коробка передач

Формула изобретения

Коробка передач, содержащая корпус агрегата, в котором расположены трехвальный соосный редуктор с тремя парами взаимозацепленных шестерен внешнего зацепления, шестерни на первичном и вторичном валах редуктора установлены свободно, между ними расположены две муфты переключения передач, шестерни на промежуточном валу объединены в блок, на выходе этого редуктора расположен простой трехзвенный планетарный механизм с водилом, сателлитами, солнечной шестерней и эпициклическим колесом, первичный, вторичный валы редуктора, выходной вал водила и выходной вал агрегата расположены соосно, корпус эпициклического колеса, выходной вал водила и выходной вал агрегата имеют рядом расположенные зубчатые венцы, на зубчатом венце выходного вала агрегата установлена муфта переключения, отличающаяся тем, что солнечная шестерня планетарного механизма закреплена на вторичном валу соосного редуктора, корпус эпициклического колеса и трубчатый вал привода водила имеют рядом расположенные зубчатые венцы, рядом с ними на внутренней стенке корпуса агрегата расположен зубчатый венец, на котором установлена муфта переключения, взаимосвязанная ползуном с муфтой переключения выходного вала агрегата, внутренний венец которой имеет увеличенную ширину.

Описание изобретения к патенту

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 (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 коробке передач (КП) является КП по патенту RU 2053135 (Бюл. N 3 от 27.01.1996).

Коробка передач содержит корпус агрегата, в котором расположены трехвальный соосный редуктор с тремя парами взаимозацепленных шестерен внешнего зацепления, шестерни на первичном и вторичном валах редуктора установлены свободно, между ними расположены две муфты переключения передач, шестерни на промежуточном валу объединены в блок, на выходе этого редуктора расположен простой трехзвенный планетарный механизм с водилом, сателлитами, солнечной шестерней и эпициклическим колесом, первичный, вторичный валы редуктора, выходной вал водила и выходной вал агрегата расположены соосно, корпус эпициклического колеса, выходной вал водила и выходной вал агрегата имеют рядом расположенные зубчатые венцы, на зубчатом венце выходного вала агрегата установлена муфта переключения.

Описанная КП проще типовых конструкций трансмиссионных агрегатов, приведенных в книге, обеспечивает достаточный диапазон передаточных чисел (отношение передаточных чисел низшей передачи к высшей), но имеет ограниченные эксплуатационные возможности при малых скоростях движения из-за большого интервала между первой и второй передачами, а также снижения кпд агрегата при работе планетарного механизма в суммирующем режиме, особенно при значительных передаточных числах (первая передача и задний ход).

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении эксплуатационных возможностей транспортного средства.

Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в увеличении числа передач как переднего хода с шести до восьми, так и заднего хода с одной передачи до четырех, равномерного распределения передач по диапазону, исключения работы планетарного механизма в суммирующем режиме с низким кпд.

Указанный технический результат достигается тем, что коробка передач, содержащая корпус агрегата, в котором расположены трехвальный соосный редуктор с тремя парами взаимозацепленных шестерен внешнего зацепления, шестерни на первичном и вторичном валах соосного редуктрора установлены свободно, между ними расположены две муфты переключения передач, шестерни на промежуточном валу объединены в блок, на выходе этого соосного редуктора расположен простой трехзвенный планетарный механизм с водилом, сателлитами, солнечной шестерней и эпициклическим колесом, первичный, вторичный валы редуктора, выходной вал водила и выходной вал агрегата расположены соосно, корпус эпициклического колеса, выходной вал водила и выходной вал агрегата имеют рядом расположенные зубчатые венцы, на зубчатом венце выходного вала агрегата установлена муфта переключения, солнечная шестерня планетарного механизма закреплена на вторичном валу редуктора, корпус эпициклического колеса и трубчатый вал привода водила имеют рядом расположенные зубчатые венцы, рядом с ними на внутренней стенке корпуса агрегата расположен зубчатый венец, на котором установлена муфта переключения, взаимосвязанная ползуном с муфтой переключения выходного вала агрегата, внутренний венец которой имеет увеличенную ширину.

Планетарный механизм (ПМ) коробки передач прототипа обеспечивал два режима работы: один, при котором крутящий момент поступал на два звена: солнечную шестерню и водило, а снимался с третьего звена - эпициклического колесо, и второй, при котором два звена ПМ замыкаются между собой, ПМ блокируется и работает с передаточным числом U_(bh)=1. Число передач агрегата равно удвоенному числу передач соосного редуктора минус единица - семь передач: шесть передач переднего хода и одна передача заднего хода. Распределение передач по диапазону неоптимально - интервал между передачами увеличивается в зоне низших передач, при больших передаточных числах резко снижается кпд агрегата. Возможен вариант подбора скоростей вращения ведущих звеньев, при котором выходное звено будет неподвижным, т.е. кпд агрегата в таком случае равно нулю.

