Соосная многоступенчатая коробка передач И.И.Лифшица для транспортного средства Советский патент 1985 года по МПК B60K17/08 

Изобретение относится к транспорт ному машиностроению, в частности к коробкам передач транспортных машин. Известны соосные многоступенчатые коробки передач транспортных машин, содержагцие два первичных вала с приводом от двух сцеплений для переключений без разрыва потока мощности, два концентричных промежуточных вала с шестернями, сопряженными с тестернями первичных валов, соосный первич ным вторичньй вал с шестернями, сопряженными с шестернями промежуточны валов, муфты с синхронизаторами на ступицах для соединения шестерен с валами и соосных вторичного и первич ного валов между собой lj . Недостаток таких коробок передач в сложности конструкции, так как чис ло пар шестерен в них (зубчатых зацеп лений) не может быть менее числа сту пеней передач. Известна тйкже соосная.многоступенчатая коробка передач для транспортного средства, содержащая два концентрично расположенных первичных вала с приводом от двзгх сцеплений, два концентрично расположенных проме жуточных вала с шестернями, введенны ми в постоянное зацепление с шестернями первичных валов, соосный первич ным вторичный вал с шестернями, зацепленными с шестернями, свободноус тановленными на промежуточных валах, установленные на валах ступицы с муф тами для соединения шестерен с валами и вторичного, и одного из первичных, а также промежуточных валов меж ду собой, установленные на промежуточных валах между шестернями ступицы и свободно установленную между ступицами опору, несущую муфту двойного синхронизатора с зубчатыми венцами по краям. Такое исполнение позволяет значительно уменьшить число пар шестерен по сравнению с числом ступеней передач, т.е. упростить конструкцию l . Недостатком известной коробки передач является большое число ступиц, устанавливаемых на промежуточных- валах для соединения шестерен с этими валами: каждой шестерне промежуточного .вала соответствуют две ступицы, установленные с обеих сторои шестерни. Целью изобретения является уменьшение осевых габаритов и массы короб ки передач путем уменьшения числа их ступиц. Эта цель достигается тем, что в соосной многоступенчатой коробке передач для транспортного средства, содержащей два концентрично расположенных первичных вала с приводом от двух сцеплений, два концентрич-но расположенных промежуточных вала с Шестернями, введенными в постоянное зацепление с шестернями первичных валов, соосный первичным вторичный вал с шестернями, зацепленными с шестернями, свободно установленными на промежуточных валах, установленные на валах ступицы с муфтами для соединения шестерен с валами и-вторичного, и одного из первичных, а также промежуточных валов между собой, установленные на промежуточных валах между шестернями ступицы и свободно установленную между ступицами опору, несущую муфту двойного синхронизатора с зубчатыми венцами по краям, муфты для соединения шестерен промежуточных валов с последними установлены на ступицах пгестерен, а их зубчатые венцы связаны с зубчатыми венцами ступиц, установленных между шестернями, причем на этих ступицах и на упомянутых муфтах выполнены дополнительные зубчатые венцы, зацепленные с зубчатыми венцами муфты двойного синхронизатора. Свободно установленные на. промежуточных валах шестерни, зацепленные с шестернями вторичного вала, выполнены в виде блоков, а зацепленные с ними шестерни вторичного вала снабжены муфтами для связи с последним. Шестерни промежуточных валов, зацепленные с выполненными в виде блоков шестернями первичных валов, свободно установлены на промежуточных валах и снабжены для соединения с этими валами. На фиг. 1 приведена конструктивная схема предлагаемой коробки передач в шестиступенчатом исполнении; на фиг. 2 - конструктивная схема первого варианта узла соединения шестерен промежуточных валов с одноименными и разноименными валами; на фиг. 3 - то же, второй вариант; на фиг. 4 - то же, третий вариант; на фиг. 5 - то же, четвертый вариант; на фиг. 6 - кинематическая схема конструкции, в которой шестерни развиты в блоки шестерен, что увеличи3 .1

вает число зацеплений без изменений

конструкции предлагаемого узла.

Такое исполнение позволяет соединять каждый блок шестерен промежуточного вала с одним или другим из промежуточньЬс концентричных валов и каждое зацепление на каждом блоке использовать для получения двух, четырех, шести и т.д. передач, в зависимости от количества (соответственно одного, двух, трех и т.д.) зацеп лений между первичным и промежуточным валами.

