МНОГОСТУПЕНЧАТАЯ НЕСООСНАЯ ПОЛУПЛАНЕТАРНАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ Российский патент 2007 года по МПК B60K17/08 F16H37/08 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к трансмиссии транспортных машин.

Наиболее близкой к предлагаемой многоступенчатой несоосной коробке передач (МКП) является несоосная МКП 16 R 8 (16 передач переднего хода и 8 передач заднего хода) по патенту RU №2050290, В 60 К 17/08 (20.12.95. Бюл. N 35).

КП состоит из корпуса с размещенными в нем параллельно первичным и вторичным валами, расположенными на них четырьмя рядами попарно зацепленных шестерен, трехпозиционные муфты переключения расположены между первыми шестернями первичного вала и последними шестернями вторичного вала, между средними рядами шестерен установлена сдвоенная двухпозиционная муфта, состоящая из двух противоположно развернутых муфт одностороннего действия, взаимосвязанных вилкой переключения, одна муфта установлена на зубчатом венце шестерни первичного вала, а другая муфта установлена напротив первой муфты на зубчатом венце шестерни вторичного вала, соосно вторичному валу расположены простой трехзвенный планетарный механизм с муфтами переключения и выходной вал, на вторичном валу свободно установлен блок из двух шестерен, которые зацеплены с шестернями первичного вала.

Описанная МКП по сравнению с обычными МКП традиционной компоновки (четырехступенчатая базовая КП с передним делителем и задним планетарным демультипликатором) обладает хорошими конструкционными характеристиками, но для переключения состояний планетарного механизма используются две самостоятельные муфты переключения, с тремя муфтами переключения вального редуктора получаем пятиходовую МКП, что усложняет управление трансмиссионным агрегатом; две трехпозиционные муфты переключения расположены внутри вального редуктора, что увеличивает габариты и металлоемкость МКП.

Задачей изобретения является совершенствование конструкции МКП.

Технический результат достигается за счет дальнейшего снижения металлоемкости и сложности конструкции МКП.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что многоступенчатая несоосная полупланетарная коробка передач, содержащая корпус с размещенными в нем параллельно первичным и вторичным валами, расположенными на них четырьмя рядами попарно зацепленных шестерен, между средними рядами шестерен установлена сдвоенная двухпозиционная муфта, состоящая из двух противоположно развернутых муфт одностороннего действия, взаимосвязанных вилкой переключения, одна муфта установлена на зубчатом венце шестерни первичного вала, а другая муфта установлена напротив первой муфты на зубчатом венце шестерни вторичного вала, соосно вторичному валу расположены простой трехзвенный планетарный механизм с муфтами переключения и выходной вал, на вторичном валу свободно установлен блок из двух шестерен, которые зацеплены с шестернями первичного вала, отличается тем, что одна шестерня закреплена на первичном валу, а вторая шестерня закреплена на первом трубчатом валу, свободно установленном на первичном валу, на первом трубчатом и первичном валах закреплены зубчатые венцы, соосно первичному валу установлены входной вал со ступицей трехпозиционной муфты переключения и дополнительный ведущий вал, на котором закреплены две шестерни, зацепленные с шестернями вторичного вала, одна шестерня закреплена на вторичном валу, вторая шестерня закреплена на втором трубчатом валу, свободно установленном на вторичном валу, на вторичном и втором трубчатом валах закреплены зубчатые венцы, соосно вторичному валу установлен вал со ступицей двухпозиционной муфты переключения и солнечной шестерней планетарного механизма, солнечная шестерня через сателлиты зацеплена с эпициклическим колесом, сателлиты свободно установлены на осях водила, на периферии корпуса водила расположены два зубчатых венца, вал водила с двухпозиционным зубчатым венцом расположен соосно вторичному валу и валу солнечной шестерни, на валу водила свободно установлен третий трубчатый вал корпуса эпициклического колеса с зубчатым венцом, соосно валу водила расположен выходной вал со ступицей трехпозиционной муфты переключения, эта муфта поводком подвижно связана с двухвенцовой муфтой переключения, расположенной между зубчатыми венцами корпуса эпициклического колеса и корпуса коробки передач, имеющей два внутренних зубчатых венца и один наружный зубчатый венец.

Две муфты, соединенные поводком, упрощают переключение трех состояний планетарного механизма; две муфты, вынесенные за пределы вальной части корпуса, уменьшают габариты и металлоемкость трансмиссионного агрегата.

