СООСНАЯ МНОГОСТУПЕНЧАТАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ 10R4 Российский патент 2017 года по МПК F16H37/04 F16H3/83 F16H57/33 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к трансмиссии транспортных машин, к НТС (наземные транспортные системы), в том числе, ТТМ (транспортно-технологические машины), автомобили, тракторы и т.д.

Известны агрегаты трансмиссии - КП (коробки передач) со ступенчатым изменением передаточных чисел, содержащие шестерни, валы, опоры, устройства переключения передач, применяемые на отечественных и зарубежных автомобилях. (1. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета. - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с. 2. Некрасов В.И. Многоступенчатая трансмиссия. Конструкция, конструирование и расчет: Учеб. пособие. - Курган, Изд-во Курганского гос. ун-та, 2001. - 155 с.).

Эти агрегаты конструктивно сложны и металлоемки.

Современные НТС требуют применения МКП (многоступенчатых коробок передач), которые за счет выбора необходимого передаточного числа в трансмиссии обеспечивают возможность работы ДВС (двигателя внутреннего сгорания) на оптимальном режиме с минимальным расходом топлива и выделением экологически вредных веществ.

МКП, как правило, создают на основе базовой 5-ти ступенчатой КП традиционной компоновки, которые находят широкое применение как при продольной (1. рис. 37, с. 61; рис. 35, с. 59), так и поперечной (1. рис. 34, с. 58) компоновке трансмиссии. Они могут быть трехвальными (1. рис. 37, с. 61) или двухвальными (1. рис. 35, с. 59; рис. 34, с. 58).

Для создания МКП применяют две схемы: 1. установка переднего делителя впереди базовой КП, удваивающего число передач (1. рис. 41, с. 64); 2. установка заднего редуктора-демультипликатора за базовой КП, демультипликатор может состоять из двух рядов цилиндрических шестерен (2. рис. 28, в, с. 45; рис. 29, с. 47) или из простого ПМ (планетарного механизма - 2. рис. 27, с. 44; рис. 28, г). Иногда одновременно применяют обе схемы (2. рис. 31, с. 48). При традиционной компоновке сцепление устанавливают между ДВС и КП, в этом случае при поперечной компоновке ДВС и трансмиссии ГП (главная передача) смещена от центра НТС, валы привода ведущих колес (полуоси) будут иметь разную длину; замена ведомых дисков сцепления затруднена, так как в этом случае надо снимать трансмиссионный агрегат (МКП и ГМ).

Наиболее близким к предлагаемому устройству является девятиступенчатая МКП ЯМЗ-201 с ПМ на выходе (2. рис. 27, с. 44; рис. 28, г).

МКП ЯМЗ-201 скомпонована из сосной 5-тиступенчатой трехходовой базовой КП и планетарного демультипликатора. Базовая КП состоит из корпуса, в котором соосно расположены первичный, вторичный и выходной валы, параллельно им установлен промежуточный вал. На валах базовой КП расположены пять рядов шестерен переднего хода и ряд шестерен заднего хода, между рядами шестерен установлены три муфты переключения, две из них с синхронизаторами.

Недостаток КП традиционной компоновки заключается в том, что для каждой передачи переднего хода они требуют свою пару шестерен, а для заднего хода - три или четыре шестерни. Ряды шестерен приводят к увеличению продольного габарита и металлоемкости КП. Цилиндрические зубчатые передачи имеют ограниченную нагрузочную способность из-за однопарного (однопоточного) зацепления, при увеличении передаваемого крутящего момента необходимо увеличивать межцентровое (межосевое) расстояние, что увеличивает поперечные габариты КП.

Требованию снижения металлоемкости машин из всех видов механических передач наиболее полно удовлетворяют планетарные передачи, отличающиеся малыми габаритами и массой. Это связано с эффектом много- поточности и с применением внутреннего зацепления.

Простой ПМ (планетарный механизм) состоит из трех звеньев: солнечная шестерня (а), эпициклическое колесо (b) и водило (h) с сателлитами.

ПМ характеризуется внутренним параметром К=Z_b/Z_a=1,5-5, который равен отношению числа зубьев эпициклического колеса Z_b к числу зубьев солнечной шестерни Z_a. Меньшее значение К ограничивается минимальными размерами сателлитов, большее - солнечной шестерни.

Простой ПМ, помимо дифференциала, в основном, применяют как одноступенчатый колесный редуктор двойной разнесенной ГП (главной передачи) ведущего моста автомобиля (1. рис. 110, с. 138) или двухступенчатый редуктор-демультипликатор на выходе МКП (2. рис. 27, с. 44; рис. 28, г).

