Коробка передач

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению. Коробка передач содержит корпус, параллельно расположенные входной и выходной валы, соосный входному валу дополнительный вал с четырьмя шестернями, шестерни, планетарный механизм, установленный на выходе коробки передач, и муфты переключения передач. Одна муфта расположена между шестерней входного вала и дополнительным валом. Две другие муфты расположены на выходном валу, одна - между блоком из двух шестерен и шестерней, другая - между двумя другими шестернями. Шестерни на валах установлены свободно. Коробка передач обеспечивает 12 передач для движения вперед и 4 передачи заднего хода. Расширены эксплуатационные возможности за счет увеличения числа передач и диапазона передаточных чисел при снижении металлоемкости. 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к трансмиссии транспортных машин.

Известны агрегаты трансмиссии со ступенчатым изменением передаточных чисел, содержащие шестерни, валы, опоры, устройства переключения передач, применяемые на отечественных и зарубежных автомобилях (Автомобили: Конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия. Под ред. Гришкевича А.И. - Мн.: Высш.шк., 1985, 240 с.).

Эти агрегаты конструктивно сложны и металлоемки.

Наиболее близкой к предлагаемой коробке передач (КП) является девятиступенчатая КП ЯМ3-201 (см. там же, с. 94, рис. 3.14).

КП состоит из базовой коробки передач и заднего дополнительного планетарного редуктора. Базовая КП трехвальная, для пяти передач переднего хода используется 10 шестерен и 3 шестерни для заднего хода. Планетарный редуктор реализует две передачи: прямую при блокировке водила и эпициклического колеса, замедляющую при остановленном эпициклическом колесе. Теоретически можно получить 10 передач, но реализуются только 9, т.к. нет синхронизатора для включения первой передачи в базовой КП, поэтому в нижнем ряду получают 5 передач, а в верхнем ряду только 4.

КП имеет излишнюю металлоемкость при ограниченных кинематических возможностях - 13 шестерен, и планетарный механизм позволяют получить только 10 передач переднего хода при невысоком диапазоне передаточных чисел (отношение передаточных чисел низшей и высшей передач) - 11,33 для автомобиля ЗИЛ-4331.

Задачей изобретения является расширение эксплуатационных возможностей транспортного средства за счет увеличения числа передач и диапазона передаточных чисел при снижении металлоемкости КП.

Технический результат достигается тем, что входной и выходной валы расположены параллельно, дополнительный вал, на котором закреплены четыре шестерни, расположен соосно входному валу, шестерня на входном валу установлена свободно, между этой шестерней и дополнительным валом установлена муфта, на выходном валу установлены две муфты, одна между блоком шестерен и отдельной шестерней, вторая - между другими отдельными шестернями.

На фиг. 1 изображена схема 12-ступенчатой КП с базовым двухвальным 6-ступенчатым редуктором и дополнительным двухступенчатым планетарным демультипликатором.

На фиг. 2 приведена лучевая диаграмма КП с таблицей положения муфт на различных передачах.

В опорах корпуса КП 1 расположены параллельно входной 2 и выходной 3 валы. Соосно входному валу 2 расположен дополнительный вал 4 базового редуктора. Соосно выходному валу 3 этого редуктора размещен выходной вал 5 планетарного демультипликатора. На входном (первичном) валу 2 свободно установлена шестерня 6. На дополнительном валу 4 закреплены шестерни 7, 8, 9 и 10. На выходном (вторичном) валу 3 базового редуктора свободно установлены шестерни 11 и 12, объединенные в блок 13, а также шестерни 14, 15 и 16. Шестерни 6 и 11, 7 и 12, 8 и 14, 9 и 12 взаимозацеплены. Между шестернями 10 и 16 расположена шестерня заднего хода 17. На выходе вторичного вала 3 закреплена солнечная шестерня 18 планетарного механизма (ПМ). Эта шестерня зацеплена с сателлитами 19, установленными на осях водила 20, которое закреплено на валу 5. Сателлиты 19 зацеплены и с эпициклическим колесом 21, которое закреплено на трубчатом валу, расположенном на валу 5. Муфта 22 (A) размещена на первичном валу 2 между шестернями 6 и 7. Между 23 (B) размещена на вторичном валу 3 между блоком шестерен 13 и шестерней 14, муфта 24 (C) - между шестернями 15 и 16. Муфта 25 (D) расположена на венце трубчатого вала эпициклического колеса 21.

Работа КП осуществляется следующим образом.

1-я передача Муфты A, C и D находятся в левом положении, муфта B - в нейтральном.