На фиг.1 изображена кинематическая схема 16-ступенчатой несоосной полупланетарной (вальнопланетарной) коробки передач.

На фиг.2 представлена лучевая диаграмма МКП с таблицами положений муфт переключения на различных передачах.

На горизонтальных шкалах диаграммы в логарифмическом виде приведены величины передаточных чисел пар шестерен и передач. Над верхней шкалой обозначены передачи переднего хода: 16-1, под нижней шкалой - передачи заднего хода: 8R-1R. Верхняя и нижняя горизонтали соответствуют передаточным числам на выходном валу, средняя горизонталь - на вторичном валу. Точка 0 слева на нижней горизонтали соответствует входному валу. Наклон луча направо указывает на замедляющий режим работы пары шестерен, чем больше наклон, тем больше передаточное число.

Наклон луча налево характеризует ускоряющий режим работы пары шестерен. На любом участке лучевой диаграммы наклон луча постоянный для каждой пары шестерен.

В таблицах буква Л указывает на левое положение муфт А, В и С, а буква П - на правое положение этих муфт. Муфта D обеспечивает три состояния планетарного механизма (ПМ): I-U^h _ab=-К; II-U^b _ah=К+1; III-U_(bh)=1,0 где К - внутренний параметр ПМ, равный отношению числа зубьев эпициклического колеса (b) к числу зубьев солнечной шестерни (а), верхний индекс указывает на остановленное звено, индексы внизу - на звенья входа и выхода крутящего момента; индексы (bh) указывают на блокированное состояние ПМ - два звена: эпициклическое колесо (b) и водило (h) замкнуты.

В опорах корпуса МКП 1 (см. фиг.1) соосно установлены входной вал 2, первичный вал 3 и дополнительный ведущий вал 4. Параллельно соосным валам 2, 3 и 4 размещены вторичный вал 5, вал солнечной шестерни 6, вал водила 7 и выходной вал 8. На первичном валу 3 свободно установлен первый трубчатый вал 9, второй трубчатый вал 10 свободно установлен на вторичном валу, третий трубчатый вал 11 также свободно установлен на валу водила 7. Трубчатый вал 12 блока шестерен свободно установлен на вторичном валу 5 на уровне шестерен первичного вала 3. Шестерня 13 закреплена на первом трубчатом валу 9, а шестерня 14 закреплена на первичном валу 3. Шестерни 13 и 14 зацеплены с шестернями 15 и 16, закрепленными на трубчатом валу 12. Шестерни 17 и 18 закреплены на дополнительном ведущем валу 4 и зацеплены с шестернями 19 вторичного вала 5 и 20 второго трубчатого вала 10. Зубчатый венец 21 закреплен на первом трубчатом валу 9, рядом с ним на первичном валу 3 закреплен зубчатый венец 22. На ступице входного вала 2 расположена трехпозиционная муфта переключения 23 (А). Зубчатый венец 24 закреплен на втором трубчатом валу 10, рядом с ним на вторичном валу 5 закреплен зубчатый венец 25. Двухпозиционная муфта 26 (С) расположена на валу 6 солнечной шестерни 27. Двухпозиционная сдвоенная муфта В состоит из двух муфт: муфта 28 установлена на зубчатом венце шестерни 14 первичного вала 3, а противоположно развернутая муфта 29 - на зубчатом венце шестерни 19 вторичного вала 5, муфты взаимосвязаны вилкой переключения 30. Сателлиты 31 зацеплены с солнечной шестерней 27 и эпициклическим колесом 32. Корпус водила 33 закреплен на валу водила 7, на периферии корпуса водила 33 расположены зубчатые венцы 34 и 35. На третьем трубчатом валу закреплен корпус 36 эпициклического колеса 32, на наружной поверхности этого корпуса закреплен двухпозиционный зубчатый венец 37. Зубчатый венец 38 закреплен на третьем трубчатом валу 11 рядом с двухпозиционным зубчатым венцом 39, закрепленным на валу водила 7. На ступице выходного вала 8 установлена трехпозиционная муфта переключения 40, которая поводком 41 подвижно соединена с двухвенцовой муфтой 42, расположенной между двухпозиционными зубчатыми венцами 43 корпуса коробки передач и 37 корпуса 36 эпициклического колеса 32.

