Соосная шестнадцатиступенчатая реверсивная раздаточная коробка с двумя сцеплениями Российский патент 2023 года по МПК F16H3/83 F16H37/02 F16H3/91 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к трансмиссии НТС (наземных транспортных средств).

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 многоступенчатой раздаточной коробке (МРК) является МКП (многоступенчатая коробка передач) по патенту RU № 2481 510. Бюл. N 13 от 10.05.2013. Авторы Некрасов В.И. и Морозова А.А..

Соосная шестнадцатиступенчатая коробка передач со сдвоенным сцеплением содержит корпус сдвоенного сцепления, прикрепленный к корпусу МКП 16R8 (16 передач переднего хода и 8 передач заднего хода), в опорах МКП сосно расположены трубчатый входной вал, первичный и вторичный валы, на входе трубчатого вала установлены диски правого сцепления, а на первичном валу - диски левого сцепления; параллельно соосным валам установлен промежуточный вал на котором свободно расположен короткий трубчатый вал блока шестерен первой и второй пар, на валах свободно расположены пять пар шестерен переднего хода, между тремя средними парами шестерен установлены две сдвоенные муфты, каждая из которых состоит из двух противоположно направленных муфт с общей вилкой переключения, на вторичном валу между шестернями четвертой и пятой пар закреплен зубчатый венец, на котором расположена трехпозиционная муфта с закрепленной на ней ведомой шестерней заднего хода, отдельная шестерня заднего хода установлена на оси, расположенной между первичным и вторичным валами.

Описанная соосная МКП проще типовых конструкций трансмиссионных агрегатов, приведенных в книге, обеспечивает достаточный диапазон передаточных чисел (отношение передаточных чисел низшей передачи к высшей) для большинства автомобилей, позволяет попарно (16-15; 14-13,…, 2-1) переключать передачи практически без разрыва потока мощности; но имеет эксплуатационные ограничения для специальных НТС, требующих реверса всех передач, применения сложных многодисковых сцеплений, а также усложнения переключения передач из-за большой массы шестерни-каретки, закрепленной на трехпозиционной муфте, и торцевого включения шестерен заднего хода, приводящего к повышенному износу зубьев шестерен и снижению работоспособности МКП; она не может обеспечить дифференциальный привод валов на выходе.

Размеры маховика, а значит и сцепления, ограничены частотой его вращения, которое может привести к разрушению маховика от высоких центробежных сил. Увеличение мощности двигателя за счет роста частоты вращения коленчатого вала до 2600 об/мин на примере двигателя КамАЗ нельзя признать удачным. Высокие динамические нагрузки снизили его работоспособность. В дальнейшем эту частоту вращения снизили. Абсолютное большинство дизельных двигателей грузовых автомобилей имеет максимальную частоту вращения 2100 об/мин, они чаще всего работают при частоте 1300-1500 об/мин в так называемой «зеленой зоне» с минимальным расходом топлива и выделением экологически вредных веществ. Уменьшение максимальной частоты вращения маховиков позволило увеличить их диаметр и диаметр дисков сцепления, что перекрывает выход вторичного вала из агрегата при продольной компоновке сцепления и двигателя.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении эксплуатационных возможностей НТС за счет реверса всех передач, применения типовых однодисковых сцеплений, дифференциального привода валов на выходе при исключении торцевого включения шестерен.

Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в установке на входе МРК редуктора реверса с двумя типовыми сцеплениями с вытягиваемой диафрагменной пружиной при перпендикулярной компоновке валов сцепления и МРК, между ними установлены два комплекта из трех конических шестерен и трех трехпозиционных муфт переключения, управляемых одним ползуном, исключении из конструкции шестерен заднего хода и шестерни-каретки на муфте переключения.

Указанный технический результат достигается тем, что соосная шестнадцатиступенчатая реверсивная раздаточная коробка имеет корпус в опорах которого соосно установлены первичный и вторичный валы, на первичном валу расположен трубчатый вал, параллельно им установлен промежуточный вал на котором свободно расположен короткий трубчатый вал блока шестерен первой и второй пар, на параллельных валах расположены пять пар цилиндрических шестерен, между средними парами шестерен на зубчатых венцах установлены две сдвоенные муфты, каждая из которых состоит из двух противоположно направленных муфт с общей вилкой переключения, при этом между четвертой и пятой парами шестерен на трубчатом выходном валу закреплен зубчатый венец с трехпозиционной муфтой переключения, на выходе этого вала установлена пара шестерен привода межмостового дифференциала, одна коническая шестерня которого закреплена на валу привода левого борта, другая - на валу привода правого борта, на входе первичного и трубчатого валов установлен конический редуктор реверса, на торцах входного вала этого редуктора закреплены маховики, на которых установлены типовые однодисковые сцепления с вытягиваемой диафрагменной пружиной, ведомые диски сцеплений установлены на трубчатых валах, между этими валами расположен промежуточный трубчатый вал с закрепленной в середине вала ступицей и трехпозиционной муфтой переключения, по краям этого вала свободно установлены малые конические шестерни с зубчатыми венцами, зацепленные с шестерней, закрепленной на входе первичного вала, большие конические шестерни с зубчатыми венцами свободно установлены на трубчатых валах сцеплений и зацеплены с шестерней, закрепленной на трубчатом валу, расположенным на первичном валу, между коническими шестернями на трубчатых валах закреплены зубчатые венцы, на которых установлены муфты переключения, вилки трех муфт переключения объединены одним ползуном.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает реверс всех передач, попарное переключение передач практически без разрыва потока мощности, дифференциальный привод валов на выходе, позволяет переключать передачи без торцевого включения зубьев шестерен, что исключает торцевой износ зубьев шестерен, облегчает процесс управления НТС, повышает его эксплуатационные свойства.

