многоступенчатая коробка передач

Формула изобретения

Многоступенчатая коробка передач, содержащая корпус с размещенными в нем первичным, вторичным и промежуточным валами, причем первичный и вторичный валы установлены соосно, а промежуточный вал расположен параллельно этим валам, шестерни промежуточного вала зацеплены попарно с шестернями, свободно установленными на вторичном валу, три шестерни низших передач и шестерня заднего хода закреплены на промежуточном валу, отдельная шестерня или блок из двух шестерен заднего хода расположены на оси между промежуточным и вторичным валами, две трехпозиционные муфты переключения расположены на ступицах вторичного вала между двумя парами шестерен низших передач и заднего хода, отличающаяся тем, что на первичном валу закреплена ступица трехпозиционной муфты переключения и свободно установлена шестерня, которая зацеплена с крайней из трех шестерен, свободно установленных на промежуточном валу, между вторым, третьим и четвертым рядами шестерен расположены две двухпозиционные сдвоенные муфты переключения, состоящие каждая из двух двухпозиционных полумуфт, расположенных на шестернях соседних рядов параллельных валов, взаимосвязанных вилкой переключения, одна полумуфта установлена на венце шестерни вторичного вала, другая полумуфта установлена напротив первой полумуфты на венце шестерни промежуточного вала.

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. - Минск: Выш.шк., 1985. - 240 с.).

Эти агрегаты конструктивно сложны и металлоемки.

Наиболее близкой к предлагаемой многоступенчатой коробке передач (МКП) является 10-ступенчатая КП автомобиля КамАЗ-5320 (см. с.91, рис.3.12).

10-ступенчатая КП выполнена на базе 5-ступенчатой трехвальной соосной КП, дополненной ускоряющим передним делителем. Базовая КП состоит из корпуса с размещенными в нем валами, причем первичный и вторичный валы установлены соосно, а промежуточный вал расположен параллельно соосным валам. На промежуточном валу закреплены 6 шестерен, три из них изготовлены заодно с валом, все шестерни промежуточного вала взаимозацеплены с другими шестернями, одна из них изготовлена вместе с первичным валом, а 5 шестерен свободно установлены на вторичном валу. Между рядами шестерен низших передач размещены 4 шестерни заднего хода, по одной на вторичном и промежуточном валах, которые взаимозацеплены с двумя шестернями, объединенными в блок, три муфты переключения установлены на ступицах вторичного вала, размещенных между первой и второй парами шестерен, а также между третьей и четвертой парами и далее между рядами шестерен низших передач и заднего хода. Передний делитель выполнен в отдельном корпусе, в котором размещены два вала с взаимозацепленными шестернями, одна шестерня закреплена на валу, который жестко соединяется с промежуточным валом базовой КП, вторая шестерня подвижно установлена на входном валу делителя, который опорой качения соединен с первичным валом базовой КП. Между этими валами размещена муфта переключения.

Описанная КП сложна и металлоемка: для 10-ти передач переднего хода и 2-х передач заднего хода требуются 16 шестерен и 4 муфты переключения, размещенные в двух корпусах.

Задачей изобретения является расширение эксплуатационных возможностей транспортного средства за счет увеличения числа передач.

Технический результат изобретения заключается в расширении эксплуатационных возможностей транспортного средства за счет увеличения числа передач при снижении металлоемкости трансмиссионного агрегата.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что многоступенчатая коробка передач содержит корпус с размещенными в нем первичным, вторичным и промежуточным валами, причем первичный и вторичный валы расположены соосно, а промежуточный вал расположен параллельно этим валам, шестерни промежуточного вала зацеплены попарно с шестернями, свободно установленными на вторичном валу, три шестерни низших передач и шестерня заднего хода закреплены на промежуточном валу, отдельная шестерня или блок из двух шестерен заднего хода расположены на оси между промежуточным и вторичным валами, две трехпозиционные муфты переключения расположены на ступицах вторичного вала между двумя парами шестерен низших передач и заднего хода, отличающаяся тем, что на первичном валу закреплена ступица трехпозиционной муфты переключения и свободно установлена шестерня, которая зацеплена с крайней из трех шестерен свободно установленных на промежуточном валу, между вторым, третьим и четвертым рядами шестерен расположены две двухпозиционные сдвоенные муфты переключения, состоящие каждая из двух двухпозиционных полумуфт, расположенных на шестернях соседних рядов параллельных валов, взаимосвязанных вилкой переключения, одна полумуфта установлена на венце шестерни вторичного вала, другая полумуфта установлена напротив первой полумуфты на венце шестерни промежуточного вала.

На фиг.1 изображена кинематическая схема трехвальной соосной многоступенчатой коробки передач (МКП) 24R8 (24 передачи переднего хода и 8 передач заднего хода).

На фиг.2 приведена лучевая диаграмма МКП 24R8 с высшей прямой передачей.