Недостаток такого ПМ заключается в том, что он реализует только две передачи: прямую при блокировке ПМ за счет соединения муфтой переключения двух звеньев: эпициклического колеса (b) и водила (h) и медленную в режиме U_ah^b=К+1. Где U - передаточное число, индекс вверху - остановленное звено, индексы внизу - звенья входа и выхода крутящего момента. Остановлено эпициклическое колесо (b), крутящий момент подается на солнечную шестерню (а) и снимается с водила (h).

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в снижении габаритов и металлоемкости трансмиссионного агрегата МКП НТС при улучшении компоновочных и эксплуатационных характеристик.

Поставленная задача решается за счет более полного использования кинематических возможностей простого трехзвенного ПМ, установки переднего делителя - двухступенчатой КП на входе ПМ и переносом сцепления на край трансмиссионного агрегата.

Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что многоступенчатая коробка передач содержит корпус с установленными в нем валами, рядами шестерен внешнего зацепления и муфтой переключения передач, простой трехзвенный планетарный механизм, состоящий из водила с сателлитами, зацепленными с солнечной шестерней и эпициклическим колесом, водило и корпус эпициклического колеса имеют валы с зубчатыми венцами и муфту остановки эпициклического колеса, при этом корпус сцепления с маховиком вынесен от двигателя, к этому корпусу присоединены корпус переднего делителя, корпус планетарного механизма и корпус главной передачи, в опорах этих корпусов установлен длинный входной вал, на торце которого закреплен маховик, на входном валу расположены первичный и вторичный трубчатые валы, параллельно им промежуточный вал переднего делителя, три шестерни закреплены на валах, на вторичном валу шестерня установлена свободно, между зубчатыми венцами шестерен на входе вторичного вала закреплен зубчатый венец с установленной на нем трехпозиционной муфтой, на выходе вторичного вала закреплен трехпозиционный зубчатый венец, на котором установлена муфта переключения, длинный трубчатый вал солнечной шестерни с зубчатыми венцами на торцах расположен на входном валу, водило закреплено на входном и выходном трубчатых валах с зубчатыми венцами, корпус эпициклического колеса закреплен на входном и выходном коаксиальных валах с зубчатыми венцами, на внутренних стенках корпуса планетарного механизма рядом с зубчатыми венцами входных и выходных валов закреплены зубчатые венцы с муфтами остановки водила или эпициклического колеса, рядом с зубчатыми венцами выходных валов установлен ведущий трубчатый вал с зубчатым венцом и муфтой переключения на входе вала и ведущей шестерней с зубчатым венцом на выходе этого вала рядом с зубчатым венцом вала солнечной шестерни, на котором расположена муфта переключения, рядом с зубчатым венцом задней стенки корпуса главной передачи.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает десять передач переднего хода и четыре передачи заднего хода с достаточным диапазоном (D=U₁/U₁₀=3,35/0,38=8,8), равным отношению передаточных чисел низшей и высшей передач, при снижении габаритов и металлоемкости по сравнению с типовыми конструкциями.

На фиг. 1 изображена схема МКП (многоступенчатой коробки передач) с вынесенным на край сцеплением, с передним делителем, в виде двухступенчатой КП, имеющим свою муфту переключения, и простым трехзвенным ПМ (планетарным механизмом), который имеет пять муфт переключения, валы входа, выхода и остановки трех звеньев ПМ с зубчатыми венцами. В верхней части муфты переключения показаны в состоянии 1-й передачи переднего хода, в нижней части - 4-я передача заднего хода 4R.

На фиг. 2 показана лучевая диаграмма работы МКП для К=1,62. Изменение величины внутреннего параметра К приводит к изменению кинематических характеристик МКП. При К=1,62 получаем равные отрезки между передачами на горизонтальной шкале в логарифмическом масштабе lq 1,62=0,21, где отложены величины передаточных чисел ПМ. Передний делитель поровну делит отрезки между передачами. Вертикальный луч указывает на прямую передачу крутящего момента от двигателя к ведущей шестерне привода ГП (главной передачи). Луч направо вверх характеризует замедляющий режим работы ПМ, чем положе луч, тем выше величина передаточного числа. Луч налево вверх характеризует ускоряющий режим работы ПМ, чем положе луч, тем ниже величина передаточного числа. Лучевые диаграммы удобны для понимания работы МКП, так как величина каждого луча постоянна на всех участках диаграммы. Над лучевой диаграммой приведена таблица положений муфт переключения на различных передачах. В верхней части таблицы показаны состояния ПМ на каждой передаче и передачи двухступенчатой КП - переднего делителя. Ниже - положения муфт переключения: A-F.

