ШЕСТНАДЦАТИСТУПЕНЧАТАЯ СООСНАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ СО СДВОЕННЫМ СЦЕПЛЕНИЕМ Российский патент 2013 года по МПК F16H3/83 F16H37/02 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности 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.: Выш. шк., 1985. - 240 с.).

Эти агрегаты конструктивно сложны, металлоемки.

Наиболее близкой к предлагаемой коробке передач (КП) является КП по авторскому свидетельству №1717419 (Бюл. N 9 от 07.03.1992).

Шестнадцатиступенчатая соосная коробка передач содержит корпус агрегата, в котором соосно расположены первичный и вторичный валы с пятью парами шестерен внешнего зацепления, между шестернями, свободно установленными на вторичном валу, расположена трехпозиционная муфта переключения с закрепленной на ней ведомой шестерней заднего хода, отдельная шестерня заднего хода установлена на отдельной оси, между средними парами шестерен расположены две сдвоенные муфты, состоящие из двух противоположно направленных полумуфт, соединенных вилками переключения и установленных на зубчатых венцах шестерен, причем на промежуточном валу три шестерни закреплены и три шестерни установлены свободно, из них две шестерни объединены в блок, одна шестерня блока зацеплена с шестерней, закрепленной на трубчатом валу, расположенном на первичном валу, на первичном и трубчатом валах установлены ведомые диски сцеплений, ведущие диски этих сцеплений установлены в корпусе, который закреплен на входном валу агрегата.

Описанная КП проще типовых конструкций трансмиссионных агрегатов, приведенных в книге, обеспечивает достаточный диапазон передаточных чисел (отношение передаточных чисел низшей передачи к высшей), но имеет эксплуатационные ограничения по проходимости транспортного средства и удобству управления из-за разрыва потока мощности при переключении передач.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении эксплуатационных возможностей транспортного средства за счет парного переключения передач практически без разрыва потока мощности.

Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в усовершенствовании процесса переключения передач путем установки сдвоенного сцепления.

Шестнадцатиступенчатая соосная коробка передач содержит корпус, в котором установлены пять пар взаимозацепленных шестерен и ряд шестерен заднего хода, отдельная шестерня заднего хода расположена на оси, первичный и вторичный валы установлены соосно, на вторичном валу закреплена ступица трехпозиционной муфты переключения передач, на муфте закреплена ведомая шестерня заднего хода, на этом валу свободно установлены три шестерни, на двух шестернях расположены двухпозиционные полумуфты, вилками переключения взаимосвязанные с противоположно развернутыми полумуфтами, установленными на взаимозацепленных шестернях, при этом на промежуточном валу три шестерни закреплены и три шестерни установлены свободно, из них две шестерни объединены в блок, одна шестерня блока зацеплена с шестерней, закрепленной на трубчатом валу, расположенном на первичном валу, на первичном и трубчатом валах установлены ведомые диски сцеплений, ведущие диски этих сцеплений установлены в корпусе, который закреплен на входном валу агрегата.

Предлагаемое техническое решение позволяет попарно переключать передачи (16 и 15, 14 и 13, 12 и 11, 10 и 9, 8 и 7, 6 и 5, 4 и 3, 2 и 1) практически без разрыва потока мощности, что облегчает процесс управления транспортным средством и повышает его проходимость.

На фиг.1 изображена кинематическая схема шестнадцатиступенчатой трехвальной соосной КП 16R8 (16 передач переднего хода и 8 заднего хода) со сдвоенным сцеплением. В нижней части (под фиг.1) отмечены номера пар шестерен.

На фиг.2 изображена лучевая диаграмма КП 16R8 с таблицами положений сцеплений и муфт переключения на различных передачах. На горизонтальных шкалах диаграммы в логарифмическом виде представлены величины передаточных чисел пар шестерен и передач. Над верхней горизонталью обозначены номера передач переднего хода (16-1), под нижней горизонталью - передачи заднего хода (8R-1R). На крайних горизонталях величина передаточных чисел приведена к вторичному валу, на средней горизонтали - к промежуточному валу. Номера пар шестерен указаны на лучах. Наклон луча вправо указывает на замедляющий режим работы пары шестерен, чем положе луч, тем больше передаточное число. Наклон луча налево характеризует ускоряющий режим работы пары шестерен. Наклон луча каждой пары шестерен постоянный на любом участке лучевой диаграммы.

