несоосная многоступенчатая раздаточная коробка

Формула изобретения

Несоосная многоступенчатая раздаточная коробка, содержащая корпус агрегата с размещенными в нем входным и соосным ему дополнительным валом, дифференциалом с передним и задним выходными валами, расположенными параллельно входному валу, корпус дифференциала с передним и задним трубчатыми наконечниками имеет опоры в промежуточной и задней стенках корпуса агрегата, пять пар шестерен переднего хода и ряд шестерен заднего хода, одна шестерня свободно установлена на переднем трубчатом наконечнике корпуса дифференциала, три шестерни свободно установлены на переднем выходном валу, две из них объединены в блок и зацеплены с шестернями, свободно установленными на входном валу, между этими шестернями расположена трехпозиционная муфта переключения входного вала, две двухпозиционные взаимосвязанные вилкой переключения односторонние противоположно развернутые муфты установлены на шестернях второй и третьей пары, отдельная шестерня заднего хода с муфтой переключения установлена на оси, параллельной входному валу, отличающаяся тем, что задняя опора входного вала расположена в наконечнике дополнительного вала, который имеет опоры в промежуточной и задней стенках корпуса агрегата, на дополнительном валу закреплены четыре шестерни, причем шестерня третьей пары закреплена на наконечнике этого вала, вторая шестерня дополнительного вала зацеплена с шестерней, свободно установленной на переднем трубчатом наконечнике корпуса дифференциала, а четвертая шестерня этого вала зацеплена с шестерней, свободно установленной на заднем трубчатом наконечнике корпуса дифференциала, третья шестерня дополнительного вала расположена напротив ведомой шестерни заднего хода, закрепленной на трехпозиционной муфте переключения корпуса дифференциала, трехпозиционная муфта переднего выходного вала расположена на зубчатом венце переднего трубчатого наконечника корпуса дифференциала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к трансмиссии транспортных машин.

Известны агрегаты трансмиссии со ступенчатым изменением передаточных чисел и распределением крутящего момента между выходными валами, 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 8-ступенчатые КП (коробки передач), совмещенные с раздаточной коробкой (РК), например КП автомобиля КА3-4540 (см. с.63, рис.40). Базовая 4-ступенчатая 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 10-ти шестерен и две передачи заднего хода требуют еще трех шестерен. КП агрегатируется вместе с дифференциальной одноступенчатой раздаточной коробкой (РК), в которой три шестерни работают в режиме демультипликатора (см. с.74, рис.50). Агрегат в целом содержит 16 шестерен внешнего зацепления, симметричный дифференциал, четыре муфты переключения и одну муфту блокировки дифференциала.

Эта многоступенчатая раздаточная коробка (МРК) также сложна и металлоемка, она имеет недостаточные эксплуатационные возможности.

Наиболее близкой к предлагаемой несоосной многоступенчатой раздаточной коробке является МРК по патенту RU №2021917 В60К 17/20 (30.10.94, бюл. №20).

МРК состоит из корпуса с размещенными в нем входным и соосным ему дополнительным валом, дифференциалом с передним и задним выходными валами, расположенными параллельно входному валу, корпус дифференциала с передним и задним трубчатыми наконечниками имеет опоры в промежуточной и задней стенках корпуса агрегата, пять пар шестерен переднего хода и ряд шестерен заднего хода, одна шестерня свободно установлена на переднем трубчатом наконечнике корпуса дифференциала, три шестерни свободно установлены на переднем выходном валу, две из них объединены в блок и зацеплены с шестернями, свободно установленными на входном валу, между этими шестернями расположена трехпозиционная муфта переключения входного вала, две двухпозиционные взаимосвязанные вилкой переключения односторонние противоположно развернутые муфты установлены на шестернях второй и третьей пары, отдельная шестерня заднего хода с муфтой переключения установлена на оси, параллельной входному валу, на входном валу свободно установлен блок из трех шестерен, ведущая шестерня заднего хода закреплена в средней части этого блока, напротив нее установлена ведомая шестерня заднего хода, закрепленная на трехпозиционной муфте переключения, расположенной на зубчатом венце переднего трубчатого наконечника корпуса дифференциала между третьей и четвертой парами шестерен, на корпусе дифференциала закреплена шестерня пятой пары, зацепленная с шестерней, свободно установленной на выходе входного вала, между этой шестерней и дополнительным валом установлена трехпозиционная муфта, на заднем трубчатом наконечнике корпуса дифференциала расположена муфта блокировки дифференциала.

