Шестнадцатиступенчатая несоосная вальнопланетарная коробка передач

Изобретение относится к области автотранспортного машиностроения. В опорах корпуса коробки передач (1) соосно установлены входной вал (2) и первичный вал (3). Параллельно соосным валам (2) и (3) размещены вторичный вал (4), вал водила (5) и выходной вал (6). На первичном валу (3) закреплена шестерня (7), с одной стороны свободно установлена шестерня (8), а с другой стороны - блок из двух шестерен (9) и (10). На вторичном валу (4) установлены блок из шестерен (11) и (12), зацепленных с шестернями (8) и (7) первичного вала, а также шестерни (13) и (14), зацепленные с блоком шестерен (9) и (10) на первичном валу. На выходе вторичного вала (4) закреплена солнечная шестерня (15а) планетарного механизма (далее ПМ), которая зацеплена с сателлитами (16), расположенными на осях водила (17h), сателлиты (16) зацеплены с эпициклическим колесом (18b). Шестерня (8) трубчатым валом (19) соединена с зубчатым венцом (20), на первичном валу (3) закреплен зубчатый венец (21), а на входном валу (2) закреплен трехпозиционный зубчатый венец (22), на нем расположена трехпозиционная муфта переключения (23А). Двухпозиционная сдвоенная муфта В состоит из муфт (24) и (25), взаимосвязаных вилкой переключения (26). Муфта (24) установлена на зубчатом венце шестерни (7) первичного вала (3), а муфта (25) - на зубчатом венце шестерни (13) вторичного вала (4). Двухпозиционная муфта (27С) расположена на ступице вторичного вала (4) между шестернями (13) и (14). Зубчатый венец (28) закреплен на трубчатом валу (29) корпуса эпициклического колеса (18). На валу водила (5) закреплен двухпозиционный зубчатый венец (30). На выходном валу (6) закреплен трехпозиционный зубчатый венец (31), на котором расположена муфта переключения (32), которая подвижно соединена с ползуном (33). На ползуне (33) закреплен зубчатый венец (34) с внутренним и внешним зацеплениями, внешнее зацепление взаимосвязано с трехпозиционным зубчатым венцом (35) корпуса (1), напротив него расположены зубчатый венец (36) водила (17) и зубчатый венец (37) корпуса эпициклического колеса (18). Это позволяет снизить металлоемкость и упростить конструкцию коробки передач. 2 ил.

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к трансмиссии транспортных машин.

Наиболее близкой к предлагаемой шестнадцатиступенчатой несоосной вальнопланетарной коробке передач (КП) является несоосная КП 16R8 (16 передач переднего хода и 8 передач заднего хода) по патенту RU №2050290 В60К 17/08 (20.12.95 Бюл. №35).

КП состоит из корпуса с размещенными в нем параллельно первичным и вторичным валами, расположенными на них четырьмя рядами попарно зацепленных шестерен, трехпозиционные муфты переключения расположены между первыми шестернями первичного вала и последними шестернями вторичного вала, между средними рядами шестерен установлена сдвоенная двухпозиционная муфта, состоящая из двух противоположно развернутых муфт одностороннего действия, взаимосвязанных вилкой переключения, одна муфта установлена на зубчатом венце шестерни первичного вала, а другая муфта установлена напротив первой муфты на зубчатом венце шестерни вторичного вала, соосно вторичному валу расположены простой трехзвенный планетарный механизм с муфтами переключения и выходной вал, на вторичном валу свободно установлен блок из двух шестерен, которые зацеплены с шестернями первичного вала.

Описанная КП по сравнению с обычными КП традиционной компоновки (четырехступенчатая базовая КП с передним делителем и задним планетарным демультипликатором) обладает хорошими конструкционными характеристиками, но для переключения состояний планетарного механизма (ПМ) используются две самостоятельные муфты переключения, с тремя муфтами переключения вального редуктора получаем пятиходовую КП, что усложняет управление трансмиссионным агрегатом; две трехпозиционные муфты переключения расположены внутри вального редуктора, что увеличивает габариты и металлоемкость КП.

Задачей изобретения является совершенствование конструкции КП.