МКП (многоступенчатая коробка передач) состоит из последовательно установленных корпуса сцепления 1, корпуса переднего делителя 2, корпуса ПМ (планетарного механизма) с муфтами переключения 3 и корпуса ГП (главной передачи) 4. В опорах корпусов 1-4 расположен длинный ведущий вал двигателя 5 с закрепленным на нем маховиком 6. Нажимной диск сцепления 7 соединен с маховиком 6 направляющими элементами 8. Между маховиком 6 и нажимным диском 7 расположен ведомый диск сцепления 9, который подвижно в осевом направлении установлен на трубчатом первичном валу 10 переднего делителя. На валу 10 расположена муфта выключения сцепления 11 (остальные элементы не показаны) и закреплена ведущая шестерня 12, зацепленная с шестерней 13, закрепленной на промежуточном валу 14. На валу 14 также закреплена ведущая шестерня 15, зацепленная с ведомой шестерней 16, свободно установленной на трубчатом вторичном валу 17 с зубчатым венцом 18 на входе вала и трехпозиционным зубчатым венцом 19 на выходе вала 17. На длинном ведущем валу 5 расположен длинный трубчатый вал 20 привода солнечной шестерни 21 (а) с зубчатыми венцами 22 и 23 на входе и выходе этого вала. На длинном трубчатом валу 20 установлены короткие трубчатые валы водила 24 (h): входной вал 25 и выходной вал 26 с зубчатыми венцами 27 и 28 на входе и выходе валов 25 и 26. На осях водила 24 расположены сателлиты 29, которые зацеплены с солнечной шестерней 21 (а) и эпициклическим колесом 30 (b). На входе корпуса 31 эпициклического колеса 30 (b) закреплен входной коаксиальный вал 32 с зубчатым венцом 33, а на выходе - выходной коаксиальный вал 34 с зубчатым венцом 35. Над входным коаксиальным валом 32 на передней внутренней стенке корпуса 3 рядом с зубчатым венцом 33 расположен трехпозиционный зубчатый венец 36, на задней внутренней стенке корпуса 3 рядом с зубчатым венцом 35 расположен трехпозиционный зубчатый венец 37. На длинном трубчатом валу 20 рядом с зубчатым венцом 28 установлен ведущий трубчатый вал 38 с трехпозиционным зубчатым венцом 39 на входе этого вала и с ведущей шестерней 40 ГП (главной передачи) с зубчатым венцом 41 на выходе ведущего вала 38. ГП может быть цилиндрической как на фиг. 1, конической, гипоидной. Напротив зубчатого венца 41 рядом с зубчатым венцом 23 вала 20 на задней стенке корпуса 4 расположен зубчатый венец 42. Трехпозиционная муфта переключения 43 (А) установлена на зубчатом венце 18 на входе вторичного трубчатого вала 17 для выборочного соединения с зубчатым венцом шестерни 12 или с зубчатым венцом шестерни 16 или для нейтрального положения. Трехпозиционная муфта переключения 44 (В) установлена на трехпозиционном зубчатом венце 19 на выходе вторичного трубчатого вала 17 для выборочного соединения с зубчатым венцом 22 привода солнечной шестерни 21 (а), с зубчатым венцом 27 привода водила 24 (h), с зубчатым венцом 33 привода эпициклического колеса 30 (b). Муфта переключения 45 (С) расположена на зубчатом венце 36 передней внутренней стенки корпуса 3 для остановки водила 24 (h) зубчатым венцом 27 или эпициклического колеса 30 (b) зубчатым венцом 33, нейтральное (Н) - выключенное состояние обеспечивается установкой муфты между зубчатыми венцами 27 и 33 или ее перемещением к стенке. Муфта переключения 46 (D) расположена на зубчатом венце 37 задней внутренней стенки корпуса 3 для остановки водила 24 (h) зубчатым венцом 28 или эпициклического колеса 30 (b) зубчатым венцом 35, нейтральное (Н) - выключенное состояние обеспечивается установкой муфты между зубчатыми венцами 27 и 33 или ее перемещением к стенке. Муфты 45 (С) и 46 (D) частично дублируют одна другую. Муфта переключения 47 (Е) установлена на входе ведущего трубчатого вала 38 для выборочного соединения с зубчатым венцом 35 выходного коаксиального вала 34 эпициклического колеса 30 (b) или с зубчатым венцом 28 выходного трубчатого вала 26 водила 24 (h), нейтральное (Н) состояние обеспечивается установкой муфты между венцами 35 и 28 или ее перемещением в крайнее правое положение (фиг. 1, внизу). Муфта 48 (F) расположена на зубчатом венце 23 на выходе длинного трубчатого вала 20 солнечной шестерни 21 для привода ведущей шестерни 40 при соединении с зубчатым венцом 41 или остановки солнечной шестерни 21 при соединении с зубчатым венцом 42 задней стенки корпуса 4.

