3. Патентно-информационный анализ
3.1Введение. Обоснование необходимости проведения исследования
Транспортное средство при движении по дороге должен все время "приспосабливаться" к изменяющимся дорожным условиям и изменяющимся нагрузкам. Основой этой приспосабливаемости является т.н. “золотое правило механики”: сколько теряешь в скорости, столько выигрываешь в силе. Благодаря этому правилу имеется возможность рационализации скоростных, а следовательно, и силовых характеристик движения автомобиля.
Механизм, с помощью которого достигается упомянутая рационализация, называется коробкой перемены передач автомобиля..
Усовершенствовать коробку передач можно путем использования прогрессивных технических решений (ТР), созданных в последнее время. Выявить прогрессивные ТР, которые могут лечь в основу конструкции усовершенствованной коробки передач с расширенным диапазоном регулирования можно в результате патентного исследования уровня вида техники « Коробка передач».
3.2.Анализ существующих конструкций коробок передач
Коробка переключения передач (КПП) служит для изменения в широком диапазоне крутящего момента, передаваемого от двигателя на ведущие колеса автомобиля при трогании с места и его разгоне. Помимо этого коробка передач обеспечивает автомобилю движение задним ходом и позволяет длительно разъединять двигатель и ведущие колеса, что необходимо при работе двигателя на холостом ходу во время движения или при стоянке автомобиля.
Современные автомобили могут оснащаться одним из четырех видов КПП - механической, автоматической, роботизированной или вариаторной.
Механическая коробка передач с ручным переключением состоит из набора шестерен. Изменение передаточного числа осуществляется путем введения их в зацепление в различных сочетаниях. К плюсам данной коробки следует отнести высокий КПД, простоту, низкую цену, высокую динамику и наименьший расход топлива по сравнению с остальными коробками. Из недостатков следует отметить неудобство управления, особенно при движении в городе.
Количество передач переднего хода варьируется в зависимости от условий движения грузового автомобиля, мощности двигателя, дорожного покрытия на котором он преимущественно будет передвигаться.
3.3.Описание объекта
Трехвальная коробка передач получила наибольшее распространение на легковых, грузовых автомобилях и автобусах. Эти коробки передач имеют три вала — первичный (ведущий), вторичный (ведомый) и промежуточный, на которых установлены шестерни различных передач. Отличительной особенностью трехвальных коробок передач является наличие прямой передачи с передаточным числом uк = 1, на которой первичный и вторичный валы соединяются напрямую, и автомобиль движется большую часть времени.
На прямой передаче КПД трехвальной коробки передач больше по величине, чем у двухвальной, и коробка передач работает менее шумно. На остальных передачах, кроме заднего хода, в трехвальной коробке передач в зацеплении находятся две пары шестерен, что несколько снижает КПД коробки, но позволяет иметь на первой передаче большое передаточное число.
Конструкция коробки передач легковых автомобилей ВАЗ. Коробка передач механическая, четырехступенчатая, трехходовая, с постоянным зацеплением шестерен, с синхронизаторами и неавтоматическая (с ручным управлением).
Коробка имеет четыре передачи для движения вперед и одну передачу для движения назад. Шестерни всех передач (кроме заднего хода) — косозубые, что
а – общий вид; б, г – схемы коробки передач; в – синхронизатор; 1 – первичный вал; 2,12,14,19 – крышки; 3,5,6,9,10,16,17,23 – шестерни; 4,7 – синхронизаторы;
8 – вторичный вал; 11,29 – пружина; 13 – рычаг; 15 – вилка; 18 – ось; 20 –пробка; 21 – промежуточный вал; 22 – картер; 24,26,28 – ползуны; 25 - фиксатор;
27 – замок; 30 – кольцо; 31 – ступица; 32 – муфта
Рисунок 1.1 – Коробка передач легковых автомобилей ВАЗ
уменьшает шум при работе коробки передач, имеют постоянное зацепление. Шестерни передачи заднего хода — прямозубые. Передачи для движения вперед включаются с помощью синхронизаторов, а для движения назад — передвижением промежуточной шестерни заднего хода. Переключаются передачи с помощью рычага, который имеет три хода вперед и назад для переключения передач.
