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: Конструкция, 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, задним дополнительным планетарным редуктором и муфтами переключения передач.

Такая КП характеризуется ограниченным диапазоном передаточных чисел и количеством передач, недостаточным для современных автомобилей-тягачей, тяжелыми условиями работы синхронизаторов, в первую очередь синхронизатора планетарного демультипликатора, а также значительной металлоемкостью.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей транспортного средства за счет увеличения числа передач, расширения диапазона передаточных чисел коробки передач при упрощении ее конструкции и снижении металлоемкости.

Цель достигается тем, что на первичном валу закреплена солнечная шестерня планетарного механизма, водило с сателлитами закреплено на вторичном трубчатом валу, расположенном на первичном валу, эпициклическое колесо закреплено на выходном валу, все шестерни на валах установлены свободно, причем четыре на первичном валу и одна на вторичном валу, эти шестерни зацеплены с шестернями, расположенными на оси промежуточного вала, одна из этих шестерен установлена отдельно, по обе стороны от этой шестерни размещены два блока шестерен, между шестерней и блоками шестерен расположены односторонние муфты, взаимосвязанные с подобными муфтами, установленными на шестернях первичного вала, одна муфта переключения расположена на ступице, закрепленной на первичном валу, аналогичная муфта расположена на ступице, закрепленной на вторичном валу.

На фиг. 1 приведена схема КП, имеющая 14 передач переднего хода и 2 передачи заднего хода.

На фиг.2 изображена лучевая диаграмма этой КП. На горизонталях 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 КП.

В опорах корпуса базовой КП 1 установлен первичный вал 2, на котором расположен вторичный трубчатый вал 3. Параллельно этим валам закреплена ось 4 шестерен промежуточного вала. На первичном валу 2 свободно установлены шестерни 5-8, шестерня 9 установлена на трубчатом валу 3. Все эти шестерни зацеплены с шестернями 10-14 промежуточного вала соответственно. Шестерни 10 и 11, 13 м 14 объединены в блоки. На выходе базовой КП 1 закреплен планетарный механизм 15. Солнечная шестерня 16 этого механизма закреплена на первичном валу 2. Водило 17 с сателлитами 18 закреплено на трубчатом вторичном валу 3. Эпициклическое колесо 19 закреплено на выходном валу 20.

Работает КП следующим образом.

Планетарный механизм 15 используется как дифференциал, суммирующий два потока мощности. Первый поток поступает по первичному валу 2 напрямую на солнечную шестерню 16. Второй поток мощности поступает от вторичного вала 3 на водило 17 с сателлитами 18. Скорость вращения вторичного вала ступенчато изменяется при переключении передач. Оба потока мощности суммируются на эпициклическом колесе 19 и снимаются с выходного вала 20. Причем изменение скорости вращения вала 20 и крутящий момент на нем значительно отличаются от этих параметров на вторичном валу 3.

Передача 1. Муфта А в левом положении, а муфты В, С и Д в правом (фиг. 3).

Крутящий момент с первичного вала 2 (фиг.1) муфтой А передается на пару шестерен 5-10, далее по блоку шестерен 10, 11, муфте В, шестерне 12, муфте С, блоку шестерен 13, 14, паре шестерен 14-9, муфте Д на вторичный вал 3 и водило 17 с сателлитами 18. Другой поток поступает по первичному валу 2 на солнечную шестерню 16. Суммарный поток снимается эпициклическим колесом 19 на выходной вал 20.

На лучевой диаграмме (фиг. 2) эта передача представлена тремя лучами, направленными из точки О направо вниз к точке 1:луч 5-10 до первой горизонтали, затем луч 14-9 до второй горизонтали и самый пологий луч характеризует работу планетарного механизма (ПМ) от второй горизонтали до точки 1. На предпоследней горизонтали отсечен отрезок по оси логарифма передаточного числа величиной более 1,3, что соответствует передаточному числу первой передачи более 20 (см. последнюю горизонталь).

Передача 2. Переключаем муфту С в левое положение (фиг.3).

До шестерни 12 момент передается, как на передаче 1, затем по паре шестерен 12-7, по муфте С на пару шестерен 8-13 и далее, как на передаче 1.

