными кулачками.
Вторая операция вызывает поворот вала 11 на 120o. Так как три контркулачка 42, 43 и 44 следуют по профилю их сопряженных кулачков 56, 57 и 58, они смещаются радиально наружу под действием соответствующих пружин 48. В то же самое время они покидают соответствующие канавки вала 10, что дает возможность последнему свободно вращаться.
Таким образом, ясно, что поворот двух валов 10 и 11 каждый раз обеспечивается двигателем, зубчатыми передачами, используемыми вместе с ним, контактами 86 и магнитами 69 и 69a, которые выборочно возбуждаются в течение времени, необходимого для осуществления соответствующих поворотов двух валов.
Затем вал 10 переводят в нейтральное положение 2/3, как показано на фиг. 23, путем его поворота в направлении стрелки f3, показанной на фиг. 9 и 21.
На фиг. 23 показано поперечное сечение на уровне оси Z-Z контркулачка 43, откуда можно увидеть канавку 36 вала 10, вилку 30, контркулачок 43 и кулачки 57 вала 11.
Затем вал 11 возвращается в 0o положение путем его поворота в направлении стрелки f4 /фиг. 11 и 23/, положение которого показано на фиг. 24 и в котором выемки 96 снова обращены к выступам 52 контркулачков 42, 43 и 44.
Затем вал 10 поворачивают еще дальше на 30o в направлении стрелки f3 для смещения к левому контркулачку 43, который смещает вилку 30 и избирательную тягу 27 в том же самом направлении. Затем включается вторая передача. Два вала занимают положение, показанное на фиг. 25.
3. Переключение на передачу заднего хода
На фиг. 26, 27 и 28 иллюстрируется включение передачи заднего хода. Когда выбирается задний ход, коробка передач 1 сначала переводится в нейтральное положение 1/6 согласно процедуре, аналогичной вышеописанной. Затем приводится в действие вал 11 путем поворота в направлении стрелки f4 на фиг. 11 на угол 260o.
Эти операции осуществляются путем относительного размещения валов 10 и 11, как показано на фиг. 26. Следует заметить, что на фиг. 26 показано поперечное сечение по оси Z-Z контркулачка 44.
На фиг. 27 показано положение органов, связанных с включением передачи заднего хода перед тем, как это включение осуществлено. Таким образом, этот чертеж соответствует ситуации, показанной на фиг. 26.
Когда передача заднего хода не включена, то есть пока контркулачок 89 циркулирует в секции 88a канавки 88 вала 11 или является неподвижным в концах этой секции, вилка обратного хода 92 и малая шестерня 93 занимают осевое положение, показанное на фиг. 2 и 5. Это, конечно, применимо для нейтрального положения 1/6 коробки передач, то есть когда вал 11 находится в положении, показанном на фиг. 27, в котором вершины кулачков 56, 57 и 58 обращены к контркулачкам 42, 43 и 44.
Таким образом, можно заметить, что для переключения на передачу заднего хода целесообразно управлять валом 11 таким образом, чтобы он повернулся на 260o для того, чтобы контркулачок 89 сместился в конец канавки 88. Следует заметить, что в этих условиях контркулачки 42, 43 и 44 отсоединены от вала 10, так что после этого не может быть выбрана передача переднего хода.
Контркулачок 89 вынужден двигаться к своему положению, соответствующему плоскости q /фиг. 11/, то есть влево, как видно на чертежах, вилка 92 движется в том же самом направлении, перемещая вместе с собой малую шестерню заднего хода, которая таким образом располагается между зубчатой передачей 95 вала 9 и малой шестерней заднего хода вала 8.
Для возвращения к передней передаче операции выполняются в обратном порядке для того, чтобы вернуть коробку передач обратно в нейтральное положение 1/6.
