RU2090385C1

RU2090385C1 - Vehicle gearbox

Info

Publication number: RU2090385C1
Application number: RU94020860A
Authority: RU
Inventors: Альмир Вагисович Адельшин
Original assignee: Альмир Вагисович Адельшин
Priority date: 1994-06-06
Filing date: 1994-06-06
Publication date: 1997-09-20
Also published as: RU94020860A

Abstract

FIELD: transport engineering. SUBSTANCE: two-shaft gearbox has two clusters of driving gears 4 and driven gears 6 with herringbone teeth meshing with each other. Mechanism for engagement of gears 4 with shaft 2 is mounted on driving shaft 2. This mechanism consists of concentrically arranged axially movable sleeves engaging through splines. Sleeves and hubs of gears 4 are provided with engagement members on end faces. Control drive provides displacement of sleeve in direction of its meshing with gear 4 to transmit torque from driving shaft to driven shaft. EFFECT: improved reliability of operation. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности, к коробкам передач транспортных средств, преимущественно для мотоциклов. The invention relates to transport machinery, in particular, to gearboxes of vehicles, mainly for motorcycles.

Известные коробки передач для мотоциклов или мотороллеров несколько отличаются по компоновочным параметрам от традиционно используемых на автомобильных транспортных средствах. Учитывая недостаток места и требования по максимальному снижению веса наибольшее распространение получила коробка передач двухвального типа с шестернями постоянного зацепления, расположенными по так называемому принципу "обратных конусов". Так, известна коробка передач, содержащая ведущий вал, на котором смонтирован жестко с этим валом набор шестерен, расположенных в сторону убывания диаметра их венцов, параллельный ведущему ведомый вал с аналогичным набором шестерен, установленным свободно на этом валу и расположенных так, что диаметры венцов этих шестерен возрастают, при этом шестерни находятся в постоянном зацеплении, а механизм переключения передач представляет собой управляемый ползун, перемещающийся в отверстии ведомого вала и имеющий кулачковый выступ для утапливания блокировочных шариков в тело шестерен (см. заявку Великобритании N 1054138, F 16 H 3/08, 1967). Known gearboxes for motorcycles or scooters are slightly different in layout parameters from those traditionally used in automobile vehicles. Given the lack of space and the requirements for maximum weight reduction, the two-shaft type gearbox with permanent gears located according to the so-called "reverse cone" principle is most widely used. Thus, a gearbox is known that contains a drive shaft on which a set of gears is mounted rigidly with this shaft, located in the direction of decreasing the diameter of their crowns, parallel to the drive driven shaft with a similar set of gears mounted freely on this shaft and located so that the diameters of these crowns the gears increase, while the gears are constantly engaged, and the gearshift mechanism is a controlled slider moving in the hole of the driven shaft and having a cam protrusion for recessing the use of locking balls in the body of the gears (see application UK No. 1054138, F 16 H 3/08, 1967).

Такая компоновка коробки передач имеет преимущества перед другими, так как позволяет максимально уменьшить осевой габарит за счет исключения зазоров между шестернями, в которых в других схемах компоновки монтируются муфты переключения. Также уменьшается и радиальный габарит, так как органы переключения монтируются с торцовой части картера редуктора в зоне одного из валов. This arrangement of the gearbox has advantages over others, since it allows to minimize the axial dimension by eliminating gaps between the gears, in which the switching clutches are mounted in other layout schemes. The radial dimension is also reduced, since the switching bodies are mounted from the front of the gear housing in the area of one of the shafts.

Недостатками данной коробки передач являются недостаточная надежность механизма переключения и отсутствие следящего действия по моменту включения передачи. Первый недостаток обусловлен сложностью конструкции встроенного в вал механизма переключения, а второй заключается в том, что данная конструкция этого механизма не обеспечивает информирование водителя о том, что передача включена: возможны случаи, когда кулачок занимает промежуточное положение между передачами. The disadvantages of this gearbox are the lack of reliability of the gear mechanism and the absence of a follow-up action at the time the gear is engaged. The first drawback is due to the complexity of the design of the shift mechanism integrated in the shaft, and the second is that this design of this mechanism does not provide the driver with information that the gear is engaged: there may be cases when the cam is in an intermediate position between gears.