Описанная МРК более совершенна по отношению к приведенной ранее конструкции, она при меньшем числе шестерен обеспечивает 9 передач переднего хода вместо 8-ми и 4 передачи заднего хода вместо 2-х, но эта конструкция требует дальнейшего совершенствования.

Задачей изобретения является расширение эксплуатационных возможностей МРК.

Технический результат достигается за счет увеличения числа передач переднего хода от 9-ти до 12-ти при упрощении конструкции.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что несоосная многоступенчатая раздаточная коробка, содержащая корпус агрегата с размещенными в нем входным и соосным ему дополнительным валом, дифференциалом с передним и задним выходными валами, расположенными параллельно входному валу, корпус дифференциала с передним и задним трубчатыми наконечниками имеет опоры в промежуточной и задней стенках корпуса агрегата, пять пар шестерен переднего хода и ряд шестерен заднего хода, одна шестерня свободно установлена на переднем трубчатом наконечнике корпуса дифференциала, три шестерни свободно установлены на переднем выходном валу, две из них объединены в блок и зацеплены с шестернями, свободно установленными на входном валу, между этими шестернями расположена трехпозиционная муфта переключения входного вала, две двухпозиционные взаимосвязанные вилкой переключения односторонние противоположно развернутые муфты установлены на шестернях второй и третьей пары, отдельная шестерня заднего хода с муфтой переключения установлена на оси, параллельной входному валу, при этом задняя опора входного вала расположена в наконечнике дополнительного вала, который имеет опоры в промежуточной и задней стенках корпуса агрегата, на дополнительном валу закреплены четыре шестерни, причем шестерня третьей пары закреплена на наконечнике этого вала, вторая шестерня дополнительного вала зацеплена с шестерней, свободно установленной на переднем трубчатом наконечнике корпуса дифференциала, а четвертая шестерня этого вала зацеплена с шестерней, свободно установленной на заднем трубчатом наконечнике корпуса дифференциала, третья шестерня дополнительного вала расположена напротив ведомой шестерни заднего хода, закрепленной на трехпозиционной муфте переключения корпуса дифференциала, трехпозиционная муфта переднего выходного вала расположена на зубчатом венце переднего трубчатого наконечника корпуса дифференциала.

Размещение промежуточной стенки корпуса агрегата между третьей и четвертой парами шестерен, удлинение дополнительного вала и установка его в опорах дополнительной и задней стенок, закрепление на нем четырех шестерен, размещение в наконечнике этого вала задней опоры входного вала, совмещение муфты блокировки дифференциала с муфтой переключения, свободная установка шестерни пятой пары на трубчатом заднем наконечнике корпуса дифференциала увеличивают число передач переднего хода при упрощении конструкции трансмиссионного агрегата.

На фиг.1 изображена кинематическая схема МРК 12R4 (12 передач переднего хода и 4 передачи заднего хода) с симметричным дифференциалом. Муфты А, В, С и D показаны в нейтральном положении, фактически муфты В в этом положении не фиксируются, а только проходят его при переключении передач, муфта R в левом положении выключена. В нижней части, под схемой, внутри окружностей приведены цифры: 1, 2, 3, 4 и 5, обозначающие номера расположенных над ними пар шестерен, а также буква R, обозначающая ряд шестерен заднего хода.