Технический результат достигается за счет дальнейшего снижения металлоемкости и сложности конструкции КП.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что шестнадцатиступенчатая несоосная вальнопланетарная коробка передач содержит корпус с размещенными в нем параллельно первичным и вторичным валами, расположенными на них четырьмя рядами попарно зацепленных шестерен, по две шестерни на каждом валу объединены в блоки, между средними рядами шестерен установлена сдвоенная двухпозиционная муфта, состоящая из двух противоположно развернутых муфт одностороннего действия, взаимосвязанных вилкой переключения, одна муфта установлена на зубчатом венце шестерни первичного вала, а другая муфта установлена на зубчатом венце шестерни вторичного вала, на ступице вторичного вала между свободно установленными шестернями расположена муфта переключения, на выходе вторичного вала закреплена солнечная шестерня простого трехзвенного планетарного механизма, водило и корпус эпициклического колеса имеют зубчатые венцы, расположенные рядом с зубчатым венцом корпуса, зубчатый венец выходного вала трехпозиционный, отличающаяся тем, что входной вал с зубчатым венцом и установленной на нем муфтой переключения расположен соосно первичному валу, на котором закреплен зубчатый венец, рядом с ним установлен зубчатый венец трубчатого вала, на котором закреплена шестерня, зацепленная с шестерней блока шестерен вторичного вала, вторая шестерня блока зацеплена с шестерней, закрепленной на первичном валу, зубчатый венец вала водила двухпозиционный, муфта переключения на зубчатом венце выходного вала имеет три внутренних зубчатых венца, на ползуне муфты переключения жестко закреплен зубчатый венец с внутренним и внешним зацеплениями, внешнее зацепление которого связано с трехпозиционным зубчатым венцом корпуса агрегата.

Муфта переключения входного вала, вынесенная за пределы вальной части корпуса, исключение из КП муфты переключения между шестернями вторичного вала и планетарным механизмом (ПМ), а также трубчатых валов на этом участке, вынесение зубчатых венцов водила и корпуса эпициклического колеса на периферию, соединение одним ползуном двух муфт переключения трех состояний ПМ упрощают конструкцию, уменьшают габариты и металлоемкость трансмиссионного агрегата.

На фиг.1 изображена кинематическая схема 16-ступенчатой несоосной вальнопланетарной коробки передач. В нижней части цифрами 1, 2, 3 и 4 обозначены пары шестерен внешнего зацепления.

На фиг.2 представлена лучевая диаграмма КП с таблицами положений муфт переключения на различных передачах.

На горизонтальных шкалах диаграммы в логарифмическом виде приведены величины передаточных чисел пар шестерен и передач. Над верхней шкалой обозначены передачи переднего хода: 16-1, под нижней шкалой - передачи заднего хода: 8R - 1R. Верхняя и нижняя горизонтали соответствуют передаточным числам на выходном валу, средняя горизонталь - на вторичном валу. Точка 0 слева на нижней горизонтали соответствует входному валу. Наклон луча направо указывает на замедляющий режим работы пары шестерен, чем больше наклон, тем больше передаточное число. Наклон луча налево характеризует ускоряющий режим работы пары шестерен. На любом участке лучевой диаграммы наклон луча постоянный для каждой пары шестерен.

В таблицах буква Л указывает на левое положение муфт А, В и С, а буква П - на правое положение. Муфта D обеспечивает три состояния планетарного механизма (ПМ): I - U^h _ab=-К; II - U^b _ah=К+1; III - U_(bh)=1,0, где К - внутренний параметр ПМ, равный отношению числа зубьев эпициклического колеса (b) к числу зубьев солнечной шестерни (а), верхний индекс указывает на остановленное звено, индексы внизу - на звенья входа и выхода крутящего момента; индексы (bh) указывают на блокированное состояние ПМ - два звена: эпициклическое колесо (b) и водило (h) замкнуты.