В отлитом из алюминиевого сплава картере 22 коробки передач на подшипниках установлены первичный (ведущий) 1, вторичный (ведомый) 8 и промежуточный 21 валы. Первичный вал выполнен как одно целое с шестерней 3, находящейся в постоянном зацеплении с шестерней 23 промежуточного вала, представляющего собой блок шестерен. На вторичном валу свободно установлены шестерни 5, 6 и 9 соответственно III, II и I передач, находящиеся в постоянном зацеплении с
соответствующими шестернями промежуточного вала. На вторичном валу также жестко закреплены ступицы синхронизаторов 4 и 7 и шестерня 10 заднего хода
Промежуточная шестерня 16 заднего хода свободно установлена на оси 18. При включении I и II передач синхронизатор 7 соединяет соответственно шестерни 6 и 9
с вторичным валом коробки передач. При включении III и IV передач синхронизатор 4 соединяет соответственно шестерню 5 и первичный вал с вторичным
валом. Задний ход включается вилкой 15 путем введения в зацепление шестерни 16 с шестернями 17 и 10. Картер коробки передач закрывается крышками 19, 2 и 14. Под
нижнюю 19 и заднюю 14 крышки установлены прокладки. Синхронизатор состоит из ступицы 31, скользящей муфты 32, блокирующих колец 30 и пружин 29. Ступица синхронизатора закреплена на вторичном валу коробки передач. Она имеет наружные шлицы, на которых установлена скользящая муфта 32 с внутренними коническими поверхностями. Блокирующие кольца 30 имеют наружные конические поверхности и внутренние зубья со скосами. Блокирующие кольца постоянно отжимаются пружинами 29 к скользящей муфте 32. Работа синхронизатора основана на использовании сил трения. Включение передачи возможно только после предварительного уравнивания угловых скоростей вторичного вала и шестерни включаемой передачи. После уравнивания угловых скоростей за счет трения между коническими поверхностями скользящей муфты 32 и блокирующего кольца 30 зубья муфты входят в зацепление с зубчатым венцом синхронизатора, выполненным на шестерне. В этом случае свободно вращающаяся шестерня на вторичном валу с помощью синхронизатора соединяется с вторичным валом, и передача включается.
3.4. Формирование программы исследований
3.4.1. Формулировка целей исследования
Целью исследования достигнутого уровня развития вида техники является усовершенствование коробки передач с помощью расширения диапазона передаточных отношений, в частности легкового автомобиля за счет установки дополнительных муфт, зубчатых пар и планетарных механизмов.
Целью экспертизы патентной чистоты коробки передач с расширенным диапазоном регулирования является обеспечение патентной чистоты его в отношении стран проверки.
3.4.2. Определение стран проверки
Странами проверки выбираем Россию.
3.4.3. Определение категории объекта
Исследуемый механизм коробки передач представляет собой устройство, так как характеризуется конструктивными признаками – формой и соотношением размеров, их взаимным расположением и взаимосвязью, а именно зубчатым зацеплением, подшипниками, синхронизаторами, муфтами, передаточным отношением, числом передач и плотностью ряда, уровень шума, легкость управления, металлоемкостью, трудоемкость изготовления стоимостью.
3.4.4. Выявление технических решений, используемых в объекте
В исследуемой коробке передач выделяем следующие виды технических решений:
устройство в целом (общая компоновка, принципиальные схемы и другие конструктивные признаки объекта, его узлов, деталей и элементов);
принцип работы устройства;
материалы, используемые для изготовления отдельных элементов устройства;
технология изготовления устройства;
области возможного применения.
Все перечисленные виды технических решений коробки переключения передач с расширенным диапазоном регулирования включаем в патентный поиск.
