многоступенчатая коробка передач

Формула изобретения

Многоступенчатая коробка передач, содержащая корпус с размещенными в нем входным и выходным валами, расположенными параллельно, четыре шестерни, из них одна заднего хода, валом объединены в блок шестерен, этот вал расположен соосно входному валу, на котором свободно установлена шестерня, зацепленная с шестерней, закрепленной на трубчатом валу, на котором закреплена вторая шестерня, трубчатый вал свободно установлен на выходном валу, на котором свободно установлены три шестерни, две из них зацеплены попарно, а одна через дополнительную шестерню или блок из двух шестерен заднего хода зацеплена с шестернями блока, одна трехпозиционная муфта установлена на входном валу между первым и вторым рядами шестерен, две трехпозиционные муфты переключения установлены на ступицах выходного вала между парами шестерен низших передач и рядом шестерен заднего хода, отличающаяся тем, что на входном валу между ступицей трехпозиционной муфты переключения и валом блока шестерен свободно установлена шестерня, которая зацеплена со второй шестерней, закрепленной на трубчатом валу, рядом с ней на выходном валу свободно установлена шестерня, зацепленная с шестерней вала блока шестерен, между вторым и третьим рядами шестерен расположена двухпозиционная сдвоенная муфта переключения, состоящая из двух двухпозиционных полумуфт, одна полумуфта установлена на венце шестерни входного вала, другая полумуфта установлена напротив первой полумуфты на венце шестерни выходного вала, полумуфты взаимосвязаны 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, их опоры, устройства переключения передач, применяемые в 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 и металлоемки.

Наиболее близкой к предлагаемой многоступенчатой коробке передач (МКП) является двухвальная 6-ступенчатая коробка передач по патенту Российской Федерации №2149767, опубл. 2000 г.

В корпусе КП параллельно расположены входной и выходной валы. Все шестерни на валах КП установлены свободно. Четыре шестерни, одна из которых заднего хода, объединены в блок на трубчатом валу, коаксиально расположенном на входном валу, и зацеплены с шестернями выходного вала, одна из них через дополнительную шестерню заднего хода. На входном валу свободно установлена еще одна шестерня, зацепленная с шестерней блока, свободно установленного на выходном валу, вторая шестерня блока зацеплена с крайней шестерней блока шестерен входного вала. На выходном валу между указанными парами шестерен переднего хода и рядом шестерен заднего хода установлены две трехпозиционные муфты переключения. Между шестерней и блоком из четырех шестерен на ступице входного вала расположена трехпозиционная муфта переключения.

Описанная КП имеет ограниченные кинематические возможности, число передач недостаточно для современных транспортных средств грузового назначения.

Задачей изобретения является расширение эксплуатационных возможностей транспортного средства.

Технический результат достигается за счет увеличения числа передач и диапазона передаточных чисел трансмиссионного агрегата.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что многоступенчатая коробка передач, содержащая корпус с размещенными в нем входным и выходным валами, расположенными параллельно, четыре шестерни, из них одна заднего хода, валом объединены в блок шестерен, этот вал расположен соосно входному валу, на котором свободно установлена шестерня, зацепленная с шестерней, закрепленной на трубчатом валу, на котором закреплена вторая шестерня, трубчатый вал свободно установлен на выходном валу, на котором свободно установлены три шестерни, две из них зацеплены попарно, а одна через дополнительную шестерню или блок из двух шестерен заднего хода зацеплены с шестернями блока, одна трехпозиционная муфта установлена на входном валу между первым и вторым рядами шестерен, две трехпозиционные муфты переключения установлены на ступицах выходного вала между парами шестерен низших передач и рядом шестерен заднего хода, на входном валу между ступицей трехпозиционной муфты переключения и валом блока шестерен свободно установлена шестерня, которая зацеплена со второй шестерней, закрепленной на трубчатом валу, рядом с ней на выходном валу свободно установлена шестерня, зацепленная с шестерней вала блока шестерен, между вторым и третьим рядами шестерен расположена двухпозиционная сдвоенная муфта переключения, состоящая из двух двухпозиционных полумуфт, одна полумуфта установлена на венце шестерни входного вала, другая полумуфта установлена напротив первой полумуфты на венце шестерни выходного вала, полумуфты взаимосвязаны вилкой переключения.

На фиг.1 изображена кинематическая схема двухвальной многоступенчатой коробки передач (МКП) 12R4 (12 передач переднего хода и 4 передачи заднего хода).

На фиг.2 представлена лучевая диаграмма МКП.

В таблице приведены номера передач, положения муфт переключения и пары шестерен, работающие на этих передачах. П - правое положение, Н - нейтральное (среднее) и Л - левое положение муфт.