Известная коробка передач для транспортного средства, принятая в качестве прототипа и содержащая связываемый с приводным двигателем ведущий вал с блоком ведущих шестерен разного диаметра, расположенных свободно на ведущем валу с последовательным уменьшением диаметра их венцов, ступицы этих шестерен смонтированные концентрично на ведущем валу и торцы которых со стороны ведущей шестерни большего диаметра расположены в общей поперечной плоскости, связываемый с движителем ведомый вал, параллельный ведущему, блок ведомых шестерен, венцы которых зацеплены с соответствующими венцами ведомых шестерен и расположены последовательно с увеличением диаметра их венцов, а также механизм соединения ведущих шестерен с ведущим валом, представляющий собой концентрично расположенные на ведущем валу и связанные кинематически с ним со стороны ведущей шестерни большего диаметра втулки, каждая из которых выполнена с возможностью осевого перемещения от привода управления в сторону связи с соответствующей ступицей (см. патент США N 2086563, F 16 H 3/08, 1937). Known gearbox for a vehicle, adopted as a prototype and containing a drive shaft connected to a drive motor with a block of driving gears of different diameters located freely on the drive shaft with a sequential reduction in the diameter of their rims, the hubs of these gears mounted concentrically on the drive shaft and the ends of which the sides of the pinion gear of a larger diameter are located in a common transverse plane, the driven shaft connected to the propeller parallel to the pinion, the block of driven gears, crowns which are engaged with the respective rims of the driven gears and arranged in series with increasing diameter of their rims, as well as the mechanism for connecting the drive gears to the drive shaft, which are concentrically arranged on the drive shaft and kinematically connected to it from the side of the drive gear of a larger diameter of the sleeve, each of which is made with the possibility of axial movement from the control drive in the direction of communication with the corresponding hub (see U.S. Patent No. 2086563, F 16 H 3/08, 1937).

Особенностью данной конструкции является установка взаимосвязанных блоков шестерен по типу "обратных конусов", что существенно уменьшает осевой габарит коробки передач, а также то, что механизм соединения шестерен с валом вынесен в отдельный внешне располагаемый по отношению и шестерням блок. A feature of this design is the installation of interlocking gear blocks according to the type of “reverse cones”, which significantly reduces the axial dimension of the gearbox, as well as the fact that the mechanism for connecting the gears to the shaft is placed in a separate block that is externally positioned with respect to the gears.

Однако, конструктивная реализация блока ведущих шестерен и связанное с этим выполнение механизма соединения усложняют существенно саму коробку передач и снижают ее эксплуатационные показатели, в частности, надежность переключения передач. Ступицы ведущих шестерен вращаются вместе с ведущим валом и несут на себе фрикционные конические элементы, обеспечивающие соединение шестерен с своей ступицей. Разъединение приводит к тому, что свободно установленный конический элемент может не выйти из фрикционного взаимодействия с шестерней. В этом случае происходит одновременное включение двух передач, что нарушает кинематику формирования крутящего момента на выходе коробки передач. However, the constructive implementation of the drive gear unit and the associated connection mechanism implementation substantially complicate the gearbox itself and reduce its operational performance, in particular, gear shifting reliability. The hubs of the driving gears rotate together with the drive shaft and carry friction conical elements that ensure the gears are connected to their hub. Separation leads to the fact that a freely installed conical element may not come out of frictional interaction with the gear. In this case, two gears are simultaneously engaged, which violates the kinematics of the formation of torque at the output of the gearbox.