3.4.5. Установление глубины поиска
Наиболее прогрессивные технические решения коробки передач с расширенным диапазоном передаточных отношений сделаны в течение последних 10-15 лет. В этих пределах устанавливаем глубину поиска.
3.4.6. Определение источников информации
В качестве источников информации принимаем следующую патентную документацию:
описания изобретений к авторским свидетельствам и патентам;
бюллетень изобретений РФ;
реферативный сборник ВНИИПИ «Изобретения стран мира»;
книги и работы в области проектировании трансмиссий, коробок передач.
Сведения по разделу 1.4 заносим в табл. 1.1.
Таблица 1.1 – Авторские свидетельства и патенты
Предмет поиска ИТР |
Страна поиска |
Индекс МПК |
Глубина поиска, лет |
Источник информации |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Коробка переменны передач |
Россия
|
F16K3/08 F16K37/02 F16K37/04 F16H3/083 F16H1/00 F16H37/04
|
15 лет (1996-2010) |
Реферативный сборник «Изобретения стран мира», описания к авторским свидетельствам и патентам, бюллетень «Открытия, изобретения», реферативный журнал «Автомобили и тракторы», технические журналы и книги в области автомобилестроения. |
3.5. Патентный поиск
Задача этапа - обеспечить достаточную полноту и достоверность исследования путем тщательного отбора и анализа патентно-технической информации.
3.5.1. Выбор патентно-технической документации, имеющей отношение к ИТР
Поиск проводим, просматривая источники информации по источникам в соответствии с регламентом поиска. Выбираем такие документы, по названиям которых можно предположить, что они имеют отношение к ИТР. По этим документам знакомимся с рефератами, аннотациями, формулами изобретения, чертежами. Сведения о технических решениях, имеющих отношение к ИТР.
Таблица 1.2. - Патентная документация, отобранная для анализа
Предмет поиска
|
Страна выдачи, вид и номер охранного документа, классифика- ционный индекс |
Автор, заявитель, дата приоритета, дата публикации, название |
Сущность технического решения и цель его создания |
Подлежит (не подлежит) детальному анализу |
|
Достиг-нутого уровня |
Патен-ной чистоты |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Коробка переме-ны передач |
Россия, патент №2397385 С1, F16K3/08 F16K37/02
|
Гаев Сергей Викторович, ООО "Красноярский проектно-конструктор-ский технологиче-ский институт комбайно-строения", 11.01.2009, 20.08.2010, Многоступен-чатая коробка |
На входном валу основной коробки передач установлены три шестерни. Все три шестерни находятся в постоянном зацеплении с тремя зубчатыми колесами промежуточного вала. Зубчатые колеса, жестко связанные с промежуточным валом, находятся в постоянном зацеплении так же и |
да |
да |
Продолжение таблицы 1.2
Предмет поиска
|
Страна выдачи, вид и номер охранного документа, классифика- ционный индекс |
Автор, заявитель, дата приоритета, дата публикации, название |
Сущность технического решения и цель его создания |
Подлежит (не подлежит) детальному анализу |
|
Достиг-нутого уровня |
Патен-ной чистоты |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
передач |
с шестернями, свободно установленными на ведомом валу основной коробки передач. В основной коробке передач установлено пять муфт. На ведомом валу установлены две муфты механизма реверса. На промежуточном валу механизма реверса жестко установлена еще одна шестерня, находящаяся в постоянном |
|
|
Продолжение таблицы 1.2
Предмет поиска
|
Страна выдачи, вид и номер охранного документа, классифика- ционный индекс |
Автор, заявитель, дата приоритета, дата публикации, название |
Сущность технического решения и цель его создания |
Подлежит (не подлежит) детальному анализу |
|
Достиг-нутого уровня |
Патен-ной чистоты |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
зацеплении с зубчатым колесом, закрепленным на промежуточном валу коробки диапазонов. На промежуточном валу коробки диапазонов располагается жестко закрепленная шестерня и свободно установленный трубчатый вал, с закрепленным на нем зубчатым венцом, на |
|
|
Продолжение таблицы 1.2
Предмет поиска
|
Страна выдачи, вид и номер охранного документа, классифика- ционный индекс |