Простой трехзвенный ПМ (планетарный механизм) может обеспечить пять передач без изменения направления вращения, две передачи заднего хода и три передачи в интегральных (суммирующих) режимах, когда крутящий момент подается на два звена ПМ с различной частотой вращения, а снимается с третьего звена. В МКП интегральные (суммирующие) режимы не используем. При К=1,62 получим:

1-я передача ПМ: U_ah^b = К+1=2,62; lq 2,62 = 0,42;

2-я передача ПМ: U_bh^a = (К+1)/К = 2,62/1,62 = 1,62; lq 1,62 = 0,21;

3-я передача ПМ: Прямая U=1,0; lq 1,0 = 0,0;

4-я передача ПМ: U_hb^a = К/(К+1) = 1,62/2,62 = 0,62; lq 0,62 = -0,21;

5-я передача ПМ: U_ha^b = 1*(K+1) = 1/2,62 = 0,38; lq 0,38 = -0,42;

1-я задняя передача ПМ: U_ab^h = -К = 1,62; lq 1,62 = 0,21;

2-я задняя передача ПМ: U_ba^h = -(1/К) = 1/1,62 = 0,62; lq 0,62 = -0,21.

Знак «минус» указывает на изменение направления вращения на выходе по сравнению с входом.

Передний делитель делит пополам интервал 1,62:

U_пд = (1,62)^0,5 = 1,273; lq 1,273 = 0,105.

Устройство работает следующим образом.

Первая передача

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен тремя лучами: крутой луч от т. 0 направо вниз, затем крутой луч направо вверх, далее пологий луч направо вверх к т. 1.

Над этой точкой показаны состояния муфт переключения (см. фиг. 1, верхнее положение муфт): А, С и Е - правое (П), В и D - левое (Л), F - нейтральное (Н). В верхней части таблицы показано U_ah^b=К+1 состояние ПМ. Передний делитель в положении понижающей передачи.

Эпициклическое колесо 30 (b) остановлено муфтой 45 (С), которая замкнула зубчатые венцы 36 передней внутренней стенки корпуса 3 и 33 трубчатого вала 32 корпуса 31 эпициклического колеса 30. Крутящий момент (фиг. 1) от ведущего вала двигателя 5, ведущих элементов 6 и 7 сцепления ведомым диском 9 передается на первичный трубчатый вал 10, пару шестерен 12-13, промежуточный вал 14, пару шестерен 15-16, муфтой 43 (А) на зубчатый венец 18, вторичный трубчатый вал 17, от зубчатого венца 19 муфтой 44 (В) передается на зубчатый венец 22 и длинным трубчатым валом 20 на солнечную шестерню 21 (а). Солнечная шестерня 21 (а) вращает сателлиты 29, которые, обкатываясь по эпициклическому колесу 30 (b), вращают водило 24 (h) с пониженной частотой, но с увеличенным крутящим моментом. Трубчатым валом 26, зубчатым венцом 28, муфтой 47 (Е) крутящий момент поступает на зубчатый венец 39, на ведущий трубчатый вал 38 и ведущую шестерню ГП 40.

При К=1,62 передаточное число 1-й передачи

U_1п = U_пд U_ah^b = U_пд(K+1) = 1,273*2,62 = 3,35; lq 3,35 = 0,525.

Вторая передача

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен пологим лучом от т. 0 направо вверх к т. 2.

Переключаем муфту А из правого положения в левое (Л) - передний делитель переходит в положение прямой передачи. Состояние ПМ на изменилось U_ah^b=К+1.

Крутящий момент (фиг. 1) от ведущих элементов 6 и 7 сцепления ведомым диском 9 передается на первичный трубчатый вал 10, муфтой 43 (А) на зубчатый венец 18, далее как на 1-й передаче.

При К=1,62 передаточное число 2-й передачи

U_2п = U_пд U_ah^b = U_пд (К+1) = 1,0*2,62 = 2,62; lq 2,62=0,42.

