ВАЛЬНО-ПЛАНЕТАРНАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ 7R2+3 Российский патент 2024 года по МПК B60K17/16 F16H3/85 F16H37/08 

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. (1. Автомобили: Конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия. /Под ред. А.И. Гришкевича. Мн.: Выш. шк., 1985.-240 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, металлоемки.

Наиболее близкой к предлагаемой КП (коробке передач) является КП по патенту RU № 2295456. Бюл. N 8 от 20.03.2007. Автор Некрасов В.И.

Несоосная вально-планетарная КП типа 8R4 (8 передач переднего хода и 4 передачи заднего хода) содержит корпус агрегата, в котором расположены двухвальный несоосный редуктор с тремя парами взаимозацепленных шестерен с зубчатыми венцами и трехпозиционными муфтами переключения, на вторичном валу закреплена солнечная шестерня простого трехзвенного ПМ (планетарного механизма), зубчатые венцы водила и эпициклического колеса трехпозиционной муфтой выборочно соединяются с трехпозиционным зубчатым венцом выходного вала.

Описанная КП проще типовых конструкций трансмиссионных агрегатов, приведенных в книге, обеспечивает диапазон передаточных чисел (отношение передаточных чисел низшей передачи к высшей) достаточный для большинства обычных транспортных средств, обладает малой металлоемкостью, но имеет эксплуатационные ограничения по диапазону передач.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении эксплуатационных возможностей НТС при увеличении диапазона КП.

Поставленная задача решается за счет полного использования кинематических возможностей простого трехзвенного ПМ.

Указанный технический результат достигается тем, что вально-планетарная коробка передач содержит корпус, в опорах которого расположены валы, на них три пары взаимозацепленных шестерен с зубчатыми венцами и трехпозиционными муфтами переключения, а также простой трехзвенный планетарный механизм, зубчатые венцы двух звеньев выборочно соединяются с трехпозиционным зубчатым венцом выходного вала, при этом между каждой парой шестерен и звеном планетарного механизма установлена трехпозиционная муфта переключения для нейтрального положения или выборочного соединения этого звена с входным валом или корпусом коробки передач; трехпозиционная муфта переключения установлена на трехпозиционном зубчатом венце выходного вала и однопозиционных зубчатых венцах вала солнечной шестерни, трубчатого вала водила и аксиального вала эпициклического колеса.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема КП (коробки передач) типа 7R2+3_∑ (7 передач переднего хода, 2 передачи заднего хода и 3 передачи в суммирующих режимах), состоящей из простого трехзвенного ПМ (планетарного механизма): солнечной шестерни (a), водила с сателлитами (h) и эпициклического колеса (b); реализующего 7 редукторных режимов работы и три суммирующих режима, а также три пары шестерен на валах в приводе к звеньям ПМ, оснащенных зубчатыми венцами и трехпозиционными муфтами переключения. В нижней части приведены буквенные обозначения пар шестерен привода звеньев ПМ: (a), (h), (b).

На фиг. 2 приведена структурная лучевая диаграмма КП фиг. 1 с таблицей положений муфт переключения на передачах переднего хода (1G – 7G), которые обозначены в нижней строке таблицы. В верхней строке таблицы показаны включенные пары шестерен и режимы работы ПМ: U_{a h}^b = К+1; U_{b h} ^a = (К+1)/К; U_аа = U_hh = U_bb = 1,0; U ^a _hb = К/(К+1); U_{h a}^b = 1,0/(К+1). Верхний индекс указывает на остановленное звено, нижние индексы – на звенья входа и выхода крутящего момента. ПМ характеризуется внутренним параметром К = Z_b/Z_a, равным отношению чисел зубьев шестерен, находящихся в зацеплении с сателлитами. На фиг. 1 изображен ПМ с К = 1,62 (Z_b = 1,62 Z_a) - на эпициклическом колесе число зубьев в 1,62 раза больше числа зубьев на солнечной шестерне. Отличительная особенность ПМ с К = 1,62 заключается в том, что в логарифмической системе координат отрезки, характеризующие передаточные числа режимов работы ПМ, имеют одинаковые величины: lq U _{a h}^b = lq (К+1) = lq 2,62 = 0,42; lq U _{b h} ^a = (К+1)/К = (К+1) = lq (2,62/1,62) = lq 1,62 = 0,21; lq U _{h b} ^a = lq К/(К+1) = lq 1,62//2,62 = lq 0,62 = - 0,21; lq U _{h a} ^b = lq 1,0/(К+1) = lq (1,0/2,62) = lq 0,38 = - 0,42. На горизонтальных шкалах приведены в логарифмическом виде величины передаточных чисел пар шестерен и передач. На нижней горизонтали: точка 0 – вход крутящего момента в КП; верхняя неравномерная шкала U – величина передаточных чисел в натуральном виде, нижняя равномерная шкала – в логарифмическом – lq U. Верхняя горизонталь соответствуют передаточным числам на выходном валу КП, средняя горизонталь - на входе в ПМ. 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, например, луч (b).