Усложнен монтаж всего блока ведущего вала, а втулки использованы лишь в качестве передающего элемента, формирующего перемещение конического элемента, расположенного внутри тела шестерни, следовательно, ремонт или замена одного из вышедших из строя элементов приводит к полному демонтажу всех шестерен и ступиц на ведущем валу. The installation of the entire block of the drive shaft is complicated, and the bushings are used only as a transmitting element, forming the movement of the conical element located inside the gear body, therefore, repair or replacement of one of the failed elements leads to the complete dismantling of all gears and hubs on the drive shaft.

Настоящее изобретение решает техническую задачу по упрощению блока ведущих шестерен, выведению элементов соединения вне блока ведущих шестерен, повышение надежности механизма соединения. Достигаемый при этом технический эффект заключается в упрощении конструкции и повышении ее эксплуатационной надежности и ремонтопригодности. The present invention solves the technical problem of simplifying the block of driving gears, removing the connection elements outside the block of driving gears, improving the reliability of the connection mechanism. The technical effect achieved in this case consists in simplifying the design and increasing its operational reliability and maintainability.

Указанный технический эффект достигается тем, что в коробке передач для транспортного средства, содержащей связываемый с приводным двигателем ведущий вал с блоком ведущих шестерен разного диаметра, расположенных свободно на ведущем валу с последовательным уменьшением диаметра их венцов, ступицы этих шестерен, смонтированные концентрично на ведущем валу и торцы которых со стороны ведущей шестерни большего диаметра расположены в общей поперечной плоскости, связываемый с движителем ведомый вал, параллельный ведущему, блок ведомых шестерен, венцы которых зацеплены с соответствующими венцами ведущих шестерен и расположены последовательно с увеличением диаметра их венцов, а также механизм соединения ведущих шестерен с ведущим валом, представляющий собой концентрично расположенные на ведущем валу и связанные кинематически с ним со стороны ведущей шестерни большего диаметра втулки, каждая из которых выполнена с возможностью осевого перемещения от привода управления в сторону связи с соответствующей ступицей, ступицы на ведущем валу установлены поворотно свободно и зафиксированы от осевого перемещения, каждая из них выполнена заодно с соответствующей ей ведущей шестерней, блок ведомых шестерен жестко связан с ведомым валом, зацепления всех шестерен выполнены шевронными, а каждая из втулок связана с соседней посредством шлицевого соединения, при этом втулка ведущей шестерни меньшего диаметра связана с ведущим валом шлицевым соединением, на соответствующих торцах втулок и ступиц выполнены зубчатые, кулачковые или фрикционные элементы взаимодействия. This technical effect is achieved by the fact that in a gearbox for a vehicle containing a drive shaft connected to a drive motor with a block of driving gears of different diameters located freely on the drive shaft with a successive reduction in the diameter of their rims, the hubs of these gears mounted concentrically on the drive shaft and the ends of which on the side of the drive gear of a larger diameter are located in a common transverse plane, a driven shaft connected to the propeller parallel to the drive shaft, a unit of driven poles wrens, the crowns of which are engaged with the corresponding crowns of the drive gears and arranged in series with increasing diameter of their crowns, as well as the mechanism for connecting the drive gears to the drive shaft, which is concentrically located on the drive shaft and kinematically connected to it from the drive gear of the larger diameter of the sleeve, each of which it is made with the possibility of axial movement from the control drive in the direction of communication with the corresponding hub, the hubs on the drive shaft are mounted rotary freely and beyond are fixed from axial movement, each of them is made integral with the drive gear corresponding to it, the block of driven gears is rigidly connected to the driven shaft, the gears of all gears are made chevron, and each of the bushes is connected to the adjacent one by means of a splined connection, while the sleeve of the drive gear of a smaller diameter is connected with a drive shaft with a spline connection, gear, cam or friction elements of interaction are made on the corresponding ends of the bushings and hubs.

Кроме того, привод управления перемещением втулок в сторону из их зацепления с ступицами ведущих шестерен представляет собой двуплечий рычаг, установленный шарнирно с возможностью поворота в поперечной относительно ведущего вала плоскости для выбора соответствующей передачи и в плоскостях, проходящих через ось вращения ведущего вала для перемещения втулки выбранной передачи в сторону соответствующей ступицы. In addition, the drive for controlling the movement of the bushes to the side from their engagement with the hubs of the drive gears is a two-arm mounted pivotally rotatable in the plane transverse relative to the drive shaft to select the appropriate gear and in planes passing through the axis of rotation of the drive shaft to move the sleeve of the selected transmission towards the corresponding hub.