Таким образом могут формироваться коробки передач с весьма большим числом ступеней с переключением без разрыва потока мощности между всеми ступенями. Приведенная на фиг. 6 схема с двухвенцовыми блоками обеспечивает получение 20-ти ступеней передач переднего хода.

Соосная многоступенчатая коробка передач (фиг. 1) содержит приводимые от двух сцеплений 1 и 2 первичные валы 3 и 4 с ведущими шестернями 5 и 6 зацепленных с шестернями 7 и 8 концентрично расположенных промежуточных валов 9 и 10, на которых свободно установлены шестерни 11 и 12, зацепленные с. ведомыми шестернями 13 и 14 вторичного вала 15. Валы 9 и 10 (фиг. 6) или шестерни 7 и 8 (фиг. 1) снабжены муфтой 16 для соединения между собой. На вторичном валу 15 установлена ступица 17 с муфтой 18 для соединения вторичного вала с первичным. На ступицах,шестерен 11 и 12 установлены муфты 19 и 20, а между ними на валах 9 и 10 жестко установлены ступицы 21 и 22, зубчатые венцы которых 23 и 24 сопряжены с зубчатыми венцами 25 и 26 муфт 19 и 20 соответственно. Между ступицами 21 и 22 свободно установлена опора 27 двойной перекрестной муфты 28, которая может быть выполнена сборной конструкции, с зубчатыми венцами 29 и 30 по краям, которые сопряжены с зубчатыми венцами 31 и 32, выполненными на муфтах 19 и 20 и с зубчатыми венцами 33 и 34, выполненными на ступицах 21 и 22. Ход муфты 28 должен быть больше величины, необходимой для замыкания на величину хода муфт 19 и 20. Вилки 35-39 муфт снабжены гидроцилиндрами.

Для увеличения числа ступеней передач шестерни могут быть выполнены в виде двухвенцовых, трехвенцовых

3128 -.4 и т.д. блоков и снабжены муфтами,

например 40-43, дляСоединения с промежуточными 9 и 10 и вторичным 15 валами (фиг. 6). Венцы 44 и 45 шес терен заднего хода могут быть установлены на муфте 42 и блоке 11 (фиг. 6) или на вторичном 15 и про- межуточном 9 валах (фиг. 1).

Соосная многоступенчатая коробQ ка передач (фиг. 1) работает следующим образом.

В нейтральном положении все муфты синхронизаторов разомкнуты. При включении сцепления 1 через пару шестерен 5-7 вращается внутренний концентричный промежуточный вал 9, а при включении сцепления 2 через пару шестерен 6-8 вращается наружIный концентричный промежуточный вал 10.

Для включения первой передачи муфта 28 двойного перекрестного синхронизатора перемещается вправо, блокируя ступицу 22 вала 10 через муфту 1 9 с шестерней 11, а затем включается сцепление 2. Поток мощности передается от сцепления 2 через вал 4, пару шестерен 6-8, промежуточньй вал 10, ступицу 22 и муфты 28 и 19, пару шестерен 11-13 на-вторичный вал 15.

Для переключения на вторую передачу предварительно, в процессе движения на первой, включается муфта 19, которая блокирует ступицу 21

5 вала 9 с шестерней 11, в результате чего сцепление 1 получает вращение от вторичного вала 15. Переключение на вторую передачу производится плав;ным переключением с перекрытием (без

0 разрыва потока мощности) со сцепления 2 на сцепление 1. Поток мощности передается от сцепления 1 через вал 3, пару шестерен 5-7, промежуточ-. ный вал 9, ступицу 2l и муфту 19, пару шестерен 11-13 на вторичный вал 15.

