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 и металлоемки.

Наиболее близкой к предлагаемой является девятиступенчатая коробка передач (КП) ЯМЗ-201 (там же, с. 94, рис.3.14), состоящая из базовой КП и заднего дополнительного планетарного редуктора. Базовая КП трехвальная, для пяти передач переднего хода использует 10 шестерен и тр шестерни для передач заднего хода. Планетарный редуктор реализует две передачи: прямую при блокировке водила и эпициклического колеса, замедляющую при осчановленном эпициклическом колесе. Можно получить 10 передач переднего хода, используется только 9.

КП имеет излишнюю металлоемкость при ограниченных кинематических возможностях 13 шестерен и планетарный механизм позволяют получить только 10 передач переднего хода в незначительном диапазоне передаточных чисел 13.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей транспортного средства за счет увеличения числа передач и диапазона передаточных чисел при удобном переключении передач с малыми интервалами в базовой коробке передач и снижение металлоемкости агрегата.

Цель достигается тем, что все шестерни базовой КП установлены свободно, на выходе базовой КП установлен планетарный механизм, солнечная шестерня которого закреплена на выходе первичного вала, водило закреплено на трубчатых валах, расположенных на первичном и выходном валах, водило или эпициклическое колесо соединяется с выходным валом.

На фиг.1 изображена схема 14-ступенчатой КП.

На фиг.2 представлена лучевая диаграмма этой КП. На горизонталях приведены логарифмы передаточных чисел пар шестерен и различных передач. 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 переключения передач на различных передачах.

В опорах КП 1 расположен первичный вал 2, на нем установлен трубчатый вторичный вал 3, соосно первичному валу размещен выходной вал 4. Ось промежуточного вала 5 расположена параллельно ранее указанным валам. Три шестерни 6-8 свободно установлены на первичном валу 2, а шестерня 9 на вторичном трубчатом валу 3. Шестерня 6-9 зацеплены с четырьмя шестернями 10-13, объединенными в два блока и свободно установленными на оси промежуточного вала 5. Солнечная шестерня 14 планетарного механизма закреплена на выходе первичного вала 2. Водило 15 сателлитами 16 зацеплено с солнечной шестерней 14 и эпициклическим колесом 17. Водило 15 закреплено на трубчатом валу 3. Муфта А расположена на ступице, закрепленной на первичном валу 2 между шестернями 6 и 7. Взаимосвязанные односторонние муфты В установлены между шестернями 7 и 8 первичного вала и между блоками шестерен промежуточного вала 5. Муфта С расположена на ступице, закрепленной на фланце трубчатого вала 3 между шестернями 8 и 9. Муфта Д установлена на ступице, закрепленной на выходном валу.

КП работает следующим образом.

8 шестерен базовой КП обеспечивают 8 передач на входе в планетарный механизм, который работает на двух режимах. Первый режим обеспечивает прямую передачу, в этом случае эпициклическое колесо 17 вращается вхолостую. На вором режиме крутящий момент поступает на планетарный механизм двумя потоками: первый поток с первичного вала 2 поступает на солнечную шестерню 14, второй поток по шестерням на различных передачах поступает на водило 15. Оба потока сателлитами 16 складываются на эпициклическое колесо 17 и снимаются на выходной вал 4. Скорость и направление вращения ведомого звена 17 существенно зависят от разности скоростей вращения ведущих звеньев 14 и 15.

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

Крутящий момент передается двумя потоками (фиг. 1): первый поток от первичного вала 2 на солнечную шестерню 14, второй поток с первичного вала передается муфтой А, шестерней 7, муфтой В на пару шестерен 8-12, по блоку 12, 13, паре шестерен 13-9, муфте С на трубчатый вторичный вал 3, водило 15. Сателлитами 16 оба потока передаются на эпициклическое колесо 17 и муфтой Д снимаются на выходной вал 4.

На лучевой диаграмме (фиг.2) эта передача представлена лучами, выходящими из точки О: первый поток вертикальный луч 7-11 до второй горизонтали, далее пологий луч 2-14-16 направо вниз к точке 1, второй поток лучи направо вниз: 8-12, 13-9 и 3-15-16.