Кроме того, втулки выполнены со средствами их возврата в исходное положение после снятия воздействия рычага привода управления. In addition, the bushings are made with means for their return to their original position after removing the influence of the control lever.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточных для достижения указанного технического эффекта. These features are significant and interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to achieve the specified technical effect.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения указанной совокупностью признаков технического эффекта. The present invention is illustrated by a specific example, which, however, is not the only possible, but clearly demonstrates the ability to achieve the specified set of features of a technical effect.

На фиг. 1 продольный разрез коробки передач. In FIG. 1 longitudinal section of the gearbox.

На фиг. 2 продольный разрез механизма соединения. In FIG. 2 is a longitudinal section through a coupling mechanism.

На фиг. 3 привод управления переключением передач. In FIG. 3 gear shift control drive.

Коробка передач для транспортного средства, например, мотоцикла (см. фиг. 1) содержит установленные в картере 1 ведущий вал 2, на котором свободно, например, на подшипниках скольжения 3 ведущие шестерни 4. При этом каждая последующая шестерня 4 установлена на ступице предыдущей шестерни так, что торцы ступиц всех ведущих шестерен выведены в общую торцовую плоскость. Параллельно ведущему валу 2 смонтирован в картере 1 ведомый вал 5, на котором жестко закреплен блок ведомых шестерен 6, зацепленных с соответствующими шестернями 4. При этом шестерни связаны между собой по типу "обратных конусов". Все зацепления шестерен 4 и 6 выполнены шевронными, что позволяет передавать существенные большие нагрузки. Такое зацепление характеризуется бесшумностью и уравновешенностью в осевом направлении. The gearbox for a vehicle, for example, a motorcycle (see Fig. 1) contains a drive shaft 2 mounted in the crankcase 1, on which drive gears 4 are free, for example, on sliding bearings. Moreover, each subsequent gear 4 is mounted on the hub of the previous gear so that the ends of the hubs of all driving gears are brought out into a common end plane. Parallel to the drive shaft 2, a driven shaft 5 is mounted in the crankcase 1, on which a block of driven gears 6 is fixed, engaged with the corresponding gears 4. In this case, the gears are interconnected by the type of “inverse cones”. All gears of gears 4 and 6 are made chevron, which allows to transfer significant large loads. This engagement is characterized by noiselessness and axial balance.

На ведущем валу 2 смонтирован механизм соединения 7, включающий в себя по количеству передач в коробке передач втулки 8, установленные концентрично и с осевой подвижностью относительно ведущего вала за счет шлицевого соединения 9, выполненного как между втулками, так и между втулкой меньшего диаметра и ведущим валом 2. Каждая втулка снабжена в торцовой своей части элементами зацепления 10, выполненными кулачковыми, зубчатыми или фрикционными для взаимодействия с ответными аналогичными элементами 11, выполненными на торцовых поверхностях ступиц ведущих шестерен 4. A connection mechanism 7 is mounted on the drive shaft 2, including, by the number of gears in the gearbox, the bushings 8 mounted concentrically and with axial mobility relative to the drive shaft due to the spline connection 9 made between the bushings and between the smaller sleeve and the drive shaft 2. Each sleeve is equipped in its front part with gearing elements 10 made of cam, gear or friction for interaction with similar counterparts 11 made on the end surfaces of ups of driving gears 4.