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.

N	А	В	С	D	E	Пары шестерен
24	П	П	П	Л	Н	Прямая передача
23	П	П	Л	Л	Н	III-IY
22	П	Л	П	Л	Н	II-III
21	П	Л	Л	Л	Н	II-IY
20	Л	П	П	Л	Н	I-II
19	Л	П	Л	Л	Н	I-II-III-IY
18	Л	Л	П	Л	Н	I-III
17	Л	Л	Л	Л	Н	I-IY
16	П	П	П	П	Н	IY-Y
15	П	П	Л	П	Н	III-Y
14	П	Л	П	П	Н	II-III-IY-Y
13	П	Л	Л	П	Н	II-Y
12	Л	П	П	П	Н	I-II-IY-Y
11	Л	П	Л	П	Н	I-II-III-Y
10	Л	Л	П	П	Н	I-III-IY-Y
9	Л	Л	Л	П	Н	I-Y
8	П	П	П	Н	П	IY-YI
7	П	П	Л	Н	П	III-YI
6	П	Л	П	Н	П	II-III-IY-YI
5	П	Л	Л	Н	П	II-YI
4	Л	П	П	Н	П	I-II-IY-YI
3	Л	П	Л	Н	П	I-II-III-YI
2	Л	Л	П	Н	П	I-III-IY-YI
1	Л	Л	Л	Н	П	I-YI

На горизонтальных шкалах диаграммы в логарифмическом виде представлены величины передаточных чисел пар шестерен и передач. Над верхней горизонталью обозначены номера передач переднего хода (24-1), под нижней горизонталью - передачи заднего хода (8-1). На крайних горизонталях величина передаточных чисел приведена к вторичному валу, на средней горизонтали - к промежуточному 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 (9, 5, 3, 2, 6, 14) 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 9 отрезков, а последняя (YI) пара шестерен - 14 отрезков. Сумма отрезков для всех шести шестерен переднего хода составит - Р=39. Если принять максимальное передаточное число пары шестерен равным 4,0; что будет соответствовать 14 отрезкам, то передаточное число первой пары шестерен составит 2,44, а диапазон МКП-9,75 - отношение передаточного числа низшей передачи (U₁=9,75) к передаточному числу высшей передачи (1,0).

Около лучевых диаграмм приведены оценки интенсивности использования шестерен - отношение числа передач к числу шестерен, используемых для движения вперед - К_и=24/12=2,0 и рациональности редукции - отношение числа передач с сумме отрезков логарифмической шкалы для всех шестерен переднего хода - К _р=24/39=0,62. Сумма двух оценок характеризует эффективность конструкции МКП-К_э=К_и+К_э=2,0+0,62=2,62.

В опорах корпуса МКП 1 расположены первичный 2 и соосный ему вторичный 3 валы. Промежуточный вал 4 установлен параллельно валам 2 и 3. Между промежуточным 4 и вторичным 3 валами расположена ось 5. Шестерня 6 свободно установлена на первичном валу 2 и взаимозацеплена с шестерней 7. Шестерни 7, 8, и 9 свободно установлены относительно промежуточного вала 4. Шестерни 10, 11 и 12 закреплены на промежуточном валу 4. Шестерни 7 и 8 взаимосвязаны трубчатым валом 13. Шестерни 8-12 попарно взаимозацеплены с шестернями 14, 15, 16, 17 и 18, свободно установленными на вторичном валу 3. Шестерня заднего хода 19 закреплена на промежуточном валу 4 между шестернями 11 и 12, она зацеплена с шестерней 20, закрепленной на оси 5, и далее с шестерней 21, свободно установленной на вторичном валу 3 между шестернями 17 и 18. Трехпозиционная муфта 22 (А) расположена на ступице первичного вала 2 между шестернями 6 и 14. Трехпозиционная муфта переключения 23 (D) расположена на ступице вторичного вала 3 между шестернями 16 и 17. Аналогичная трехпозиционная муфта переключения 24 (Е) расположена на ступице вторичного вала 3 между шестернями 21 и 18. Двухпозиционная сдвоенная муфта В расположена между вторым и третьим рядами шестерен и состоит из двух двухпозиционных полумуфт, полумуфта 25 установлена на венце шестерни 14 вторичного вала 3, а полумуфта 26 установлена напротив полумуфты 25 на венце шестерни 9 промежуточного вала 4, полумуфты взаимосвязаны вилкой переключения 27. Аналогичная сдвоенная полумуфта С расположена между третьей и четвертой парами шестерен, полумуфта 28 расположена на венце шестерни 15, а полумуфта 29 - на венце шестерни 10, полумуфты взаимосвязаны вилкой переключения 30.