На горизонтальных шкалах диаграммы в логарифмическом виде представлены величины передаточных чисел пар шестерен и передач. Над верхней горизонталью обозначены номера передач переднего хода (12-1), под нижней горизонталью - передачи заднего хода (4-1). На крайних горизонталях величина передаточных чисел приведена к выходному валу, на средней горизонтали - к входному валу. Наклон луча направо указывает на замедляющий режим работы, пары шестерен, чем положе луч, тем больше передаточное число. Наклон луча налево характеризует ускоряющий режим работы пары шестерен. Наклон луча каждой пары шестерен постоянный на любом участке лучевой диаграммы. Цифры в скобках (4, 2, 1, 1, 3) указывают на величину передаточного числа пар шестерен в отрезках логарифмической шкалы. Стрелка под цифрами соответствует замедляющему режиму работы пары шестерен, а над цифрами - ускоряющему режиму работы. Например, первая пара шестерен (I) работает в замедляющем режиме, луч отсекает 4 отрезка, последняя (Y) пара шестерен - 3 отрезка. Сумма отрезков для всех шести шестерен переднего хода составит - Р=11.

При интервале - отношении передаточных чисел соседних передач q=1,26 получим следующий ряд передаточных чисел на выходе МКП: 8,00; 6,35; 5,04; 4,00; 3,18; 2,51; 2,00; 1,59; 1,26; 1,00; 0,79; 0,63 и диапазон МКП-12,7 - отношение передаточного числа низшей передачи (U ₁=8,00) к передаточному числу высшей передачи (0,63). Такие показатели МКП обеспечат широкий спектр условий эксплуатации транспортного средства.

Около лучевых диаграмм приведены оценки интенсивности использования шестерен - отношение числа передач к числу шестерен, используемых для движения вперед - К_и=12/10=1,2 и рациональности редукции - отношение числа передач к сумме отрезков логарифмической шкалы для всех шестерен переднего хода - К_р=12/11=1,09. Сумма двух оценок характеризует эффективность конструкции МКП-К_э =К_и+К_р=1,2+1,09=2,29. При исключении ускоряющих передач - перемещении т.0 влево на два отрезка под т.12, рациональность редукции снижается до К_р=12/14=0,86.

В опорах корпуса МКП 1 расположены входной 2 и соосный ему вал блока шестерен 3 на дополнительной опоре 4. Выходной вал 5 установлен параллельно валам 2 и 3. Между валом блока шестерен 3 и выходным валом 5 расположена ось шестерни заднего хода 6. Шестерни 7 и 8 свободно установлены на входном валу 2, а шестерни 9, 10, 11 закреплены на валу блока шестерен 3. Шестерни 7-11 попарно зацеплены с шестернями 12-16 свободно установленными на выходном валу 5. Шестерня заднего хода 17 закреплена на валу блока шестерен 3 между шестернями 10 и 11. Дополнительная шестерня заднего хода 18 установлена на оси шестерни заднего хода 6. Дополнительная шестерня заднего хода 18 зацеплена с шестерней 17, закрепленной на валу блока шестерен 3 и с шестерней 19, свободно установленной на выходном валу 5 между шестернями 15 и 16. Шестерни 12 и 13 закреплены на трубчатом валу 20, который свободно установлен на выходном валу 5. Трехпозиционная муфта 21 (А) расположена между шестернями 7 и 8. Двухпозиционная сдвоенная муфта В расположена между вторым и третьим рядами шестерен и состоит из двух двухпозиционных полумуфт, полумуфта 22 установлена на венце шестерни 8 входного вала 2, а полумуфта 23 установлена напротив полумуфты 22 на венце шестерни 14 выходного вала 5, полумуфты взаимосвязаны вилкой переключения 24. Трехпозиционная муфта 25 (С) расположена на ступице выходного вала 5 между шестернями 14 и 15. Трехпозиционная муфта переключения 26 (D) расположена на ступице выходного вала 5 между шестернями 19 и 16.

Вместо одной дополнительной шестерни заднего хода 18 возможна установка блока из двух шестерен заднего хода.

МКП работает следующим образом: муфта В изменяет свое положение при каждом переключении передач, муфта С - через одно переключение (попарное срабатывание), муфта D - после четырех последовательных переключении передач, и муфта А - после 6-ти переключений (см. таблицу).

12 передача

Муфты В, С находятся в левом положении, муфта А - в правом и муфта D - в нейтральном положении.

Крутящий момент от входного вала 2 муфтой 21 передается на шестерни 8 и 13, полумуфтой 23 на шестерню 14 и муфтой С на выходной вал 5.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучом II от т.0 на средней горизонтали к т.12 на верхней горизонтали.