В опорах корпуса КП 1 соосно расположены входной 2, первичный 3 и вторичный 4 валы. Промежуточный вал 5 расположен параллельно валам 2-4. На первичном валу 3 установлен трубчатый вал 6, на нем закреплена шестерня 7, которая взаимозацеплена с шестерней 8. Блок шестерен 8-9 свободно установлен на промежуточном валу 5. Шестерня 10 установлена свободно на промежуточном валу 5. Шестерни 11, 12 и 13 жестко закреплены на промежуточном валу 5, шестерни 14, 15, 16, 17 взаимозацеплены с шестернями 9, 10, 11 и 13. Шестерня 14 жестко закреплена на первичном валу 3, а шестерни 15, 16 и 17 свободно установлены на вторичном валу 4. Отдельная шестерня заднего хода 18 установлена на оси 19, которая расположена между промежуточным 5 и вторичным 4 валами. Сдвоенная муфта А состоит из двух полумуфт 20 и 21, взаимосвязанных вилкой переключения 22. Полумуфта 20 установлена на венце шестерни 15, а полумуфта 21 - на венце шестерни 9 промежуточного вала 5 напротив полумуфты 20. Сдвоенная муфта В состоит из двух полумуфт 23 и 24, взаимосвязанных вилкой переключения 25. Полумуфта 23 установлена на венце шестерни 16, а полумуфта 24 - на венце шестерни 10 промежуточного вала 5 напротив полумуфты 23. Трехпозиционная муфта 26 (С) расположена на ступице 27 между четвертым и пятым рядами шестерен на вторичном валу 4, на ней закреплена ведомая шестерня заднего хода 28. Полумуфты могут быть установлены иначе. Полумуфта 20 может находиться на венце шестерни 14, а полумуфта 21 - на венце шестерни 10, полумуфта 23 может находиться на венце шестерни 15, а полумуфта 24 - на венце шестерни 11.

На входном валу 2 закреплен корпус 29 сдвоенного сцепления, в нем расположены ведущие диски сцеплений 30. Ведомые диски 31 левого сцепления (Л) установлены на первичном валу 3, а ведомые диски 32 правого сцепления (П) установлены на трубчатом валу 6. Нажимное устройство, прижимающее ведущие и ведомые диски при включении сцеплений, не показано.

КП работает следующим образом: сдвоенное сцепление срабатывает при каждом переключении, которое происходит без разрыва потока мощности. Муфта А изменяет свое положение через одно переключение, муфта В - после четырех последовательных переключений передач, а муфта С - после восьми переключений передач.

Первая передача

Включаем правое сцепление (П), муфты А и С переключаем в правое положение, муфту В переключаем в левое положение. Полумуфты 20 и 24 отключены, полумуфты 21 и 23 включены.

Крутящий момент от трубчатого вала 6 передается парой шестерен 7-8, блоком шестерен 8-9, полумуфтой 21, парой шестерен 10-15, полумуфтой 23, парой шестерен 16-11, по промежуточному валу 5, парой шестерен 13-17 и муфтой С (26) на вторичный вал 4.

На лучевой диаграмме эта передача представлена четырьмя лучами: из т.12 луч 1 направлен резко вправо вниз на среднюю горизонталь, затем луч 3 резко вправо вверх к т.9, далее луч 4 влево вниз, затем пологий луч 5 вправо вверх к т.1.

Вторая передача

Включаем левое сцепление (Л). Муфты А, В и С остаются в прежнем положении. Полумуфты 20 и 24 отключены, полумуфты 21 и 23 включены.

Крутящий момент передается от первичного вала 3, парой шестерен 14-9, далее, как на первой передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена четырьмя лучами: из т.12 луч 2 направлен резко вправо вниз на среднюю горизонталь, затем луч 3 резко вправо вверх к т.10, далее луч 4 вправо вниз, затем пологий луч 5 вправо вверх к т.2.

Третья передача

Включаем правое сцепление (П), муфту А переключаем в левое положение, муфты В и С остаются в прежнем положении. Полумуфты 21 и 24 отключены, полумуфты 20 и 23 включены.

Крутящий момент от трубчатого вала 6 передается парой шестерен 7-8, по блоку шестерен 8-9, парой шестерен 9-14, полумуфтой 20, шестерней 15, далее, как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена четырьмя лучами: из т.12 луч 1 направлен резко вправо вниз на среднюю горизонталь, затем луч 2 резко влево вверх к т.11, далее луч 4 вправо вниз, затем пологий луч 5 вправо вверх к т.3.

Четвертая передача

Включаем левое сцепление (Л), муфты А, В и С остаются в прежнем положении. Полумуфты 21 и 24 отключены, полумуфты 20 и 23 включены.