Допускается другое расположение муфт: муфта 28 на зубчатом венце шестерни 17, а муфта 29 - на зубчатом венце шестерни 16.

Работа многоступенчатой несоосной полупланетарной коробки передач осуществляется следующим образом:

16-я передача

Муфты А и В находятся в левом положении, муфта С - в правом, муфта D - в III положении (см. фиг.2 вверху слева).

Крутящий момент (см. фиг.1) от входного вала 2 муфтой 23 (А) передается зубчатым венцом 22, первичным валом 3, парой шестерен 14-16, далее муфтой 29 на вторичный вал 5 (муфта 28 в этом положении разъединяет шестерни 14 и 17), зубчатым венцом 25 и муфтой 26 на вал 6 солнечной шестерни 27. Муфта 42 соединяет зубчатый венец 35 корпуса водила 33 с зубчатым венцом 37 корпуса 36 эпициклического колеса 32 - планетарный механизм заблокирован и все три его звена вращаются с одинаковой скоростью. Муфта 40 соединяет зубчатый венец 39 вала водила 7 с выходным валом 8. Выходной вал 8 вращается со скоростью, большей, чем скорость входного вала 2.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: луч от т.0 на нижней горизонтали слева (см. фиг.2) вверх налево к средней горизонтали и далее вертикально вверх к т.16.

15-я передача

Переключаем муфту В в правое положение. Вместо пары шестерен 14-16 в работу включается пара шестерен 17-19.

До шестерни 14 крутящий момент передается как на предыдущей передаче, далее по муфте 28 на пару шестерен 17-18, затем как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме эта передача изображена лучами: III от т.0 направо вверх и далее лучом вертикально вверх к т.15.

14-я передача

Возвращаем муфту В в левое положение, муфту С переключаем также в левое положение - три муфты в левом положении.

Крутящий момент от входного вала до муфты 29 передается как на 16-й передаче, далее по паре шестерен 19-17, дополнительному ведущему валу 4, паре шестерен 18-20, по третьему трубчатому валу 10, зубчатому венцу 24 и муфте 26 (С) на вал 6 солнечной шестерни 27, затем как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат четыре луча: луч II от т.0 налево вверх, затем луч III налево вниз, далее луч IV направо вверх и вертикальный луч к т.14.

13-я передача

Переключаем муфту В в правое положение. Вместо пар шестерен 14-16, 19-17 и 18-20 в работе остается только пара шестерен 18-20.

До шестерни 17 крутящий момент передается как на 15-й передаче, далее по дополнительному ведущему валу 4, паре шестерен 18-20, затем как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме луч IV от т.0 направо вверх и вертикальный луч к т.13 характеризуют эту передачу.

Передачи с 12-й по 9-ю отличаются от предыдущих передач только переключениям муфты А из левого положения в правое.

12-я передача

Переключаем муфты А и С в правое положение, а муфту В - в левое. Вместо пары шестерен 18-20 в работу включается пара шестерен 13-15.

Крутящий момент от входного вала 2 муфтой (А) 23 передается на зубчатый венец 21, по первому трубчатому валу 9 на пару шестерен 13-15, по трубчатому валу 12, муфте 29 на вторичный вал 5, далее как на 15-й передаче.

На лучевой диаграмме луч I от т.0 направо вверх и вертикальный луч к т.12 характеризуют эту передачу.

11-я передача

Переключаем муфту В в правое положение - все муфты в правом положении. К паре шестерен 13-15 в работу дополнительно включаются пары шестерен 16-14 и 17-19.

До трубчатого вала 12 крутящий момент передается как на предыдущей передаче, далее по паре шестерен 16-14, муфте 28, затем как на 15-й передаче.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат четыре луча: луч I от т.0 направо вверх, затем луч II направо вниз, далее луч III направо вверх и вертикальный луч к т.11.

10-я передача

Переключаем муфты В и С в левое положение - выключаем из работы пару шестерен 16-14 и включаем пару шестерен 18-20.

До трубчатого вала 12 крутящий момент передается как на предыдущих передачах, далее по муфте 29, паре шестерен 19-17, дополнительному ведущему валу 4, затем как на 13-й передаче.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат четыре луча: луч I от т.0 направо вверх, затем луч III налево вниз, далее луч IV направо вверх и вертикальный луч к т.10.

9-я передача

Переключаем муфту В в правое положение - выключаем из работы пару шестерен 19-17 и включаем пару шестерен 16-14.