Для переключения на третью передачу предварительно, в процессе движения на второй, выключается муфта 28 и включается муфта 20, которая

0 блокирует ступицу 22 вала 10 с шестерней 12, в результате чего сцепление 2 получает вращение от вторичного вала 15 через пару шестерен 14-12, Переключение на третью передачу осуществляется тшавным переключением с перекрытием со сцепления 1 на сцепление 2. Поток мощности передается от сцепления 2 через вал .4, пару 51 шестерен 6-8, вал 10, ступицу 22 и муфту 20, пару шестерен 12-14 на вторичный вал 15. Для переключения на четвертую передачу предварительно, в процессе движения на третьей, отключается муфта 19, а муфта 28 двойного перекрестного синхронизатора перемещается влево, блокируя тем самым ступицу 21 промежуточного вала через муфту 20 с шестерней 12, в результате чего сцепление 1 получает вращение от вторичного вала 15 через пару шестерен 14-12, Переключение на четвертую передачу осуществляется плавным переключением с перекрытием со сцепления 2 на сцепление 1. Поток мощности передается от сцепления 1 через вал 3, пару шестерен 3-7 промежуточный вал 9, ступицу 21, муф ты 28 и 20, пару шестерен 12-14 на вторичный вал 15. Для переключения на пятую передачу предварительно отключается муфта 20 и включается муфта 18, которая бл кирует вторичный вал 15 с первичным валом 4. Переключение на пятую передачу осуществляется переключением с перекрытием Со сцепления 1 на сцеп ление 2. Поток мощности передается от сцепления 2 через вал 4, муфту 18 и ступицу 17 на вторичный вал 15. Для переключения на шестую (повышающую) передачу предварительно отключается муфта 28 и включается муфта которая блокирует приводные шестерни 7 и 8 промежуточных валов 9 и 10 между собой. Переключение на шестую передачу осуществляется переключением с перекрытием со сцепления 2 на сцепление 1. Поток мощности передает ся от сцепления 1через вал 3, пару шестерен 5-7, муфту 16, пару шестерен 8-6, муфту 18 на вторичный вал Реверсивная передача осуществляется от сцепления 1 через вал 3, пару шестерен 5-7, вал 9 и ряд шестерен зад него хода 45-44 с промежуточной шестерней между ними (не показана). I Оё ратные переключения осуществляются в обратном -порядке с шестой на пятую - отключением сцепления 1 и включением сцепления 2. С пятой на четвертую - отключением сцепления 2 и включением сцепления 1 после пред варительного отключения муфты. 16 и включения муфты 28 влево. С четвертой на третью - отключением сцепления 1 и включением сцепления 2 посл 8.6 предварительного выключения муфты 18 и включения муфты 20. С третьей на вторую - выключением сцепления 2 и , включением сцепления 1 после предварительного выключения муфты 28 и включения муфты 19. Со второй на первую - выключением сцепления 1 и включением сцепления 2 после предварительjHoro выключения муфты 20 и включения муфты 28 двойного перекрестного динхронизатора вправо. Схема указанного порядка переключений приведения в табл. 1. Для получения ряда передаточных отношений по геометрической прогрессии отношение чисел зубьев сопряженных колес должно быть числами Зтого ряда. Например, при отношении чисел зубьев |.1;|« 1,35; 1,35; 5 6 /(ч 213 - /.: - /,4о получим ряд передаточных отношений: 0,74; 1; 1,35; 1,825; 2,46; 3,32. Изменением отношений чисел зубьев можно растянуть интервалы на низших передачах и уменьшить передаточное отношение высшей передачи. Например, при отношении чисел зубь„|,;| ,дз; |1,,35, «-Т 7 п J-- J,/ получим ряд передаточных отношений: 0,676; 1; 1,35; 2,0; 3,2; 4,73 и т.д. С увеличением числа ступеней (например по фиг. 6) принцип работы- соосной многоступенчатой коробки передач не изменяется. Он состоит в том, что каждая пара зацеплений между вторичным 15 и промежуточными 9 и 10 валами может быть кинематически связана с ведущим валом одновременно по двум кинематическим цепям - через сцепление 1, первичный вал 3 и промежуточный вал 9 или через сцепление 2, первичньй вал 4 и промежуточный вал 10. Поэтому, если передача работает на некоторой ступени от одного из сцеплений (1 или 2), то одновременно может быть замкнута кинематическая цепь смежной (верхней или нижней) ступени от другого из сцеплений (2 или 1) на ту же или другую пару зацеплений между вторичным 15 и промежуточными 9 или 10 валами с последующим плавным переходом на смежную ступень путем-плавного переключения сцеплений. 71 Необходимым и достаточным условием для работы является требование, чтобы смежные ступени кинематически замыкались от разных сцеплений, а за мыкание кинематической цепи включаемой ступени опережало включение это ступени сцеплением. Порядок переключения для cxef-ibi на фиг. 6 приведен в табл. 2 , где цифры соответствуют позициям на кинематической схеме. Зацепления, обес печивающие группы смежных передач (табл. 2), должны быть на равных блоках для того, чтобы при переходе между .ними без разрыва потока мощное ти могли быть одновременно включены дв муфты (42 и 43) вторичного яала 15 с образованием двух кинематических цепей к разным сцеплениям (1 и 2). Прямая ступень обеспечивается от сцепления 2 включением муфты 18, а дополнительные ступени - от сцепления 1 включением муфт 18 и 16 в различных положениях муфт 40 и 41. Поэтому с прямой ступени плавно и без разрыва потока мощности можно переключиться только на одну из дополнительных (повышающих) ступеней. Одновременно могут быть включены элементы любых двух смежных ступеней. Реверсивные передачи осуществляются через ряд зацеплений 45 и 44 с промежуточной шестерней между ним (не показана). Работа на них осущес вляется так же, как указано в табл.2 Позиции блоков шестерен на фиг. 6 88. обозначены так же, как позиции шестерен на фиг, 1, а зацеплений на фиг. 6 обозначены позициями блоков с добавлением индексов. , Если интервал между передаточными отношениями смежных ступеней будет достаточно малым, то в переходном процессе переключения изменение оборотов двигателя и динамические нагрузки будут незначительны и свойства многоступенчатой коробки передач будут приближаться к свойствам бесступенчатой. Например, выбирая знаменатель прогрессии для ряда передаточных отношений If 1,2 и отношения чисел зубьев зацепляющихся колес для схемы на биг. 6 из ряда с этим знаменателем прогрессии - Ч 1А. ±.т Л Т. ±. SR. -- 7 ОЯ« J,ID, ,- +,J, , -J,DO, , - УО, )( 1. i4 л о. 2 07- - ч,-5, , - Z,U/, -. I tl Г7 / - 7 / n 1Z получим ряд передаточных отношений: 22,1; 18,5; J5,4; 12,8; 10,7; 8,92; . 7,42; 6,16; 5,16;.4,3; 3,58; 2,98; 2,48; 2,07; 1,73; 1,44; 1,2; 1,0; 0,835; 0,58 с большим диапазоном регулирования при малом интервале между передаточными отношениями. Применение предлагаемой соосной многоступенчатой коробки передач транспортного средства позволяет уменьшить осевые размеры и массу коробки передач, а также упростить ее конструкцию.

