Коробка передач

 

Использование: в трансмиссиях транспортных средств - автомобилей-тягачей, тракторов, в дорожно-строительной технике. Сущность изобретения: на входном валу жестко установлена шестерня. Между входным валом и валами привода звеньев планетарного механизма установлена пятипозиционная муфта. Число передач переднего хода увеличилось с 11 до 19, заднего - с 2 до 3. 2 ил., 2 табл.

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. (Автомобили: конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия/Под ред. А.И.Гришкевича. Минск: Выш.шк., 1985. - 240 с.). Эти трансмиссионные агрегаты конструктивно сложны, металлоемки.

Наиболее близкой к предлагаемой коробке передач (КП) является одиннадцатиступенчатая КП, состоящая из корпуса с размещенными в нем валами, однорядного трехзвенного простого планетарного механизма, шести шестерен внешнего зацепления и пяти муфт управления.

Такая КП имеет ограниченные кинематические возможности.

Цель изобретения - расширение кинетических возможностей КП за счет увеличения числа передач и диапазона при одновременном уменьшении числа муфт управления.

Указанная цель достигается тем, что шестерня на входном валу установлена жестко, между этой шестерней и блоком из двух шестерен вместо двух трехпозиционных муфт расположена одна пятипозиционная муфта.

В предлагаемой КП расширение кинематических возможностей достигнуто за счет широкого использования возможностей планетарного механизма, в том числе и как дифференциального (суммирующего) механизма.

На фиг.1 изображена схема КП с 19 ступенями переднего хода и 3 - заднего; на фиг.2 - лучевая диаграмма этой КП.

В табл. 1 показана работа муфт управления - соединение деталей КП при различных положениях муфт; в табл.2 - положение муфт управления на различных передачах.

В опорах корпуса КП 1 установлен входной вал 2 с жестко закрепленной на нем шестерней 3, а также зубчатым фланцем 4. В опоре вала 2 соосно ему установлен вал 5 привода солнечной шестерни а 6 планетарного механизма (ПМ). На валу 5 расположен трубчатый вал 7 привода водила h 8 с установленными на нем сателлитами 9 находящимися в зацеплении с солнечной шестерней 6 и эпициклическим колесом b 10 ПМ. Соосно валу 5 расположен выходной вал 11. Параллельно валам 2, 5 и 7 размещен промежуточный вал 12, на котором жестко закреплена шестерня 13, зацепленная с шестерней 3. Также на промежуточном валу свободно установлены шестерни 14 и 15, зацепленные соответственно с шестернями 16 и 17, объединенными в блок 18, свободно установленный на валу 7. Между входным валом 2 и валами привода звеньев ПМ 5 и 7 размещена пятипозиционная муфта А. На промежуточном валу 12 между шестернями 14 и 15 размещена трехпозиционная муфта 5. Между блоком шестерен 18 и корпусом ПМ размещена четырехпозиционная муфта В. Между ПМ и выходным валом размещена трехпозиционная муфта Г.

Работа КП осуществляется следующим образом.

ПМ реализует шесть вариантов редукторных передач и три варианта дифференциальных (суммирующих) передач.

Один вариант дифференциальной передачи возникает при подаче крутящего момента на солнечную шестерню а и на водило h, момент снимается с эпициклического колеса b. Так реализуются две передачи: 2 и 8, замедляющие частоту вращения по отношению к входу (фиг.2).

Второй вариант дифференциальной передачи образуется при подаче крутящего момента на солнечную шестерню а и на эпициклическое колесо b, момент снимается с водила h. Так реализуются 9 и 11 передачи, осредняющие частоту вращения по отношению к входу (фиг.2).

Третий вариант дифференциальной передачи, ускоряющей частоту вращения по отношению к входу, образуется при подаче момента на водило h и эпициклическое колесо b, момент снимается от солнечной шестерни а. Так реализуются передачи 18 и 19.

Самая медленная передача в ПМ - U_ah^b образуется при остановленном эпициклическом колесе b. Верхний индекс указывает на остановленное звено, нижние индексы - на вход и выход момента. Момент входит в ПМ на солнечную шестерню а, выходит с водила h. Таким образом, в КП реализуются три передачи: 1, 3 и 5. Передаточное число на входе в ПМ изменяется за счет шестерен внешнего зацепления: 3,13,14-16 при переключении муфт А,Б и В.

Замедляющая передача в ПМ - U_bh^a - возникает при оставленной солнечной шестерне а. Крутящий момент поступает на эпициклическое колесо (b), увеличенный момент снимается также с водила h. Таким образом реализуется передача 4 и 6.

Прямая передача в ПМ образуется при его блокировке - жесткой связи двух любых его звеньев или при передаче момента через одно из звеньев ПМ. Таким образом реализуются 7,10 и 13 передачи.

Ускоряющая передача в ПМ - U _hb^a - как и при замедляющей передаче образуется при оставленной солнечной шестерне а, но меняются вход и выход момента. Момент поступает на водило h, уменьшенный момент при увеличенной частоте вращения снимается с эпициклического колеса b. Таким образом реализованы передачи 12 и 14.

Максимальное увеличение частоты вращения на выходе из ПМ по отношению к его входу возникает при остановленном эпициклическом колесе - U_ha^b. Момент, как и в предыдущем случае, поступает на водило h, а снимается от солнечной шестерни а. Таким образом реализуются передачи 15, 16 и 17. Передачи заднего хода - U_ab^h - образуются при остановленном водиле h, вход момента на солнечную шестерню а, а выход с эпициклического колеса b. Таким образом реализуются три передачи заднего хода (фиг.2).

1-я передача.