На фиг. 3 изображен входной вал 2 КП с фрикционными муфтами, облегчающими процесс переключения передач.

В опорах корпуса КП 1 (фиг. 1) расположен входной вал 2, параллельно ему установлены вал 3 солнечной шестерни ПМ и выходной вал 4. На входном валу 2 закреплена шестерня 5. Шестерня 6 закреплена на трубчатом валу 7, который свободно установлен на валу 2, а шестерня 8 закреплена на трубчатом валу 9, который также свободно установлен на валу 2. Шестерня 5 зацеплена с шестерней 10 свободно установленной на валу 3. Шестерня 6 зацеплена с шестерней 11 свободно установленной на валу 3. Шестерня 8 зацеплена с шестерней 12 свободно установленной на валу 3. Солнечная шестерня 13 (а) закреплена на валу 3, она зацеплена с сателлитами 14, оси 15 сателлитов 14 установлены в опорах водила 16 (h). Сателлиты 14 зацеплены с эпициклическим колесом 17 (b), которое закреплено на корпусе 18. Водило 16 (h) закреплено на трубчатых валах 19 и 20. Корпус 18 эпициклического колеса 17 (b) закреплен на аксиальном валу 21. Однопозиционные зубчатые венцы 22 и 23 закреплены на входном валу 2. Однопозиционные зубчатые венцы 24 и 25 закреплены на валу 3 солнечной шестерни 13 (а). Рядом с зубчатым венцом 25 расположен зубчатый венец 26, закрепленный на трубчатом валу 20; рядом с ним расположен зубчатый венец 27, закрепленный на аксиальном валу 21. Трехпозиционный зубчатый венец 28 закреплен на выходном валу 4. Двухпозиционный зубчатый венец 29 закреплен на шестерне 10, двухпозиционный зубчатый венец 30 закреплен на трубчатом валу 7, аналогичный венец 31 на трубчатом валу 9. Зубчатый венец 32 закреплен на задней стенке корпуса 1, зубчатые венцы 33 и 34 – на промежуточной стенке корпуса 1. Трехпозиционная муфта 35 (А) расположена на зубчатых венцах 29, 24 и 34; трехпозиционная муфта 36 (Н) – на зубчатых венцах 22, 30 и 33; трехпозиционная муфта 37 (В) - на зубчатых венцах 32, 31 и 23; трехпозиционная муфта 38 (Е) расположена на зубчатых венцах 27, 26, 25 и 28.

Муфты переключения передач могут быть фрикционными (см. фиг. 3). Фрикционные диски установлены подвижно в осевом направлении, например, на шлицах. Корпус 39 фрикционной муфты закреплен на торце шестерни 5, которая зацеплена с шестерней 10 вала 3 привода солнечной шестерни 13 (а). Ведущие фрикционные диски 40 установлены на ведущем валу 2. Ведомые фрикционные диски 41 установлены в корпусе 39. Корпус 42 фрикционной муфты останова шестерни 5 закреплен на корпусе 1 КП. Фрикционные диски 43 установлены в корпусе 42. Фрикционные диски 44 установлены на трубчатом валу шестерни 5. Корпус 45 фрикционной муфты останова шестерни 6 закреплен на корпусе 1 КП. Фрикционные диски 46 установлены в корпусе 45. Фрикционные диски 47 установлены на трубчатом валу 7 шестерни 6. Корпус 48 фрикционной муфты закреплен на торце шестерни 6, которая зацеплена с шестерней 11 привода водила 16 (h). Фрикционные диски 49 установлены в корпусе 48. Фрикционные диски 50. установлены на ведущем валу 2. Корпус 51 фрикционной муфты останова шестерни 8 закреплен на корпусе 1 КП. Фрикционные диски 52 установлены в корпусе 51. Фрикционные диски 53 установлены на трубчатом валу 9 шестерни 8. Корпус 54 фрикционной муфты закреплен на торце шестерни 8, которая зацеплена с шестерней 12 привода эпициклического колеса 17 (b). Фрикционные диски 55 установлены в корпусе 54. Фрикционные диски 56. установлены на ведущем валу 2. Сплошными стрелками показан подвод рабочей жидкости в бустеры фрикционных муфт: 43, 47 и 52 останова шестерен 5, 6 и 8; пунктирными стрелками - подвод рабочей жидкости в бустеры фрикционных муфт: 41, 50 и 54 валов привода шестерен 5, 6 и 8.