Третья передача

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен тремя лучами: крутой луч от т. 0 направо вниз, затем крутой луч направо вверх, далее крутой луч направо вверх к т. 3.

Возвращаем муфту А в положении 1-й передачи (П), муфту В из левого положения в правое (П), муфту С из правого положения в нейтральное (Н) - выключенное - к стенке корпуса 3, муфту D из левого положения в нейтральное (Н), муфту F из нейтрального положения в правое (П). В верхней части таблицы показано U_bh^a состояние ПМ. По сравнению с 1-й передачей произошла замена звеньев: остановлена солнечная шестерня 21 (а), крутящий момент поступает на эпициклическое колесо 30 (b).

Солнечная шестерня 21 (а) остановлена муфтой 48 (F), которая замкнула зубчатые венцы 42 задней стенки корпуса 4 и 23 длинного трубчатого вала 20 (см. фиг. 1 справа). Крутящий момент от сцепления до зубчатого венца 19 передается как на 1-й передаче. Затем муфтой 44 (В) передается на зубчатый венец 33 и коаксиальным валом 32 по корпусу 31 на эпициклическое колесо 30 (b), которое вращает сателлиты 29, они, обкатываясь по солнечной шестерне 21 (а), вращают водило 24 (h), далее как на 1-й передаче.

При К=1,62 передаточное число 3-й передачи

U_3п = U_пд U_bh^a = U_пд(K+1)/К = 1,273*2,62/1,62 = 2,065; lq 2,065=0,315.

Четвертая передача

На лучевой диаграмме этот режим обозначен крутым лучом от т. 0 направо вверх к т. 4.

Переключаем муфту А из правого положения в левое (Л) - передний делитель переходит в положение прямой передачи. Состояние ПМ на изменилось U_bh^a.

Крутящий момент (фиг. 1) от ведущих элементов 6 и 7 сцепления ведомым диском 9 передается на первичный трубчатый вал 10, муфтой 43 (А) на зубчатый венец 18, далее как на 3-й передаче.

При К=1,62 передаточное число 4-й передачи

U_4п = U_пд U_bh^a = U_пд(K+1)/К = 1,0*2,62/1,62 = 1,62; lq 1,62=0,21.

Пятая передача

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен тремя лучами: крутой луч от т. 0 направо вниз, затем крутой луч направо вверх, далее вертикальный луч к т. 5.

Возвращаем муфту А в положении 1-й и 3-й передачи (П), муфту В из правого положения в среднее (С), а муфту F из правого положения в нейтральное (Н). В верхней части таблицы показано U_кп=1,0 состояние ПМ - прямая передача.

Крутящий момент от сцепления до зубчатого венца 19 передается как на 1-й и 3-й передаче. Затем муфтой 44 (В) передается на зубчатый венец 27 и трубчатым валом 25 на водило 24 (h), далее как на 1-й и 3-й передаче.

При К=1,62 передаточное число 5-й передачи

U_5п = U_пд U_hh = 1,273*1,0 = 1,273; lq 1,273=0,105.

Шестая передача - прямая

На лучевой диаграмме эта передача представлена вертикальным лучом от т. 0 до т. 6.

Муфту А возвращаем левое (Л) положение.

Крутящий момент (фиг. 1) от ведущих элементов 6 и 7 сцепления ведомым диском 9 передается на первичный трубчатый вал 10, муфтой 43 (А) на зубчатый венец 18, далее как на 5-й передаче.

При К=1,62 передаточное число 6-й передачи U_6п=1,0.

Седьмая передача

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен тремя лучами: крутой луч от т. 0 направо вниз, затем крутой луч направо вверх, далее крутой луч налево вверх к т. 7.

Возвращаем муфту А в положении 1-й, 3-й и 5-й передачи (П), муфту Е из правого положения в левое (Л), а муфту F из нейтрального положения в правое (П), при этом по сравнению со 3-й передачей произошла замена звеньев входа и выхода крутящего момента. В верхней части таблицы показано U_hb^a состояние ПМ.

Крутящий момент от сцепления до зубчатого венца 19 передается как на 1-й, 3-й и 5-й передаче. Затем муфтой 44 (В) передается на зубчатый венец 27 и трубчатым валом 25 на водило 24 (h), которое вращает сателлиты 29, они, обкатываясь по остановленной солнечной шестерне 21 (а), вращают эпициклическое колесо 30 (b), по корпусу 31 на коаксиальный вал 34, зубчатый венец 35, муфтой 47 (Е) крутящий момент поступает на зубчатый венец 39, на ведущий трубчатый вал 38 и ведущую шестерню ГП 40.