Крутящий момент от первичного вала 3 передается шестерней 14, полумуфтой 20, далее, как на третьей передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.12 луч 4 направлен вправо вниз на среднюю горизонталь, затем пологий луч 5 вправо вверх к т.4.

Пятая передача

Включаем правое сцепление (П), все муфты в правом положении. Полумуфты 20 и 23 отключены, полумуфты 21 и 24 включены.

Крутящий момент от трубчатого вала 6 передается парой шестерен 7-8, по блоку шестерен 8-9, полумуфтой 21, шестерней 10, полумуфтой 24, на шестерню 11, жестко закрепленную на промежуточном валу 5, парой шестерен 13-17, полумуфтой С (26) на вторичный вал 4.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.12 луч 1 направлен резко вправо вниз на среднюю горизонталь, затем пологий луч 5 вправо вверх к т.5.

Шестая передача

Включаем левое сцепление (Л), муфты А, В и С в прежнем положении. Полумуфты 20 и 23 отключены, полумуфты 21 и 24 включены.

Крутящий момент передается на первичный вал 3, парой шестерен 14-9, полумуфтой 21, далее, как на пятой передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.12 луч 2 направлен резко вправо вниз на среднюю горизонталь, затем пологий луч 5 вправо вверх к т.6.

Седьмая передача

Включаем правое сцепление (П), муфту А переключаем в левое положение, муфты В и С остаются в прежнем положении. Полумуфты 21 и 23 отключены, муфты 20 и 24 включены.

Крутящий момент от трубчатого вала 6 передается парой шестерен 7-8, парой шестерен 9-14, полумуфтой 20, парой шестерен 15-10, полумуфтой 24 на шестерню 11, далее, как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена четырьмя лучами: из т.12 луч 1 направлен резко вправо вниз на среднюю горизонталь, затем луч 2 резко влево вверх к т.11, далее луч 3 резко влево вниз, затем пологий луч 5 вправо вверх к т.7.

Восьмая передача

Включаем левое сцепление (Л), муфты А, В и С остаются в прежнем положении. Полумуфты 21 и 23 отключены, муфты 20 и 24 включены.

Крутящий момент от первичного вала 3 передается шестерней 14, полумуфтой 20, парой шестерен 15-10, полумуфтой 24, шестерней 11, далее, как на седьмой передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.12 луч 3 направлен резко влево вниз на среднюю горизонталь, затем пологий луч 5 вправо вверх к т.8.

Девятая передача

Включаем правое сцепление (П), муфту А переключаем в правое положение, муфты В и С переключаем в левое положение. Полумуфты 20 и 24 отключены, полумуфты 21 и 23 включены.

Крутящий момент от трубчатого вала 6 передается парой шестерен 7-8, по блоку шестерен 8-9, полумуфтой 21, парой шестерен 10-15, полумуфтой 23, шестерней 16, муфтой С (26) на вторичный вал 4.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.12 луч 1 направлен резко вправо вниз на среднюю горизонталь, затем луч 3 резко вправо вверх к т.9.

Десятая передача

Включаем левое сцепление (Л), муфты А, В и С остаются в прежнем положении. Полумуфты 20 и 24 отключены, полумуфты 21 и 23 включены.

Крутящий момент от первичного вала 3 передается парой шестерен 14-9, полумуфтой 21, далее, как на девятой передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.12 луч 2 направлен резко вправо вниз на среднюю горизонталь, затем луч 3 резко вправо вверх к т.10.

Одиннадцатая передача

Включаем правое сцепление (П), муфты А и В переключаем влево. Полумуфты 21 и 24 отключены, полумуфты 20 и 23 включены.

Крутящий момент от трубчатого вала передается парой шестерен 7-8, по блоку шестерен 8-9, парой шестерен 9-14, полумуфтой 20, шестерней 15, полумуфтой 23, шестерней 16, муфтой С (26) на вторичный вал 4.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.12 луч 1 направлен резко вправо вниз на среднюю горизонталь, затем луч 2 резко влево вверх к т.11.

Двенадцатая передача - прямая

Включаем левое сцепление (Л), муфты А, В и С остаются в прежнем положении. Полумуфты 21 и 24 отключены, полумуфты 20 и 23 включены.

Крутящий момент от первичного вала 3 передается шестерней 14, полумуфтой 20, шестерней 15, полумуфтой 23, шестерней 16, муфтой С (26) на вторичный вал 4.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствует т.12.