От входного вала 2 (фиг.1) крутящий момент через шестерни 3-13 поступает на вал 12, через муфту Б в третьем положении, шестерни 15 и 17, муфту А в четвертом положении передается с блока 18 на вал 5 и солнечную шестерню а 6. Момент снимается с водила (h) муфтой Г во втором положении, при этом эпициклическое колесо b 10 остановлено муфтой В в четвертом положении (табл.1 и 2).

Передачи хорошо представлены на лучевой диаграмме. Вертикальный луч соответствует передаче с U = 1,0; луч, направленный направо, соответствует замедляющей передаче, налево - ускоряющей.

На первой передаче (фиг.2) луч 3-13, выходящий из т.0 и направленный направо вниз, указывает на незначительное замедление, луч 15-17 указывает на то, что передаточное число шестерен 15-17 несколько выше, чем у шестерен 3-13. Максимальное передаточное число отражено лучом U_ah^b, характеризующим состояние ПМ.

2-я передача.

Эта передача дифференциальная (суммирующая). Момент на водило (h) поступает как и на первой передаче, но муфта В в первом положении (табл.1), а на солнечную шестерню а момент поступает напрямую с вала 2 через муфту А во втором положении, момент снимается с эпициклического колеса b муфтой Г в первом положении (фиг.2).

3-я передача.

Отличается от первой передачи входом момента на ПМ - муфта Б в первом положении.

4-я передача.

Солнечная шестерня остановлена муфтой А в первом положении, от вала 12 через муфту Б в третьем положении момент поступает на блок шестерен 18 и от него через муфту В во втором положении на эпициклическое колесо и снимается с водила, как на первой передаче.

5-я передача.

Отличается от третьей передачи тем, что момент на солнечную шестерню поступает с вала 2 напрямую через муфту А во втором положении, при этом муфта Б находится во втором (нейтральном) положении.

6-я передача.

Отличается от четвертой передачи переключением муфты Б в первое положение.

7-я передача.

Обеспечивает прямую передачу через ПМ по водилу. До блока шестерен 18 момент поступает как на 1 и 4 передачах, от блока через муфту А в пятом положении передается на водило.

8-я передача.

Соответствует второй передаче, но муфта Б в первом положении.

9-я передача.

Передача момента до ПМ соответствует второй передаче, но второй поток поступает не на водило, а на эпициклическое колесо через муфту В во втором положении и снимается через муфту Г во втором положении.

10-я передача.

Отличается от 7 передачи переключением муфты Б в первое положение.

11-я передача.

Отличается от 9 передачи переключением муфты Б в первое положение.

12-я передача.

От вала 12 момент через муфту Б в третьем положении, шестерни 15 и 17, блок 18, муфту В в первом положении поступает на водило. Солнечная шестерня остановлена относительно корпуса КП муфтой А в первом положении. Момент передается на выходной вал 11 муфтой Г в первом положении.

13-я передача - прямая.

От вала 2 через муфту А в третьем положении момент поступает на вал 7 водила и снимается муфтой Г во втором положении. Муфта Б во втором (нейтральном) положении.

14-я передача.

Отличается от 12 передачи переключением муфты Б в первое положение.

15-я передача.

До ПМ момент поступает как на 1,4,7 и 12 передачах, но через муфту А в пятом положении на водило. Эпициклическое колесо, как и на первой передаче, остановлено муфтой В в четвертом положении. Момент снимается от солнечной шестерни муфтой Г в третьем положении.

16 передача.

Соответствует 15 передаче, но муфта В в первом положении.

17 передача.

Соответствует 15 и 16 передачам, но момент на ПМ поступает напрямую с вала 2 через муфту А в третьем положении, муфта Б во втором (нейтральном) положении.

18 передача.

Соответствует 9 передаче, но один из потоков момента поступает не на солнечную шестерню, а на водило через муфту А в третьем положении, момент снимается через муфту Г также в третьем положении.

19 передача.

Отличается от 18 передачи переключением муфты Б в первое положение.

Передачи заднего хода - U_ab^h.

I передача.

Соответствует первой передаче переднего хода, но установлено водило через муфту С в третьем положении, момент снимается с эпициклического колеса через муфту Г в первом положении.

II передача.

Отличается от первой передачи переключением муфты В в первое положение.

III передача.

Отличается от двух предыдущих передач тем, что момент на ПМ поступает напрямую с вала 2 через муфту А во втором положении, муфта Б во втором (нейтральном) положении (фиг.2, табл.1 и 2).

На фиг.2 и в табл.2 приведены результаты при заданном параметре планетарного механизма К = 1,62. При изменении этого параметра и передаточных отношений между шестернями внешнего зацепления можно получить другие распределения передач.

Эффект выражается в том, что по сравнению с прототипом число передач переднего хода увеличилось с 11 до 19, а заднего - с 2 до 3, при этом число муфт управления уменьшилось с 5 до 4. Расширился и диапазон КП в основном за счет ускоряющих передач. Увеличение числа передач и диапазона КП позволяют эксплуатировать транспортное средство при работе двигателя на оптимальном экономическом и экологическом режиме за счет возможности выбора рационального передаточного числа в трансмиссии.

Формула изобретения

КОРОБКА ПЕРЕДАЧ, содержащая корпус с размещенными в нем валами, шестернями внешнего зацепления, однорядным планетарным механизмом, муфтами управления, причем все валы, кроме промежуточного установлены соосно, на выходном валу установлена муфта с возможностью соединения указанного вала с одним из звеньев планетарного механизма, трубчатый вал привода водила установлен на валу привода солнечной шестерни планетарного механизма, на промежуточном валу установлены три шестерни внешнего зацепления, отличающаяся тем, что шестерня на входном валу установлена жестко, а между указанной шестерней и блоком из двух шестерен расположена пятипозиционная муфта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4