КОРОБКА ПЕРЕДАЧ Российский патент 1994 года по МПК B60K17/06 

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. А.И.Гришкевича. - Мн.: Высш.шк., 1985. - 240 с.).

Такие трансмиссионные агрегаты конструктивно сложны, металлоемки.

Наиболее близкой к предлагаемой коробке передач (КП) является одиннадцатиступенчатая КП, которая состоит из корпуса с размещенными в нем валами, шестью шестернями внешнего зацепления, простым трехзвенным планетарным механизмом и пятью муфтами управления.

Такая КП имеет ограниченные кинематические возможности.

Цель изобретения - расширение кинематических возможностей КП за счет увеличения числа передач и диапазона.

Указанная цель достигается тем, что входной вал размещен несоосно остальным валам. На входном валу свободно установлены три шестерни, две из них объединены в блок. На трубчатом валу привода водила свободно установлен дополнительный вал, на котором размещены блок шестерен и отдельная свободно установленная шестерня, зацепленные с шестернями входного вала. Две муфты размещены между блоками шестерен и отдельными шестернями. Муфта остановки солнечной шестерни и привода ее и водила размещена на входе соосных валов.

Расширение кинематических возможностей достигается интенсификацией использования шестерен внешнего зацепления, которые обеспечивают четыре варианта передач вместо трех, а также расширенного использования кинематических возможностей планетарного механизма, реализующего по шесть передач при каждом варианте входа в этот механизм. Итого - 24 варианта передач.

На фиг. 1 изображена схема двадцатиступенчатой КП; на фиг.2 - лучевая диаграмма КП.

В табл.1 указана работа муфт управления - соединение деталей КП при различных положениях муфт; в табл.2 - положения муфт управления при различных передачах.

В корпусе КП 1 в опорах установлен входной вал 2, на котором свободно размещены шестерни 3 и 4, объединенные в блок 5, а также отдельная шестерня 6. Параллельно входному валу 1 установлен вал 7 привода солнечной шестерни а 8 планетарного механизма (ПМ). На валу 7 размещен трубчатый вал 9 привода водила h 10, который сателлитами 11 зацеплен с солнечной шестерней 8 и эпициклическим колесом b 12 ПМ. На трубчатом валу 7 размещен дополнительный вал 13, на котором свободно установлены отдельная шестерня 14 и шестерни 15 и 16, объединенные в блок 17. Эти шестерни зацеплены с шестернями входного вала соответственно 3, 4 и 6. Соосно валам 7, 9 и 13 размещен выходной вал 18. На входном валу установлена муфта А. Муфта В установлена на входе соосных валов. Муфта С размещена на дополнительном валу между шестернями 14 и 15. Муфта D установлена между ПМ и дополнительным валом, а муфта Е - между ПМ и выходным валом.

Работа КП осуществляется следующим образом.

ПМ обеспечивает шесть вариантов редукторных передач (две замедляющие, одну прямую, две ускоряющие и одну передачу заднего хода), три пары шестерен внешнего зацепления реализуют четыре передачи на входе в ПМ.

Самая медленная (первая) передача на входе в ПМ обеспечивается переключением муфты А в третье положение, а муфты С - в первое. При этом момент с вала 1 через муфту А поступает на шестерни 6-16, по блоку 17 на шестерни 15-4, по блоку 5 на шестерни 3-14 и через муфту С на дополнительный вал 13 (фиг.2, из точки 0 луч 6-16, затем вверх 15-4 и вниз 3-14).

Вторая передача в шестеренчатом редукторе достигается переключением муфты А в первое положение, при этом момент между валами передается по шестерням 3-14 (фиг.2, луч 3-14 из точки 0 направо-вниз).

Третья передача в этом редукторе возникает при переключении обеих муфт в третье положение, при этом момент передается по шестерням 6-16 (фиг.2, луч 6-16).

Четвертая передача на входе в ПМ реализуется через шестерни 4-15, для этого необходимо передвинуть муфту А из третьего положения в первое (фиг.2, луч 4-15).

Самая медленная передача в ПМ - U_ah^b - образуется при остановленном эпициклическом колесе - b. Верхний индекс указывает на остановленное звено, нижние индексы - на вход и выход момента. Момент поступает в ПМ на солнечную шестерню - а, выходит с водила - h, так реализуются 1, 2, 3 и 4 передачи КП (фиг.2).

Замедляющая передача в ПМ - U_bh^a возникает при остановленной солнечной шестерне - а. Крутящий момент поступает на эпициклическое колесо - b, увеличенный момент снимается также с водила - h, таким образом реализуются 5, 6, 7 и 9 передачи КП (фиг.2).

Прямая передача в ПМ образуется при его блокировке - жесткой связи двух его звеньев или при передаче момента через одно из звеньев ПМ. Так реализуются 8, 10, 11 и 13 передачи КП (фиг.2).

Ускоряющая передача в ПМ - U_hb^a образуется, как и при замедляющей передаче, остановкой солнечной шестерни - а относительно корпуса, но меняются вход и выход момента. Момент поступает на водило - h, снимается с эпициклического колеса b. Так получены передачи 12, 14, 15 и 16 КП.

Максимальное увеличение частоты вращения на выходе из ПМ по отношению к входу возникает при остановленном эпициклическом колесе - U_ha^b. Как и в предыдущем случае, момент поступает на водило - h, а снимается с солнечной шестерни - а. Таким образом, реализуются передачи 17, 18, 19 и 20 (фиг.2).

