коробка передач

Формула изобретения

Коробка передач, содержащая корпус с размещенными в нем входным, выходным и промежуточным валами, причем входной и выходной валы установлены соосно, а промежуточный вал расположен параллельно этим валам, четыре шестерни, установленные на промежуточном валу, попарно зацеплены с тремя шестернями, свободно установленными на выходном валу, и шестерней входного вала, трехпозиционная муфта переключения расположена на выходном валу между последними рядами шестерен, двухпозиционная сдвоенная муфта, состоящая из двух односторонних полумуфт, расположена между вторым и третьим рядами шестерен, одна полумуфта установлена на шестерне выходного вала, другая полумуфта установлена на шестерне промежуточного вала напротив первой полумуфты, полумуфты взаимосвязаны вилкой переключения, отличающаяся тем, что шестерня закреплена на входном валу, шестерня низших передач промежуточного вала объединена в блок с шестерней заднего хода, которая зацеплена через отдельную шестерню или блок из двух шестерен заднего хода с шестерней заднего хода, свободно установленной на выходном валу, две двухпозиционные сдвоенные муфты расположены между первым и вторым, а также третьим и четвертым рядами шестерен, одна полумуфта установлена на шестерне входного вала или рядом расположенной шестерне выходного вала, другая полумуфта установлена на шестерне промежуточного вала напротив предыдущей полумуфты, еще одна полумуфта установлена на шестерне третьего или четвертого рядов вала, а другая полумуфта этого ряда установлена на шестерне промежуточного ряда напротив другой полумуфты, каждая пара полумуфт взаимосвязана вилкой переключения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному машиностроению, 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 (Осепчугов В.В., Фрумкин А. К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета. - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с.).

Эти агрегаты конструктивно сложны и металлоемки.

Находят применение восьмиступенчатые КП (коробки передач), например, КП автомобиля КАЗ-4540 (см. с. 63, рис. 40). Базовая четырехступенчатая трехвальная КП объединена в одном блоке с замедляющим делителем. Установка переднего делителя снизила металлоемкость агрегата по сравнению с агрегатами обычной компоновки, когда для каждой передачи требуется пара шестерен, 8 передач переднего хода реализуются за счет десяти шестерен и две передачи заднего хода требуют еще трех шестерен.

Эта КП также сложна и металлоемка.

Наиболее близким к предлагаемой КП является агрегат по авторскому свидетельству SU 1654040, В 60 К 17/08 (07.06.91. Бюл. 21).

Эта трехвальная соосная КП типа 8R4 (8 передач переднего хода и 4 передачи заднего хода). КП состоит из корпуса с размещенными в нем валами, причем входной и выходной валы соосны, промежуточный вал (ось) установлен параллельно соосным валам. Все шестерни переднего хода на валах установлены свободно. Между рядами шестерен расположены три муфты переключения передач, средняя муфта, сдвоенная двухпозиционная, и состоит из двух односторонних полумуфт, направленных в разные стороны, расположенных на шестернях промежуточного и выходного валов, полумуфты взаимосвязаны одной вилкой переключения. Шестерни заднего хода размещены: одна в блоке шестерен промежуточного вала, вторая - напротив первой шестерни на муфте переключения низших передач, третья - на отдельной оси.

Металлоемкость КП по авт. св. N 1654040 снижена, вместо 10 шестерен переднего хода используется только 8, но остался недостаток предыдущей конструкции КП - свободная установка шестерни на входном валу. Подвижная посадка шестерни на входном валу увеличивает ее размеры, что приводит к увеличению межцентрового расстояния между параллельными валами, не позволяет снизить габариты и металлоемкость агрегата. КП имеет ограниченные кинематические возможности заднего хода - она нереверсивна и не может использоваться на машинах типа автогрейдеров, катков и т.д.

Задачей изобретения является дальнейшее снижение металлоемкости КП и расширение ее кинематических возможностей.