Элементы зацепления 10 и ответные элементы 11 представляют собой муфту переключения и соединения ведущего вала с соответствующей ведущей шестерней. В связи с этим к данным элементам предъявляются те же требования по выполнению, что и к традиционно применяемым в коробках передач муфтам переключения. Так, например, при выполнении элементов зубчатыми или кулачковыми необходимо введение синхронизирующих элементов для обеспечения выравнивания угловых скоростей. При использовании в качестве элементов 10 и 11 фрикционных накладок возможно использование механизма соединения 7 вместо сцепления, обычно располагаемого между приводным двигателем и ведущим валом коробки передач. Возможно так же переключение без разрыва потока мощности. The engagement elements 10 and the counter elements 11 are a clutch for switching and connecting the drive shaft to the corresponding drive gear. In this regard, the same performance requirements are imposed on these elements as switching clutches traditionally used in gearboxes. So, for example, when performing gear or cam elements, it is necessary to introduce synchronizing elements to ensure the alignment of angular velocities. When using friction linings as elements 10 and 11, it is possible to use the coupling mechanism 7 instead of the clutch, usually located between the drive motor and the drive shaft of the gearbox. It is also possible to switch without interrupting the power flow.

Переключение передач осуществляется приводом переключения, представляющим собой рычаг переключения 12, который посредством универсального шарнира 13 закреплен на картере 1. Рычаг 12 выполнен с плечом 14, несущим ролик 15, посредством которого производится взаимодействие рычага с втулками 8 для перемещения последних. Рычаг 12 посредством шарнира 13 имеет возможность перемещаться в плоскости, поперечной оси вращения ведущего вала 2. В этом случае осуществляется выбор передачи, т.е. той втулки, передачу которой необходимо включить. Рычаг имеет возможность также перемещаться в осевом направлении, т. е. в направлении осевого смещения втулок 8 или в плоскостях, проходящих через ось вала 2. The gear shift is carried out by a shift drive, which is a shift lever 12, which is mounted on the crankcase by means of a universal joint 13. The lever 12 is made with a shoulder 14 carrying a roller 15, through which the lever interacts with the bushings 8 to move the latter. The lever 12 through the hinge 13 has the ability to move in a plane transverse to the axis of rotation of the drive shaft 2. In this case, the gear is selected, i.e. the sleeve whose transmission must be engaged. The lever also has the ability to move in the axial direction, i.e., in the direction of the axial displacement of the bushings 8 or in the planes passing through the axis of the shaft 2.

На фиг. 3 показано положение рычага 12 и его работа по переключению передач. Выбором нужной передачи осуществляют поворотом рычага 12 вокруг шарнира 13 в плоскости рисунка. При этом выбор передач осуществляется при помощи кулисы 16 по аналогии с традиционно применяемыми коробками передач. Переключение или включение передачи осуществляется перемещением соответствующей (т. е. выбранной) втулки 8 за счет ввода плеча 14 рычага в соответствующий паз кулисы и перемещения рычага в продольной по отношению к оси ведущего вала плоскости. In FIG. 3 shows the position of the lever 12 and its shift operation. The selection of the desired gear is carried out by turning the lever 12 around the hinge 13 in the plane of the figure. In this case, the selection of gears is carried out using the wings 16 by analogy with traditionally used gearboxes. The gear is switched or engaged by moving the corresponding (i.e., selected) sleeve 8 by introducing the lever arm 14 into the corresponding backstage groove and moving the lever in the plane longitudinal with respect to the axis of the drive shaft.

Данный вариант ручного управления наиболее прост. Однако, возможно использование любого другого механизма управления или привода в том числе и автоматического, работающего по сигналам датчиков оборотов двигателя, коробки передач и т.д. This option of manual control is the simplest. However, it is possible to use any other control mechanism or drive, including an automatic one, operating according to the signals of the engine speed sensors, gearbox, etc.

