КОРОБКА ПЕРЕДАЧ Российский патент 1996 года по МПК B60K17/08 

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: Конструкции, конструирование и расчет. Трансмиссия/Под ред. А.И.Гришкевича. Мн. Высшая школа, 1985, с.240).

Эти агрегаты конструктивно сложны, металлоемки.

Наиболее близкой к предлагаемой является девятиступенчатая коробка передач (КП) ЯМЗ-201 (Там же, с.94, рис.3.14), состоящая из корпуса с размещенными в нем тремя валами, причем входной (первичный) и выходной (вторичный) валы соосны; шестернями, планетарным механизмом и муфтами переключения передач.

Такая КП характеризуется диапазоном, тяжелыми условиями работы синхронизаторов, в первую очередь синхронизатора планетарного демультипликатора, а также значительной металлоемкостью.

Целью изобретения является упрощение конструкции КП, снижение ее металлоемкости, облегчение условий работы синхронизаторов при одновременном увеличении диапазона.

Это достигается тем, что все шестерни на валах установлены свободно, причем на первичном валу закреплена солнечная шестерня планетарного механизма, водило этого механизма закреплено на трубчатом вторичном валу, расположенном на первичном валу, эпициклическое колесо планетарного механизма закреплено на выходном валу КП. Одна муфта расположена на ступице, закрепленной на первичном валу между шестернями, зацепленными с первым блоком шестерен промежуточного вала, другая муфта расположена на ступице, закрепленной на вторичном трубчатом валу между шестернями, зацепленными с вторым блоком шестерен промежуточного вала, между блоками шестерен установлена муфта одностороннего действия взаимосвазанная с подобной, но развернутой в другую сторону муфтой, установленной между шестернями первичного вала.

На фиг.1 приведена схема КП, имеющая семь передач переднего хода и одну передачу заднего хода.

На фиг.2 изображена лучевая диаграмма этой КП. По горизонталям отложены логарифмы передаточных чисел пар зубчатых зацеплений и КП в целом, на нижней шкале отложены величины передаточных чисел. Вертикальный луч соответствует передаточному числу, равному 1,0; луч, направленный направо, указывает на замедляющую передачу, чем положе луч, тем больше передаточное число. Луч, направленный налево, указывает на ускоряющую передачу.

На фиг.3 показаны положения муфт на различных передачах.

В опорах корпуса базовой КП 1 установлен первичный вал 2, на котором расположен трубчатый вторичный вал 3, параллельно этим валам закреплена ось 4 шестерен промежуточного вала. На первичном валу 2 свободно установлены шестерни 5, 6 и 7, а на трубчатом вторичном валу 3 шестерня 8. Шестерни 5 и 6 зацеплены с блоком шестерен 9 и 10, а шестерни 7 и 8 с блоком шестерен 11 и 12, установленным на оси 4. На выходе базовой КП 1 закреплен планетарный механизм 13. Его солнечная шестерня 14 закреплена на первичном валу 2, водило 15 с сателлитами 16 на трубчатом вторичном валу 3, а эпициклическое колесо 17 закреплено на выходному валу 18. Муфта А расположена между шестернями 5 и 6, сдвоенная муфта В между шестернями 6, 7 и 10, 11; муфта С между шестернями 7 и 8.

КП работает следующим образом.

На солнечную шестерню 14 крутящий момент на всех передачах поступает постоянно по первичному валу 2. Отличаются только величина передаточного числа и направление передачи момента, поступающего к водилу 15 с сателлитами 16. Оба потока суммируются на эпициклическом колесе 17 и снимаются выходным валом 18.

Передача 1. Муфты А и В находятся в левом положении, муфта С в правом (фиг. 3). Крутящий момент с первичного вала 3 (фиг.1) по муфте А передается на шестерни 5 и 9, далее по блоку шестерен 9 и 10, муфте В в левом положении, блоку шестерен 11 и 12, по шестерням 12 и 8, через муфту С в правом положении на вторичный вал 3 и водило 15 с сателлитами 16. Одновременно по первичному валу 2 на солнечную шестерню 14 поступает другая часть крутящего момента. Оба потока от солнечной шестерни и водила суммируются на эпициклическом колесе 17 и снимаются с выходного вала 18.

На лучевой диаграмме (фиг.2) эта передача представлена лучами, направленными из точки О вниз направо к точке 1 на оси логарифмов передаточного числа. Это лучи передаточных чисел шестерен 5-9, 12-8 и далее пологий луч передаточного числа планетарного механизма в дифференциальном (суммирующем) режиме.

Передача 2. Переключаем муфты А и В в правое положение (фиг.3). На водило 15 момент передается с первичного вала по муфте А, шестерне 6, муфте В, шестерням 7 и 11, далее как на передаче 1 (фиг.1).

На лучевой диаграмме (фиг.2) эта передача представлена лучами, направленными из точки О к точке 2. Это лучи 7-11, 12-8 и луч планетарного механизма, менее пологий, чем на 1 передаче.