Крутящий момент от первичного вала 2 муфтой A в левом положении передается на пару шестерен 6-11, далее по блоку 13 на пару шестерен 12-7, затем по валу 4 и паре шестерен 9-15, по муфте C в левом положении на вторичный вал 3, по валу на солнечную шестерню (a) 18. Сателлиты 19, обкатываясь по эпициклическому колесу (b) 21, остановленному относительно корпуса 1 муфтой D в левом положении, вращают водило (h) 20 и выходной вал 5.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена четырьмя последовательно взаимосвязанными лучами: 6-11 пологий направо вниз, 12-7 направо вверх, 9-15 направо вниз и далее самый пологий луч к т. 1. Этот луч характеризует режим работы ПМ: верхний индекс (b) указывает на остановленное звено, нижние индексы (a и h) на звенья входа и выхода крутящего момента. Внутренний параметр ПМ "K" равен отношению чисел зубьев эпициклического колеса (b) и солнечной шестерни (a). Чем положе луч, тем больше величина передаточного числа пары шестерен или ПМ. Для ПМ - (K + 1).

2-я передача Переключаем муфту B в правое положение, а муфту C - в нейтральное. Вместо пары шестерен 9-5 в работу включается пара шестерен 8-14.

3-я передача Переключаем муфту B в левое положение. От трехпарного зацепления в базовом редукторе переходим к однопарному, две пары шестерен: 12-7 и 8-14 выключаются из работы. Крутящий момент от пары шестерен 6-11 по блоку 13 и муфте B в левом положении поступает на ПМ и далее как на предыдущих передачах. На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: 6-11 и далее луч ПМ к т. 3.

4-я передача Переключаем муфту: A - в правое положение, B - в нейтральное, C - в левое. Вместо пары шестерен 6-11 в работу включается пара 9-15.

5-я передача Переключаем муфту B в правое положение. Вместо пары шестерен 9-15 в работу включается пара 8-14.

6-я передача Переключаем муфту B в левое положение. Вместо пары шестерен 8-14 в работу включается пара 12-7. На лучевой диаграмме видно, что луч 12-7 наклонен влево. Левый наклон луча указывает на ускоряющую передачу в этой паре шестерен.

7-я передача Переключаем муфты A и C в левое положение, муфту B - в нейтральное, D - в правое (см. табл. фиг. 2). Крутящий момент передается как на 1-й передаче, но ПМ изменил свое состояние. Муфта D в правом положении заблокировала ПМ, соединив венцы валов водила 20 и эпициклического колеса 21. Передаточное число ПМ при этом режиме равно единице и на лучевой диаграмме отражено вертикальным лучом.

8-я передача Переключаем муфту B в правое положение, А муфту C - в нейтральное. Работа агрегата соответствует 2-й передаче, но ПМ заблокирован.

9-я передача Переключаем муфту B в левое положение. Работа КП соответствует 3-й передаче, но при заблокированном ПМ.

10-я передача
Муфту A переключаем в правое положение, муфту B - в нейтральное, а муфту C - в левое. Крутящий момент передается как на 4-й передаче, но в ПМ напрямую.

11-я передача
Муфту B переключаем в правое положение, а муфту C - в нейтральное. Крутящий момент передается как на 5-й передаче, но в ПМ напрямую.

12-я передача
Муфту B переключаем в левое положение. Крутящий момент передается как на 6-й передаче, но в ПМ напрямую.

1-й задний ход
Муфты A и D в левом положении, муфта B - в нейтральном и муфта C - в правом положении (см. фиг. 2, вторая горизонталь).

До вала 4 крутящий момент передается как на 1-й и 2-й передачах, далее по ряду шестерен заднего хода 10, 17 и 16, по муфте C в правом положении, затем на ПМ в замедляющем режиме. Соответствует 1-й передаче, но вместо пары шестерен 9-15 работает ряд шестерен заднего хода.

2-й задний ход
Переключаем муфту A в правое положение. Состояние агрегата соответствует 4-й передаче, но вместо пары шестерен 9-15 работает ряд шестерен заднего хода.

3-й задний ход
Муфту A переключаем в левое положение, а муфту D - в правое. Крутящий момент передается как на 7-й передаче, но вместо пары шестерен 9-15 работает ряд шестерен заднего хода.

4-й задний ход
Переключаем муфту A в правое положение. От первичного вала 2 муфтой A крутящий момент передается на вал 4, трансформируется рядом шестерен заднего хода 10-17-16, муфтой C передается на вторичный вал 3 и по заблокированному ПМ на выходной вал 5.

Положительный эффект выражается в том, что предлагаемая КП имеет меньшую металлоемкость, вместо 13 шестерен 11, при увеличении числа передач с 10 до 12, а также возможности увеличения диапазона передаточных чисел за счет реализации низших передач трехпарным зацеплением в базовом редукторе вместо двухпарного.

Формула изобретения

Коробка передач, содержащая корпус с размещенными в нем валами, шестернями, планетарным механизмом, муфтами переключения передач, причем шестерни на выходном валу установлены свободно, а планетарный механизм установлен на выходе коробки передач, отличающаяся тем, что выходной вал расположен параллельно входному валу, дополнительный вал с четырьмя закрепленными на нем шестернями расположен соосно входному валу, на входном валу свободно установлена шестерня, между этой шестерней и дополнительным валом расположена муфта, на выходном валу расположены две муфты, одна между блоком двух шестерен и свободно установленной шестерней, вторая - между двумя другими шестернями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2