При К=1,62 передаточное число 7-й передачи

U_7п = U_пд U_hb^a = 1,273*К/(К+1) = 1,273*1,62/2,62 = 0,785; lq 0,785=-0,105.

Восьмая передача

На лучевой диаграмме этот режим обозначен крутым лучом от т. 0 налево вверх к т. 8.

Переключаем муфту А из правого положения в левое (Л).

Крутящий момент (фиг. 1) от ведущих элементов 6 и 7 сцепления ведомым диском 9 передается на первичный трубчатый вал 10, муфтой 43 (А) на зубчатый венец 18, далее как на 7-й передаче.

При К=1,62 передаточное число 8-й передачи

U_8п = U_hb^a = К/(К+1) = 1,62/2,62 = 0,62; lq 0,62 = -0,21.

Девятая передача

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен тремя лучами: крутой луч от т. 0 направо вниз, затем крутой луч направо вверх, далее пологий луч налево вверх к т. 9.

Возвращаем муфту А в положении 1-й, 3-й, 5-й и 7-й передачи (П), муфту С переключаем из нейтрального положения в правое (П), муфту D из нейтрального положения в левое (Л), муфту Е из левого в нейтральное (Н) положение, а муфту F из правого положения в левое (Л), при этом по сравнению со 1-й передачей произошла замена звеньев входа и выхода крутящего момента. В верхней части таблицы показано U_ha^b состояние ПМ.

Эпициклическое колесо 30 (b) остановлено муфтой 45 (С), которая замкнула зубчатые венцы 36 передней внутренней стенки корпуса 3 и 33 коаксиального вала 32 корпуса 31 эпициклического колеса 30. Крутящий момент (фиг. 1) до водила 24 (h) передается как на 8-й передаче, которое вращает сателлиты 29, они, обкатываясь по остановленному эпициклическому колесу 30 (b), вращают солнечную шестерню 21 (а), далее по длинному трубчатому валу 20 на зубчатый венец 23, муфтой 48 (F) на зубчатый венец 41 и ведущее колесо ГП 40, но с увеличенной частотой вращения и пониженным крутящим моментом.

При К=1,62 передаточное число 9-й передачи

U_9п = U_пд U_ha^b = 1,273*1/(К+1) = 1,273*1/2,62 = 0,484; lq 0,484 = -0,315.

Десятая передача

На лучевой диаграмме этот режим обозначен пологим лучом от т. 0 налево вверх к т. 10.

Переключаем муфту А из правого положения в левое (Л).

Крутящий момент (фиг. 1) от ведущих элементов 6 и 7 сцепления ведомым диском 9 передается на первичный трубчатый вал 10, муфтой 43 (А) на зубчатый венец 18, далее как на 9-й передаче.

При К=1,62 передаточное число 10-й передачи

U_10п = U_ha^b = 1/(К+1) = 1/2,62 = 0,38; lq 0,38 = -0,42.

Первая передача заднего хода 1R

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен тремя лучами: крутой луч от т. 0 направо вниз, затем крутой луч направо вверх, далее крутой луч направо вниз к т. 1R.

Состояния муфт переключения показаны в крайнем справа столбце таблицы внизу под т. 1R: А - правое (П), В, С и Е - левое (Л), D и F - нейтральное (Н). В нижней части таблицы показано U_ab^h = -К состояние ПМ. Знак «минус» указывает на изменение направления вращения ведущей шестерни 40 по сравнению с ведущим валом 5. По сравнению с 1-й передачей переднего хода изменились состояния выходного и остановленного звеньев ПМ.

Водило 24 (h) остановлено муфтой 45 (С), которая замкнула зубчатые венцы 36 передней внутренней стенки корпуса 3 и 27 трубчатого входного вала 25. Крутящий момент (фиг. 1) передается на солнечную шестерню 21 (а) как на 1-й передаче переднего хода. Солнечная шестерня 21 (а) вращает сателлиты 29, которые, вращаясь на осях водила 24 (h), вращают эпициклическое колесо 30 (b) в противоположном направлении с пониженной частотой вращения, но с увеличенным крутящим моментом. Далее как на 7-й передаче переднего хода, коаксиальным валом 34, зубчатым венцом 35, муфтой 47 (Е) крутящий момент поступает на зубчатый венец 39, на ведущий трубчатый вал 38 и ведущую шестерню ГП 40.