Автор, заявитель, дата приоритета, дата публикации, название |
Сущность технического решения и цель его создания |
Подлежит (не подлежит) детальному анализу |
|
Достиг-нутого уровня |
Патен-ной чистоты |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
трубчатом валу установлено зубчатое колесо. Соосно с промежуточным валом механизма реверса расположен выходной вал, на котором закреплено зубчатое колесо и свободно установлен блок шестерен с двумя зубчатыми венцами. Зубчатое колесо выходного вала находится в постоянном зацеплении с |
|
|
Продолжение таблицы 1.2
Предмет поиска
|
Страна выдачи, вид и номер охранного документа, классифика- ционный индекс |
Автор, заявитель, дата приоритета, дата публикации, название |
Сущность технического решения и цель его создания |
Подлежит (не подлежит) детальному анализу |
|
Достиг-нутого уровня |
Патен-ной чистоты |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
зубчатым венцом трубчатого вала, установленного на промежуточном валу коробки диапазонов. Зубчатое колесо, свободно установленное на трубчатом валу, зацеплено с одним из зубчатых венцов блока шестерен выходного вала. В коробке диапазонов установлены два синхронизатора. Достигается повышение КПД. |
|
|
Продолжение таблицы 1.2
Предмет поиска
|
Страна выдачи, вид и номер охранного документа, классифика- ционный индекс |
Автор, заявитель, дата приоритета, дата публикации, название |
Сущность технического решения и цель его создания |
Подлежит (не подлежит) детальному анализу |
|
Достиг-нутого уровня |
Патен-ной чистоты |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Коробка переме-ны передач |
Россия, патент №2419007 С1, F16K37/04 F16H3/083
|
Некрасов Владимир Иванович, ГОУ ВПО "Тюменский государствен-ный нефтегазо-вый университет", 16.03.2010, 20.05.2011, двенадцати-ступенчатая соостная вально-планетарная коробка передач |
Коробка передач содержит ступенчатый соосный трехвальный редуктор, простой трехзвенный планетарный механизм, обеспечивающий два режима работы, и четыре муфты переключения передач. В соосном трехвальном редукторе установлены восемь шестерен переднего хода и два ряда |
да |
да |
Продолжение таблицы 1.2
Предмет поиска
|
Страна выдачи, вид и номер охранного документа, классифика- ционный индекс |
Автор, заявитель, дата приоритета, дата публикации, название |
Сущность технического решения и цель его создания |
Подлежит (не подлежит) детальному анализу |
|
Достиг-нутого уровня |
Патен-ной чистоты |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
шестерен заднего хода. Внутренняя опора входного вала расположена в наконечнике вторичного вала, что исключает необходимость опоры входного вала в торце коленчатого вала двигателя. Достигается расширение эксплуатационных возможностей большегрузной техники. |
|
|
Продолжение таблицы 1.2
Предмет поиска
|
Страна выдачи, вид и номер охранного документа, классифика- ционный индекс |
Автор, заявитель, дата приоритета, дата публикации, название |
Сущность технического решения и цель его создания |
Подлежит (не подлежит) детальному анализу |
|
Достиг-нутого уровня |
Патен-ной чистоты |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Коробка переме-ны передач |
Россия, патент №96200 U1, F16H1/00
|
Завражнов Андрей Анатольевич, Егоров Дмитрий Александрович и ООО "Научно-производственное предприятие "Современные технологии электроприводных систем", 19.02.2010,
|
1.Коробка переменных передач, содержащая однорядные планетарные передачи, установленные на общий вал и тормозные устройства, отличающаяся тем, что на общем валу коробки передач установлены планетарно-цевочные модули со свободно вращающимися |
да |
да |
Продолжение таблицы 1.2
Предмет поиска
|
Страна выдачи, вид и номер охранного документа, классифика- ционный индекс |
Автор, заявитель, дата приоритета, дата публикации, название |
Сущность технического решения и цель его создания |
Подлежит (не подлежит) детальному анализу |
|
Достиг-нутого уровня |
Патен-ной чистоты |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
20.07.2010, Коробка переменных передач |
корпусами, причем каждый корпус имеет возможность независимой блокировки тормозными устройствами.