Технический результат достигается тем, что шестерня на входном валу закреплена жестко (изготовлена заодно с валом), вторая сдвоенная двухпозиционная муфта переключения, состоящая из двух односторонних полумуфт и взаимосвязанных одной вилкой переключения, расположена между шестернями входного и выходного валов, одна полумуфта размещена на шестерне входного вала или на расположенной рядом с ней шестерне выходного вала, другая полумуфта размещена на шестерне промежуточного вала напротив первой полумуфты, третья сдвоенная двухпозиционная муфта размещена между рядами шестерен низших передач, одна полумуфта установлена на шестерне промежуточного вала, другая полумуфта установлена на шестерне выходного вала напротив первой полумуфты, четвертая (трехпозиционная) муфта переключения размещена на выходном валу между шестернями заднего хода и низших передач.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема трехвальной соосной реверсивной КП 8R8.

На фиг. 2 представлена лучевая диаграмма предлагаемой КП с таблицами положений муфт переключения на различных передачах. На горизонтальных шкалах приведены в логарифмическом виде величины передаточных чисел пар шестерен и передач. Вертикальный луч соответствует передаточному числу, равному 1,0. Наклон луча направо характеризует замедляющий режим работы пары шестерен, чем положе луч, тем больше передаточное число. Наклон луча налево указывает на ускоряющий режим работы пары шестерен. Наклон любого луча, постоянный по всей диаграмме.

В опорах корпуса КП 1 (см. фиг. 1) расположены входной вал 2, в опоре этого вала соосно ему - выходной вал 3. Параллельно соосным валам 2 и 3 размещен промежуточный вал, который разделен на две части 4 и 5.

Шестерня 6 закреплена на входном валу 2 (изготовлена совместно с валом) и зацеплена с шестерней 7 свободно, установленной на валу 4. Шестерня 8 закреплена на валу 4, а шестерня 9 установлена на нем свободно. Шестерня 8 может быть изготовлена отдельно и свободно установлена на вал (ось) 4. Шестерня 10 закреплена на валу 5. Шестерни 11, 12 и 13 свободно установлены на выходном валу 3 и зацеплены попарно соответственно с шестернями 8, 9 и 10. Шестерня заднего хода 14 закреплена на валу 5. Блок шестерен заднего хода 15 и 16 установлен на валу в опорах корпуса 1. Напротив шестерни 16 на выходном валу 3 свободно установлена шестерня заднего хода 17. Сдвоенная двухпозиционная муфта А состоит из двух односторонних полумуфт: полумуфта 18 расположена на шестерне 6 входного вала 2, полумуфта 19 расположена на шестерне 8 промежуточного вала 4, полумуфты взаимосвязаны одной вилкой переключения 20. Сдвоенная двухпозиционная муфта В устроена аналогично муфте А: полумуфта 21 расположена на шестерне 11 выходного вала 3, а полумуфта 22 - на шестерне 9 вала 4. Полумуфты 21 и 22 взаимосвязаны вилкой переключения 23. Муфта С аналогична муфтам А и В: полумуфта 24 установлена на шестерне 12 выходного вала 3, а полумуфта 25 напротив полумуфты 24 на шестерне 10 вала 5, полумуфты взаимосвязаны вилкой переключения 26. Трехпозиционная муфта переключения Д (27) установлена на выходном валу 3 между шестернями 13 и 17.

Полумуфты 18-25 могут быть установлены иначе. Например, полумуфта 18 на шестерне 11, а полумуфта 19 - напротив полумуфты 18 на шестерне 7 вала 4. Полумуфта 21 может быть установлена на шестерне 12 выходного вала 3, а полумуфта 22 - на шестерне 8 и т.д. Валы 4 и 5 можно заменить осью, на которой шестерни должны быть установлены свободно, причем шестерни 10 и 14 надо объединить в блок. Блок шестерен заднего хода 15 и 16 можно заменить одной шестерней.

Работа КП осуществляется следующим образом.

Первая передача

Муфта В находится в правом положении, а муфты А, С и Д - в левом (см. фиг. 2, верхняя таблица справа над т. 1). Полумуфты 18, 22 и 24 выключены, а полумуфты 19, 21 и 25 включены (см. фиг. 1, полумуфты показаны в нейтральном положении, в котором они не фиксируются, а только проходят это положение при переключении).