Предлагаемое техническое решение позволяет реализовать три режима работы ПМ: U_ah ^b=К + 1; U _(bh)=1; U_ab ^h = -К. Число передач агрегата равно утроенному числу передач соосного редуктора - двенадцать передач: восемь передач переднего хода и четыре передачи заднего хода. Распределение передач по диапазону оптимально - обеспечиваются равные интервалы между передачами, исключены передачи в суммирующем режиме работы ПМ с низким кпд.

На фиг. 1 изображена схема КП; на фиг.2 - лучевая диаграмма и таблицы положения муфт переключения на различных передачах переднего хода (вверху) и заднего хода (внизу).

На средней оси лучевой диаграммы нанесены две шкалы: вверху - равномерная шкала логарифма величины передаточных чисел, внизу - неравномерная шкала величин передаточных чисел. Вертикальный луч соответствует передаточному числу, равному единице. Чем больше наклон луча, тем выше величина передаточного числа. В логарифмическом масштабе наклон луча постоянный на любом участке лучевой диаграммы. Лучи пар шестерен внешнего зацепления обозначены I, II, III; а лучи, характеризующие режимы работы планетарного механизма, -U=1,0; U_ah ^b и U_ab ^h.

В опорах корпуса агрегата 1 соосно расположены первичный вал 2, вторичный вал 3, выходной вал водила 4 и выходной вал агрегата 5. Параллельно им установлена ось 6, на которой расположен блок шестерен внешнего зацепления 7, 8 и 9 промежуточного вала. Эти шестерни взаимозацеплены соответственно с шестернями внешнего зацепления 10, 11 и 12, свободно установленными на первичном 2 и вторичном 3 валах. На вторичном валу 3 закреплена солнечная шестерня 13, которая зацеплена с сателлитами 14, установленными на осях водила 15 и зацепленными с эпициклическим колесом 16. Трубчатым валом 17 корпус эпициклического колеса 16 соединен с зубчатым венцом 18. На выходном валу водила 4 рядом с зубчатым венцом 18 закреплен зубчатый венец 19. На выходном валу агрегата 5 рядом с зубчатыми венцами 18 и 19 закреплен зубчатый венец 20. На корпусе эпициклического колеса 16 со стороны редуктора расположен зубчатый венец 21. На трубчатом валу 22 привода водила 15 рядом с зубчатым венцом 21 расположен зубчатый венец 23. Зубчатый венец 24 закреплен на внутренней стенке корпуса агрегата 1 рядом с зубчатыми венцами 23 и 21. Муфты переключения 25 (А) и 26 (В) установлены соответственно между шестернями 10-11 и 11-12. Муфта 27 (С) расположена на зубчатом венце 24. Муфта переключения 28 (D), внутренний венец которой имеет увеличенную ширину, установлена на зубчатом венце 20 выходного вала 5. Ползун 29 подвижно соединен с муфтами переключения 27 и 28.

Вместо оси 6, применяемой при малом межосевом расстоянии до валов 2 и 3, возможна установка промежуточного вала с закрепленными на нем шестернями 7-9.

Работа КП осуществляется следующим образом.

Первая передача

Муфта переключения А (25) находится в левом положении (Л) -(см. фиг.2 - таблица вверху, справа), муфта переключения В (26) - в правом положении (П), муфты переключения С и D (27 и 28) - в правом положении (III). В этом случае муфта А соединяет шестерню 10 с первичным валом 2, муфта В - шестерню 12 с вторичным валом 3, муфта С останавливает эпициклическое колесо 16 (b) относительно корпуса агрегата 1, а муфта D соединяет зубчатый венец 19 выходного вала водила 4 с зубчатым венцом 20 выходного вала агрегата 5. Планетарный механизм (ПМ) находится в режиме с передаточным числом U_ah ^b=К + 1. Верхний символ указывает на остановленное звено - b, нижние символы - на звенья входа (а - солнечная шестерня) и выхода (h - водило) крутящего момента, К - внутренний параметр ПМ, равный отношению чисел зубьев эпициклического колеса и солнечной шестерни - для приведенного на лучевой диаграмме варианта исполнения ПМ он равен 3, а передаточное число ПМ равно 4.

Крутящий момент от первичного вала 2 муфтой переключения А передается на шестерню 10, от нее на шестерню 7 (пара шестерен I), далее по трубчатому валу блока на шестерню 9 и от нее на шестерню 12 (пара шестерен III). От шестерни 12 муфтой переключения В (26) крутящий момент передается на вторичный вал 3 и солнечную шестерню 13. Солнечная шестерня 13 вращает сателлиты 14, которые, обкатываясь по остановленному эпициклическому колесу 16, передают увеличенный крутящий момент на водило 15, выходной вал водила 4, зубчатый венец 19, муфту переключения D (28), зубчатый венец 20 и выходной вал 5.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют три последовательно соединенных луча: из т. 0 на средней шкале слева (см. фиг.2) луч I направо вниз, затем луч III направо вверх и далее - пологий луч к т.1 справа на верхней шкале.

Вторая передача

Перемещаем муфту А в правое положение, при этом пара шестерен I выключается из работы и включается пара шестерен II.