Передача 3. Переключаем муфту В в левое положение (фиг.3). Момент с первичного вала 2 передается муфтой А, шестернями 6-10, муфтой В на блок шестерен 11-12 и далее, как на предыдущих передачах.

Передача 4. Переключаем все три муфты: А и С в левое положение, В в правое. До шестерни 10 момент передается как на передаче 1, далее по шестерням 10-6, муфте В, шестерне 7, на муфту С, трубчатый вал 3 и водило 15.

Передача 5. Переключаем муфту В в левое положение. До шестерни11 момент передается как на передаче 1, далее по шестерням 11-7, муфте С и далее, как на предыдущей передаче.

Передача 6 прямая. Переключаем муфты А и В в правое положение. Получаем прямую передачу, так как первичный 2 и вторичный 3 валы, а значит, и выходной вал 18 вращаются с одинаковой скоростью.

Передача 7 ускоряющая. Переключаем муфту В в левое положение. С первичного вала 2 момент передается муфтой А, шестернями 6-10, муфтой В от шестерни 10 на шестерню 11, шестернями 11-7, далее муфтой С, как на передаче 5.

На лучевой диаграмме (фиг.2) эта передача отражена лучами 6-10 и 11-7, указывающими на то, что водило 15 вращается с большей скоростью, чем солнечная шестерня 14. Далее луч планетарного механизма направлен к точке 7, получаем ускоряющую передачу.

Задний ход. При увеличении разности скоростей солнечной шестерни и водила происходит изменение направления вращения эпициклического колеса.

Муфта А находится в левом положении, муфты В и С в правом (фиг.3). Замедление скорости вращения водила 15 происходит за счет передачи момента по муфте А, шестернями 5-9, блоку шестерен 9, 10, шестерням 10-6, по муфте В между шестернями 6 и 7, шестернями 7-11, блоку 11, 12, шестерням 12-8, муфте С и трубчатому валу 3.

На лучевой диаграмме эта передача отражена лучами: 5-9 из точки 0 до первой горизонтали, далее вертикальный луч 10-6 до второй горизонтали, затем луч 7-11, направленный вверх направо, указывающий на незначительное замедление, луч 12-8 направлен вниз направо, он более пологий, что указывает на более значительное замедление, чем в парах шестерен 7-11 и 5-9. Последний луч направлен направо вверх к точке 1 на оси логарифма передаточного числа заднего хода.

Характер распределения передач зависит от диапазона и интервалов базовой КП и внутреннего параметра планетарного механизма. Лучевая диаграмма, представленная на фиг.2, получена при внутреннем параметре планетарного механизма К-2, интервале базовой КП, равном 1,23, что дает диапазон основной (базовой) КП, равный 3,46. Диапазон КП вместе с планетарным механизмом в данном случае более 30, что позволяет эксплуатировать транспортное средство практически в любых дорожных условиях.

По сравнению с прототипом уменьшается число шестерен внешнего зацепления в базовой КП с 13 до 8, исключается мощный синхронизатор переключения поддиапазонов планетарного демультипликатора, КП из четырехходовой становится трехходовой, интервалы между передачи снижаются от 1,35 до 1,23, что улучшает условия работы синхронизаторов.

Экономический эффект выражается в удешевлении КП за счет ее упрощения, снижения металлоемкости, повышения работоспособности при расширении эксплутационных показателей за счет увеличения диапазона передаточных чисел.

Использование: на транспортных средствах - автомобилях, тракторах, дорожностроительной и сельскохозяйственной технике. Сущность изобретения: планетарный механизм выполняет функции в качестве дифференциала, при этом к солнечной шестерне 14 момент подается напрямую, а к водилу 15 с сателлитами 16 - с различными передаточными числами. Скорость вращения эпициклического колеса 17 и момент на нем изменяются в более широких пределах, чем на входе в планетарный механизм. Свободная установка шестерен на валах обеспечивает увеличение числа передач - 8 шестерен реализуют 8 различных передач: 7 вперед и одну передачу заднего хода. 3 ил.

КОРОБКА ПЕРЕДАЧ, содержащая корпус с размещенными в нем валами, шестернями, планетарным механизмом, муфтами переключения передач, отличающаяся тем, что солнечная шестерня планетарного механизма закреплена на первичном валу, при этом на первичном валу расположен вторичный вал, выполненный трубчатым, на котором закреплено водило с сателлитами, эпициклическое колесо планетарного механизма закреплено на выходном валу, на первичном валу свободно установлены три шестерни, две из них зацеплены с шестернями первого блока шестерен, свободно установленного на промежуточном валу, на котором также свободно установлен второй блок шестерен, одна шестерня которого зацеплена с третьей шестерней первичного вала, другая - с шестерней, сводобно установленной на трубчатом вторичном валу, на ступице которого между шестернями, зацепленными с вторым блоком, расположена муфта переключения, вторая муфта переключения расположена на ступице, закрепленной на первичном валу между шестернями, зацепленными с первым блоком, а на блоке шестерен промежуточного вала и шестерне первичного вала установлены взаимодействующие односторонние муфты.