На фиг. 1 изображена компоновочная схема соосной шестнадцатиступенчатой реверсивной раздаточной коробки 16RR16 (16 передач переднего хода и 16 передач заднего хода) - вид сверху, в верхней части корпус конического редуктора реверса 1 с двумя сцеплениями по торцам, закрепленный на корпусе 2 МРК.

На фиг. 2 изображена кинематическая схема соосной трехвальной МРК 16RR16, содержащей соосно установленные первичный и вторичный валы, на первичном валу трубчатый вал привода шестерен первого ряда, параллельно соосным валам установлен промежуточный вал, на валах расположены пять пар цилиндрических шестерен, две сдвоенные муфты переключения передач установлены между средними парами шестерен, между крайними шестернями справа на зубчатом венце трубчатого вала расположена трехпозиционная муфта, на выходе трубчатого вала расположена пара цилиндрических шестерен привода межмостового дифференциала, в правой части - вал привода правого борта, в левой части - вал привода левого борта. Приведены буквенные обозначения пар шестерен (a, b, c, d, e, f). Конические шестерни выхода редуктора реверса показаны в левой верхней части фиг. 2 на первичном и трубчатом валах.

На фиг. 3 приведена структурная лучевая диаграмма этой МРК с таблицами положений муфт переключения на различных передачах (16G-1G). В верхней части таблицы обозначены включенные в работу пары шестерен (сd, аbсd, bd, аd и т.д.). На горизонтальных шкалах приведены в логарифмическом виде величины передаточных чисел пар шестерен и передач. На нижней горизонтали: верхняя шкала U - величина передаточных чисел в натуральном виде, нижняя шкала - в логарифмическом. Верхняя горизонталь соответствуют передаточным числам на корпусе дифференциала, горизонталь ниже - на вторичном валу. Точка 0 под 15-й передачей - вход крутящего момента. Обозначения пар шестерен указаны на лучах. Чем значительнее наклон луча направо, тем больше передаточное число. Левый наклон луча указывает на ускоряющий режим работы пары шестерен. Наклон луча каждой пары шестерен постоянный на любом участке лучевой диаграммы. В таблице над диаграммой показана работа сцеплений и муфт переключения на различных передачах. Сцепления срабатывают при каждом переключении передач, муфта А - после двух переключений, муфта В - после четырех, муфта С - после восьми последовательных переключений передач.

Корпус 1 конического редуктора реверса с однодисковыми сцеплениями по краям закреплен на корпусе 2 МРК с межмостовым дифференциалом (см. фиг. 1 и фиг. 2). Входной вал 3 расположен в опорах корпуса 1 (см. фиг. 1). Первичный вал 4 и вал привода левого борта 5 установлены параллельно в опорах корпуса 2 (см. фиг. 2). Вал 6 привода правого борта расположен соосно валу 5. Соосно первичному валу 4 валу 5 установлен вторичный вал 7. На первичном валу 4 свободно установлен трубчатый вал 8 с закрепленной на нем ведущей шестерней 9. На первичном валу 4 закреплена шестерня 10, а на вторичном валу 7 свободно установлены шестерни 11, 12 и 13. На валу привода левого борта 5, выполняющего функции промежуточного вала, свободно установлены шестерни 14 - 18. Шестерни 14 и 15 объединены в блок коротким левым нижним трубчатым валом 19, а шестерни 17 и 18 объединены в блок правым нижним трубчатым валом 20. Шестерни 9-13 зацеплены с шестернями 14-18 соответственно. Между парами шестерен 10-15, 11-16 и 12-17 на их зубчатых венцах установлены сдвоенные муфты переключения А и В, состоящие каждая из двух противоположно развернутых муфт одностороннего действия с общей вилкой переключения. Сдвоенная муфта А состоит из верхней муфты 21, нижней муфты 22 и вилки 23. Сдвоенная муфта В состоит из верхней муфты 24, нижней муфты 25 и вилки 26. Зубчатый венец 27 с расположенной на ней трехпозиционной муфтой переключения 28 (С) закреплен на трубчатом валу 29, на выходе вала 29 закреплена ведущая цилиндрическая шестерня 30, зацепленная с ведомой шестерней 31 на которой закреплен корпус 32 межмостового симметричного конического дифференциала. На осях крестовины 30 установлены сателлиты 34, зацепленные с коническими шестернями 35 и 36. Шестерня 35 закреплена на валу 5 привода левого борта, а шестерня 36 - на валу 6 привода правого борта. На валу 6 закреплен зубчатый венец 37. На выходе корпуса 32 закреплен трубчатый вал 38 с зубчатым венцом 39 и расположенной на нем муфтой 40 блокировки дифференциала. На торцах входного вала 3 закреплены маховики 41 с кожухами сцеплений 42 (см. фиг. 1). Между маховиком 41 и нажимным диском 43 расположен ведомый диск 44 с фрикционными накладками. Ступица ведомого диска 44 расположена на шлицах трубчатого выходного вала 45. Между трубчатыми выходными валами 45 установлен промежуточный трубчатый вал 46 с закрепленной на нем ступицей 47 и расположенной на ней трехпозиционной муфтой переключения 48. Эта муфта ползуном 49 вилками сообщается с муфтами 50, расположенными на зубчатых венцах 51, 52 и 53. Зубчатые венцы 51 закреплены на торцах промежуточного трубчатого вала 46, зубчатые венцы 52 - на торцах трубчатого вала 45, а зубчатые венцы 53 - на больших конических шестернях 54, зацепленных с шестерней 55, закрепленной на трубчатом валу 8 МРК. Малые конические шестерни 56 с зубчатыми венцами 57 свободно установлены на торцах промежуточного трубчатого вала 43 и зацеплены с шестерней 58, закрепленной на первичном валу 4 МРК. На трубчатом наконечнике 59 корпуса 1 установлена муфта выключения сцепления 60 с подшипником. Между муфтой 60, нажимным диском 43 и торцом кожуха сцепления 42 установлена диафрагменная вытягиваемая нажимная пружина 61.