Простой трехзвенный ПМ (планетарный механизм) может быть дифференциалом, когда все звенья свободны; редуктором, когда одно из звеньев ПМ остановлено; или суммирующим механизмом, когда крутящий момент поступает на два звена ПМ, а снимается с третьего звена.

Величины передаточных чисел пар шестерен подобраны по лучевой диаграмме.

Передаточные числа невысокие: U_а = 2,24; U_h = 1,78; U_b = 0,87; что обеспечивает снижение металлоемкости КП.

Работа КП осуществляется следующим образом: ПМ в редукторном режиме реализует 5 передач переднего хода и две передачи заднего хода:

U_{a h} ^b = К+1; U _{b h}^a = (К+1)/К; Uаа = Uhh = Ubb = 1,0; U _{h b}^a = К/(К+1); U_{h a}^b = 1,0/(К+1); U_{a b}^h = - К; U_{b a}^h = - 1,0/К. Знак «минус» указывает на изменение направления вращения выходного звена по отношению к входному звену ПМ.

1-я передача 1G (а U_{a h}^b)

Муфты А и В находятся в левом (L) положении, муфта Н – в нейтральном (N) положении, муфта Е в положении II (см. табл. фиг. 2 справа). Включены: левая пара шестерен (а), а также ПМ в режиме низшей передачи U_{a h}^b = К+1.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: пары шестерен (а) и лучом режима работы ПМ: U_{a h}^b. Из точки 0 слева на нижней горизонтали пологий луч (а) направо вверх, затем пологий луч U_{a h}^b направо вверх к точке 1 G.

Крутящий момент (см. фиг. 1) от входного вала 2 передается на пару шестерен (а), от верхней шестерни 5 вниз на шестерню 10, далее по зубчатому венцу шестерни 10, муфтой 35 (А) на зубчатый венец 24 (см. нижнее положение муфты А) и вал 3 привода солнечной шестерни 13 (а), на сателлиты 14 и осями 15 на водило 16 (h), далее трубчатым валом 20 на зубчатый венец 26, трехпозиционной муфтой 38 (Е) на зубчатый венец 28, от него на выходной вал 4. Трехпозиционная муфта 37 (В) замыкает зубчатый венец 32 корпуса 1 с зубчатым венцом 31 (см. нижнее положение муфты В), трубчатым валом 9 шестерни 8, останавливает ее относительно корпуса 1 КП. Шестерня 8 останавливает зацепленную с ней шестерню 12, корпус 18 эпициклического колеса на аксиальном валу 21 и. эпициклическое колесо 17 (b) ПМ,

Передаточное число 1-й передачи:

U _{1 G} = Uа U_ah^b = 2,24*2,62 = 6,34; lq 6,34 = 0,8.

2-я передача 2G (а U_aa)

Муфта А находится в левом (L) положении, муфты Н и В – в нейтральном (N) положении, муфта Е в положении III. Включены: левая пара шестерен (а), а также ПМ в режиме прямой передачи по валу 3: U_aa = 1,0.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: пары шестерен (а) и лучом режима работы ПМ: U_aa. Из точки 0 слева на нижней горизонтали пологий луч (а) направо вверх, затем вертикальный луч U_aa вверх к точке 2 G.

Крутящий момент от входного вала 2 передается на пару шестерен (а), от верхней шестерни 5 вниз на шестерню 10, далее по зубчатому венцу 29 шестерни 10, муфтой 35 (А) на зубчатый венец 24 и вал 3 привода солнечной шестерни 13 (а), далее валом 3 на зубчатый венец 25, трехпозиционной муфтой 38 (Е) на зубчатый венец 28, от него на выходной вал 4.