Крутящий момент от входного вала 2 передается парой шестерен 6-7, полумуфтой 19, парой шестерен 8-11, полумуфтой 21, парой шестерен 12-9, полумуфтой 25, парой шестерен 10-13 и муфтой Д на выходной вал 3.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача представлена четырьмя лучами: из т. 7 верхней горизонтали пологий луч 6-7 направо вниз к средней горизонтали, луч 8-11 налево вверх в ускоряющем режиме, луч 12-9 направо вниз и луч 10-13 направо вверх к т. 1.

Вторая передача

Переключаем муфту В в левое положение, полумуфта 21 выключается, а полумуфта 22 включается. Все муфты в левом положении. Из работы выключаются две пары шестерен: 8-11 и 12-9.

От входного вала 2 крутящий момент передается парой шестерен 6-7, полумуфтой 19, шестерней 8, полумуфтой 22, шестерней 9, полумуфтой 25 и далее как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: луч 6-7 из т. 7 и луч 10-13 к т. 2.

Третья передача

Переключаем муфты А и В в правое положение: муфта В вернулась в положение первой передачи, у муфты А полумуфта 19 выключается, а полумуфта 18 включается. Вместо пары шестерен 6-7 включаем пару 12-9.

Крутящий момент от входного вала 2 передается полумуфтой 18, шестерней 11, полумуфтой 21, парой шестерен 12-9 в замедляющем режиме (ранее на первой передаче эта пара шестерен работала в ускоряющем режиме от шестерни 9 к шестерне 12), полумуфтой 25 и далее как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют два луча: из т. 7 луч 12-9 и луч 10-13 к т. 3.

Четвертая передача

Переключаем муфту В в левое положение как на второй передаче. Вместо пары шестерен 12-9 включаем пару 11-8.

От входного вала 2 крутящий момент передается полумуфтой 18, парой шестерен 11-8, полумуфтой 22, шестерней 9, полумуфтой 25 и далее как на предыдущих передачах. На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют два луча: из т. 7 круто направо вниз луч 11-8, далее пологий луч 10-13 направо вверх к т. 4.

Пятая передача

Изменилось положение муфты С из левого в правое - полумуфта 25 выключена, а полумуфта 24 включена, вместо пары шестерен 10-13 включена пара 9-12. Работа муфт А и В дублирует первые четыре передачи (см. фиг. 2, верхняя таблица). По сравнению с четвертой передачей изменяем положения муфт А и В.

Крутящий момент от входного вала 2 передается парой шестерен 6-7, как на первых двух передачах, полумуфтой 19, парой шестерен 8-11 в ускоряющем режиме, полумуфтой 21, шестерней 12, полумуфтой 24, шестерней 13 и муфтой Д на выходной вал 3.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: пологий луч 6-7 направо вниз и луч 11-8 налево вверх к т. 5.

Шестая передача

Переключаем муфту В в левое положение. Вместо пары шестерен 8-11 включаем пару 9-12.

От входного вала крутящий момент передается парой шестерен 6-7, полумуфтой 19, шестерней 8, полумуфтой 22, парой шестерен 9-12 в ускоряющем режиме, полумуфтой 24 и далее как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: луч 6-7 направо вниз и луч 9-12 налево вверх к т. 6.

Седьмая передача - прямая

Переключаем муфты А и В в правое положение. Крутящий момент от входного вала на выходной вал передается с высоким кпд без трансформации момента парами шестерен по полумуфтам 18, 21 и 24.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствует точка 7.

Восьмая передача - ускоряющая

Переключаем муфту В в левое положение.

Крутящий момент от входного вала 2 передается полумуфтой 18, парой шестерен 11-8, полумуфтой 22, парой шестерен 9-12 в ускоряющем режиме, полумуфтой 24 и далее как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т. 7 луч 11-8 направо круто вниз и луч 9-12 налево вверх к т. 8.

Движение задним ходом:

Переключаем муфту Д из левого положения в правое - шестерня 13 отключается от выходного вала 3, а включается шестерня заднего хода 17.

Положения других муфт соответствуют передачам переднего хода (см. фиг. 2, верхняя и нижняя таблицы).