Суммарная редукция Р = 2+1+1+3+5 = 12. Максимальная величина передаточного числа пары шестерен, как правило, ограничена U_max= 4, она приходится на пятую пару шестерен 13-18 «е» - 5 интервалов. Определяем величину интервала: lg q = (lg 4)/5 = 0,602/5 = 0,1204; q = 1,3195. Примем q = 1,3. Величины передаточных чисел пар шестерен: U_а= q² = 1,3² = 1,69; U_b = U_с = q = 1,3; U_d = q ³ = 1,3³ = 2,197 ≈ 2,2; U_е = q⁵ = 1,3⁵ = 3,713; Передаточное число низшей, первой передачи без дополнительного редуктора U_1G = U_аU_сU_d U_e = 1,69*1,3*2,197*3,713 = 17,92 или U_1G = q¹¹ = 1,3¹¹ = 17,92.

Передаточное число высшей, 16-й передачи без дополнительного редуктора U_16G = 1/q⁴ = 1/1,3⁴ = 0,35 или U_16G = 1/(U_сU_d ) = 1/(1,3*2,197) = 0,35. Необходима установка дополнительного редуктора, который позволит уменьшить число ускоряющих передач. U_f = q ³ = 1,3³ = 2,197.

Редуктор реверса - RR (см. фиг. 1) в корпусе 1 обеспечивает попарное переключение передач практически без разрыва потока мощности, а также изменение направления движения за счет изменения направления вращения валов 4 и 8. Он реализует 4 режима работы:

1. Включено левое сцепление (ЛС), крутящий момент поступает по левой большой конической шестерне 54Л на большую коническую шестерню 55, по трубчатому валу 8 на первую пару шестерен 9-14 «а» для движения вперед. Муфты привода на левую малую коническую шестерню 56Л включены, но правое сцепление (ПС) выключено.

2. Включено правое сцепление (ПС), крутящий момент поступает по левой малой конической шестерне 56Л на малую центральную коническую шестерню 58, первичный вал 4, на вторую пару шестерен 10-15«b» для движения вперед. Муфты привода на правую большую коническую шестерню 54П включены, но левое сцепление (ЛС) выключено.

3. Включено правое сцепление (ПС), крутящий момент поступает по правой большой конической шестерне 54П на большую центральную коническую шестерню 55, по трубчатому валу 8 на первую пару шестерен 9-14 «а» для движения задним ходом. Муфты привода на правую малую коническую шестерню 56П включены, но левое сцепление (ЛС) выключено.

4. Включено левое сцепление (ЛС), крутящий момент поступает по правой малой конической шестерне 56П на малую центральную коническую шестерню 58, первичный вал 4, на вторую пару шестерен 11-15 «b» для движения задним ходом. Муфты привода на правую большую коническую шестерню 54П включены, но правое сцепление (ПС) выключено.

При первом режиме движения (см. фиг. 1) на виде сверху при левом положении ползуна 49 (R), а также муфт 48 и 50, крутящий момент поступает от входного вала 3, по левому сцеплению (ЛС) от маховика 41Л и нажимного диска 43Л, прижатого пружиной 61 к ведомому диску 44Л, трубчатым валом 45Л по зубчатому венцу 52 и муфте 50 на зубчатый венец 53 и левую большую коническую шестерню 54Л, далее на центральную шестерню 55, трубчатый вал 8 и ведущую шестерню 9 первой пары «а». Также правая муфта 50П соединяет зубчатый венец 52 правого трубчатого вала 45П и зубчатый венец 51 промежуточного трубчатого вала 46, муфта 48 соединяет ступицу 47 промежуточного вала 46 с зубчатым венцом 57 левой малой конической шестерни 56Л, зацепленной с центральной шестерней 58, закрепленной на первичном валу 4, но правое сцепление (ПС) выключено и крутящий момент не поступает на вал 4.

При втором режиме движения муфты находятся в прежнем, левом положении, но происходит изменение направления потока мощности, так как левое сцепление (ЛС) выключается, а правое сцепление (ПС) включается. Крутящий момент от ведомого диска 44П правого сцепления (ПС) по правому трубчатому валу 45П поступает на промежуточный трубчатый вал 46, по ступице 47 и муфте 48 на зубчатый венец 57 левой малой конической шестерни 56Л, далее на центральную коническую шестерню 58 и по первичному валу 4 на вторую пару шестерен 10-15 «b».

При третьем режиме движения ползун 49 перемещает муфты 48 и 50 в правое положение (см. фиг. 1 нижнее положение муфт), крутящий момент поступает от входного вала 3, по правому сцеплению (ПС) от маховика 41П и нажимного диска 43П, прижатого пружиной 61 к ведомому диску 44П, правым трубчатым валом 45П, по зубчатому венцу 52 и муфте 50 на зубчатый венец 53 и правую большую коническую шестерню 54П, далее на большую центральную шестерню 55, трубчатый вал 8 и ведущую шестерню 9 первой пары «а» с другим направлением вращения по сравнению с первым режимом. Также левая муфта 50Л соединяет зубчатый венец 51Л левого трубчатого вала 45Л и зубчатый венец 51 промежуточного трубчатого вала 46, муфта 48 соединяет ступицу 47 промежуточного вала 46 с зубчатым венцом 57 правой малой конической шестерни 56П, зацепленной с центральной шестерней 58, закрепленной на первичном валу 4, но левое сцепление (ЛС) выключено и крутящий момент не поступает на вал 4.