11 передача

Передвигаем муфту В в правое положение.

От входного вала 2 до шестерни 8 крутящий момент передается как на 12-ой передаче, затем по полумуфте 22 на шестерни 9 и 14, далее муфтой 25 на выходной вал 5.

Луч III от т.0 налево вверх к т.11 характеризуют эту передачу.

10 передача

Переключаем муфту С в правое положение, а муфту В возвращаем в левое положение.

Крутящий момент до шестерни 14 передается как на 12-ой передаче, затем на шестерню 9, по валу блока шестерен 3 на шестерни 10 и 15, далее как на предыдущих передачах.

От т.0 луч II налево вверх, луч III направо вниз и луч IY направо вверх к т.10 указывают на эту передачу.

9 передача

Переключаем муфту В в правое положение.

До шестерни 9 крутящий момент передается как на 11-ой передаче, затем как на 10-ой передаче.

Луч IY направо вверх к т.9 представляет эту передачу.

8 передача

Переключаем муфту D в правое положение, муфту В - в левое и муфту С в нейтральное положение.

Крутящий момент от входного вала 2 до вала блока шестерен 3 передается как на 10-ой передаче, затем по валу 3, шестерням 11 и 16, муфте D на выходной вал 5.

Лучи II, III и Y от т.0 к т.8 представляют эту передачу.

7 передача

Муфты А, В и D находятся в правом положении, а муфта С - в нейтральном.

От входного вала 2 крутящий момент до вала блока шестерен 3 передается как на 9-ой передаче, затем валом 3 на шестерни 11 и 16, далее как на предыдущей передаче.

Луч Y от т.0 к т.7 указывает на эту передачу.

6 передача

Муфты А, В и С переключают в левое положение, муфта D в нейтральном положении.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой 21 передается на шестерни 7 и 12, по трубчатому валу 20, по полумуфте 23 на шестерню 14 и по муфте 25 (С) в левом положении на выходной вал 5.

На лучевой диаграмме луч I направо вверх к т.6 характеризует эту передачу.

5 передача

Муфты А и С находятся в левом положении, муфта В - в правом и муфта D - в нейтральном положении.

От входного вала 2 крутящий момент передается по шестерням 7 и 12, по трубчатому валу 20, шестерням 13 и 8, затем полумуфтой 22 на шестерни 9 и 14, далее как на 11-ой передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами I, II, III от т.0 к т.5.

4 передача

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

До шестерни 13 крутящий момент передается как на 5-й передаче, затем по полумуфте 23, шестерням 14 и 9, валу 3, шестерням 10 и 15, по муфте 25 на выходной вал 5.

Лучи I, III и IY от т.0 к т. 4 указывают на эту передачу.

3 передача

Переключаем муфту В в правое положение.

Крутящий момент передается от входного вала 2 шестернями 7 и 12, трубчатым валом 20, шестернями 13 и 8, полумуфтой 22, валом блока шестерен 3, шестернями 10 и 15, муфтой С на выходной вал 5.

На лучевой диаграмме три луча представляют эту передачу: I - из т.0 направо вверх к т.6, II - направо вниз, III - направо вверх к т.3.

2 передача

Муфты А и В находятся в левом положении, муфта С - в нейтральном и муфта D - в правом положении.

Крутящий момент от входного вала 2 шестерней 7 передается на шестерню 12, трубчатым валом 20, полумуфтой 23 на шестерни 14 и 9, валом 3 на шестерни 11 и 16, по муфте 26 на выходной вал 5.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи: I - от т.0 направо вверх к т.6, III - направо вниз, Y - направо вверх к т.2.

1 передача

Переключаем муфту В в правое положение.

До шестерни 8 крутящий момент передается как на 5-й и 3-й передаче, затем по полумуфте 22 на шестерню 9 и далее как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме луч I от т.0 к т.6 направо вверх, луч II направо вниз и луч Y направо вверх к т.1 указывают на 1-ую передачу.

Передачи заднего хода отличаются от первых 2-х передач, 11-ой и 12-ой передач переднего хода перемещением муфты 26 из правого положения в левое положение. При этом вместо пары шестерен 11-16 (Y) включаются шестерни заднего хода 17-18-19 (R). Например:

1-ый задний ход

Муфты А и D находятся в левом положении, муфта В в правом положении, а муфта С - в нейтральном.

До вала блока шестерен 3 крутящий момент передается как на 1-ой передаче переднего хода, далее от шестерни 17 по дополнительной шестерне заднего хода 18 на шестерню 19 и по муфте 26 на выходной вал 5.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами: I - направо вверх, II - направо вниз, R - далее направо вниз к т.1 на нижней горизонтали.