На фиг.2 представлена лучевая диаграмма с таблицей положений муфт переключения на различных передачах: П - правое, Л - левое положение, без обозначения - нейтральное. Номера передач переднего хода (12-1) указаны над верхней горизонталью. Передачи заднего хода обозначены под нижней горизонталью (4R-1R). В верхней части таблицы показаны номера пар шестерен, работающих на данной передаче. На горизонтальных шкалах лучевой диаграммы в логарифмическом виде представлены величины передаточных чисел пар шестерен и передач. На средней горизонтали слева т.0 соответствует входному валу, на крайних горизонталях величины передаточных чисел приведены к корпусу дифференциала. Наклон луча направо характеризует замедляющий режим работы пары шестерен, чем положе луч, тем больше передаточное число. Наклон луча налево обозначает ускоряющий режим работы пары шестерен. Наклон луча каждой пары шестерен постоянный на любом участке лучевой диаграммы.

В опорах передней и задней стенок корпуса агрегата 1 (см. фиг.1) и промежуточной стенки 2 соосно расположены входной вал 3 и дополнительный вал 4 с наконечником 5, в котором размещена задняя опора входного вала 3. Параллельно валам 3 и 4 расположен корпус дифференциала 6 с передним трубчатым наконечником с зубчатым венцом 7 и задним трубчатым наконечником 8. На крестовине (оси) 9 установлены сателлиты 10, зацепленные с шестернями 11 привода переднего выходного вала 12 и заднего выходного вала 13. Шестерни 14 и 15 свободно установлены на переднем конце входного вала 3. Шестерня 16 закреплена на наконечнике 5 дополнительного вала 4, на котором закреплены шестерни 17, 18 и 19. Шестерни 20 и 21 объединены в блок, который свободно установлен на переднем выходном валу 12, и зацеплены с шестернями 14 и 15 входного вала 3. На переднем выходном валу 12 также свободно установлена шестерня 22, которая зацеплена с шестерней 16 наконечника 5 дополнительного вала 4. На трубчатом переднем наконечнике 7 корпуса дифференциала 6 свободно установлена шестерня 23, зацепленная с шестерней 17, закрепленной на дополнительном валу 4. Шестерня 24 свободно установлена на трубчатом заднем наконечнике 8 и зацеплена с шестерней 19 дополнительного вала 4. Дополнительная шестерня заднего хода 25 с муфтой R расположена на отдельной оси 26 между ведущей шестерней заднего хода 18, закрепленной на дополнительном валу 4, и ведомой шестерней заднего хода 27, закрепленной на трехпозиционной муфте 28 (D) корпуса дифференциала 6. Трехпозиционная муфта 29 (А) входного вала 3 расположена между шестернями 14 и 15. Двухпозиционные односторонние противоположно развернутые муфты 30 и 31 (В) установлены на шестернях второй и третьей пары: муфта 30 расположена на широком венце шестерни 15, а муфта 31 - на широком венце шестерни 22, муфты 30 и 31 взаимосвязаны вилкой 32. Трехпозиционная муфта 33 (С) установлена на зубчатом венце переднего трубчатого наконечника 7 корпуса дифференциала 6.

Двухпозиционные муфты 30 и 31 могут быть установлены иначе: муфта 30 - на венце шестерни 16 наконечника 5 дополнительного вала 4, а муфта 31 - на венце шестерни 21 при соответствующем удлинении венцов. Дифференциал может быть симметричным, как на фиг.1, или несимметричным и распределять крутящий момент как между мостами при колесной формуле 4×4, так и между тележками мостов при колесной формуле 8×8 и т.д., или между мостом и тележкой мостов при колесной формуле 6×6.

Работа МРК осуществляется следующим образом:

Первая передача

Муфты А, В и R находятся в левом положении, муфта С - в нейтральном, а муфта D - в правом положении (см. фиг.2, положения муфт переключения в таблице справа над т.1). Крутящий момент (см. фиг.1) от входного вала 3 передается муфтой 29 (А) на первую пару шестерен 14-20, по блоку шестерен 20-21, муфтой 31 на третью пару шестерен 22-16, по наконечнику 5 и дополнительному валу 4, пятой парой шестерен 19-24, по муфте 28 (D) на корпус дифференциала 6, крестовину 9 и сателлитами 10 распределяется на шестерни 11, передний выходной вал 12 и задний выходной вал 13. На лучевой диаграмме (см. фиг.2) эта передача представлена тремя лучами: из т.0 слева на средней горизонтали луч 1 направо вверх к т.9 верхней горизонтали, затем луч 3 направо вниз к средней горизонтали, далее пологий луч 5 направо вверх к т.1