При четвертом режиме движения (см. фиг. 1 нижнее положение муфт), крутящий момент поступает по левому сцеплению (ЛС) от маховика 41Л и нажимного диска 43 Л, прижатого пружиной 61 к ведомому диску 44Л, трубчатым валом 45Л по зубчатому венцу 52, муфте 50, по зубчатому венцу 51 на промежуточный трубчатый вал 46, по ступице 47 и муфте 48 на зубчатый венец 57 правой малой конической шестерни 56П, далее на центральную коническую шестерню 58 и по валу 4 на вторую пару шестерен 10-15 «b» с другим направлением вращения по сравнению с вторым вариантом.

Сдвоенная муфта А (23) в левом положении (Л) верхней муфтой 21 соединяет зубчатые венцы шестерен 10 второй пары и 11 третьей пары, а нижней противоположно развернутой муфтой 22 разъединяет шестерни 15 и 16, в правом положении (П) наоборот (см. фиг. 2) - верхней муфтой 21 разъединяет зубчатые венцы шестерен 10 и 11, а нижней противоположно развернутой муфтой 22 соединяет шестерни 15 и 16.

Сдвоенная муфта В (26) в левом положении (Л) верхней муфтой 24 соединяет зубчатые венцы шестерен 11 третьей пары и 12 четвертой пары (см. фиг. 2), а нижней противоположно развернутой муфтой 25 разъединяет шестерни 16 и 17, в правом положении (П) наоборот - верхней муфтой 24 разъединяет зубчатые венцы шестерен 11 и 12, а нижней противоположно развернутой муфтой 25 соединяет шестерни 16 и 17.

Трехпозиционная муфта С (28) в левом положении (Л) соединяет зубчатые венцы шестерни 12 четвертой пары и 27 трубчатого вала 29, в среднем, нейтральном положении шестерни отключены от зубчатого венца 27, в правом положении (П) соединяет зубчатые венцы шестерни 13 пятой пары и 27 трубчатого вала 29 (см. фиг. 2).

1-я передача (aсdеf)

Первый режим работы редуктора реверса RR.

Включаем левое (ЛС) сцепление. Муфты А и С в правом (П) положении, муфта В в левом (Л) положении.

На лучевой диаграмме эта передача представлена пятью лучами: луч «а» выходит из т.0 на средней горизонтали и направлен направо вниз, далее крутой луч «с» направо вверх, затем пологий луч «d» направо вниз, пологий луч «е» направо вверх и пологий луч «f» направо вверх к точке 1G.

Крутящий момент от трубчатого вала 8 (см. фиг. 2) передается первой парой шестерен 9-14, по короткому левому нижнему трубчатому валу 19, далее нижней муфтой 22, третьей парой шестерен 16-11, верхней муфтой 24, четвертой парой шестерен 12-17, правым нижним трубчатым валом 20, пятой парой шестерен 18-13, затем муфтой С (28) на ступицу 27 и трубчатый вал 29, парой шестерен 30-31 на корпус 32 межмостового дифференциала, крестовиной 33 на сателлиты 34, от них шестерней 35 на вал 5 привода левого борта и шестерней 36 на вал 6 привода правого борта. В сложных дорожных условиях муфтой блокировки 40 замыкаем зубчатые венцы 37 шестерни 36 и 39 трубчатого вала 38 корпуса дифференциала 32 (нижний вид муфты), валы 5 и 6 вращаются с одинаковыми угловыми скоростями.

Передаточное число первой передачи U_1G = q¹¹ = 1,3¹¹ = 17,92

или U_1G = U_аU_сU_d U_e = 1,69*1,3*2,197*3,713 = 17,92.

После дополнительного редуктора U_f = q ³ = 1,3³ = 2,2

U _1G = U_аU_сU_d U_e U_f = 1,69*1,3*2,197*3,713*2,2 = 39,4

или U_1G = q ¹⁴ = 1,3¹⁴ = 39,4

2-я передача (bсdef)

Второй режим работы редуктора реверса RR.

Выключаем левое сцепление, включаем правое (ПС) сцепление. Муфты в прежнем положении.

На лучевой диаграмме эта передача представлена крутым лучом «b», который выходит из т.0 на средней горизонтали направо вниз, затем как на первой передаче и пятый пологий луч «f» направо вверх к точке 2G.

Крутящий момент от первичного вала 4 передается второй парой шестерен 10-15, далее как на первой передаче.

Передаточное число второй передачи U_2G = q¹⁰ = 1,3¹⁰ = 13,79

или U_2G = U_bU_сU_d U_e = 1,3*1,3*2,197*3,713 = 13,8.

После дополнительного редуктора U_f = 2,2

U _2G = U_bU_сU_d U_e U_f = 1,3*1,3*2,197*3,713*2,2 = 30,4

или U_2G = q ¹³ = 1,3¹³ = 30,3.

Интервал между передачами q_1-2 = 39,4/30,4 = 1,3.

3-я передача (abdef)

Первый режим работы редуктора реверса RR.

Выключаем правое сцепление, включаем левое сцепление (ЛС). Переключаем муфту А в левое положение - в работе пять пар шестерен.