При К=1,62 передаточное число первой передачи заднего хода 1R

U_1R = U_пд U_ab^h = 1,273*1,62 = 2,06; lq 2,06=0,315.

Вторая передача заднего хода 2R

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен крутым лучом от т. 0 направо вниз к т. 2R.

Переключаем муфту А в левое (Л) положение, выключили из работы шестерни переднего делителя.

Крутящий момент (фиг. 1) от ведущих элементов 6 и 7 сцепления ведомым диском 9 передается на первичный трубчатый вал 10, муфтой 43 (А) на зубчатый венец 18, далее как на 1-й передаче заднего хода.

При К=1,62 передаточное число второй передачи заднего хода 2R

U_2R = U_ab^h = 1,62; lq 1,62=0,21.

Третья передача заднего хода 3R

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен тремя лучами: крутой луч от т. 0 направо вниз, затем крутой луч направо вверх, далее крутой луч налево вниз к т. 3R.

Возвращаем муфту А в правое (П) положение, переключаем муфту В из левого положения в правое (П), муфты С и Е в нейтральное (Н), муфту D из нейтрального в правое (П), а муфту F - в левое (Л). В нижней части таблицы показано U_ba^h состояние ПМ.

Водило 24 (h) остановлено муфтой 45 (С), которая замкнула зубчатые венцы 36 передней внутренней стенки корпуса 3 и 27 трубчатого входного вала 25. Крутящий момент (фиг. 1) передается на эпициклическое колесо 30 (b), как на 3-й передаче переднего хода. Эпициклическое колесо 30 (b) вращает сателлиты 29, которые, вращаясь на осях водила 24 (h), вращают солнечную шестерня 21 (а) в противоположном направлении с увеличенной частотой вращения, но с пониженным крутящим моментом. Далее как на 9-й передаче переднего хода, по длинному трубчатому валу 20 на зубчатый венец 23, муфтой 48 (F) на зубчатый венец 41 и ведущее колесо ГП 40.

При К=1,62 передаточное число третьей передачи заднего хода 3R

U_3R = U_пд U_ba^h = U_пд (1/К) = 1,273*1/1,62 = 0,786; lq 0,786 = -0,105.

Четвертая передача заднего хода 4R

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен крутым лучом от т. 0 направо вниз к т. 4R.

Переключаем муфту А в левое (Л) положение, выключили из работы шестерни переднего делителя.

Крутящий момент (фиг. 1) от ведущих элементов 6 и 7 сцепления ведомым диском 9 передается на первичный трубчатый вал 10, муфтой 43 (А) на зубчатый венец 18, далее как на 3-й передаче заднего хода.

При К=1,62 передаточное число четвертой передачи заднего хода 4R

U_4R = U_ba^h = К/(К+1) = 1,62/2,62 = 0,62; lq 0,62 = -0,21.

Диапазон МКП составит D = U₁/U₁₀ = 3,35/0,38 = 8,8.

Изменение К изменит кинематические характеристики МКП.

Получили компактный трансмиссионный агрегат малой металлоемкости за счет значительного уменьшения продольного габарита, что создает лучшие условия для поперечной компоновки двигателя и трансмиссии. Допускается продольная компоновка в режиме МРК (многоступенчатой раздаточной коробки). Межосевой дифференциал может быть как симметричным (фиг. 1, справа внизу), так и несимметричным. Допускается традиционная компоновка: ДВС, сцепление, МКП, в этом случае ведущий вал двигателя соединяется непосредственно с маховиком и трубчатые валы 10, 17, 20 можно выполнить сплошными.

Обозначения:

1 - корпус сцепления;

2 - корпус переднего делителя;

3 - корпус ПМ (планетарного механизма);

4 - корпус ГП (главной передачи);

5 - длинный ведущий вал двигателя;

6 - маховик;

7 - нажимной диск сцепления;

8 - направляющие элементы нажимного диска сцепления;

9 - ведомый диск сцепления;

10 - первичный трубчатый вал переднего делителя;

11 - муфта выключения сцепления;

12 - ведущая шестерня переднего делителя, закрепленная на валу 10;

13 - ведомая шестерня переднего делителя, закрепленная на валу 14;

14 - промежуточный вал переднего делителя;

15 - ведущая шестерня промежуточного вала 14 переднего делителя;

16 - ведомая шестерня делителя, свободно установленная на валу 17;

17 - вторичный трубчатый вал переднего делителя;

18 - зубчатый венец на входе вала 17 между шестернями 12 и 16;