Первый задний ход - 1R

Муфты А и С в левом положении, а муфты В и Д - в правом.

Крутящий момент от входного вала 2 передается парой шестерен 6-7, полумуфтой 19, парой шестерен 8-11, полумуфтой 21, парой шестерен 12-9, полумуфтой 25, валом 5, шестернями заднего хода 14-15-16-17 и муфтой Д на выходной вал 3, который вращается в направлении, противоположном входному валу.

На лучевой диаграмме эта передача представлена четырьмя лучами: из т. 7 пологий луч 6-7 направо вниз, луч 8-11 налево вверх, пологий луч 12-9 направо вниз, далее луч 14-15-16-17 к т. 1R на нижней горизонтали.

Второй задний ход - 2R

Переключаем муфту В в левое положение.

До вала крутящий момент передается как на второй передаче переднего хода, а от вала 5 как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: луч 6-7 и далее луч 14-15-16-17 к т. 2R на нижней горизонтали.

Третий задний ход - 3R

Переключаем муфты А и В в правое положение, заменяем пару шестерен 6-7 на пару 12-9.

До вала 5 крутящий момент передается как на третьей передаче переднего хода, далее как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи: 12-9 из т. 7 направо вниз, далее луч 14-17 к т. 3R.

Четвертый задний ход - 4R

Переключаем муфту В в левое положение, заменяем пару шестерен 12-9 на пару 11-8.

Крутящий момент до вала 5 передается как на четвертой передаче переднего хода, далее как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют два луча: луч 11-8 из т. 7 направо круто вниз, затем луч 14-17 к т. 4R.

Пятый задний ход - 5R

Переключаем муфты В и С в правое положение, муфта С выключила полумуфту 25 и включила полумуфту 24, которая подключила пару шестерен 13-10 к валу 5 и шестерням заднего хода 14-17.

Крутящий момент от входного вала 2 передается парой шестерен 6-7, полумуфтой 19, парой шестерен 8-11, полумуфтой 21, шестерней 12, полумуфтой 24, парой шестерен 13-10, валом 5, шестернями заднего хода 14-15-16-17 и муфтой Д на выходной вал 3.

На лучевой диаграмме эта передача представлена четырьмя лучами: пологий луч 6-7 из т. 7 направо вниз, луч 8-11 круто вверх направо к т. 5, пологий луч 13-10 налево вниз, затем пологий луч 14-17 направо вниз к т. 5R на нижней горизонтали.

Шестой задний ход - 6R

Переключаем муфту А в левое положение, вместо пары шестерен 8-11 включаем пару 9-12.

До полумуфты 24 крутящий момент передается как на шестой передаче переднего хода, затем на пару шестерен 13-10 и далее как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют четыре луча: пологий луч 6-7 из т. 7, луч 9-12 налево вверх к т. 6, затем пологий луч 13-10 налево вниз и луч 14-17 направо вниз к т. 6R.

Седьмой задний ход - 7R

Переключаем муфты А и В в правое положение, все муфты в правом положении. Выключили из работы две первые пары шестерен предыдущей передачи.

Крутящий момент от входного вала 2 передается полумуфтой 18, шестерней 11, полумуфтой 21, шестерней 12, полумуфтой 24 и далее как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют два луча: из т. 7 пологий луч 13-10 налево вниз и далее пологий луч 14-17 направо вниз к т. 7R.

Восьмой задний ход - 8R - ускоряющий

Переключаем муфту В в левое положение, включаем в работу пары шестерен 11-8 и 9-12.

До полумуфты 24 крутящий момент передается как на 8-й передаче переднего хода, далее как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена четырьмя лучами: из т. 7 направо круто вниз луч 11-8, пологий луч 9-12 налево вверх к т. 8, пологий луч 13-10 налево вниз и пологий луч 14-17 направо вниз к т. 8R на нижней горизонтали.

Положительный эффект выражается в снижении металлоемкости КП за счет уменьшения диаметра шестерни входного вала, изготовленной совместно с валом, и в расширении эксплуатационных свойств транспортного средства, в возможности реверсивного режима работы, за счет увеличения числа передач заднего хода с четырех до восьми.