На лучевой диаграмме эта передача представлена пятью лучами: луч «а» выходит из т.0 на средней горизонтали и направлен направо вниз, далее крутой луч «b» налево вверх в ускоряющем режиме, затем пологий луч «d» направо вниз, пологий луч «е» направо вверх и пологий луч «f» направо вверх к точке 3G.

Крутящий момент до короткого левого нижнего трубчатого вала 19 передается как на первой передаче, затем второй парой шестерен 15-10, верхней муфтой 21 на третью пару шестерен 11-16, нижней муфтой 25 на четвертую пару шестерен далее как на предыдущих передачах.

Передаточное число третьей передачи U_3G = q⁹ = 1,3⁹ = 10,6

или U_3G = U_аU_bU_d U_e = 1,69*(1/1,3)*2,2*3,713 = 10,6.

После дополнительного редуктора U_f = 2,2

U _3G = U_аU_bU_dU_eU_f =1,69*(1/1,3)*2,2*3,713*2,2 = 23,36

или U_3G = q ¹² = 1,3¹² = 23,3.

Интервал между передачами q_2-3 = 30,4/23,36 = 1,3.

4-я передача (def)

Второй режим работы редуктора реверса RR.

Выключаем левое сцепление, включаем правое сцепление (ПС). Муфты находятся в прежнем положении,.

На лучевой диаграмме эта передача представлена пологим лучом «d», который выходит из т.0 на средней горизонтали и направлен направо вниз, затем пологий луч «е» направо вверх и пологий луч «f» направо вверх к точке 4G.

Крутящий момент от первичного вала 4 передается верхними муфтами 21 и 24, четвертой парой шестерен 12-17, по правому нижнему трубчатому валу 20, далее как на предыдущих передачах.

Передаточное число четвертой передачи U_4G = q⁸ = 1,3⁸ = 8,16

или U_4G = U_d U_e =2,2*3,713 = 8,16.

После дополнительного редуктора U_f = 2,2

U _4G = U_dU_eU_f = 2,2*3,713*2,2 = 17,96 или U_4G = q ¹¹ = 1,3¹¹ = 17,92.

Интервал между передачами q_3-4 = 23,36/17,96 = 1,3.

5-я передача (aef)

Первый режим работы редуктора реверса RR.

Выключаем правое сцепление, включаем левое сцепление (ЛС). Переключаем муфты А и В в правое положение.

На лучевой диаграмме эта передача представлена тремя лучами: луч «а» выходит из т.0 на средней горизонтали и направлен направо вниз, далее пологий луч «е» направо вверх и пологий луч «f» направо вверх к точке 5G.

Крутящий момент передается как на первой передаче 1-й парой шестерен 9-14, по левому нижнему трубчатому валу 19, по нижним муфтам 22 и 25, далее как на предыдущих передачах.

Передаточное число пятой передачи U_5G = q⁷ = 1,3⁷ = 6,27 или

U _5G = U_аU_e = 1,69*3,713 = 6,27.

После дополнительного редуктора U_f = 2,2

U _5G = U_аU_eU_f = 1,69*3,713*2,2 = 13,8 или U_5G = q ¹⁰ = 1,3¹⁰ = 13,8.

Интервал между передачами q_4-5 = 17,96/13,8 = 1,3.

6-я передача (bef)

Второй режим работы редуктора реверса RR.

Выключаем левое сцепление, включаем правое сцепление (ПС). Муфты находятся в прежнем положении. По сравнению с пятой передачей вместо первой пары работает вторая пара шестерен.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют три луча: крутой луч «b» выходит из т.0 на средней горизонтали направо вниз, затем пологий луч «е» направо вверх и пологий луч «f» направо вверх к точке 6G.

Крутящий момент передается как на второй передаче 2-й парой шестерен 10-15, по нижним муфтам 22 и 25, далее как на предыдущих передачах.

Передаточное число шестой передачи U_6G = q⁶ = 1,3⁶ = 4,83 или

U _6G = U_bU_e = 1,3*3,713 = 4,83.

После дополнительного редуктора U_f = 2,2

U _6G = U_bU_eU_f = 1,3*3,713*2,2 = 10,62 или U_6G = q ⁹ = 1,3⁹ = 10,6.

Интервал между передачами q_5-6 = 13,8/10,62 = 1,3.

U _6G = U_bU_сU_e = 1,953х(1/1,25)x3,05 = 4,77.

7-я передача (abсef)

Первый режим работы редуктора реверса RR.

Выключаем правое сцепление, включаем левое сцепление (ЛС). Переключаем муфту А в левое положение.

На лучевой диаграмме эта передача представлена пятью лучами: луч «а» выходит из т.0 на средней горизонтали и направлен направо вниз, далее крутой луч «b» налево вверх в ускоряющем режиме, крутой луч «с» налево вниз также в ускоряющем режиме, пологий луч «е» направо вверх и пологий луч «f» направо вверх к точке 7G.

Крутящий момент передается от трубчатого вала 8 первой парой шестерен 9-14, далее левым нижним трубчатым валом 19, второй парой шестерен 15-10, верхней муфтой 21, третьей парой шестерен 11-16, далее как на предыдущих передачах.

Передаточное число седьмой передачи U_7G = q⁵ = 1,3⁵ = 3,71

или U_7G = U_аU_bU_сU_e = 1,69*(1/1,3)*(1/1,3)*3,713 = 3,71.

После дополнительного редуктора U_f = 2,2

U _7G = U_аU_bU_сU_eU_f = 1,69*(1/1,3)*(1/1,3)*3,713*2,2 = 8,17

или U_7G = q ⁸ = 1,3⁸ = 8,16.

Интервал между передачами q_6-7 = 10,62/8,16 = 1,3.

8-я передача (сef)

Второй режим работы редуктора реверса RR.