В опорах корпуса КП 1 (см. фиг.1) соосно установлены входной вал 2 и первичный вал 3. Параллельно соосным валам 2 и 3 размещены вторичный вал 4, вал водила 5 и выходной вал 6. На первичном валу 3 закреплена шестерня 7, с одной стороны свободно установлена шестерня 8, а с другой стороны - блок из двух шестерен 9 и 10. На вторичном валу 4 свободно установлены блок из шестерен 11 и 12, зацепленных с шестернями 8 и 7 первичного вала, а также шестерни 13 и 14, зацепленные с блоком шестерен 9 и 10 на первичном валу. На выходе вторичного вала 4 закреплена солнечная шестерня 15 (а) ПМ, которая зацеплена с сателлитами 16, расположенными на осях водила 17 (h), сателлиты 16 зацеплены с эпициклическим колесом 18 (b). Шестерня 8 трубчатым валом 19 соединена с зубчатым венцом 20, рядом с ним на первичном валу 3 закреплен зубчатый венец 21, а на входном валу 2 закреплен трехпозиционный зубчатый венец 22, на нем расположена трехпозиционная муфта переключения 23 (А). Двухпозиционная сдвоенная муфта В состоит из двух муфт: муфта 24 установлена на зубчатом венце шестерни 7 первичного вала 3, а противоположно развернутая муфта 25 - на зубчатом венце шестерни 13 вторичного вала 4, муфты взаимосвязаны вилкой переключения 26. Двухпозиционная муфта 27 (С) расположена на ступице вторичного вала 4 между шестернями 13 и 14. Зубчатый венец 28 закреплен на трубчатом валу 29 корпуса эпициклического колеса 18, рядом с ним на валу водила 5 закреплен двухпозиционный зубчатый венец 30. На выходном валу 6 закреплен трехпозиционный зубчатый венец 31, на котором расположена муфта переключения 32 с тремя внутренними зубчатыми венцами, которая подвижно соединена с ползуном 33. На ползуне 33 закреплен зубчатый венец 34 с внутренним и внешним зацеплениями, внешнее зацепление взаимосвязано с трехпозиционным зубчатым венцом 35 корпуса 1, напротив него расположены зубчатый венец 36 водила 17 и зубчатый венец 37 корпуса эпициклического колеса 18.

Допускается другое расположение муфт В: муфта 24 на зубчатом венце шестерни 9, а муфта 25 на зубчатом венце шестерни 12. Вместо муфты А (23) возможна установка фрикционной муфты переключения.

Работа шестнадцатиступенчатой несоосной вальнопланетарной коробки передач осуществляется следующим образом:

Нейтральное состояние (КП выключена) обеспечивается при среднем положении муфты 23 (А), когда правый венец муфты расположен между зубчатыми венцами 20 и 21.

16-я передача

Муфты А и С находятся в левом положении, муфта В - в правом, муфта D - в III положении (см. фиг.2 вверху слева).

Крутящий момент (см. фиг.1) от входного вала 2 зубчатым венцом 22, муфтой 23 (А) передается зубчатым венцом 21, первичным валом 3, муфтой 24, парой шестерен 9-13 (3 пара), при этом муфта 25 в этом положении разъединяет шестерни 12 и 13, далее муфтой 27 (С) на вторичный вал 4 и солнечную шестерню 15. Ползун 33 выводит зубчатый венец 34 из соединения с зубчатыми венцами 36 и 37, ни одно из звеньев ПМ не остановлено относительно корпуса 1. Муфта 32 соединяет зубчатый венец 28 корпуса эпициклического колеса 18 с зубчатым венцом 30 водила 17 (см. фиг.1, справа внизу) - планетарный механизм заблокирован и все три его звена вращаются с одинаковой скоростью. Муфта 32 соединяет зубчатые венцы 28 и 30 с зубчатым венцом 31 выходного вала 6. Выходной вал 6 вращается со скоростью большей, чем скорость входного вала 2.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: луч 3 от т.0 на нижней горизонтали слева (см. фиг.2) вверх налево к средней горизонтали и далее вертикально вверх луч U_(bh)=1,0 к т.16.

15-я передача

Переключаем муфту В в левое положение. Вместо пары шестерен 9-13 в работу включается пара шестерен 7-12.

До первичного вала 3 крутящий момент передается как на предыдущей передаче, далее по паре шестерен 7-12 (2 пара), по муфте 25 на шестерню 13, затем как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме эта передача изображена лучами: 2 от т.0 направо вверх и далее лучом U_(bh)=1,0 вертикально вверх к т.15.

14-я передача

Возвращаем муфту В в правое положение, муфту А переключаем также в правое положение.

