КОРОБКА ПЕРЕДАЧ Российский патент 2004 года по МПК F16H3/93 F16H37/08 B60K17/08 

Изобретение относится к трансмиссиям автомобилей, а именно к механическим ступенчатым коробкам передач с неподвижными осями валов.

Известны трансмиссии автомобилей с поперечной установкой двигателя, объединяющую в себе коробку передач и главную передачу (Прокшат А. Шасси автомобиля: Типы приводов / Под. ред. Раймпеля; Пер. с нем. В.И.Губы; Под. ред. А.К.Миллера. -М.: Машиностроение, 1989. с.67-71). Трансмиссия содержит три параллельных несоосных вала, расстояние между осями которых выбрано таким образом, чтобы вывести за радиальные габариты картера сцепления подшипниковый узел главной передачи. На первых двух валах расположены постоянно зацепленные друг с другом цилиндрические шестерни, которые на ведущем валу закреплены, а на ведомом могут свободно вращаться. Между шестернями ведомого вала расположены вращающиеся вместе с ним муфты для соединения одной из шестерен с валом, а на конце вала закреплена шестерня главной передачи, зацепленная с зубчатым колесом, которое жестко связано с корпусом дифференциала и полым валом с проходящими внутри него выходными валами.

Достоинством такой трансмиссии является передача момента на всех передачах вперед лишь через две пары шестерен, а также использование только цилиндрических зубчатых зацеплений, что обусловливает низкие механические потери и минимальное количество регулировок.

Недостатком служит низкая степень использования шестерен низких передач, которые лишь малую часть времени работы трансмиссии нагружены моментом. А это в свою очередь предполагает большое количество шестерен и развитые осевые размеры всего моторно-трансмиссионного агрегата, что затрудняет его установку в пространстве между поворотными передними колесами. В то же время зубчатое зацепление главной передачи отличает высокая степень загрузки, поскольку через него идет силовой поток на всех передачах. А это обусловливает развитые геометрические размеры передачи с целью обеспечения необходимой усталостной прочности.

Известны трансмиссии полноприводных автомобилей, в которых наряду с коробкой передач имеется раздаточная коробка, которая играет роль дополнительной коробки передач с ограниченным числом передач и обеспечивает разделение по ведущим мостам подводимого к ней силового потока (Проектирование трансмиссий автомобилей: Справочник/Под общ. ред. А.И.Гришкевича. -М.: Машиностроение, 1984, с.218). Такая коробка содержит три параллельных вала: ведущий с двумя шестернями с возможностью свободно вращаться и муфтой между ними для соединения одной из них с валом, промежуточный с двумя закрепленными на нем шестернями, зацепленными с шестернями ведущего вала, и ведомый полый вал, соединенный с зацепленным с одной из шестерен промежуточного вала зубчатым колесом и корпусом дифференциала, выходные полувалы которого проходят через этот вал.

Обусловленная наличием только двух рядов зубчатых зацеплений компактность коробки в продольном направлении при агрегатировании через сцепление с двигателем может обеспечить малые осевые размеры всего моторно-трансмиссионного агрегата. А разнесение на значительное расстояние осей ведущего и ведомого валов за счет промежуточного вала между ними позволяет вынести выходные валы за габариты картеров сцепления и двигателя и использовать ее как для привода левого и правого колес ведущей оси в случае поперечной установки двигателя, так и для привода мостов спереди и сзади полноприводного автомобиля при продольной установке двигателя. В последнем случае отпадает принципиальная потребность в дополнительной раздаточной коробке.

Недостатком такой коробки передач является малое число передач, что наряду с отсутствием возможности реверсирования вращения выходного вала не позволяет использовать ее в качестве основной коробки передач.

Изобретение решает задачу увеличения числа передач и обеспечения передачи заднего хода.

Это достигается тем, что в коробке передач, содержащей ведущий вал с муфтой для соединения с ним одной из двух шестерен, установленных на валу с возможностью свободно вращаться, промежуточный вал с закрепленными на нем шестернями, зацепленными с шестернями ведущего вала, и полый ведомый вал с закрепленным на нем зубчатым колесом, зацепленным с одной из шестерен промежуточного вала и соединенным с корпусом дифференциала, один из выходных валов которого проходит через него, на ведомом валу установлены с возможностью свободного вращения зубчатые колеса, число которых равно количеству шестерен промежуточного вала и которые постоянно зацеплены с последними, при этом между зубчатыми колесами на ведомом валу размещены муфты для соединения одного из них с валом, кроме того, коробка передач снабжена дополнительным валом с паразитными шестернями с возможностью соединения друг с другом, причем одна из которых постоянно зацеплена с зубчатым венцом муфты ведущего вала, а другая - с шестерней промежуточного вала.

Муфта для соединения одного из зубчатых колес с ведомым валом может быть размещена на корпусе дифференциала.

Такая коробка передач объединяет в себе двухскоростную зубчатую передачу и многоскоростную главную передачу, которые имеют общий промежуточный вал. Благодаря этому можно получить число передач, равное удвоенному количеству скоростей главной передачи при ограниченном общем числе шестерен, что обуславливает высокую интенсивность их использования и равномерность износа, а также компактность и низкую материалоемкость коробки передач.

Наличие на ведущем валу только двух шестерен с муфтой между ними, расположение в плоскости с ними остальных зубчатых передач и размещение дополнительных зубчатых пар с дифференциалом со стороны двигателя позволяет сократить расстояние между наружной торцевой стенкой коробки передач и плоскостью, по которой она стыкуется с двигателем, что в итоге определяет малые размеры всего моторно-трансмиссионного агрегата.