1. Соосная многоступенчатая коробка передач для транспортного средства, содержащая два концентрично расположенных первичных вала с приводом от двух сцеплений, два кондентрично расположенных промежуточных вала с шестернями, введенными в постоянное зацепление с шестернями первичных валов, соосный первичным вторичный вал с шестернями, зацепленными с шестернями, свободно установленными на промежуточных валах, установленные на валах ступицы с муфтами для соединения шестерен с валами и вторичного, и одного из первичных, а также промежуточных валов между собой, установленные на промажу-, точных валах между шестернями ступицы и свободно установленную между ступицами опору, несущую муфту двойного синхронизатора с зубчатыми венцами по краям, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью уменьшения осевых габаритов и массы коробки передач, муфты для соединения шестерен промежуточных валов с последними установлены на ступицах шестерен, а их зубчатые венцы связаны с зубчатыми венцами ступиц установленных между шестернями, причем на этих ступицах и на упомянутых муфтах выполнены дополнительные зубчатые венцы, зацепленные с зубчатыми венцами муфты двои § ного синхронизатора. 2.Коробка передач по п. 1, о тличающаяся. тем, что своёодно установленные на промежуточных валах шестерни, зацепленные с шестернями вторичного вала, выполнены в виде блоков, а зацепленные с ними шестерни вторичного вала снабжены муфтами для связи с последним. 3.Коробка передач по пп. 1 и 2, 00 о тличающая.ся тем, что оо шестерни промежуточннх валов, зацепленные с выполненными в виде блоков ю шестернями первичных валов, свободно оо установлены на промежуточных валах. и снабжены муфтами для соединения с этими валами.

Вторая

Третья

Четвертая

Пятая

Шестая

Реверс Г2 20 26J224J03428 JJ 29 3125 19 11

13 44

19 11 45

38

3224 39 2 J 31

Фиг. / 20322624303 28JJ 29 232531 19 Ц

12

Фиг.2

Фаг.О