Передаточное число 2-й передачи:

U _{2 G} = U_а U_aa = 2,24*1,0 = 2,24; lq 2,24 = 0,35. Интервал q = 6,34/2,24 = 2,83.

3-я передача 3G (h U _{h h} )

Муфты А и В находятся в нейтральном (N) положении, муфта Н – левом (L) положении, муфта Е в положении II. Включены: средняя пара шестерен (h), а также ПМ в режиме прямой передачи по водилу U _{h h} = 1,0.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: пары шестерен (h) и лучом режима работы ПМ: U _{h h}. Из точки 0 слева на нижней горизонтали луч (h) направо вверх, затем вертикальный луч U _{h h} вверх к точке 3 G.

Крутящий момент от входного вала 2 передается по зубчатому венцу 22, муфтой 36 (Н) по зубчатому венцу 30 на трубчатый вал 7 шестерни 6 (h), от верхней шестерни 6 вниз на шестерню 11 и на водило 16 (h), далее как на 1-й передаче трубчатым валом 20 на зубчатый венец 26, трехпозиционной муфтой 38 (Е) на зубчатый венец 28, от него на выходной вал 4.

Передаточное число 3-й передачи:

U _3G = U _h U _{h h} = 1,78*1,0 = 1,78; lq 1,78 = 0,25. Интервал q = 2,24/1,78 = 1,26.

4-я передача 4 G (в U _{b h}^a)

Муфты А и В находятся в правом (П) положении, муфта Н – в нейтральном (N) положении, муфта Е в положении II. Включены: правая пара шестерен (b), а также ПМ в режиме замедляющей передачи: U _{b h} ^a = (К+1)/К.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: пары шестерен (в) и лучом режима работы ПМ: U _{b h}^a. Из точки 0 слева на нижней горизонтали крутой луч (в) налево вверх в ускоряющем режиме, затем пологий луч U _{b h}^a направо вверх к точке 4 G.

Крутящий момент от входного вала 2 передается на зубчатый венец 23, муфтой 37 (В) на зубчатый венец 31 и трубчатый вал 9 (см. верхний вид муфты В), на пару шестерен (в), от верхней шестерни 8 вниз на шестерню 12, далее по корпусу 18 на эпициклическое колесо 17 (b) и сателлиты 14 и осями 15 на водило 16 (h), далее трубчатым валом 20 на зубчатый венец 26, трехпозиционной муфтой 38 (Е) на зубчатый венец 28, от него на выходной вал 4. Трехпозиционная муфта 35 (А) замыкает зубчатый венец 33 промежуточной стенки корпуса 1 КП с зубчатым венцом 24 вала 3 привода солнечной шестерни 13 (а), останавливает ее относительно корпуса 1 КП.

Передаточное число 4-й передачи:

U_4G = U_b U _{b h}^a = 0,87*(2,62/1,62) = 1,407; lq 1,407 = 0,148.

Интервал q = 1,78/1,407 = 1,265.

5-я передача 5 G (h U _{h b}^a)

Муфта А находится в правом (П) положении, муфта Н - в левом (L) положении, муфта В – в нейтральном (N) положении, муфта Е в положении I. Включены: средняя пара шестерен (h), а также ПМ в режиме ускоряющей передачи: U _{h b}^a.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: пары шестерен (h) и лучом режима работы ПМ: U _{h b}^a = К/(К+1). Из точки 0 слева на нижней горизонтали луч (h) направо вверх, затем луч U _{h b}^a налево вверх в ускоряющем режиме к точке 5 G.

Крутящий момент от входного вала 2 передается на зубчатый венец 22, муфтой 36 (Н) на зубчатый венец 30 и трубчатый вал 7, на пару шестерен (h), от верхней шестерни 6 вниз на шестерню 11, далее на водило 16 (h), осями 15 и сателлитами 14 на эпициклическое колесо 17 (b), по корпусу 18, далее аксиальным валом 21 на зубчатый венец 27, трехпозиционной муфтой 38 (Е) на зубчатый венец 28, от него на выходной вал 4. Трехпозиционная муфта 35 (А) замыкает зубчатый венец 33 промежуточной стенки корпуса 1 КП с зубчатым венцом 24 вала 3 привода солнечной шестерни 13 (а), останавливает ее относительно корпуса 1 КП. Передаточное число 5-й передачи:

U_5G = U h U _{h b}^a = 1,78*(1,62/2,62) = 1,1; lq 1,1 = 0,042.