Передача 2. Муфты А и В переключаем в левое положение (фиг.3).

Первый поток передается, как на предыдущей передаче (фиг.1), второй поток с первичного вала 2 муфтой А передается на пару шестерен 6-10, по блоку 10, 11, муфтой В на блок 12, 13, далее, как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме (фиг.3) эта передача представлена лучами: первый поток, как не предыдущей передаче, на луч 2-14-16 направлен вниз направо круче к точке 2, второй поток отражен средним лучом 6-10, далее луч 13-8, параллельный лучу первой передачи, и луч 3-15-16 к точке 2 на оси логарифма передаточного числа.

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

Крутящий момент передается одним потоком (фиг.1) с первичного вала 2 муфтой А на пару шестерен 6-10, далее блоком 10, 11, парой шестерен 11-7, муфтой В на пару шестерен 8-12, блоком 12, 13 на пару шестерен 13-9, муфтой С на трубчатый вал 3, водило 15, муфтой Д на выходной вал 4.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами: средний луч из точки О 6-10, далее вертикальный луч 11-7, луч 8-12 направо вверх, луч 13-9 направо вниз и вертикальный луч 3-15 к точке 3.

Передача 4. Переключаем муфту А в правое положение все муфты в правом положении (фиг.3).

Крутящий момент передается также одним потоком, который соответствует второму потоку первой передачи (фиг.1).

На лучевой диаграмме (фиг. 2) эта передача представлена лучами: 8-12, 13-9 и 3-15.

Передача 5. Переключаем муфты В и Д в левое положение (фиг.3).

Крутящий момент передается двумя потоками, второй поток с первичного вала 2 муфтой А передается на пару шестерен 7-11 (фиг.1), муфтой В на блок 12, 13, далее, как на передачах 1 и 2.

На лучевой диаграмме (фиг.2) лучи 7-11, 13-9, 3-15-16 и 2-14-16 отражают эту передачу.

Передача 6. Переключаем муфту А в левое, а муфту Д в правое положение (фиг.3).

Крутящий момент передается одним потоком, соответствующим второму потоку второй передачи.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами: 6-10, 13-9 и 3-15.

Передача 7. Муфту А переключаем в правое положение.

Передача крутящего момента соответствует второму потоку пятой передачи.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами: 7-11, 13-9 и 3-15.

Передача 8. Изменяем положения всех муфт.

Момент передается двумя потоками. Второй поток передается парой шестерен 6-10, блоком 10, 11, парой шестерен 11-7, муфтой В, шестерней 8, муфтой С на трубчатый вал 3 и далее, как на всех суммирующих передачах: 1, 2, 5, 8, 12, 14 и передаче заднего хода.

На лучевой диаграмме лучи 6-10, 11-7, 3-15-16, 7-11, 2-14-16 представляют эту передачу.

Передача 9. Переключаем муфту Д в правое положение.

Отключаем первый поток, так как эпициклическое колесо 17 выключено из работы. Передача момента соответствует второму потоку предыдущей передачи.

Лучи 6-10, 11-7 и 3-15 соответствуют этой передаче.

Передача 10 прямая. Переключаем муфту А в правое положение.

Момент передается с первичного вала 2 муфтой А, шестерней 7, муфтой В, шестерней 8, муфтой С на трубчатый вал 3, водило 15, муфтой С на выходной вал 4.

На лучевой диаграмме вертикальный луч из точки О к точке 10 представляет эту передачу.

Передача 11. Муфты А и В переключаем в левое положение.

Момент передается одним потоком с первичного вала 2 муфтой А, парой шестерен 6-10, блоком 10, 11, муфтой В, парой шестерен 12-8, муфтой С на трубчатый вал 3 и далее, как на предыдущей передаче.

Лучи 6-10, 12-8 и 3-15 указывают на эту передачу.

Передача 12. Муфту Д переключаем в левое положение все муфты в левом положении.