2. Коробка переменных передач по п.1, отличающаяся тем, что планетарно-цевочные модули имеют различные передаточные отношения, а количество ступеней коробки |
|
|
Продолжение таблицы 1.2
Предмет поиска
|
Страна выдачи, вид и номер охранного документа, классифика- ционный индекс |
Автор, заявитель, дата приоритета, дата публикации, название |
Сущность технического решения и цель его создания |
Подлежит (не подлежит) детальному анализу |
|
Достиг-нутого уровня |
Патен-ной чистоты |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
равно количеству установленных на общий вал планетарно-цевочных модулей. Достигается расширение эксплуатационных возможностей большегрузной техники. |
|
|
Коробка переме-ны передач |
Россия, патент №98059 U1, F16H37/04
|
Филичкин Николай Васильевич, ГОУ ВПО "ЮУрГУ", 31.05.2010, 27.09.2010, планетарная |
Планетарная составная коробка передач быстроходной гусеничной машины, образованная двумя последовательно |
да |
да |
Продолжение таблицы 1.2
Предмет поиска
|
Страна выдачи, вид и номер охранного документа, классифика- ционный индекс |
Автор, заявитель, дата приоритета, дата публикации, название |
Сущность технического решения и цель его создания |
Подлежит (не подлежит) детальному анализу |
|
Достиг-нутого уровня |
Патен-ной чистоты |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
составная коробка передач быстроход-ной гусеничной машины |
соединенными планетарными коробками передач, первая из которых, диапазонная, состоит из одного элементарного планетарного механизма с управляемым фрикционным тормозом, установленным на водиле планетарного механизма, а также с управляемой фрикционной блокировочной |
|
|
Продолжение таблицы 1.2
Предмет поиска
|
Страна выдачи, вид и номер охранного документа, классифика- ционный индекс |
Автор, заявитель, дата приоритета, дата публикации, название |
Сущность технического решения и цель его создания |
Подлежит (не подлежит) детальному анализу |
|
Достиг-нутого уровня |
Патен-ной чистоты |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
составная коробка передач быстроход-ной гусеничной машины |
муфтой, установленной между эпициклическим и солнечным центральными зубчатыми колесами этого планетарного механизма, с центральным солнечным зубчатым колесом, связанным с ведущим валом планетарной составной коробки передач, и с центральным эпициклическим |
|
|
Продолжение таблицы 1.2
Предмет поиска
|
Страна выдачи, вид и номер охранного документа, классифика- ционный индекс |
Автор, заявитель, дата приоритета, дата публикации, название |
Сущность технического решения и цель его создания |
Подлежит (не подлежит) детальному анализу |
|
Достиг-нутого уровня |
Патен-ной чистоты |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
составная коробка передач быстроход-ной гусеничной машины |
зубчатым колесом, связанным с входом основной планетарной коробкой передач, вторая, основная, планетарная коробка передач состоит из двух планетарных механизмов с управляемыми фрикционными тормозами и управляемыми фрикционными блокировочными муфтами. Достигается |
|
|
Продолжение таблицы 1.2
Предмет поиска
|
Страна выдачи, вид и номер охранного документа, классифика- ционный индекс |
Автор, заявитель, дата приоритета, дата публикации, название |
Сущность технического решения и цель его создания |
Подлежит (не подлежит) детальному анализу |
|
Достиг-нутого уровня |
Патен-ной чистоты |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
составная коробка передач быстроход-ной гусеничной машины |
расширение эксплуатационных возможностей большегрузной техники. |
|
|