Вторая передача

Переключаем муфту А в правое положение, при этом выключаем из работы первую пару шестерен 14-20 и включаем вторую пару шестерен 15-21. Крутящий момент от входного вала 3 муфтой 29 (А) передается на вторую пару шестерен 15-21, далее муфтой 31, затем как на предыдущей передаче. На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют три луча: из т.0 на средней горизонтали луч 2 направо вверх к т.10, затем лучи 3 и 5 как на предыдущей передаче, но к т.2.

Третья передача

Переключаем муфту А в левое положение, а муфту В в правое положение - выключаем третью пару шестерен, а включаем первую пару шестерен. Крутящий момент передается от входного вала до блока шестерен 20-21, как на первой передаче, по второй паре шестерен 21-15, муфтой 30 (В) на наконечник 5 и далее, как на предыдущих передачах. На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат три луча: из т.0 луч 1 вверх направо к т.9, затем луч 2 вниз налево в ускоряющем режиме, далее пологий луч 3 к т.3.

Четвертая передача

Возвращаем муфту А в правое положение, три муфты в правом положении - в работе остается только пятая пара шестерен. Крутящий момент от входного вала 3 передается муфтой 29 (А), корпусом шестерни 15, далее, как на предыдущей передаче. На лучевой диаграмме эта передача представлена одним лучом 5: из т.0 пологий луч 5 направо вверх к т.4.

Пятая передача

Переключаем муфты А, В и D из правого в левое положение - включили в работу первую, третью и четвертую пары шестерен. Крутящий момент передается от входного вала 3 до дополнительного вала 4, как на первой передаче, затем по четвертой паре шестерен 17-23 и по муфте 28 (D) на корпус дифференциала 6, далее, как на всех передачах. На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют три луча: из т.0 луч 1 направо вверх, затем луч 3 направо вниз и луч 4 направо вверх к т.5.

Шестая передача

Переключаем муфту А в правое положение - вместо первой пары шестерен включаем вторую. Крутящий момент от входного вала 3 передается муфтой 29 (А), второй парой шестерен 15-21, муфтой 31, затем, как на предыдущей передаче. На лучевой диаграмме эта передача представлена тремя лучами: из т.0 луч 2 направо вверх к т.10, затем луч 3 направо вниз и луч 4 направо вверх к т.6.

Седьмая передача

Муфты А и D в левом положении, муфта В в правом положении - вместо второй пары шестерен включили первую пару. Крутящий момент от входного вала 3 до дополнительного вала 4 передается, как третьей передаче, далее, как на двух предыдущих передачах. На лучевой диаграмме эта передача представлена тремя лучами: из т.0 луч 1 направо вверх, затем луч 2 налево вниз и луч 4 направо вверх к т.7.

Восьмая передача

Переключаем муфту А в правое положение - выключаем из работы первую и вторую пары шестерен. Крутящий момент передается от входного вала 3 до дополнительного вала 4, как на четвертой передаче, далее, как на трех предыдущих передачах. На лучевой диаграмме эта передача представлена одним лучом 4 из т.0 направо вверх к т.8.

Девятая передача

Муфты А, В и С в левом положении, а муфта D в нейтральном - вместо четвертой пары шестерен в работу включена первая пара шестерен. Крутящий момент от входного вала 3 муфтой 29 (А) передается на первую пару шестерен 14-20, далее по блоку шестерен 20-21, муфтой 31 на корпус шестерни 22, муфтой 33 (С) на зубчатый венец переднего трубчатого наконечника 7 корпуса дифференциала 6, затем, как на всех передачах. На лучевой диаграмме этой передаче соответствует луч 1 из т.0 к т.9.