Момент передается двумя потоками, второй поток соответствует передаче 11, первый поток, как обычно, с первичного вала 2 поступает на солнечную шестерню 14 и сателлиты 16, оба потока складываются на эпициклическом колесе 17 и снимаются с выходного вала 4.

На лучевой диаграмме вертикальный луч до второй горизонтали, далее луч 2-14-16 и лучи 6-10, 12-8, 3-15-16 отражают эту передачу.

Передача 13. Переключаем муфты А и Д в правое положение.

Момент передается одним потоком с первичного вала 2 муфтой А, парой шестерен 7-11, муфтой В, парой шестерен 12-8, далее, как на передаче 11.

Лучи 7-11, 12-8 и 3-15 соответствуют этой передаче.

Передача 14. Переключаем муфту Д в левое положение.

Момент передается двумя потоками, второй поток соответствует предыдущей передаче.

Лучи 7-11, 2-14-16 и 12-8, 3-15-16 представляют эту передачу.

Задний ход.

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

Момент передается двумя потоками. При увеличении разности скоростей вращения солнечной шестерни 14 и водила 15 направление вращения эпициклического колеса 17 изменяется в обратную сторону. Первый поток поступает, как обычно, второй поток, как на третьей передаче.

На лучевой диаграмме (фиг. 2) эта передача представлена: первый поток вертикальный луч до второй горизонтали, затем луч 2-14-16 направо вверх к точке 1 на оси логарифма передаточного числа заднего хода, второй поток лучи 6-10, 11-7, 8-12, 13-9 и 3-15-16.

Экономический эффект выражается в расширении эксплуатационных возможностей транспортного средства за счет увеличения числа передач переднего хода с 10 до 14 и диапазона передаточных чисел с 13 до 20 при улучшении условий переключения передач вследствие незначительных интервалов соседних передач базовой КП (1,26), а также при снижении металлоемкости агрегата вместо 13 шестерен используется только 8.

Распределение передач, приведенное на фиг.2, получено при внутреннем параметре планетарного механизма К 2,0 и максимальном передаточном числе пары шестерен 1,58. Характер передач существенно изменяется при изменении параметра планетарного механизма и передаточных чисел пар шестерен.

Использование: на автомобилях-тягачах, тракторах, дорожно-строительной, сельскохозяйственной и специальной технике. Сущность изобретения: восемь шестерен, свободно установленных на валах коробки передач, обеспечивают восемь передая с узкими интервалами между ними, облегчающими переключение передач. Задний дополнительный планетарный механизм используют на двух режимах: прямая передача, когда эпициклическое колесо 17 выключено, и работа в дифференциальном (суммирующем) режиме, когда крутящий момент поступает на солнечную шестерню 14 и водило 15, а снимается с эпициклического колеса 17. На втором режиме скорость и направление вращения ведомого звена существенно зависят от разности скоростей вращения ведущих звеньев. 3 ил.

КОРОБКА ПЕРЕДАЧ, содержащая корпус с размещенными в нем валами, шестернями, планетарным механизмом, муфтами переключения передач, причем первичный и вторичный валы соосны, промежуточный вал расположен параллельно соосным валам, планетарный механизм установлен на выходе коробки передач, отличающаяся тем, что солнечная шестерня планетарного механизма закреплена на первичном валу, вторичный вал выполнен трубчатым и расположен на первичном и выходном валах, в средней части трубчатого вала закреплено водило, опора эпициклического колеса расположена на трубчатом валу, все шестерни на валах установлены свободно, на промежуточном валу шестерни объединены в два блока по две шестерни, на первичном валу между шестернями, зацепленными с шестернями первого блока, закреплена ступица, на которой расположена муфта переключения передач, такая же муфта установлена на ступице, закрепленной на фланце трубчатого вала между шестернями, зацепленными с шестернями второго блока, между блоками шестерен установлена односторонняя муфта, взаимосвязанная с аналогичной муфтой, установленной между шестернями первичного вала, на ступице выходного вала расположена муфта выборочного соединения с водилом или эпициклическим колесом.