До трубчатого вала 12 крутящий момент передается как на предыдущих передачах, далее по паре шестерен 16-14, муфте 28, дополнительному ведущему валу 4, затем как на 13-й и 10-й передачах.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат четыре луча: луч I от т.0 направо вверх, затем луч II направо вниз, далее луч IV направо вверх и вертикальный луч к т.9.

Передачи с 8-й по 1-ю отличаются от передач с 16-й по 9-ю только переключением муфты D из положения III в положение II. В этом состоянии планетарный механизм разблокируется. Муфта 42 правым внутренним венцом зацеплена с зубчатым венцом 37 корпуса 36 эпициклического колеса 32 (см. фиг.1 вверху над планетарным механизмом), она правым наружным венцом зацеплена с зубчатым венцом 43 корпуса коробки передач и останавливает эпициклическое колесо 32 относительно корпуса 1. Крутящий момент поступает на солнечную шестерню 27 и снимается с вала водила 7 - планетарный механизм работает в режиме редуктора с передаточным числом, равным К+1. Например:

8-я передача

Муфты А и В находятся в левом положении, муфта С - в правом, муфта D - в II положении (см. фиг.2 вверху в средней части).

Крутящий момент (см. фиг.1) от входного вала 2 муфтой 23 (А) передается зубчатым венцом 22, первичным валом 3, парой шестерен 14-16, далее муфтой 29 на вторичный вал 5 (муфта 28 в этом положении разъединяет шестерни 14 и 17), зубчатым венцом 25 и муфтой 26 на вал 6 солнечной шестерни 27. Солнечная шестерня вращает сателлиты 31, которые, обкатываясь относительно остановленного эпициклического колеса 32, вращают корпус 33 и вал водила 7 с замедленной скоростью. Муфта 40 соединяет зубчатый венец 39 вала водила 7 с выходным валом 8. Выходной вал 8 вращается со скоростью, меньшей, чем скорость входного вала 2, но с увеличенным крутящим моментом.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: луч II от т.0 на нижней горизонтали слева (см. фиг.2) вверх налево к средней горизонтали и далее пологого направо вверх к т.8.

1-я передача

Переключаем муфты А и В в правое положение, а муфту С - в левое.

До солнечной шестерни 27 крутящий момент передается как на 9-й передаче, далее как на 8-й передаче.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат четыре луча: луч I от т.0 направо вверх, затем луч II направо вниз, далее луч IV направо вверх и пологий луч направо вверх к т.1.

Передачи заднего хода отличаются от предыдущих передач только переключением муфты D из положения II в положение I.

Муфта 42 левым внутренним венцом зацеплена с зубчатым венцом 34 корпуса 33 водила (см. фиг.1 внизу под планетарным механизмом), она тем же левым, но наружным венцом зацеплена с зубчатым венцом 43 корпуса коробки передач и останавливает водило 33 относительно корпуса 1. Крутящий момент поступает на солнечную шестерню 27 и снимается с эпициклического колеса 32 - планетарный механизм работает в режиме редуктора с передаточным числом, равным - К, выходной вал 8 вращается в направлении, противоположном вращению солнечной шестерни 27. Например:

1-я передача заднего хода

Муфты А и В находятся в правом положении, муфта С - в левом, муфта D - в I положении (см. фиг.2 внизу справа).

Крутящий момент (см. фиг.1) от входного вала 2 до солнечной шестерни 27 передается как на 1-й передаче переднего хода. Солнечная шестерня 27 вращает сателлиты 31, которые, обкатываясь относительно остановленного водила 33, вращают эпициклическое колесо 32, его корпус 36 и третий трубчатый вал 11 с замедленной скоростью в направлении, противоположном вращению солнечной шестерни 27. Муфта 40 соединяет зубчатый венец 38 третьего трубчатого вала 11 с выходным валом 8.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат четыре луча: луч I от т.0 направо вверх, затем луч II направо вниз, далее луч IV направо вверх и пологий луч налево вниз к т.1R.

8-я передача заднего хода

Муфты А и В находятся в левом положении, муфта С - в правом, муфта D - в I положении.

