Трансмиссия транспортных средств

 

Изобретение относится к области автотранспорта, в частности к конструкции ступенчатой механической трансмиссии транспортных средств, и может быть использовано в грузовом и легковом автотранспорте. Сущность: трансмиссия содержит коробку передач и сцепление, в которую введены дифференциалы, шестерни которых связаны с ведущим валом трансмиссии, а сцепление выполнено в виде дисковых тормозных механизмов, валы которых соосно расположены с ведущим валом трансмиссии и которые могут вращаться с различной угловой скоростью независимо друг от друга. 1 ил.

Изобретение относится к области автотранспорта, в частности к конструкции ступенчатой механической трансмиссии транспортных средств, и может быть использовано в грузовом и легковом автотранспорте, а также в машиностроении, в механизмах, где необходимо изменение крутящего момента.

Известны гидромеханические трансмиссии, содержащие трехступенчатую коробку передач и трехколесный комплексный гидротрансформатор [1] Включение передач в ней осуществляется тремя фрикционными муфтами и двумя ленточными тормозными механизмами, что позволяет изменять передаточное отношение в автоматическом режиме.

Недостатком известной конструкции трансмиссии является сложность в изготовлении, эксплуатации, ремонте и необходимость применения специальной жидкости. Указанная трансмиссия не позволяет включить две скорости одновременно.

Известна трансмиссия, состоящая из многовальной, многоступенчатой коробки передач и сухого постоянного замкнутого фрикционного сцепления, выбранная в качестве прототипа [2] Конструктивно сцепление состоит из корзины и диска сцепления.

Недостатком известной трансмиссии является разрыв механической связи в момент переключения передач между двигателем и коробкой передач. Кроме того, в момент переключения передач создается осевая нагрузка на коленчатый вал, что приводит к износу упорного подшипника коленчатого вала. Наличие корзины в конструкции сцепления увеличивает массу трансмиссии, усложняет конструкцию, создает дополнительные осевые нагрузки на коленчатый вал в момент выключения сцепления. Конструкция описанной трансмиссии сложна при изготовлении, обслуживании и ремонте.

Поставленной задачей является создание устройства, позволяющего устранить перечисленные в прототипе недостатки. Предлагается такая конструкция трансмиссии, которая позволила бы при более простой механической связи создать возможность изменения передаточного отношения в процессе движения.

Техническим результатом предложенного технического решения является возможность изменения передаточного отношения, не разрывая механической связи, т.е. возможность переключения скоростей без разрыва механической связи между двигателем, трансмиссией и ходовой частью.

Технический результат достигается тем, что в трансмиссии транспортного средства, содержащей многовальную коробку передач и сцепление, введены дифференциалы, шестерни корпусов которых связаны с ведущим валом трансмиссии, а сцепление выполнено в виде дисковых тормозных механизмов, валы которых соосно расположены с ведущим валом трансмиссии, при этом одни промежуточные валы дифференциалов связаны через шестерни с валами тормозных механизмов, а другие являются промежуточными валами коробки передач, причем шестерни корпусов дифференциалов могут быть выполнены с различным передаточным отношением при одинаковом межцентровом расстоянии. Соединение корпусов дифференциалов непосредственно с ведущим валом и расположение соосно с ним двух валов дисковых тормозных механизмов, которые могут вращаться с различной угловой скоростью относительно друг друга и ведущего вала и могут быть в неподвижном состоянии относительно друг друга и ведущего вала, позволяет достичь указанного технического результата.

На чертеже показан продольный разрез трансмиссии транспортного средства. Она содержит коробку передач 1 и сцепление 2, дифференциалы 3, 4, шестерни 5, 6 корпусов которых связаны с ведущим валом 7. На ведущем валу 7 соосно расположены два вала 8, 9, которые могут вращаться с различной скоростью относительно друг друга и ведущего вала 7 и могут быть в неподвижном состоянии относительно друг друга и ведущего вала 7. На каждом из расположенных соосно ведущему валу 7 валах 8, 9 насажены тормозные механизмы 10, 11. Тормозные механизмы 10, 11 через пары шестерен 12, 13 соединены с первичными промежуточными валами 14, 15 дифференциалов 3, 4. Вторичные промежуточные валы 16, 17 дифференциалов 3, 4 являются одновременно промежуточными валами коробки передач 1 с ведомым валом 18. На вторичные промежуточные валы 16, 17 свободно насажены шестерни 19 23, находящиеся в постоянном зацеплении с зубчатыми колесами 24 28, жестко закрепленными на ведомом валу 18. Каждый из дифференциалов 3, 4 включает в себя ось сателлитов 29, 30, сателлиты 31 34, промежуточные шестерни 35, 36 и 37, 38, насаженные соответственно на промежуточные валы 14, 15, и 16, 17. Кроме того, на промежуточных валах 16, 17 коробки передач 1 неподвижно закреплены синхронизаторы 39 41.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Крутящий момент от ведущего вала 7 передается на две шестерни 5, 6 корпусов дифференциалов 3, 4, имеющих различные передаточные отношения. Вращаясь, они передают вращение на сателлиты 31 34 дифференциалов 3, 4, которые в свою очередь вращают шестерни 35 38 промежуточных валов 14 17 коробки передач 1. Изменение передаточного отношения осуществляется шестернями 19 23, свободно насаженными на промежуточных валах 16, 17 и находящихся в постоянном зацеплении с неподвижно закрепленными шестернями 24 28 ведомого вала 18 коробки передач 1. Переключение передач производится синхронизаторами 39 41, находящимися в постоянном зацеплении с промежуточными валами 16, 17 коробки передач 1.