Формула изобретения: 1. Коробка передач, содержащая первичный вал для присоединения к приводному средству, вторичный вал для присоединения к месту отбора мощности, множество наборов зубчатых колес, установленных на первичном и вторичном валах, причем наборы зубчатых колес выполнены с возможностью выборочного ввода в зацепление для установления множества передаточных чисел между приводным средством и местом отбора мощности, при этом наборы зубчатых колес включают множество избирательных тяг для передаточных чисел, установленных с возможностью перемещения в осевом направлении на валах для обеспечения возможности установления передаточных чисел, средство выбора, присоединенное к избирательным тягам для обеспечения их соответствующего перемещения в осевом направлении согласно желаемому передаточному числу, причем средство выбора включает вал избирателя передаточного числа, установленный с возможностью вращения для обеспечения возможности получения количества выборочных положений, по крайней мере равного возможному количеству передаточных чисел, поэтому вал избирателя снабжен кулачковым средством, присоединенным к избирательным тягам посредством контркулачкового средства, отличающаяся тем, что она также содержит расцепляющее средство для выборочного разрыва соединения между каждым кулачковым средством и каждым контркулачковым средством, связанным с ним, для обеспечения возможности свободного поворота вала избирателя к выборочному положению любого передаточного числа независимо от предварительно выбранного передаточного числа.
2. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит двигательное средство для обеспечения автоматического управления валом избирателя и расцепляющим средством.
3. Коробка передач по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что расцепляющее средство содержит расцепляющий вал, установленный параллельно валу избирателя с возможностью вращения, снабженный по крайней мере одним кулачком на контркулачковое средство, имеющееся на валу избирателя, причем каждый из расцепляющих кулачков установлен с возможностью обеспечения отцепления контркулачкового средства от соответствующего кулачкового средства.
4. Коробка передач по п. 3, отличающаяся тем, что расцепляющий вал снабжен средством для управления переключением на передачу заднего хода, причем коробка передач также содержит зубчатые колеса обратного хода, используемые с первичным и вторичным валами, и избирательные тяги обратного хода, установленные с возможностью их управления средством для управления переключением на передачу заднего хода.
5. Коробка передач по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что кулачковое средство представляет собой кулачковые канавки заданного профиля, расположенные на периферийной поверхности вала избирателя.
6. Коробка передач по п.5, отличающаяся тем, что каждое из переключающих зубчатых колес предназначено для включения двух передач и поэтому установлено с возможностью перемещения вдоль оси в обоих направлениях соответственно на первичном и вторичном валах, причем каждая кулачковая канавка вала избирателя включает две управляющие секции, отклоняющиеся в противоположных осевых направлениях, при этом такие управляющие секции дают возможность размещения соответствующих зубчатых колес в каждом из его положений включения передачи.
7. Коробка передач по п.6, отличающаяся тем, что вал имеет двенадцать положений, соответствующих либо нейтральному положению, либо передаточному числу и разнесенных под углом 30o вокруг указанного вала.
8. Коробка передач по любому из пп.4 - 7, отличающаяся тем, что двигательное средство содержит один приводной двигатель, на выходном валу которого соединены два соединительных механизма с электромагнитным управлением, обеспечивающие возможность выборочного присоединения вала избирателя и расцепляющего вала к выходному валу указанного одного двигателя для обеспечения возможности размещения их в заданных угловых положениях.
9. Коробка передач по любому одному из пп.3 - 8, отличающаяся тем, что расцепляющий вал содержит для каждого из контркулачков по крайней мере один кулачок яйцеобразной формы с угловой ориентацией в том же самом положении и определяющий своей вершиной первое положение, в котором эти кулачки поддерживают контркулачки в их зацепленном положении с валом избирателя, причем яйцеобразные кулачки определяют своим профилем два других угловых положения (120 и 260o) расцепляющего вала, в одном из которых контркулачки выведены из зацепленного положения с валом избирателя и в другом из которых включается передача заднего хода.
10. Силовой агрегат, предназначенный главным образом для использования в автомобиле, содержащий в комбинации приводной двигатель, коробку передач по любому из предшествующих пунктов, присоединенную к приводному двигателю, стартерный механизм, снабженный стартерным двигателем, отличающийся тем, что стартерный двигатель присоединен с возможностью выборочного запуска приводного двигателя и является приводным органом для вала избирателя и для расцепляющего средства.
11. Силовой агрегат по п.10, отличающийся тем, что между коробкой передач и приводным двигателем установлен гидротрансформатор.