Крутящий момент (см. фиг.1) от входного вала 2 муфтой 23 (А) передается зубчатым венцом 22, первичным валом 3, парой шестерен 14-16, далее муфтой 29 на вторичный вал 5 (муфта 28 в этом положении разъединяет шестерни 14 и 17), зубчатым венцом 25 и муфтой 26 на вал 6 солнечной шестерни 27, далее как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: луч от т.0 на нижней горизонтали слева (см. фиг.2) вверх налево к средней горизонтали и далее пологого направо вниз к т.8R.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к трансмиссии транспортных машин. Сущностью заявленной коробки передач является то, что шестерня 14 закреплена на первичном валу 3, а шестерня 13 закреплена на первом трубчатом валу 9, свободно установленном на первичном валу 3. На валах 3 и закреплены 9 закреплены зубчатые венцы 21 и 22. Соосно валу 3 установлены входной вал 2 со ступицей трехпозиционной муфты переключения 23 и дополнительный ведущий вал 4. На валу 4 закреплены две шестерни 17 и 18, зацепленные с шестернями 19 и 20 вторичного вала 5. Шестерня 19 закреплена на валу 5, Шестерня 20 закреплена на втором трубчатом валу 10, свободно установленном на валу 5. На валах 5 и 10 закреплены зубчатые венцы 24 и 25. Соосно валу 5 установлен вал 6 со ступицей двухпозиционной муфты переключения 26 и солнечной шестерней 27 планетарного механизма. Шестерня 27 через сателлиты 31 зацеплена с эпициклическим колесом 32. Сателлиты 31 свободно установлены на осях водила 33. На периферии корпуса водила 33 расположены два зубчатых венца 34 и 35. Вал 7 водила 33 с двухпозиционным зубчатым венцом расположен соосно валу 5 и валу 6. На валу 7 свободно установлен третий трубчатый вал 11 корпуса эпициклического колеса с зубчатым венцом 38. Соосно валу 7 расположен выходной вал 8 со ступицей трехпозиционной муфты переключения 40. Муфта 40 поводком 41 подвижно связана с двухвенцовой муфтой переключения 42, расположенной между зубчатым венцом 37 корпуса 36 эпициклического колеса 32 и зубчатым венцом 43 корпуса коробки передач, имеющей два внутренних зубчатых венца и один наружный зубчатый венец. Технический результат: совершенствование конструкции за счет снижения металлоемкости и сложности конструкции. 2 ил.

Многоступенчатая несоосная полупланетарная коробка передач, содержащая корпус с размещенными в нем параллельно первичным и вторичным валами, расположенными на них четырьмя рядами попарно зацепленных шестерен, между средними рядами шестерен установлена сдвоенная двухпозиционная муфта, состоящая из двух противоположно развернутых муфт одностороннего действия, взаимосвязанных вилкой переключения, одна муфта установлена на зубчатом венце шестерни первичного вала, а другая муфта установлена напротив первой муфты на зубчатом венце шестерни вторичного вала, соосно вторичному валу расположены простой трехзвенный планетарный механизм с муфтами переключения и выходной вал, на вторичном валу свободно установлен блок из двух шестерен, которые зацеплены с шестернями первичного вала, отличающаяся тем, что одна шестерня закреплена на первичном валу, а вторая шестерня закреплена на первом трубчатом валу, свободно установленном на первичном валу, на первом трубчатом и первичном валах закреплены зубчатые венцы, соосно первичному валу установлены входной вал со ступицей трехпозиционной муфты переключения и дополнительный ведущий вал, на котором закреплены две шестерни, зацепленные с шестернями вторичного вала, одна шестерня закреплена на вторичном валу, вторая шестерня закреплена на втором трубчатом валу, свободно установленном на вторичном валу, на вторичном и втором трубчатом валах закреплены зубчатые венцы, соосно вторичному валу установлен вал со ступицей двухпозиционной муфты переключения и солнечной шестерней планетарного механизма, солнечная шестерня через сателлиты зацеплена с эпициклическим колесом, сателлиты свободно установлены на осях водила, на периферии корпуса водила расположены два зубчатых венца, вал водила с двухпозиционным зубчатым венцом расположен соосно вторичному валу и валу солнечной шестерни, на валу водила свободно установлен третий трубчатый вал корпуса эпициклического колеса с зубчатым венцом, соосно валу водила расположен выходной вал со ступицей трехпозиционной муфты переключения, эта муфта поводком подвижно связана с двухвенцовой муфтой переключения, расположенной между зубчатыми венцами корпуса эпициклического колеса и корпуса коробки передач, имеющей два внутренних зубчатых венца и один наружный зубчатый венец.