На лучевой диаграмме эта передача (фиг.2) представлена пятью лучами: 5-10 направо вниз, 12-7 вертикально вниз, 8-13 налево вверх, 14-9 направо вниз и пологим лучом ПМ направо вниз к точке 2.

Передача 3. Переключаем муфты В и Д в левое, и С в правое положение (фиг.3).

До шестерни 11 момент передается, как на предыдущих передачах, затем по паре шестерен 11-6, муфте В, паре шестерен 7-12, муфте С, по шестерням 13-8 и по муфте Д на вторичный вал 3 и далее, как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме (фиг. 2) эта передача представлена пятью лучами: 5-10, 11-6 направо круто вниз, 7-12 вертикально вверх, 13-8 направо вниз самый крутой, луч ПМ к точке 3.

Передача 4. Переключаем муфту С в левое положение все муфты в левом положении.

До шестерни 6 момент передается, как на предыдущей передаче, затем по муфтам В и С, шестерням 7 и 8 на муфту Д и далее, как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя первыми лучами предыдущей передачи, затем идет луч ПМ к точке 4.

Передача 5. Муфты В и С переключаем в правое положение.

До шестерни11 момент передается, как на предыдущих передачах, затем по муфтам В и С, шестерне 12 на пару шестерен 13-8 и далее, как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена тремя лучами: 5-10, 13-8 и лучом ПМ.

Передача 6. Муфту С переключаем в левое положение.

До шестерни 12 момент передается, как на предыдущей передаче, затем по паре шестерен 12-7, муфте С на шестерню 8 и далее, как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме эта передача отражена тремя лучами: 5-10, вертикальным лучом 12-7 и лучом ПМ.

Передача 7. Изменяем положение всех четырех муфт. С первичного вала 2 муфтами А и В момент передается на пару шестерен 7-12, далее, как на первой передаче.

На лучевой диаграмме эту передачу отражают три луча: вертикальный 7-12, 14-9 и луч ПМ к точке 7.

Передача 8. Муфту С переключаем в левое положение. С первичного вала 2 момент передается муфтой А, шестерней 6, муфтой В, шестерней 7, муфтой С на пару шестерен 8-13, далее, как на пре-дыдущей передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучом 8-13 налево круто вниз, 14-9 и лучом ПМ.

Передача 9. Переключаем муфты В и С в правое положение все муфты в правом положении.

С первичного вала 2 момент передается муфтой А, парой шестерен 6-11, муфта В, шестерне 12, муфте С на шестерню 13 и как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме эта передача смещена влево относительно предыдущей передачи.

Передача 10. Переключаем муфту С в левое положение.

До шестерни 12 момент передается, как на предыдущей передаче, затем по паре шестерен 12-7, муфте С, паре шестерен 8-13, далее, как не предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена пятью лучами: 6-11, вертикальным 12-7, 8-13 налево вверх, 14-9 и лучом ПМ.

Передача 11. Переключаем муфту В и Д в левое, а муфту С в правое положение. С первичного вала 2 момент передается муфтой А на шестерню 6, муфтой В на пару шестерен 7-12 и далее, как на передаче 5.

На лучевой диаграмме три луча: вертикальный 7-12, 13-8 направо круто вниз и луч ПМ представляют эту передачу.

Передача 12 прямая. Переключаем муфту С в левое положение.

Первичный вал 2 муфтами А, В, С и Д через шестерни 6, 7 и 8 соединяется с вторичным валом 3.

На лучевой диаграмме это вертикальный луч от точки О к точке 12.

Передача 13. Муфты В и С переключаем в правое положение.

До шестерни 11 момент передается, как на передачах 9 и 10, затем по муфтам В и С, шестерне 12, далее, как на передачах 5 и 11.

На лучевой диаграмме три луча: 6-11, 13-8 направо круто вниз и луч ПМ представляют эту передачу.

Передача 14. Переключаем муфту С в левое положение.

До шестерни 7 момент передается, как на передаче 10, далее, как на передаче 6.