Интервал q = 1,407/1,1 = 1,28.

6-я передача 6G (в U_{b b})

Муфты А и Н находятся в нейтральном (N) положении, муфта В – правом (П) положении, муфта Е в положении I. Включены: правая пара шестерен (b), а также ПМ в режиме прямой передачи по эпициклическому колесу 17 (b): U _{b b} = 1,0.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: пары шестерен (b) и лучом режима работы ПМ: U _b/b. Из точки 0 слева на нижней горизонтали луч (b) налево вверх в ускоряющем режиме, затем вертикальный луч U _{b b} вверх к точке 6 G.

Крутящий момент от входного вала 2 передается по зубчатому венцу 23, муфтой 32 (В) по зубчатому венцу 31 (см. нижний вид муфты В) на трубчатый вал 9 шестерни 8 (b), от верхней шестерни 8 вниз на шестерню 12, затем как на предыдущей передаче, на эпициклическое колесо 17 (b), по корпусу 18, далее аксиальным валом 21 на зубчатый венец 27, трехпозиционной муфтой 38 (Е) на зубчатый венец 28, от него на выходной вал 4.

Передаточное число 6-й передачи:

U _6G = U_b U_{b b} = 0,87*1,0 = 0,87; lq 0,87 = - 0,06. Интервал q = 1,1/ 0,87 = 1,264.

7-я передача 7G (h U_{h a}^b)

Муфты В и Н находятся в левом (L) положении, муфта А – в нейтральном (N) положении, муфта Е в положении III (см. табл. фиг. 2 слева над т. 7G). Включены: средняя пара шестерен (h), а также ПМ в режиме быстрой передачи U _{h a}^b = 1/(К+1).

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: пары шестерен (h) и лучом режима работы ПМ: U_{h a}^b. Из точки 0 слева на нижней горизонтали луч (h) направо вверх, затем пологий луч U_{h a}^b налево вверх в ускоряющем режиме к точке 7 G.

Крутящий момент от входного вала 2 передается зубчатым венцом 22 на зубчатый венец 30 трубчатого вала 7 и пару шестерен (h), от верхней шестерни 7 вниз на шестерню 111, далее на водило 16 (h), на сателлиты 14 и солнечную шестерню 13 (а), затем валом 3 на зубчатый венец 25, трехпозиционной муфтой 38 (Е) на зубчатый венец 28, от него на выходной вал 4. Трехпозиционная муфта 37 (В) замыкает зубчатый венец 32 корпуса 1 с зубчатым венцом 31 (см. нижнее положение муфты В), трубчатым валом 9 шестерни 8, останавливает ее относительно корпуса 1 КП. Шестерня 8 останавливает зацепленную с ней шестерню 12, корпус 18 эпициклического колеса на аксиальном валу 21 и эпициклическое колесо 17 (b) ПМ,

Передаточное число 7-й передачи:

U _{7 G} = Uh U_{h a}^b = 1,78*(1,0/2,62) = 0,68; lq 0,68 = - 0,168.

Интервал q = 0,87/0,68 = 1,28.

Диапазон передач переднего хода c пониженной, «ползучей» передачей

D = U₁/U₇ = 6,34/0,68 = 9,32.

Диапазон передач переднего хода без пониженной передачи

D = U₂/U₇ = 2,24/0,68 = 3,3 со средним интервалом между передачами q = 3,3 ^0,2 = 1,27; обеспечивающим удобство переключения передач.

Передачи заднего хода реализуются при остановленном водиле 16 (h):

U _{a b}^h = (-) К; U _{b a}^h = (-) 1,0/К.

1-я передача заднего хода 1R (а U _{a b}^h)

Муфта А находится в левом (L) положении, муфта Н – в правом (П) положении, муфта В - в нейтральном (N) положении, муфта Е в положении I (см. под нижней горизонталью фиг. 2 справа). Включены: левая пара шестерен (а), а также ПМ в режиме медленной передачи заднего хода U_{a b}^h.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: пары шестерен (а) и лучом режима работы ПМ: U_{a b}^h = (-) К. Из точки 0 слева на нижней горизонтали пологий луч (а) направо вверх, затем луч U _{a b}^h направо вниз к т. 1 R.