Тринадцатая передача

Включаем правое сцепление (П), муфты А и В переключаем в правое положение, муфта С в прежнем положении. Полумуфты 20 и 23 отключены, полумуфты 21 и 24 включены.

Крутящий момент от трубчатого вала 6 передается парой шестерен 7-8, по блоку шестерен 8-9, полумуфтой 21, шестерней 10, полумуфтой 24, парой шестерен 11-16, муфтой С (26) на вторичный вал 4.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.12 луч 1 направлен резко вправо вниз на среднюю горизонталь, затем луч 4 влево вверх к т.13.

Четырнадцатая передача

Включаем левое сцепление (Л), муфты А, В и С остаются в прежнем положении. Полумуфты 20 и 23 отключены, полумуфты 21 и 24 включены.

Крутящий момент от первичного вала передается парой шестерен 14-9, полумуфтой 21, далее, как на тринадцатой передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.12 луч 2 направлен резко вправо вниз на среднюю горизонталь, затем луч 4 влево вверх к т.14.

Пятнадцатая передача

Включаем правое сцепление (П), муфту А переключаем в левое положение, муфты В и С остаются в прежнем положении. Полумуфты 21 и 23 отключены, полумуфты 20 и 24 включены.

Крутящий момент от трубчатого вала 6 передается парой шестерен 7-8, по блоку шестерен 8-9, парой шестерен 9-14, полумуфтой 20, парой шестерен 15-10, полумуфтой 24, парой шестерен 11-16, муфтой С (26) на вторичный вал 4.

На лучевой диаграмме эта передача представлена четырьмя лучами: из т.12 луч 1 направлен резко вправо вниз на среднюю горизонталь, затем луч 2 резко влево вверх к т.11, далее луч 3 резко влево вниз, затем луч 4 влево вверх к т.15.

Шестнадцатая передача

Включаем левое сцепление (Л), муфты А, В и С остаются в прежнем положении. Полумуфты 21 и 23 отключены, полумуфты 20 и 24 включены.

Крутящий момент от первичного вала 3 передается шестерней 14, полумуфтой 20, далее, как на пятнадцатой передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.12 луч 3 направлен резко влево вниз, затем луч 4 влево вверх к т.16.

Первый задний ход

Включаем правое сцепление (П), муфту А переключаем в правое положение, муфту В переключаем в левое положение, муфту С переключаем в нейтральное положение. Полумуфты 20 и 24 отключены, полумуфты 21 и 23 включены.

Крутящий момент от трубчатого вала 6 передается парой шестерен 7-8, блоком шестерен 8-9, полумуфтой 21, парой шестерен 10-15, полумуфтой 23, парой шестерен 16-11, на промежуточный вал, как на первой - пятой передаче переднего хода, затем шестерней заднего хода 12, отдельной шестерней заднего хода 18, ведомой шестерней заднего хода 28, муфтой С (26) на вторичный вал 4.

На лучевой диаграмме эта передача представлена четырьмя лучами: из т.12 луч 1 направлен резко вправо вниз на среднюю горизонталь, затем луч 3 резко вправо вверх к т.9, далее луч 4 вправо вниз, затем пологий луч R вправо вниз к т.1R.

Второй задний ход

Включаем левое сцепление (Л), муфты А, В и С остаются в прежнем положении. Полумуфты 20 и 24 отключены, полумуфты 21 и 23 включены.

Крутящий момент от первичного вала 3 передается парой шестерен 14-9, полумуфтой 21, парой шестерен 10-15 полумуфтой 23, далее, как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена четырьмя лучами: из т.12 луч 2 направлен резко вправо вниз на среднюю горизонталь, затем луч 3 резко вправо вверх к т.10, далее луч 4 влево вниз, затем пологий луч R вправо вниз к т.2R.

Третий задний ход

Включаем правое сцепление (П), муфту А переключаем в левое положение, муфты В и С остаются в прежнем положении. Полумуфты 21 и 24 отключены, полумуфты 20 и 23 включены.

Крутящий момент от трубчатого вала 6 передается парой шестерен 7-8, блоком шестерен 9-14, полумуфтой 20, шестерней 15, далее, как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена четырьмя лучами: из т.12 луч 1 направлен резко вправо вниз на среднюю горизонталь, затем луч 2 резко влево вверх к т.11, далее луч 4 вправо вниз, затем пологий луч R вправо вниз к т.3R.

Четвертый задний ход

Включаем левое сцепление (Л), муфты А, В и С остаются в прежнем положении. Полумуфты 21 и 24 отключены, полумуфты 20 и 23 включены.