Выключаем левое сцепление, включаем правое сцепление (ПС). Муфты находятся в прежнем положении, включены третья и пятая пары шестерен.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют крутой луч «с», который выходит из т.0 налево вниз в ускоряющем режиме, далее пологий луч «е» направо вверх и пологий луч «f» направо вверх к точке 8G.

Крутящий момент передается верхней муфтой 21, третьей парой шестерен 11-16, далее как на предыдущих передачах.

Передаточное число восьмой передачи U_8G = q⁴ = 1,3⁴ = 2,86

или U_8G = U_сU_e = (1/1,3)*3,713 = 2,86.

После дополнительного редуктора U_f = 2,2

U _8G = U_сU_eU_f = (1/1,3)*3,713*2,2 = 6,28 или U_8G = q ⁷ = 1,3⁷ = 6,27.

Интервал между передачами q_7-8 = 8,16/6,27 = 1,3.

9-я передача (aсf)

Первый режим работы редуктора реверса RR.

Выключаем правое сцепление, включаем левое сцепление (ЛС). Переключаем муфту А в правое положение, а муфты В и С в левое положение - включена первая и третья пары шестерен.

На лучевой диаграмме эта передача представлена тремя лучами: луч «а», который выходит из т.0 на средней горизонтали и направлен направо вниз, крутой луч «с» направо вверх и пологий луч «f» направо вверх к точке 9G.

Крутящий момент передается от трубчатого вала 8 первой парой шестерен 9-14, нижними трубчатым валом 19 и муфтой 22, затем третьей парой шестерен 16-11, верхней муфтой 24, по шестерне 12, муфтой 28 (С) на зубчатый венец 27 и трубчатый вал 29, далее как на предыдущих передачах.

Передаточное число девятой передачи U_9G = q³= 1,3³ = 2,2

или U_9G = U_аU_с = 1,69*1,3 = 2,2.

После дополнительного редуктора U_f = 2,2

U _9G = U_аU_сU_f = 1,69*1,3*2,2 = 4,83 или U_9G = q ⁶ = 1,3⁶ = 4,83.

Интервал между передачами q_8-9 = 6,27/4,83 = 1,3.

10-я передача (bсf)

Второй режим работы редуктора реверса RR.

Выключаем левое сцепление, включаем правое сцепление (ПС). Муфты находятся в прежнем положении.

На лучевой диаграмме эта передача представлена тремя лучами: крутой луч «b», который выходит из т.0 на средней горизонтали и направлен направо вниз, крутой луч «с» направо вверх и пологий луч «f» направо вверх к точке 10G.

Крутящий момент передается от первичного вала 4 второй парой шестерен 10-15, далее как на предыдущей передаче.

Передаточное число десятой передачи U_10G = q² = 1,3² = 1,69

или U_10G = U_bU_с = 1,3*1,3 = 1,69.

После дополнительного редуктора U_f = 2,2

U _10G = U_bU_сU_f = 1,3*1,3*2,2 = 3,72 или U_10G = q ⁵ = 1,3⁵ = 3,71.

Интервал между передачами q_9-10 = 4,83/3,71 = 1,3.

11-я передача (abf)

Первый режим работы редуктора реверса RR.

Выключаем правое сцепление, включаем левое сцепление (ЛС). Муфты в левом положении.

На лучевой диаграмме эта передача представлена тремя лучами: луч «а» выходит из т.0 на средней горизонтали и направлен направо вниз, затем крутой луч «b» налево вверх в ускоряющем режиме и пологий луч «f» направо вверх к точке 11G.

Крутящий момент передается от трубчатого вала 8 первой парой шестерен 9-14, далее левым нижним трубчатым валом 19, второй парой шестерен 15-10, верхними муфтами 21 и 24, далее как на предыдущих передачах.

Передаточное число одиннадцатой передачи U_11G = q = 1,3

или U_11G = U_аU_b = 1,69*(1/1,3) = 1,3.

После дополнительного редуктора U_f = 2,2

U _12G = U_аU_bU_f = 1,69*(1/1,3)*2,2 = 2,86 или U_11G = q ⁴ = 1,3⁴ = 2,856.

Интервал между передачами q_10-11 = 3,71/2,856 = 1,3.

12-я передача - прямая + U_f

Второй режим работы редуктора реверса RR.

Выключаем левое сцепление, включаем правое сцепление (ПС). Муфты находятся в прежнем положении - пары шестерен отключены.

На лучевой диаграмме эта передача представлена точкой «0» на средней горизонтали, далее пологий луч «f» направо вверх к точке 12G.

Крутящий момент передается от первичного вала 4 верхними муфтами 21 и 24, далее как на предыдущих передачах.

Передаточное число двенадцатой передачи U_12G = q⁰ = 1,0.

После дополнительного редуктора U_f = 2,2

U _12G = U_f = 2,2 или U_12G = q ³ = 1,3³ = 2,197.

Интервал между передачами q_11-12 = 2,856/2,197 = 1,3.

13-я передача (adf)

Первый режим работы редуктора реверса RR.

Выключаем правое сцепление, включаем левое сцепление (ЛС). Муфты А и В в правом положении, муфта С в левом положении.

На лучевой диаграмме эта передача представлена тремя лучами: луч «а» выходит из т.0 на средней горизонтали и направлен направо вниз, далее пологий луч «d» налево вверх в ускоряющем режиме и пологий луч «f» направо вверх к точке 13G.

Крутящий момент от трубчатого вала 8 передается первой парой шестерен 9-14, левым нижним трубчатым валом 19, нижними муфтами 22 и 25 на четвертую пару шестерен 17-12, далее как на предыдущей передаче.