На фиг.1 показана кинематическая схема шестискоростной коробки передач, а на фиг.2 - ее вариант с муфтой блокировки одного из зубчатых колес с ведомым валом на корпусе дифференциала.

Коробка передач содержит ведущий вал 1, который с помощью сцепления 2 может соединяться с коленчатым валом двигателя 3. На валу закреплена муфта 4 для блокировки с ним одной из шестерен 5 и 6, которые могут свободно вращаться на валу и которые зацеплены с шестернями 7 и 8, жестко связанными вместе с шестерней 9 с промежуточным валом 10. Все шестерни промежуточного вала зацеплены с зубчатыми колесами 11, 12 и 13, установленными с возможностью свободного вращения на ведомом полом валу 14 и соединения с ним муфтами 15 и 16, размещенными между колесами. Ведомый вал 14 жестко связан с корпусом дифференциала 17, выходные валы которого 18 проходят через вал 14. Муфта 4 имеет зубчатый венец 19, которым она зацеплена с паразитной шестерней 20, установленной с возможностью свободно вращаться на дополнительном валу 21 и блокироваться муфтой 22 с шестерней 23, которая зацеплена в свою очередь с шестерней 7 промежуточного вала 10.

В коробке передач одна из муфт 16 ведомого вала 14 может размещаться на корпусе дифференциала 17 (фиг.2).

Коробка передач действует следующим образом.

С помощью муфт 4, 15 и 16 при отключенной муфте 22 можно получить варианты соединения ведущего вала 1 с ведомым валом 14 через промежуточный вал 10 с помощью следующих шестерен и зубчатых колес: 5-7-9-13, 6-8-9-13, 5-7-8-12, 5-7-11, 6-8-12 и 6-8-7-11. Такие комбинации кинематической цепи обеспечивают шесть передач переднего хода. При установке муфты 4 в нейтральное положение и перемещении муфты 22 влево в кинематическую цепь между ведущим валом 1 и промежуточным валом 10 через зубчатый венец 19 включаются паразитные шестерни 20 и 23, в результате чего шестерни 7, 8, 9 и, соответственно, зубчатые колеса 11, 12 и 13 с ведомым валом 14 изменяют направление вращения. В этом случае при помощи муфт 15 и 16 можно обеспечить принципиально три передачи заднего хода.

Благодаря ограниченному числу зубчатых пар и их расположению в три ряда уменьшаются осевые размеры коробки передач. При этом ряд, включающий шестерню 9 и зубчатое колесо 13, не захватывает ведущий вал 1, что позволяет элементы привода сцепления 2 разместить над шестерней 9 и опорой промежуточного вала 10, тем самым дополнительно приблизить коробку передач к двигателю и сократить осевой габарит всего моторно-трансмиссионного агрегата. В еще большей степени уменьшить этот размер можно переносом муфты 16 на другую сторону зубчатого колеса 13 с установкой на корпусе дифференциала 17 (фиг.2), что дает возможность сблизить между собой ряды зубчатых пар 6,8, 12 и 9, 13. Дифференциал 17 в этом случае располагается за пределами окружных габаритов сцепления 2 и не определяет осевых размеров коробки передач.

В такой коробке передач используется десять шестерен и зубчатых колес (без дифференциала), что на семь меньше, чем в двухвальной коробке передач традиционной конструкции с аналогичным числом передач. Каждая зубчатая пара используется как минимум в двух передачах, что предполагает высокую интенсивность использования шестерен и равномерность их износа.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет упростить и снизить материалоемкость и стоимость конструкции трансмиссии, уменьшить размеры моторно-трансмиссионного агрегата, сократить число зубчатых зацеплений, повысить интенсивность их использования и снизить потери на трение.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к коробкам передач с неподвижными осями валов. Коробка передач содержит ведущий вал 1 с муфтой 4 и двумя шестернями 5, 6, установленными на валу 1 с возможностью свободного вращения, промежуточный вал 10, закрепленные на нем шестерни 7-9, зацепленные с шестернями 5, 6 ведущего вала, полый ведомый вал 14 с зубчатыми колесами 11-13, постоянно зацепленными со всеми шестернями промежуточного вала 10, дополнительный вал 21 с паразитными шестернями 20, 23, дифференциал и муфты 15, 16. Ведомый вал соединен с корпусом 17 дифференциала. Шестерня 20 зацеплена с венцом 19 муфты 4, а шестерня 21 - с шестерней 7 промежуточного вала 10. Такая комбинация кинематической цепи обеспечивает шесть передач переднего хода. При помощи муфт 15, 16 можно обеспечить три передачи заднего хода. Технический результат - увеличение числа передач, обеспечение передачи заднего хода, сокращение числа зубчатых зацеплений, снижение потерь на трение. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Коробка передач, содержащая ведущий вал с муфтой для соединения с ним одной из двух шестерен, установленных на валу с возможностью свободно вращаться, промежуточный вал с закрепленными на нем шестернями, зацепленными с шестернями ведущего вала, и полый ведомый вал с закрепленным на нем зубчатым колесом, зацепленным с одной из шестерен промежуточного вала и соединенным с корпусом дифференциала, один из выходных валов которого проходит через него, отличающаяся тем, что на ведомом валу установлены с возможностью вращения зубчатые колеса, число которых равно количеству шестерен промежуточного вала и которые постоянно зацеплены с последними, при этом между зубчатыми колесами на ведомом валу размещены муфты для соединения одного из них с валом, кроме того, коробка передач снабжена дополнительным валом с паразитными шестернями с возможностью соединения друг с другом, одна из которых постоянно зацеплена с зубчатым венцом муфты ведущего вала, а другая - с шестерней промежуточного вала.2. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что муфта для соединения одного из зубчатых колес с ведомым валом размещена на корпусе дифференциала.