Крутящий момент от входного вала 2 передается зубчатым венцом 22, муфтой 23 (А), зубчатым венцом 20, трубчатым валом 19 на пару шестерен 8-11 (1 пара), далее по паре шестерен 12-7 (2 пара) в ускоряющем режиме, по муфте 24, далее по паре шестерен 9-13 (3 пара) также в ускоряющем режиме, по муфте 27 (С) на вторичный вал 4, затем как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат четыре луча: луч 1 от т.0 направо вверх, затем луч 2 налево вниз, далее луч 3 налево вверх и вертикальный луч U_(bh)=1,0 к т.14.

13-я передача

Переключаем муфту В в левое положение. В работе остается только пара шестерен 8-11 (1 пара).

До шестерни 11 крутящий момент передается как на 14-й передаче, далее по муфте 25 на шестерню 13, по муфте С (27) на вторичный вал 4, затем как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме луч 1 от т.0 направо вверх и вертикальный луч к т.13 характеризуют эту передачу.

Передачи с 12-й по 9-ю отличаются от предыдущих передач только переключением муфты С из левого положения в правое.

12-я передача

Переключаем муфты В и С в правое положение, а муфту А - в левое. Вместо пары шестерен 8-11 в работу включается пара шестерен 10-14 (4 пара).

Крутящий момент от входного вала 2 муфтой (А) 23 передается на зубчатый венец 21, по первичному валу 3 на шестерню 7, муфте 24 на блок шестерен, по паре шестерен 10-14 на вторичный вал 4, далее как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме луч 4 от т.0 направо вверх и вертикальный луч к т.12 характеризуют эту передачу.

11-я передача

Переключаем муфту В в левое положение. К паре шестерен 10-14 в работу дополнительно включаются пары шестерен 7-12 и 13-9.

До шестерни 7 крутящий момент передается как на предыдущей передаче, далее по паре шестерен 7-12, муфте 25, паре шестерен 13-9 затем как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат четыре луча: луч 2 от т.0 направо вверх, затем луч 3 направо вниз, далее луч 4 направо вверх и вертикальный луч к т.11.

10-я передача

Переключаем муфты А и В в правое положение - выключаем из работы пару шестерен 9-13 и включаем пару шестерен 8-11 (1 пара).

До муфты 24 и шестерни 9 крутящий момент передается как на 14-й передаче, далее по паре шестерен 10-14, муфте С (27) на вторичный вал 4, затем как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат четыре луча: луч 1 от т.0 направо вверх, затем луч 2 налево вниз, далее луч 4 направо вверх и вертикальный луч к т.10.

9-я передача

Переключаем муфту В в левое положение - выключаем из работы пару шестерен 12-7 и включаем пару шестерен 13-9 (3 пара).

До шестерни 11 крутящий момент передается как на предыдущей передаче, далее по муфте 25, паре шестерен 13-9, затем как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат четыре луча: луч 1 от т.0 направо вверх, затем луч 3 направо вниз, далее луч 4 направо вверх и вертикальный луч к т.9.

Передачи с 8-й по 1-ю отличаются от передач с 16-й по 9-ю только переключением муфты D из положения III в положение II. В этом состоянии планетарный механизм разблокируется и работает в режиме редуктора с передаточным числом U^b _ah=K+1 (см. фиг.1 справа вверху). Зубчатый венец 34 соединяет зубчатый венец 35 корпуса 1 с зубчатым венцом 37 эпициклического колеса 18 и останавливает его относительно корпуса 1. Крутящий момент поступает на солнечную шестерню 15 и снимается с водила 17 валом 5. Например:

8-я передача

Муфты А и С находятся в левом положении, муфта В - в правом, муфта D - в положении II (см. фиг.2 вверху в средней части).

Крутящий момент (см. фиг.1) от входного вала 2 муфтой 23 (А) передается зубчатым венцом 21, первичным валом 3, муфтой 24, парой шестерен 9-13, далее муфтой 27 (С) на вторичный вал 4 (муфта 25 в этом положении разъединяет шестерни 12 и 13), солнечную шестерню 15. Солнечная шестерня 15 вращает сателлиты 16, которые, обкатываясь относительно остановленного эпициклического колеса 18, вращают водило 17 с замедленной скоростью. Муфта 32 соединяет зубчатый венец 3 вала водила 5 с зубчатым венцом 31 выходного вала 6. Выходной вал 6 вращается со скоростью меньшей, чем скорость входного вала 2, но с увеличенным крутящим моментом.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: луч 3 от т.0 на нижней горизонтали слева (см. фиг.2) вверх налево к средней горизонтали и далее луч U^b _ah=K+1 направо вверх к т.8.