На лучевой диаграмме три луча: 6-11, вертикальный 12-7 и луч ПМ представляют эту передачу.

Задний ход.

Передача 1. Муфты А, В и С в левом положении, муфта Д в правом (фиг.3).

До шестерни 6 момент передается, как на передаче 4, затем по муфте В, шестерне 7, муфте С и далее, как на передаче 2 (фиг.1).

На лучевой диаграмме эта передача отражена пятью лучами: 5-10, 11-6 направо вниз, 8-13 налево круто вверх, 14-9 и самый пологий луч направо вверх с общим передаточным числом передачи более 60.

Передача 2. Муфту С переключаем в правое положение (фиг.3).

До шестерни 6 момент передается, как на предыдущей передаче, затем по муфте В, шестерням 7-12, муфте С блоку шестерен 13, 14 и как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена пятью лучами: 5-10, 11-6, 7-12 вертикально вверх, 14-9 и лучом ПМ к точке 2 на оси логарифма передаточного числа заднего хода. Общее передаточное число этой передачи около 10.

Характер распределения передач зависит от диапазона и интервалов базовой КП и внутреннего параметра планетарного механизма. Лучевая диаграмме, приведенная на фиг.2, получена при внутреннем параметре планетарного механизма К 2,0, интервале базовой КП, равном 1,1, что обеспечивает диапазон базовой КП, равный 3,3. Диапазон всей КП (вместе с планетарным механизмом) близок к 30, что позволяет эксплуатировать транспортное средство практически в любых дорожных условиях.

По сравнению с прототипом число шестерен базовой КП уменьшилось с 13 до 10, при этом число передач переднего хода увеличилось с 9 до 14, также значительно увеличился диапазон УП с 13 почти до 30. Металлоемкость КП уменьшилась не только за счет шестерен, но и за счет исключения мощного синхронизатора переключения планетарного демультипликатора. Снижение интервалов базовой КП до 1,1 значительно упрощает переключение передач, при таких малых интервалах возможно переключение передач простыми муфтами без синхронизаторов
Экономический эффект выражается в расширении условий эксплуатации транспортного средства, повышении эффективности его использования при работе двигателя на режиме близком к оптимальному за счет подбора рационального передаточного числа в трансмиссии, в удешевлении КП за счет ее упрощения, снижения металлоемкости.

Использование: на транспортных средствах, а именно автомобилях-тягачах, тракторах, дорожностроительной технике, сельскохозяйственной и специальной технике. Сущность изобретения: планетарный механизм на выходе коробки передач выполняет функции дифференциала в суммирующем режиме, при этом один поток мощности подается напрямую к солнечной шестерне 16, другой с различными передаточными числами - к водилу 17 с сателлитами 18. Скорость вращения эпициклического колеса 19 и момент на нем изменяются в более широких пределах, чем на входе в планетарный механизм. Свободная установка шестерен на валах обеспечивает увеличение числа передач - 10 шестерен реализуют 16 различных передач (14 передач переднего хода и 2 передачи заднего хода). 3 ил.

КОРОБКА ПЕРЕДАЧ, содержащая корпус с размещенными в нем валами, шестернями, планетарным механизмом, муфтами переключения передач, отличающаяся тем, что на первичном валу закреплена солнечная шестерня планетарного механизма, на первичном валу расположен трубчатый вторичный вал, на котором закреплено водило с сателлитами, эпициклическое колесо закреплено на выходном валу, на первичном валу свободно установлены четыре шестерни, одна шестерня установлена на вторичном валу, все эти шестерни зацеплены с шестернями, свободно установленными на оси промежуточного вала, причем средняя шестерня выполнена отдельной, остальные объединены в два блока и расположены по обе стороны отдельной шестерни, на ступице, закрепленной на первичном валу между шестернями, зацепленными с шестернями первого блока, расположена муфта, другая муфта расположена на ступице, закрепленной на вторичном валу между шестернями, зацепленными с шестернями второго блока, между отдельной шестерней и блоками шестерен установлены односторонние муфты с возможностью взаимодействия с аналогичными муфтами, расположенными на шестернях первичного вала.