На фиг. 2 более детально представлен механизм соединения. Втулки 8 смонтированы в шлицевых соединениях с возможностью осевого перемещения в коробке 17, закрепленной на ведущем валу 2. При этом втулки 8 снабжены пружинами 18, расположенными между пятками 19 втулок и буртом коробки. Таким образом, при оказании давления на втулку 8 и перемещение втулки 8 в сторону зацепления с ответным элементом ступицы соответствующей ведущей шестерни 4. При снятии усилия с пятки пружина 18 возвращает втулку 8 в исходное положение. In FIG. 2, the connection mechanism is presented in more detail. The bushings 8 are mounted in spline connections with the possibility of axial movement in the box 17, mounted on the drive shaft 2. In this case, the bushings 8 are provided with springs 18 located between the heels 19 of the bushings and the collar of the box. Thus, when applying pressure on the sleeve 8 and moving the sleeve 8 in the direction of engagement with the counter element of the hub of the corresponding drive gear 4. When releasing the force from the heel, the spring 18 returns the sleeve 8 to its original position.

Коробка передач работает следующим образом. The gearbox operates as follows.

Включение первой передачи при вращающемся ведущем вале 2 производится перемещением втулки 8 меньшего диаметра (связана с валом 2 непосредственно) после выбора ее рычагом 12 привода управления. При этом крутящий момент от двигателя передается ведущему валу 2, поступает на механизм соединения 7 и через выбранную втулку 8 передается ступице ведущей шестерне 4 выбранной передачи. С ведущей шестерни 4 момент передается ведомой шестерне и ведомому валу 5. The inclusion of the first gear with a rotating drive shaft 2 is carried out by moving the sleeve 8 of a smaller diameter (connected to the shaft 2 directly) after selecting it with the control drive lever 12. In this case, the torque from the engine is transmitted to the drive shaft 2, supplied to the coupling mechanism 7, and transmitted through the selected sleeve 8 to the hub of the drive gear 4 of the selected gear. From the driving gear 4, the moment is transmitted to the driven gear and the driven shaft 5.

При переключении передач операции по выбору передачи повторяются как в сторону увеличения крутящего момента, так и в сторону его уменьшения в зависимости от условий движения мотоцикла. When shifting gears, gear selection operations are repeated both in the direction of increasing the torque and in the direction of decreasing it, depending on the conditions of movement of the motorcycle.

Настоящее изобретение позволяет создать технологически несложную конструкцию коробки передач с минимальными осевыми габаритами и высокой ремонтопригодностью и надежностью. The present invention allows to create a technologically simple design of the gearbox with minimal axial dimensions and high maintainability and reliability.

Claims

1. A gearbox for a vehicle, mainly for a motorcycle, comprising a drive shaft connected to a drive motor with a block of driving gears of different diameters located freely on the drive shaft with a sequential reduction in the diameter of their rims, hubs of these gears mounted concentrically on the drive shaft and the ends of which from the side of the drive gear of a larger diameter are located in a common transverse plane, a driven shaft connected to the propeller parallel to the drive shaft, a block of driven gears, the crowns of which meshed with the respective crowns of the driving gears and arranged sequentially with an increase in the diameter of their crowns, as well as the mechanism for connecting the driving gears to the drive shaft, which is concentrically located on the drive shaft and kinematically connected to it from the side of the drive gear of the larger diameter of the sleeve, each of which is made with the possibility of axial movement from the control drive in the direction of communication with the corresponding hub, characterized in that the hubs on the drive shaft are mounted rotatably freely and fixed from axial movement, each of them is made integral with the drive gear corresponding to it, the block of driven gears is rigidly connected to the driven shaft, the gears of all gears are made chevron, and each of the bushes is connected to the adjacent one by means of a splined connection, while the sleeve of the drive gear of a smaller diameter is connected with a drive shaft with a spline connection, gear, cam or friction elements of interaction are made on the corresponding ends of the bushings and hubs.

2. The gearbox according to claim 1, characterized in that the drive for controlling the movement of the bushings in the direction of their engagement with the hubs of the driving gears is a two-arm lever mounted pivotally with the possibility of rotation in the plane transverse relative to the drive shaft to select the appropriate gear and in the planes passing through the axis of rotation of the drive shaft to move the sleeve of the selected gear towards the corresponding hub.

3. The gearbox according to claim 1, characterized in that the bushings are made with means for returning them to their original position after removing the influence of the control lever.