1-я передача

Переключаем муфты А и С в правое положение, а муфту В - в левое.

До солнечной шестерни 15 крутящий момент передается как на 9-й передаче, далее как на 8-й передаче.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат четыре луча: луч 1 от т.0 направо вверх, затем луч 3 направо вниз, далее луч 4 направо вверх и пологий луч U^b _ah=K+1 направо вверх к т.1.

Передачи заднего хода отличаются от предыдущих передач только переключением муфты D из положения II в положение I. Зубчатый венец 34 ползуна 33 соединяет зубчатый венец 35 с зубчатым венцом 36 водила и останавливает водило 17 относительно корпуса 1. Крутящий момент поступает на солнечную шестерню 15 и снимается с эпициклического колеса 18 - планетарный механизм работает в режиме редуктора с передаточным числом U^h _ab=-К, выходной вал 6 вращается в направлении, противоположном вращению солнечной шестерни 15. Например:

1-я передача заднего хода

Муфты А и С находятся в правом положении, муфта В - в левом, муфта D - в положении I.

Крутящий момент (см. фиг.1) от входного вала 2 до солнечной шестерни 15 передается как на 1-й и 9-й передачах переднего хода. Солнечная шестерня 15 вращает сателлиты 16, которые, обкатываясь относительно остановленного водила 17, вращают эпициклическое колесо 18 в направлении, противоположном вращению солнечной шестерни 15. По трубчатому валу 29 через зубчатый венец 28, по муфте 32 крутящий момент поступает на зубчатый венец 31 выходного вала 6.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат четыре луча: луч 1 от т.0 направо вверх, затем луч 3 направо вниз, далее луч 4 направо вверх и пологий луч U^h _ab=-К налево вниз к т.1R.

8-я передача заднего хода

Муфты А и С находятся в левом положении, муфта В - в правом, муфта D - в I положении.

Крутящий момент (см. фиг.1) от входного вала 2 передается на вторичный вал 4 и солнечную шестерню 15 как на 8-й и 16-й передачах переднего хода, далее как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: луч 3 от т.0 на нижней горизонтали слева (см. фиг.2) вверх налево к средней горизонтали и далее луч U^h _ab полого направо вниз к т.8R.

Шестнадцатиступенчатая несоосная вальнопланетарная коробка передач, содержащая корпус с размещенными в нем параллельно первичным и вторичным валами, расположенными на них четырьмя рядами попарно зацепленных шестерен, по две шестерни на каждом валу объединены в блоки, между средними рядами шестерен установлена сдвоенная двухпозиционная муфта, состоящая из двух противоположно развернутых муфт одностороннего действия, взаимосвязанных вилкой переключения, одна муфта установлена на зубчатом венце шестерни первичного вала, а другая муфта установлена на зубчатом венце шестерни вторичного вала, на ступице вторичного вала между свободно установленными шестернями расположена муфта переключения, на выходе вторичного вала закреплена солнечная шестерня простого трехзвенного планетарного механизма, водило и корпус эпициклического колеса имеют зубчатые венцы, расположенные рядом с зубчатым венцом корпуса, зубчатый венец выходного вала трехпозиционный, отличающаяся тем, что входной вал с зубчатым венцом и установленной на нем муфтой переключения расположен соосно с первичным валом, на котором закреплен зубчатый венец, рядом с ним установлен зубчатый венец трубчатого вала, на котором закреплена шестерня, зацепленная с шестерней блока шестерен вторичного вала, вторая шестерня блока зацеплена с шестерней, закрепленной на первичном валу, зубчатый венец вала водила двухпозиционный, муфта переключения, установленная на зубчатом венце выходного вала, имеет три внутренних зубчатых венца, на ползуне этой муфты переключения жестко закреплен зубчатый венец с внутренним и внешним зацеплениями, внешнее зацепление которого связано с трехпозиционным зубчатым венцом корпуса агрегата.