Крутящий момент от входного вала 2 до солнечной шестерни 13 (а) передается как на 1-й передаче переднего хода: на пару шестерен (а), от верхней шестерни 5 вниз на шестерню 10, далее по зубчатому венцу 29 шестерни 10, муфтой 35 (А) на зубчатый венец 24 (см. нижнее положение муфты А) и вал 3 привода солнечной шестерни 13 (а), на сателлиты 14 и эпициклическое колесо 17 (b), по корпусу 18, далее аксиальным валом 21 на зубчатый венец 27, трехпозиционной муфтой 38 (Е) на зубчатый венец 28, от него на выходной вал 4. Трехпозиционная муфта 36 (Н) замыкает зубчатый венец 33 промежуточной стенки корпуса 1 с зубчатым венцом 30 трубчатого вала 7 шестерни 6, останавливает ее относительно корпуса 1 КП. Шестерня 6 останавливает шестерню 11 и водило 16 (h).

Передаточное число передачи заднего хода 1R:

U_1R = U_а U_{a b}^h = 2,24*(-) 1,62 = (-) 3,63; lq 3,63 = 0,56. Знак (-) обозначает изменение направления вращения.

2-я передача заднего хода 2R (в U _{b a}^h)

Муфты В и Н находятся в правом (П) положении, муфта А – в нейтральном (N) положении, муфта Е в положении III (см. под нижней горизонталью слева). Включены: правая пара шестерен (в), а также ПМ в режиме ускоряющей передачи: U_{b a}^h=(-) 1/К.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: пары шестерен (в) и лучом режима работы ПМ: U _{b a}^h . Из точки 0 слева на нижней горизонтали крутой луч (в) налево вверх в ускоряющем режиме, затем луч U _{b a}^h налево вниз в ускоряющем режиме к точке 2 R.

Крутящий момент до эпициклического колеса 17 (b) передается как на 4-й передаче переднего хода: от входного вала 2 на зубчатый венец 23, муфтой 37 (В) на зубчатый венец 31 и трубчатый вал 9 (см. верхний вид муфты В), на пару шестерен (в), от верхней шестерни 8 вниз на шестерню 12, далее по корпусу 18 на эпициклическое колесо 17 (b) и сателлиты 14, солнечную шестерню 13 (а), вал 3 и зубчатый венец 25, трехпозиционной муфтой 38 (Е) на зубчатый венец 28, от него на выходной вал 4. Трехпозиционная муфта 36 (Н) замыкает зубчатый венец 33 промежуточной стенки корпуса 1 с зубчатым венцом 30 трубчатого вала 7 шестерни 6, останавливает ее относительно корпуса 1 КП. Шестерня 6 останавливает шестерню 11 и водило 16 (h).

Передаточное число передачи заднего хода 2R:

U_{2 R} = U_b U _{b a}^h = 0,87*(-) 1,0/1,62 = (-) 0,537; lq 0,537 = - 0,27.

Диапазон передач заднего хода D = U_1R /U_2R = 3,63/0,537 = 6,76.

КП может обеспечить три передачи в суммирующем режиме:

Суммирующие способности ПМ описываются следующими зависимостями:

1) n_aΣ = U_ab^h * n_b + U_ah^b * n_h = - K * n_b + (K + 1) * n_h; 

2) n_hΣ = U_ha^b * n_a + U_hb^a * n_b = n_a/(K + 1) + (n_b * K)/(K + 1);

3) n_bΣ = U_ba^h * n_a + U_bh^a * n_h = - n_a /K + n_h (K + 1)/K;

где n_a, n_h, n_b - частота вращения солнечной шестерни, водила и эпициклического колеса. 

Условно зададим частоту вращения входного вала n₂ = 3000 об/мин; в этом случае: n_a = 3000/2,24 = 1339,3 об/мин; n_h = 3000/1,78 = 1685,4 об/мин;

n_b = 3000/0,87 = 3448,3 об/мин.

Для первой зависимости

1) n_aΣ = - K * n_b + (K + 1) * n_h = - 1,62*3448,3 + 2,62*1685,4 = - 1170,5 об/мин.