1-я передача
От входного вала 2 крутящий момент через муфту А в третьем положении передается по шестерням 6-16, по блоку 17, шестерням 15-4, блоку 5, шестерням 3-14, через муфту С в первом положении поступает на дополнительный вал 13. От вала 13 через муфту В во втором положении момент поступает на солнечную шестерню - а, момент снимается на выходной вал 18 с водила - h муфтой Е во втором положении, при этом эпициклическое колесо b остановлено муфтой D в четвертом положении (табл.1 и 2).

2-я передача
Отличается от первой переключением муфты А в первое положение.

3-я передача
Отличается от первой передачи переключением муфты С в третье положение.

4-я передача
Отличается от третьей передачи переключением муфты А из третьего положения в первое (фиг.2 и табл.2).

5-я передача
Вход в ПМ соответствует первой передаче, но момент поступает не на солнечную шестерню - а, на эпициклическое колесо - b, через муфту D во втором положении. Солнечная шестерня - а остановлена муфтой В в первом положении.

6-я передача
Отличается от пятой передачи переключением муфты А в первое положение (фиг.2 и табл.2).

7-я передача
Отличается от пятой передачи переключением муфты С в третье положение (табл.2 и фиг.2).

8-я передача
Вход до ПМ соответствует 1-й и 5-й передачам, но момент через ПМ передается напрямую. По отношению к пятой передаче, муфта В в третьем положении обеспечивает подачу момента на водило - h (табл.1 и 2).

9-я передача
Отличается от 7-й передачи переключением муфты А в первое положение.

10-я передача
Отличается от 8-й передачи переключением муфт А и D в первое положение.

11-я передача
Отличается от 10-й передачи переключением муфт А и С в третье положение.

12-я передача
Соответствует 5-й передаче, но в ПМ вход и выход поменялись местами при переключении муфт D и Е в первое положение.

13-я передача
Отличается от 11-й передачи переключением муфты А в первое положение.

14-я передача
Отличается от 12-й передачи переключением муфты А в первое положение.

15-я передача
Отличается от 14-й передачи переключением муфт А и С в третье положение.

16-я передача
Отличается от 15-й передачи переключением муфты А в первое положение.

17-я передача
Отличается от 1-й передачи заменой входа и выхода в ПМ. Муфта В в третьем положении передает момент с вала 13 на водило - h, муфта Е в третьем положении соединяет солнечную шестерню - а с выходным валом 18. Эпициклическая шестерня, как и на 1 передаче, остановлена муфтой D в четвертом положении (табл.1 и 2, фиг.2).

18-я передача
Отличается от 17-й передачи переключением муфты А в первое положение.

19-я передача
Отличается от 17-й передачи переключением муфты С в третье положение.

20-я передача
Отличается от 19-й передачи переключением муфты А в первое положение (табл.1 и 2, фиг.2).

Передачи заднего хода - U_ab^h
1-я передача
Соответствует первой передаче переднего хода, но вместо эпициклического колеса b остановлено водило h муфтой D в третьем положении. Момент поступает на солнечную шестерню а, через муфту В во втором положении, а снимается с эпициклического колеса b через муфту Е в первом положении (табл.1 и 2, фиг.2).

2-я передача
Отличается от первой передачи заднего хода переключением муфты А в первое положение.

3-ья передача
Отличается от 1-й передачи переключением муфты С в третье положение.

4-я передача
Отличается от 3-ей передачи переключением муфты А в первое положение (табл.1 и 2, фиг.2).

На фиг.2 и в табл.2 приведены результаты при заданных параметрах планетарного механизма К = 2,0 и передаточных числах пар шестерен. При изменении этого параметра и передаточных чисел шестерен получим другие распределения передач КП.

Эффект выражается в том, что по сравнению с прототипом число передач переднего хода увеличилось с 11 до 20, а заднего хода - удвоилось. Расширился и диапазон КП в основном за счет ускоряющих передач. Увеличение числа передач и диапазона КП позволяет эксплуатировать транспортное средство при работе двигателя на оптимальном экономическом и экологическом режиме за счет возможности выбора рационального передаточного числа в трансмиссии.

Использование: в транспортных средствах - автомобилях, тягачах, тракторах, в дорожностроительной и сельскохозяйственной технике и т.д. Сущность изобретения: интенсифицировано использование шестерен внешнего зацепления за счет того, что входной вал размещен несоосно остальным валам. На входном валу свободно установлены три шестерни, две из них объединены в блок. На рубчатом валу привода водила свободно установлен дополнительный вал, на котором размещены блок шестерен и отдельная свободно установленная шестерня, зацепленные с шестернями входного вала. Две муфты размещены между блоками шестерен и отдельными шестернями. Муфта остановки солнечной шестерни и привода ее водила размещены на входе соосных валов. 2 ил., 2 табл.

КОРОБКА ПЕРЕДАЧ, содержащая корпус, размещенные в нем валы, шестерни внешнего зацепления, простой трехзвенный планетарный механизм и муфты управления, причем трубчатый вал привода водила установлен на валу привода солнечной шестерни, муфта на выходе агрегата выборочно соединяет одно из звеньев планетарного механизма с выходным валом, отличающаяся тем, что входной вал размещен несоосно с остальными валами, на входном валу свободно установлены три шестерни, две из них объединены в блок, на трубчатом валу привода водила свободно установлен дополнительный вал, на котором размещены блок шестерен и отдельная свободно установленная шестерня, зацепленные с шестернями входного вала, две муфты размещены между блоками шестерен и отдельными шестернями, муфта остановки солнечной шестерни и привода ее и водила размещена на входе соосных валов.