МКП работает следующим образом: муфта С изменяет свое положение при каждом переключении передач, муфта В - через одно переключение (попарное срабатывание), муфта А - после четырех последовательных переключений передач, муфта D - после восьми последовательных переключений передач и муфта Е - после 16-ти переключений.

24-я передача (прямая)

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

Крутящий момент от первичного вала 2 передается муфтой А на шестерню 14, полумуфтой 25 на шестерню 15, полумуфтой 28 на шестерню 16, муфтой D на вторичный вал 3.

На лучевой диаграмме эта передача представлена т.24-logU=0.

23 передача

Передвигаем муфту С в левое положение.

До шестерни 15 крутящий момент передается как на 24-й передаче, затем на шестерню 9 по полумуфте 29 на шестерни 10 и 16, далее как на предыдущей передаче.

Луч III от т.24 направо вниз и луч IY налево вверх к т.23 характеризуют эту передачу.

22 передача

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

Крутящий момент до шестерни 14 передается как на предыдущих передачах, затем на шестерню 8, по полумуфте 26 на шестерни 9 и 15, далее как на 24-й передаче.

От т.24 луч II направо вниз и луч III налево вверх к т.22 указывают на эту передачу.

21 передача

Переключаем муфту С в левое положение.

До шестерни 9 крутящий момент передается как на предыдущей передаче, далее по полумуфте 29 на шестерни 10 и 16, затем как на 24-й передаче.

Луч II направо вниз и луч IY налево вверх к т.21 представляют эту передачу.

Передачи с 20-й по 17-ю отличаются от предыдущих передач только переключением муфты А в левое положение. Например:

20 передача

Переключаем муфту А в левое положение, а муфты В и С - в правое.

Крутящий момент от первичного вала 2 передается муфтой 22 (А) на шестерни 6 и 7 далее по трубчатому валу 13 на шестерни 8 и 14, затем как на 24-й передаче.

Лучи I и II от т.24 к т.20 представляют эту передачу.

17-я передача

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

От первичного вала 2 крутящий момент до шестерни 8 передается как на 20-й передаче, затем полумуфтой 26 на шестерню 9 и далее как на 21-й передаче.

Лучи I и IY от т.24 к т.17 указывают на эту передачу.

Передачи с 16-й по 9-ю отличаются от передач с 24-й по 17-ю только переключением муфты D из левого положения в правое. Например:

16-я передача

Муфты А, В, С и D переключают из левого положения в правое.

До шестерни 16 крутящий момент передается как на 24-й передаче, далее на шестерню 10, по промежуточному валу 4 на шестерни 11 и 17, по муфте 23 (D) в правом положении на вторичный вал 3.

На лучевой диаграмме луч IY направо вниз и луч Y направо вверх к т.16 характеризуют эту передачу.

9-я передача

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

До шестерни 10 крутящий момент передается как на 17-й передаче, далее по промежуточному валу 4 и шестерням 11 и 17 на вторичный вал как на 16-й передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами I и Y от т.24 к т.9.

Передачи от 8-й по 1-ю отличаются от передач с 16-й по 9-ю только переключением муфты D в нейтральное положение, а муфты Е из нейтрального положения в правое. Например:

8-я передача

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

До промежуточного вала 4 крутящий момент передается как на 16-й передаче, затем по шестерням 12 и 18 и по муфте 24 (Е) на вторичный вал 3.

Лучи IY и YI от т.24 к т.8 указывают на эту передачу.

2-я передача

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

Крутящий момент от первичного вала 2 шестерней 6 передается на шестерню 7, трубчатым валом 13 на шестерню 8, полумуфтой 26 на шестерни 9 и 15, полумуфтой 28 на шестерни 16 и 10, промежуточным валом 4 на шестерни 12 и 18, по муфте 24 (Е) на вторичный вал 3.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи: I - от т.24 направо вниз, III - налево вверх к т.18, IY - направо вниз, YI - направо вверх к т.2.

1-я передача

Переключаем муфту С в левое положение.

До промежуточного вала 4 крутящий момент передается как на 9-й передаче, затем по промежуточному валу 4, шестерням 12 и 18 как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме луч I от т.24 направо вниз, луч YI направо вверх к т.1 указывают на 1-ю передачу.

Передачи заднего хода отличаются от первых 8-ми передач переднего хода перемещением муфты 24 (Е) правого положения в левое положение. При этом вместо пары шестерен 12-18 (YI) включаются шестерни заднего хода 19-20-21 (R). Например:

1-й задний ход

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

До промежуточного вала 4 крутящий момент передается как на 1-й передаче переднего хода, далее от шестерни 19 по дополнительной шестерне заднего хода 20 на шестерню 21 и по муфте Е на вторичный вал 3.

Положительный эффект выражается в расширении эксплуатационных возможностей транспортного средства за счет увеличения числа передач переднего хода с 10-ти до 24-х и передач заднего хода с 2-х до 8-ми.