Передаточное число U _a∑ = 3000/- 1170,5 = - 2,56; lq 2,56 = 0,408.

Этот режим представлен двумя пунктирными линиями из точек (в) и (h) на средней горизонтали, которые сходятся в точке 0,408 по нижней шкале нижней горизонтали для передач заднего хода левее передачи 1R.

Для второй зависимости

2) n_hΣ = n_a/(K + 1) + (n_b * K)/(K + 1) = 1339,3/2,62 + 3448,3*1,62/2,62 = 2643,3 об/мин.

Передаточное число U _h∑ = 3000/2643,3 = 1,135; lq 1,135 = 0,055.

Этот режим представлен двумя пунктирными линиями из точек (в) и (а) на средней горизонтали, которые сходятся на верхней горизонтали около передачи 5G в точке 0,055 по нижней шкале.

Для третьей зависимости

3) n_bΣ = - n_a /K + n_h (K + 1)/K = - 1339,3*1,62+1685,4*2,62/1,62 = 1899 об/мин.

Передаточное число U_bΣ = 3000/1899 = 1,58; lq 1,58 = 0,2.

Этот режим представлен двумя пунктирными линиями из точек (a) и (h) на средней горизонтали, которые сходятся на верхней горизонтали между передачами 3G и 4G в точке 0,2 по нижней шкале.

Передачу заднего хода 2R с невысоким передаточным числом: 0,537 на автомобилях использовать нецелесообразно.

При изменении величин: К, U _а, U _h, U _b изменятся положения передач на лучевой диаграмме и параметры КП

Предлагаемая автономная КП имеет невысокие значения передаточных чисел пар шестерен и малую металлоемкость, обладает высокими показателями и обеспечит хорошие эксплуатационные качества с высоким диапазоном D = U₁/U₇ = D = U₁/U₇ = 6,34/0,68 = 9,32 при наличии «ползучей» скорости на 1-й передаче для движения в сложных дорожных условиях. При движении по хорошим дорогам с твердым покрытием КП обеспечивает диапазон D = U₂/U₇ = 2,24/0,68 = 3,3 со средним интервалом между передачами q = 3,3 ^0,2 = 1,27; который создает хорошие условия для переключения передач.

Описанную КП целесообразно устанавливать в первую очередь на легковых автомобилях, периодически используемых в сложных дорожных условиях, в том числе, в условиях бездорожья. Их можно применять на грузовых автомобилях.

Для сравнения, КП автомобиля КамАЗ без переднего делителя обеспечивает пять передач переднего хода и одну передачу заднего хода при диапазоне D = 7,82; средний интервал q = 1,672; максимальное передаточное число пары шестерен U _max = 51/12 = 4,25.

Обозначения:

1 - корпус МКП;

2 - входной вал;

3 - вторичный вал; вал привода солнечной шестерни ПМ;

4 - выходной вал;

5 - шестерня, закрепленная на входном валу 2;

6 - шестерня, закрепленная на трубчатом валу 7;

7 - трубчатый вал шестерни 6, свободно установленный на входном валу 2;

8 - шестерня, закрепленная на трубчатом валу 9;

9 - трубчатый вал шестерни 6, свободно установленный на входном валу 2;

10 – 12 - шестерни, свободно установленные на валу 3;

13 (а) – солнечная шестерня ПМ (планетарного механизма);

14 – сателлиты ПМ; 15 – оси сателлитов 14;

16 (h) – водило ПМ; 17 (b) – эпициклическое колесо ПМ;

18 – корпус эпициклического колеса 17 (b);

(а) - пара взаимозацепленных шестерен 5 и 10 привода солнечной шестерни 13 (а);

(h) - пара взаимозацепленных шестерен 6 и 11 привода водила 16 (h);

(b) - пара взаимозацепленных шестерен 8 и 12 привода эпициклического колесо 17 (b);

19 – трубчатый опорный вал водила 16 (h), свободно установленный на валу 3;

20 - выходной трубчатый вал водила 16 (h) ПМ;

21 – аксиальный вал корпуса 18 эпициклического колеса 17 (b) ПМ;

22 и 23 - однопозиционные зубчатые венцы, закрепленные на валу 2;

24 и 25 - однопозиционные зубчатые венцы, закрепленные на валу 3;

26 - однопозиционный зубчатый венец, закрепленный на трубчатом валу 20;