19 - трехпозиционный зубчатый венец на выходе вала 17;

20 - длинный трубчатый вал привода солнечной шестерни 21 (а);

21 (а) - солнечная шестерня ПМ;

22 - зубчатый венец на входе вала 20;

23 - зубчатый венец на выходе вала 20;

24 (h) - водило ПМ (планетарного механизма);

25 - короткий трубчатый входной вал водила 24 (h);

26 - короткий трубчатый выходной вал водила 24 (h);

27 - зубчатый венец вала 25 на входе водила 24 (h);

28 - зубчатый венец вала 26 на выходе водила 24 (h);

29 - сателлиты на осях водила 24;

30(b) - эпициклическое колесо ПМ;

31 - корпус эпициклического колеса 30;

32 - входной коаксиальный вал корпуса 31 эпициклического колеса;

33 - зубчатый венец входного коаксиального вала 32;

34 - выходной коаксиальный вал корпуса 31 эпициклического колеса;

35 - зубчатый венец выходного коаксиального вала 34;

36 - трехпозиционный зубчатый венец передней внутренней стенки корпуса 3;

37 - трехпозиционный зубчатый венец задней внутренней стенки корпуса 3;

38 - ведущий трубчатый вал привода ведущей шестерни 40;

39 - трехпозиционный зубчатый венец ведущего трубчатого вала 38;

40 - ведущая шестерня ГП (главной передачи);

41 - зубчатый венец на выходе ведущего трубчатого вала 37;

42 - зубчатый венец задней стенки корпуса 4 рядом с зубчатым венцом 23;

43 (А) - трехпозиционная муфта переключения на зубчатом венце 18 на входе вторичного трубчатого вала 17 переднего делителя;

44 (В) - трехпозиционная муфта переключения на зубчатом венце 19 на выходе вторичного трубчатого вала 17;

45 (С) - муфта остановки звеньев ПМ на зубчатом венце 36 передней внутренней стенки корпуса 3;

46 (D) - муфта остановки звеньев ПМ на зубчатом венце 37 задней внутренней стенки корпуса 3;

47 (Е) - муфта переключения на входе ведущего трубчатого вала 38;

48 (F) - муфта переключения на зубчатом венце 23 на выходе длинного трубчатого вала 20 привода солнечной шестерни 21 (а).

Изобретение относится к многоступенчатой соосной коробке передач. Коробка передач содержит передний делитель с муфтой переключения, три звена простого трехзвенного планетарного механизма и пять муфт переключения на входе и выходе планетарного механизма. Достигается снижение габаритов и металлоемкости трансмиссионного агрегата. 2 ил.

Многоступенчатая коробка передач, содержащая корпус с установленными в нем валами, рядами шестерен внешнего зацепления и муфтой переключения передач, простой трехзвенный планетарный механизм, состоящий из водила с сателлитами, зацепленными с солнечной шестерней и эпициклическим колесом, водило и корпус эпициклического колеса имеют валы с зубчатыми венцами и муфту остановки эпициклического колеса, отличающаяся тем, что корпус сцепления с маховиком вынесен от двигателя, к этому корпусу присоединены корпус переднего делителя, корпус планетарного механизма и корпус главной передачи, в опорах этих корпусов установлен длинный входной вал, на торце которого закреплен маховик, на входном валу расположены первичный и вторичный трубчатые валы, параллельно им промежуточный вал переднего делителя, три шестерни закреплены на валах, на вторичном валу шестерня установлена свободно, между зубчатыми венцами шестерен на входе вторичного вала закреплен зубчатый венец с установленной на нем трехпозиционной муфтой, на выходе вторичного вала закреплен трехпозиционный зубчатый венец, на котором установлена муфта переключения, длинный трубчатый вал солнечной шестерни с зубчатыми венцами на торцах расположен на входном валу, водило закреплено на входном и выходном трубчатых валах с зубчатыми венцами, корпус эпициклического колеса закреплен на входном и выходном коаксиальных валах с зубчатыми венцами, на внутренних стенках корпуса планетарного механизма рядом с зубчатыми венцами входных и выходных валов закреплены зубчатые венцы с муфтами остановки водила или эпициклического колеса, рядом с зубчатыми венцами выходных валов установлен ведущий трубчатый вал с зубчатым венцом и муфтой переключения на входе вала и ведущей шестерней с зубчатым венцом на выходе этого вала рядом с зубчатым венцом вала солнечной шестерни, на котором расположена муфта переключения, рядом с зубчатым венцом задней стенки корпуса главной передачи.