Крутящий момент от первичного вала 2 передается муфтой А на шестерню 11, далее на шестерню 8, затем - как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме этой передаче так же соответствуют три луча, но вместо луча I представлен вертикальный луч II.

Третья передача

Переключаем муфты А и В из правого положения в левое - муфта А возвращается в положение, соответствующее первой передаче, а муфта В соединяет с вторичным валом шестерню 11.

До блока шестерен крутящий момент передается как на первой передаче, далее по паре шестерен II (8-11) на вторичный вал 3, затем - как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи I, II и U_ah ^b, направленные от т.0 к т.3.

Четвертая передача

Перемещаем муфту А в правое положение - обе муфты соединены с шестерней 11.

Крутящий момент от первичного вала 2 передается на вторичный вал 3 напрямую по муфтам А, В и шестерне 11, затем - как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствует один луч U_ah ^b, направленный из т.0 к т.4.

Пятая передача

Возвращаем муфты А и В в состояние, соответствующее первой передаче, а муфты С и D перемещаем в положение II. Муфта С выходит из соединения с зубчатым венцом 21 корпуса эпициклического колеса 16 и находится в нейтральном состоянии. Муфта D широким внутренним венцом муфты 28 соединяет зубчатый венец 19 водила 15 с зубчатым венцом 18 эпициклического колеса 16. При неподвижном соединении относительно друг друга двух звеньев ПМ, он блокируется - все три звена вращаются с одинаковой частотой. Это состояние ПМ на лучевой диаграмме представлено вертикальными лучами - U=1,0.

Крутящий момент до ПМ передается как на первой передаче, затем напрямую по ПМ и далее зубчатыми венцами 18 и 19, муфтой переключения D на зубчатый венец 20 и выходной вал агрегата 5.

На лучевой диаграмме эта передача представлена тремя лучами: два первых луча I и III соответствуют первой передаче, а третий луч направлен вертикально вверх к т.5.

Шестая передача

Переключаем муфту А в правое положение.

Крутящий момент до ПМ передается как на второй передаче, а далее - как на предыдущей.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи II, III и U=1,0.

Седьмая передача

Перемещаем муфты А и В влево - в положение второй передачи. До ПМ крутящий момент передается как на второй передаче, далее - как на двух последних передачах. На лучевой диаграмме луч I с наклоном направо вниз и вертикальные лучи II и U=1,0 характеризуют эту передачу.

Восьмая передача - прямая

Передвигаем муфту А вправо.

До ПМ крутящий момент передается как на четвертой передаче, затем - как на трех последних передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена одним вертикальным лучом U=1,0 от т.0 к т.8.

Передачи заднего хода обеспечиваются ПМ при переключении муфт С и D в положение I - при этом муфта С соединяет зубчатый венец 23 водила 15 с зубчатым венцом 24 внутренней стенки корпуса агрегата 1 и останавливает водило, муфта D соединяет зубчатый венец 18 эпициклического колеса 16 с зубчатым венцом 20 выходного вала агрегата 5. ПМ работает в режиме U_ab ^h= -К, солнечная шестерня 13 сателлитами 14, установленными на осях остановленного водила 15, медленно вращает эпициклическое колесо 16 в противоположном направлении.

Первый задний ход - 1R

Устанавливаем муфты А и В в положение первой передачи для движения вперед, а муфты С и D - в положение I (см.фиг.2 - таблица внизу, справа).

До ПМ крутящий момент передается как на первой передаче переднего хода, далее - от солнечной шестерни 13 сателлитами 14 на эпициклическое колесо 16, затем по трубчатому валу 17, зубчатому венцу 18, муфте D, зубчатому венцу 20 на выходной вал агрегата 5.

На лучевой диаграмме эта передача заднего хода представлена тремя лучами: I, III и U_ab ^h= -К от т.0 к т. 1R.

Второй задний ход - 2R

Переключаем муфту А в правое положение.

Крутящий момент до ПМ передается как на второй передаче переднего хода, затем - как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют три луча: II, III и U_ab ^h= -К.

Третий задний ход - 3R

Переключаем муфты А и В в левое положение.

До ПМ крутящий момент поступает как на третьей передаче переднего хода, далее - как на двух последних передачах.

На лучевой диаграмме три луча I, II и U^h _ab= -К характеризуют эту передачу.

Четвертый задний ход - 4R

Перемещаем муфту А в правое положение.

До ПМ крутящий момент передается напрямую как на четвертой передаче переднего хода, затем - как на последних передачах.

Пологий луч U_ab ^h= -К от т.0 до T.4R представляет эту передачу.

При изменении параметров шестерен внешнего зацепления и ПМ распределение передач и наклон лучей тоже изменятся.

Эксплуатационные возможности транспортного средства улучшены за счет увеличения числа передач переднего хода семи до восьми и передач заднего хода с одной до четырех при удобном переключении передач и в повышении кпд при исключении суммирующего режима работы ПМ.