Десятая передача

Переключаем муфту А из левого положения в правое - вместо первой пары шестерен включаем вторую пару. Крутящий момент от входного вала 3 муфтой 29 (А) передается на вторую пару шестерен 15-21, затем, как на предыдущей передаче. На лучевой диаграмме эта передача представлена лучом 2 из т.0 к т.10.

Одиннадцатая передача

Возвращаем муфту А в левое положение, а муфты В переключаем в правое положение - дополнительно включаем в работу первую и третью пары шестерен. Крутящий момент от входного вала 3 муфтой 29 (А) передается на первую пару шестерен 14-20, по блоку шестерен 20-21, по второй паре шестерен 21-15, по муфте 30, по третьей паре шестерен 16-22, по муфте 33 (С), далее, как на предыдущих передачах. На лучевой диаграмме луч 1 от т.0 к т.9 направо вверх, луч 2 налево вниз и луч 3 налево вверх к т.11 характеризуют эту передачу.

Двенадцатая передача - ускоряющая

Переключаем муфту А в правое положение - выключаем из работы первую и вторую пары шестерен. Крутящий момент от входного вала 3 передается муфтой 29 (А) на корпус шестерни 15, затем муфтой 30 на третью пару шестерен 16-22, далее, как на предыдущих передачах. Усилие передается с шестерни большего диаметра (16) на шестерню меньшего диаметра (22), поэтому частота вращения корпуса дифференциала 6 будет больше частоты вращения ведущего вала 3. На лучевой диаграмме этой передаче соответствует луч 3 из т.0 налево вверх к т.12.

Передачи заднего хода включаются перемещением муфты R из левого положения в правое, муфта D должна находится в нейтральном положении, при этом отдельная шестерня заднего хода 25 войдет в зацепление с ведущей шестерней 18 и ведомой шестерней 27. Положения остальных муфт соответствуют положениям четырех первых передач переднего хода.

Первый задний ход - 1R

Муфты А и В находятся в левом положении, а муфта R - правом. Крутящий момент от входного вала 3 до дополнительного вала 4 передается, как на первой передаче переднего хода, затем рядом шестерен заднего хода 18-25-27, по муфте D на корпус дифференциала 6 и далее, как на предыдущих передачах (см. фиг.1). На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют три луча: из т.0 слева на средней горизонтали луч 1 направо вверх к т.9, затем луч 3 направо вниз, далее пологий луч R направо вниз к т.1R на нижней горизонтали.

Второй задний ход - 2R

Переключаем муфту А из левого положения в правое - вместо первой пары шестерен включаем вторую пару. Крутящий момент до дополнительного вала 4 передается, как на второй передаче переднего хода, затем, как на предыдущей передаче. На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат три луча: луч 2 из т.0 направо вверх к т.10, луч 3 направо вниз, далее пологий луч R также направо вниз к т.2R.

Третий задний ход - 3R

Переключаем муфту А в левое положение, а муфту В в правое - исключаем из работы третью пару шестерен и включаем первую пару. Крутящий момент до дополнительного вала 4 передается, как на третьей передаче переднего хода, далее, как на двух предыдущих передачах. На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют три луча: из т.0 луч 1 направо вверх, затем луч 2 налево вниз, далее пологий луч R направо вниз к т.3R.

Четвертый задний ход - 4R

Переключаем муфту А в правое положение - выключаем из работы первую и вторую пары шестерен. Крутящий момент от входного вала 3 до дополнительного вала 4 передается, как на четвертой передаче переднего хода, далее, как на предыдущих передачах. На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат один луч R из т.0 направо вниз к т.4R (см. фиг.2).

В сложных дорожных условиях дифференциал блокируется муфтой 33 (С) в правом положении. Блокировка дифференциала возможна на всех передачах кроме 9, 10, 11 и 12-й.

Дополнительный вал 4 можно использовать как вал отбора мощности (ВОМ) как в движении на всех передачах кроме 9, 10, 11 и 12-й, так и на остановке при нейтральном положении муфты 28 (D), используя муфты А и В для включения пар шестерен: 1-2, 1-3 и 2-3.