Крутящий момент от трубчатого вала 3 передается шестерней 14, полумуфтой 20, шестерней 15, далее, как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.12 луч 4 направлен вправо вниз на среднюю горизонталь, затем пологий луч R вправо вниз к т.4R.

Пятый задний ход

Включаем правое сцепление (П), муфты А и В переключаем в правое положение. Полумуфты 20 и 23 отключены, полумуфты 21 и 24 включены.

Крутящий момент от трубчатого вала 6 передается парой шестерен 7-8, по блоку шестерен 8-9, полумуфтой 21, шестерней 10, полумуфтой 24, шестерней 11, далее, как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.12 луч 1 направлен резко вправо вниз на среднюю горизонталь, далее пологий луч R вправо вниз на нижнюю горизонталь к т.5R.

Шестой задний ход

Включаем левое сцепление (Л), муфты А, В и С остаются в прежнем положении. Полумуфты 20 и 23 отключены, полумуфты 21 и 24 включены.

Крутящий момент от первичного вала 3 передается парой шестерен 14-9, полумуфтой 21, шестерней 10, полумуфтой 24, шестерней 11, далее, как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.12 луч 2 направлен резко вправо вниз на среднюю горизонталь, далее пологий луч R вправо вниз к т.6R.

Седьмой задний ход

Включаем правое сцепление (П), муфту А переключаем в левое положение, муфты В и С остаются в прежнем положении. Полумуфты 21 и 23 отключены, полумуфты 20 и 24 включены.

Крутящий момент от трубчатого вала 6 передается парой шестерен 7-8, парой шестерен 9-14, полумуфтой 20, парой шестерен 15-10, полумуфтой 24, шестерней 11, далее, как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена четырьмя лучами: из т.12 луч 1 направлен резко вправо вниз на среднюю горизонталь, затем луч 2 резко влево вверх к т.11, далее луч 3 резко влево вниз, затем пологий луч R вправо вниз к т.7R.

Восьмой задний ход

Включаем левое сцепление (Л), муфты А, В и С остаются в прежнем положении. Полумуфты 21 и 23 отключены, полумуфты 20 и 24 включены.

Крутящий момент от первичного вала 3 передается шестерней 14, полумуфтой 20, парой шестерен 15-10, полумуфтой 24, шестерней 11, далее, как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.12 луч 3 направлен резко влево вниз на среднюю горизонталь, затем пологий луч R вправо вниз к т.8R.

Изобретение относится к коробкам передач со сдвоенным сцеплением в транспортных средствах. На входе в коробку передач расположено сдвоенное сцепление, часть ведомых дисков этого сцепления установлена на первичном валу, а другая часть - на трубчатом валу. На этих валах закреплены шестерни, зацепленные с блоком шестерен промежуточного вала. Соосно первичному валу расположен вторичный вал с тремя свободно установленными на нем шестернями, вторая и четвертая шестерни этого вала зацеплены с шестернями, жестко закрепленными на промежуточном валу, между ними расположена трехпозиционная муфта переключения. Между первой и второй парами шестерен этого вала установлена сдвоенная муфта переключения, состоящая из двух полумуфт, взаимосвязанных вилкой переключения. Между крайними шестернями первичного и вторичного вала установлена сдвоенная муфта переключения, состоящая из двух полумуфт, взаимосвязанных вилкой переключения. Достигается расширение эксплуатационных возможностей транспортного средства. 2 ил.

Шестнадцатиступенчатая соосная коробка передач, содержащая корпус, в котором установлены пять пар взаимозацепленных шестерен и ряд шестерен заднего хода, отдельная шестерня заднего хода расположена на оси, первичный и вторичный валы установлены соосно, на вторичном валу закреплена ступица трехпозиционной муфты переключения передач, на муфте закреплена ведомая шестерня заднего хода, на этом валу свободно установлены три шестерни, на двух шестернях расположены двухпозиционные полумуфты, вилками переключения взаимосвязанные с противоположно развернутыми полумуфтами, установленными на взаимозацепленных шестернях, отличающаяся тем, что на промежуточном валу три шестерни закреплены и три шестерни установлены свободно, из них две шестерни объединены в блок, одна шестерня блока зацеплена с шестерней, закрепленной на трубчатом валу, расположенном на первичном валу, на первичном и трубчатом валах установлены ведомые диски сцеплений, ведущие диски этих сцеплений установлены в корпусе, который закреплен на входном валу агрегата.