Рассмотрим несколько примеров для разных рабочих режимов в коробки передач: 1 начало движения; 2 в процессе движения.

1. Двигатель работает, автомобиль стоит.

Дифференциалы 3, 4 вращаются с заданными угловыми скоростями, которые через оси сателлитов 29, 30 передаются шестернями 31 34, а через них на шестерни 35 38 и соответственно на их промежуточные валы 14 17.

При этом тормозные диски 10, 11 не заторможены и вращаются свободно вместе с промежуточными валами 16, 17 коробки передач 1 и валами 14, 15 сцепления с одинаковой угловой скоростью.

С помощью синхронизатора 40 включаем пару шестерен 21, 28 первая скорость. При этом происходит выравнивание угловой скорости между промежуточным валом 16 коробки передач 1 и шестерней 21, находящейся в неподвижном состоянии. Разность этих угловых скоростей передается через сателлитные шестерни 31, 32, вращающиеся на своей оси 29, 30 вместе с корпусом дифференциала 3, на промежуточный вал 14 сцепления и далее через пару шестерен 13 на вал 9 тормозного механизма 10, угловая скорость которого будет равна его начальной угловой скорости плюс разность угловых скоростей вала 16 и шестерни 21.

2. Автомобиль начал движение.

Для того чтобы автомобиль начал движение, тормозим тормозной диск 10. При этом шестерня 35 промежуточного вала 14 дифференциала уменьшает свою угловую скорость и через сателлитные шестерни 31, 32 дифференциала начинает передавать вращение на шестерню 36 промежуточного вала 16, который в свою очередь передает вращение через пару шестерен 21, 28 на ведомый вал 18.

Благодаря свойству дифференциала, позволяющему промежуточным валам 14 - 17 вращаться с неодинаковыми угловыми скоростями, мы можем изменять передаточные отношения коробки передач при различных режимах ее работы и осуществлять передачу вращения в обратном направлении. Применение дифференциала позволяет уменьшить плотность ряда, т.к. в момент торможения дифференциал приобретает свойства вариатора, позволяющие бесступенчато (плавно) передавать вращение на ходовую часть между скоростями коробки передач. В процессе движения ведомый вал 18 имеет определенную угловую скорость, заданную промежуточным валом 16 через пару шестерен 21, 28. При этом промежуточный вал 17, дифференциал 4 и тормозной механизм 11 имеют свою угловую скорость. На промежуточном валу 17 с помощью синхронизатора 41 происходит включение следующей пары шестерен 22, 25 вторая скорость. При этом происходит выравнивание угловой скорости между шестерней 22 и промежуточным валом 17. Разность угловых скоростей вала 17 и шестерни 22 через дифференциал 4 передается на тормозной механизм 11. При этом механическая связь между двигателем и ходовой частью была непрерывной, т.е. тормозной механизм 10 был заторможен.

Передача силового вращения от элементов одного промежуточного вала 16 осуществляется растормаживанием тормозного механизма 10 и одновременным затормаживанием тормозного механизма 11.

Таким образом мы достигли технического результата изменения передаточных отношений коробки передач, не разрывая механической связи двигателя, трансмиссии и ходовой части.

Предложенное техническое решение позволит уменьшить габариты трансмиссии и упростить управление автомобилем. Описанная трансмиссия выполнена из известных серийно выпускаемых элементов.

Формула изобретения

Трансмиссия транспортных средств, содержащая сцепление и двухпоточную коробку передач с коаксиально расположенными входными валами, одни концы которых соединены с разными фрикционными дисками сцепления, а на других концах входных валов закреплены зубчатые колеса приводов промежуточных валов с блоками шестерен для передачи вращения с помощью зубчатых муфт выходному валу посредством установленных на нем зубчатых колес, каждое из которых зацеплено с двумя шестернями, установленными на различных промежуточных валах, отличающаяся тем, что в коробку передач введены дифференциалы, расположенные на промежуточных валах между блоками шестерен и зубчатыми колесами приводов промежуточных валов, а зубчатые колеса корпусов дифференциалов зацеплены с жестко сидящей на ведущем валу шестерней, причем зубчатые колеса корпусов дифференциалов выполнены с различным или одинаковым передаточным отношением при одинаковом межцентровом расстоянии.

РИСУНКИ

Рисунок 1