27- однопозиционный зубчатый венец, закрепленный на аксиальном валу 21;

28 - трехпозиционный зубчатый венец, закрепленный на выходном валу 3;

29 - двухпозиционный зубчатый венец, закрепленный на шестерне 10;

30 - двухпозиционный зубчатый венец, закрепленный на трубчатом валу 7 шестерни 6;

31 - двухпозиционный зубчатый венец, закрепленный на трубчатом валу 9 шестерни 8;

32 - однопозиционный зубчатый венец, закрепленный на задней стенке корпуса 1;

33 и 34 - однопозиционные зубчатые венцы, закрепленные на промежуточной стенке корпуса 1;

35 (А) – трехпозиционная муфта, расположенная на зубчатых венцах 29, 24 и 34;

36 (Н) – трехпозиционная муфта, расположенная на зубчатых венцах 22, 30, и 33;

37 (В) – трехпозиционная муфта, расположенная на зубчатых венцах 32, 31 и 23;

38 (Е) – трехпозиционная муфта, расположенная на зубчатых венцах 27, 26, 25 и 28;

39 – корпус фрикционной муфты привода шестерни 5 (см. фиг. 3);

40 – фрикционные диски ведущего вала 2;

41 - фрикционные диски корпуса фрикционной муфты 39;

42 - корпус фрикционной муфты останова шестерни 5 относительно корпуса 1 КП;

43 – фрикционные диски корпуса фрикционной муфты 42;

44 - фрикционные диски трубчатого вала шестерни 5;

39 – корпус фрикционной муфты привода шестерни 5 (см. фиг. 3);

40 – фрикционные диски ведущего вала 2;

41 - фрикционные диски корпуса фрикционной муфты 39;

42 - корпус фрикционной муфты останова шестерни 5 относительно корпуса 1 КП;

43 – фрикционные диски корпуса фрикционной муфты 42;

44 - фрикционные диски трубчатого вала шестерни 5;

45 – корпус фрикционной муфты останова шестерни 6 относительно корпуса 1 КП;

46 - фрикционные диски корпуса фрикционной муфты 45;

47 - фрикционные диски трубчатого вала шестерни 6;

48 - корпус фрикционной муфты привода шестерни 6;

49 - фрикционные диски корпуса фрикционной муфты 48;

50 – фрикционные диски ведущего вала 2;

51 - корпус фрикционной муфты останова шестерни 8 относительно корпуса 1 КП;

52 – фрикционные диски корпуса фрикционной муфты 51;

53 - фрикционные диски трубчатого вала шестерни 8;

54 - корпус фрикционной муфты привода шестерни 8;

55 - фрикционные диски корпуса фрикционной муфты 54;

56 – фрикционные диски ведущего вала 2.

Изобретение относится к вально-планетарной коробке передач. Вально-планетарная коробка передач содержит валы, три пары взаимозацепленных шестерен с зубчатыми венцами и трехпозиционными муфтами переключения, простой трехзвенный планетарный механизм. Зубчатые венцы двух звеньев выборочно соединяются с трехпозиционным зубчатым венцом выходного вала. Между каждой парой шестерен и звеном планетарного механизма установлена трехпозиционная муфта переключения. Трехпозиционная муфта переключения установлена на трехпозиционном зубчатом венце выходного вала и однопозиционных зубчатых венцах вала солнечной шестерни, трубчатого вала водила и аксиального вала эпициклического колеса. Достигается расширение эксплуатационных возможностей наземного транспортного средства при увеличении диапазона коробки передач. 3 ил.

Вально-планетарная коробка передач, содержащая корпус, в опорах которого расположены валы, на них три пары взаимозацепленных шестерен с зубчатыми венцами и трехпозиционными муфтами переключения, а также простой трехзвенный планетарный механизм, зубчатые венцы двух звеньев выборочно соединяются с трехпозиционным зубчатым венцом выходного вала, отличающаяся тем, что между каждой парой шестерен и звеном планетарного механизма установлена трехпозиционная муфта переключения для нейтрального положения или выборочного соединения этого звена с входным валом или корпусом коробки передач; трехпозиционная муфта переключения установлена на трехпозиционном зубчатом венце выходного вала и однопозиционных зубчатых венцах вала солнечной шестерни, трубчатого вала водила и аксиального вала эпициклического колеса.