Передаточное число тринадцатой передачи U_13G = 1/q = 1,0/1,3 = 0,769

или U_13G= U_аU_d = 1,69*(1/2,197) = 0,769.

После дополнительного редуктора U_f = 2,2

U _13G = U_аU_d U_f = 1,69*(1/2,197)*2,2 = 1,69 или U_13G = q² = 1,3² = 1,69.

Интервал между передачами q_12-13 = 2,197/1,69 = 1,3.

14-я передача (bdf)

Второй режим работы редуктора реверса RR.

Выключаем левое сцепление, включаем правое сцепление (ПС). Муфты находятся в прежнем положении,- вместо первой пары включена вторая пара шестерен.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют три луча: луч «b» выходит из т.0 на средней горизонтали направо вниз, затем луч «d» налево вверх в ускоряющем режиме и пологий луч «f» направо вверх к точке 14G.

Крутящий момент передается от первичного вала 4 второй парой шестерен 10-15, далее как на предыдущей передаче.

Передаточное число четырнадцатой передачи U_14G =1/q² =1/1,3² = 0,592

или U_14G= U_b U_d = 1,3/(1/2,197) = 0,592.

После дополнительного редуктора U_f = 2,2

U _14G = U_b U_d U_f = 1,3*(1/2,197)*2,2 = 1,3 или U_14G = q = 1,3.

Интервал между передачами q_13-14 = 1,69/1,3 = 1,3.

15-я передача (abсdf)

Первый режим работы редуктора реверса RR.

Выключаем правое сцепление, включаем левое сцепление (ЛС).

Муфты А и С в левом положении, муфта В в правом положении.

Крутящий момент передается от трубчатого вала 8 первой парой шестерен 9-14, далее нижним трубчатым валом 19, второй парой шестерен 15-10, верхней муфтой 21, третьей парой шестерен 11-16, нижней муфтой 25, четвертой парой шестерен 17-12, далее как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена пятью лучами: луч «а» выходит из т.0 на средней горизонтали и направлен направо вниз, затем крутой луч «b» налево вверх в ускоряющем режиме, крутой луч «с» налево вниз в ускоряющем режиме, пологий луч «d» налево вверх в ускоряющем режиме и пологий луч «f» направо вверх к точке 15G.

Передаточное число пятнадцатой передачи U_15G =1/q³ =1/1,3³ = 0,455

или U_15G= U_а U_b U_с U_d = 1,69/(1,3*1,3*2,197) = 0,455.

После дополнительного редуктора U_f = 2,2

U _15G = U_а U_b U_с U_d U_f = 1,69/(1,3*1,3*2,197)*2,2 = 1,0 или U_15G = q⁰ = 1,0.

Интервал между передачами q_14-15 = 1,3/1,0 = 1,3.

16-я передача (сdf)

Второй режим работы редуктора реверса RR.

Выключаем левое сцепление, включаем правое сцепление (ПС). Муфты находятся в прежнем положении - в работе третья и четвертая пары шестерен.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи: крутой луч «с», который выходит из т.0 на средней горизонтали и направлен налево вниз, далее пологий луч «d» налево вверх в ускоряющем режиме и пологий луч «f» направо вверх к точке 16G.

Крутящий момент передается от первичного вала 4 верхней муфтой 21 на третью пару шестерен 11-16, нижней муфтой 25 на четвертую пару шестерен 17-12, далее как на предыдущей передаче.

Передаточное число шестнадцатой передачи U_16G =1/q⁴ =1/1,3⁴ = 0,35

или U_16G= 1/(U_сU_d ) = 1/(1,3*2,197) = 0,35.

После дополнительного редуктора U_f = 2,2

U _16G = U_сU_dU_f = 1,0/(1,3*2,197)*2,2 = 0,77 или U_16G = 1/q = 1,0/1,3 = 0,77.

Интервал между передачами q_14-15 = 1,0/0,77 = 1,3.

Передачи заднего хода отличаются от передач для движения вперед только заменой режима работы редуктора реверса: третий режим вместо первого и четвертый режим вместо второго.

Диапазон РК, отношение передаточных чисел низшей передачи к высшей, составит D = 39,4/0,77 = 51,2 или D = q¹⁵ = 1,3¹⁵= 51,2.

Этот диапазон превышает диапазон автомобилей высокой проходимости УРАЛ, КрАЗ-260 и тракторов Т-150, К-700.

Предлагаемая МРК обладает высокими компоновочными возможностями, она позволяет создавать многоступенчатые трансмиссионные агрегаты малой металлоемкости. МРК можно применять при бортовой схеме трансмиссии, как для гусеничной, так и колесной техники.

Такие агрегаты обеспечат высокоэффективную работу НТС с оптимальными показателями в широком спектре условий эксплуатации за счет возможности выбора передачи с необходимым передаточным числом.

Обозначения:

1 - корпус RR - редуктора реверса;

2 - корпус МРК (многоступенчатой раздаточной коробки);

3 - входной вал; 4 - первичный вал;

5 - вал привода левого борта; 6 - вал привода правого борта;

7 - вторичный вал;

8 - трубчатый вал шестерни 9, свободно установленный на валу 4;

9 - ведущая шестерня первой пары «а», закрепленная на трубчатом валу 8;

10 - шестерня второй пары «b», закрепленная на первичном валу 4;

11-13 - цилиндрические шестерни, свободно установленные на валу 7;

14-18 - шестерни, свободно установленные на валу 5 привода левого борта;

19 - левый нижний трубчатый вал блока шестерен 14 и 15;

20 - правый нижний трубчатый вал блока шестерен 17 и 18;

21 - верхняя муфта между шестернями 10 и 11;

22 - нижняя муфта между шестернями 15 и 16;

23 (А) - вилка переключения муфт 21 и 22;

24 - верхняя муфта между шестернями 11 и 12;

25 - нижняя муфта между шестернями 16 и 17;

26 (В) - вилка переключения муфт 24 и 25;

27 - ступица муфты переключения, закрепленная на вторичном валу 7;

28 (С) - трехпозиционная муфта переключения, свободно установленная на ступице 27;

29 - трубчатый вал привода корпуса симметричного дифференциала;

30 - ведущая шестерня привода корпуса симметричного дифференциала;

31 - ведомая шестерня привода корпуса симметричного дифференциала;

32 - корпус симметричного дифференциала;

33 - крестовина сателлитов 34;

34 - сателлиты дифференциала;

35 - коническая шестерня, закрепленная на валу 5 привода левого борта;

36 - коническая шестерня, закрепленная на валу 6 привода правого борта;

37 - зубчатый венец, закрепленный на валу 6 привода правого борта;

38 - трубчатый вал выхода корпуса дифференциала 32;

39 - зубчатый венец, закрепленный на трубчатом валу 38;

40 - муфта блокировки дифференциала;

41 - маховик двигателя;

42 - кожух сцепления, закрепленный на маховике 41;

43 - нажимной диск сцепления, силовая связь между диском и маховиком не показана;

44 - ведомый диск сцепления с фрикционными накладками;

45 - трубчатый выходной вал ведомого диска 44;

46 - промежуточный трубчатый вал между валами 45, свободно установленный на входном валу 3;

47 - ступица с зубчатым венцом, закрепленная на валу 46;

48 (R) - трехпозиционная муфта на ступице 47;

49 (R) - ползун с тремя вилками переключения;

50 - муфты переключения на торцах ползуна 49;

51 - зубчатые венцы, закрепленные на торцах промежуточного трубчатого вала 46;

52 - зубчатые венцы, закрепленные на трубчатых валах 45;

53 - зубчатые венцы, закрепленные на больших конических шестернях 54;

54 - большие конические шестерни редуктора реверса, свободно установленные на выходе трубчатых валов 45;

55 - коническая шестерня, зацепленная с шестернями 54 и закрепленная на трубчатом валу 8 привода шестерни 9;

56 - малые конические шестерни редуктора реверса, свободно установленные на торцах промежуточного трубчатого вала 46;

57 - зубчатые венцы шестерен 56;

58 - коническая шестерня, зацепленная с шестернями 56 и закрепленная на первичном валу 4 привода шестерни 10;

59 - трубчатые наконечники корпуса 1 - направляющие муфт 60;

60 - муфты выключения сцепления с подшипниками качения;

61 - диафрагменные, тарельчатые нажимные пружины сцепления, установленные между муфтами 60, выступами нажимных дисков 43 и торцами кожухов 42.

Использование: НТС (наземные транспортные средства) в основном с бортовой схемой привода: тракторы, дорожно-строительная и др. техника. Задача: улучшение эксплуатационных возможностей НТС за счет реверса всех передач, применения типовых однодисковых сцеплений, дифференциального привода валов на выходе, а также исключения торцевого включения шестерен. Сущность изобретения: в МРК (многоступенчатой раздаточной коробке) в постоянном зацеплении находятся пять пар цилиндрических шестерен, в редукторе реверса (RR) два комплекта по три конические шестерни в каждом, на входном валу с двух сторон установлены типовые однодисковые сцепления с вытягиваемыми диафрагменными пружинами. Положительный эффект: улучшены эксплуатационные свойства НТС за счет реверса всех передач, применения типовых однодисковых сцеплений, дифференциального привода валов на выходе МРК, повышена надежность НТС при исключении торцевого включения шестерен, который приводил к повышенному износу зубьев шестерен и снижению работоспособности МРК. 3 ил.

Соосная шестнадцатиступенчатая реверсивная раздаточная коробка, в опорах корпуса которой соосно установлены первичный и вторичный валы, на первичном валу расположен трубчатый вал, параллельно им установлен промежуточный вал, на котором свободно расположен короткий трубчатый вал блока шестерен первой и второй пар, на параллельных валах расположены пять пар цилиндрических шестерен, между средними парами шестерен на зубчатых венцах установлены две сдвоенные муфты, каждая из которых состоит из двух противоположно направленных муфт с общей вилкой переключения, отличающаяся тем, что между четвертой и пятой парами шестерен на трубчатом выходном валу закреплен зубчатый венец с трехпозиционной муфтой переключения, на выходе этого вала установлена пара шестерен привода межмостового дифференциала, одна коническая шестерня которого закреплена на валу привода левого борта, другая – на валу привода правого борта, на входе первичного и трубчатого валов установлен конический редуктор реверса, на торцах входного вала этого редуктора закреплены маховики, на которых установлены типовые однодисковые сцепления с вытягиваемой диафрагменной пружиной, ведомые диски сцеплений установлены на трубчатых валах, между этими валами расположен промежуточный трубчатый вал с закрепленной в середине вала ступицей и трехпозиционной муфтой переключения, по краям этого вала свободно установлены малые конические шестерни с зубчатыми венцами, зацепленные с шестерней, закрепленной на входе первичного вала, большие конические шестерни с зубчатыми венцами свободно установлены на трубчатых валах сцеплений и зацеплены с шестерней, закрепленной на трубчатом валу, расположенном на первичном валу, между коническими шестернями на трубчатых валах закреплены зубчатые венцы, на которых установлены муфты переключения, вилки трех муфт переключения объединены одним ползуном.