Коробка передач

 

Использование: в транспортных средствах (автомобилях-тягачах, тракторах, дорожной и сельскохозяйственной технике и т.д.). Сущность изобретения: интенсифицировано использование шестерен внешнего зацепления за счет их свободной установки на соосных валах и введения дополнительного вала с жестко закрепленной шестерней, а также планетарного механизма за счет установки всех муфт управления на соосных валах. 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. - Мн.: Выш. шк. 1985. - 240 с.).

Эти агрегаты конструктивно сложны, металлоемки.

Наиболее близкой к предлагаемой коробке передач (КП) является одиннадцатиступенчатая КП, которая состоит 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 кинематических возможностей КП за счет увеличения числа передач и диапазона.

Указанная цель достигается тем, что на промежуточном валу все шестерни установлены жестко, между входным валом и валом, привода солнечной шестерни расположена вал-шестерня, зацепленная со средней шестерней промежуточного вала, между валом-шестерней и шестерней, свободно установленной на трубчатом валу привода водила, размещены две трехпозиционные муфты.

Расширение кинематических возможностей достигнуто за счет интенсификации использования шестерен внешнего зацепления, которые на входе в планетарный механизм (ПМ) обеспечивают четыре передачи вместо трех, а также ПМ за счет установки всех муфт управления на соосных валах.

На фиг.1 изображена схема КП с 18 ступенями переднего хода и 4 - заднего; на фиг.2 - лучевая диаграмма КП.

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

Соосно входному валу 1 установлены валы 2 и 3 и выходной вал 4. На валу 3 расположен трубчатый вал 5. Параллельно валам 1-3 установлен промежуточный вал 6 с жестко закрепленными на нем шестернями 7-9. Шестерня 9 зацеплена с шестерней 10, свободно установленной на валу 1. На валу 2 зафиксирована шестерня 11, зацепленная с шестерней 8. Шестерня 12, свободно установленная на трубчатом валу 5, зацеплена с шестерней 7. Солнечная шестерня (а) 13 планетарного механизма (ПМ) закреплена на валу 3. На трубчатом валу 5 зафиксировано водило h 14 с сателлитами 15, зацепленными с солнечной шестерней 13 и эпициклической шестерней b 16 ПМ. На соосных валах расположены пять муфт управления: A, B, C, D, E.

Работа КП осуществляется следующим образом.

ПМ реализует шесть редукторных передач и две дифференциальные (суммирующие) передачи.

Один вариант дифференциальной передачи возникает при подаче крутящего момента на солнечную шестерню а и на водило h, а выход момента с эпициклической шестерни b. Так реализуются 1 и 2 передачи (фиг.2). Второй вариант дифференциальной передачи возникает при подаче крутящего момента на солнечную и эпициклическую шестерни, а выход момента с водила. Так реализуются 11 и 13 передачи (фиг.2).

Самая медленная передача в ПМ образуется при остановленном эпициклическом колесе b - U_ah^b, где верхний индекс указывает на остановленное звено, а нижние индексы - на вход и выход из ПМ. Момент входит в ПМ на солнечную шестерню а, увеличенный момент снимается с водила h. Таким образом, в КП реализуются четыре передачи: 3, 4, 7 и 9. Передаточное число на входе в ПМ меняется за счет шестерен внешнего зацепления.

Замедляющая передача в ПМ - U_bh^a возникает при остановленном солнечном колесе а. Крутящий момент поступает на эпициклическое колесо b, увеличенный момент снимается также с водила h. Таким образом, реализуются две передачи - 5 и 6.

Прямая передача в ПМ образуется при его блокировке - жесткой связи любых двух звеньев - или при передаче момента через одно из звеньев ПМ. Таким образом, реализуются четыре передачи: 8, 10, 15 и 17.

Ускоряющая передача в ПМ образуется также при остановленной солнечной шестерне - U_hb^a, как и при замедляющей передаче, но вход и выход момента поменялись. Момент поступает на водило h, уменьшенный момент, но при увеличенной частоте вращения снимается с эпициклической шестерни b. Таким образом, реализованы две 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 две передачи: 16 и 18.

Передачи заднего хода - U_ab^h образуются при остановленном водиле h, вход момента на солнечное колесо а, а выход - с эпициклического колеса b. Таким образом, реализуются все четыре передачи заднего хода.

1-я передача От входного вала 1 крутящий момент через муфту А в первом положении, шестерни 10 и 9 поступает на промежуточный вал 6, где разветвляется на два потока. Первый поток - от вала 6 через шестерни 7 и 12, муфту С в третьем положении поступает по трубчатому валу 5 на водило h 14, второй поток - от вала 6 через шестерни 8 и 11, по валу 2, через муфту В в третьем положении поступает на вал 3 и солнечную шестерню а 13. Оба потока суммируются на эпициклической шестерне b 16 и через муфту Е в первом положении поступают на выходной вал 4. Муфта D находится в третьем (нейтральном) положении.

Передачи 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) общий поток момента отражен лучом 10-9, первый поток - лучом 7-12 и его пологим продолжением к точке 1, второй поток - лучом 8-11 и пологим лучом также к точке 1.

2-я передача Отличается от первой передачи входом потока мощности. Муфта А в третьем положении соединяет входной вал 1 с валом 2 и шестерней 11.

3-я передача Вход в ПМ соответствует первому потоку первой передачи (фиг.2 и табл. 2). Крутящий момент поступает на солнечное колесо а через муфту С в первом положении (табл. 1), увеличенный момент снимается с водила h через муфту Е во втором положении. Эпициклическое колесо b остановлено муфтой D в четвертом положении.

4-я передача Вход в ПМ соответствует первому потоку второй передачи, работа ПМ соответствует третьей передаче (фиг.2 и табл.2). Отличается от третьей передачи переключением муфты А в третье положение.

5-я передача Вход в ПМ соответствует 1-й и 3-ей передачам, солнечное колесо а фиксируется относительно корпуса КП муфтой В во втором положении. Крутящий момент поступает на эпициклическое колесо b через муфту D в первом положении (фиг. 2, табл.1 и 2). Увеличенный момент снимается через муфту Е во втором положении.

6-я передача Вход в ПМ соответствует передачам 2-й и 4-й, работа ПМ - 5-й передаче. Отличается от пятой передачи переключением муфты В в третье положение.

7-я передача Крутящий момент поступает от вала 1 через муфту А в первом положении, шестерни 10 и 9, вал 6, шестерни 8 и 11, через муфту В в третьем положении и далее, как на 3-й и 4-й передачах.

8-я передача Соответствует 3-й передаче, но муфты С и D в третьем положении (табл. 2).

9-я передача Соответствует 7-й передаче, но муфта А в третьем положении.

10-я передача
Соответствует 8-й передаче, но муфта А в третьем положении.

11-я передача
Соответствует первой передаче, но один из потоков момента вместо водила поступает на эпициклическое колесо b от шестерни 12 через муфту D в первом положении, выход потока через муфту Е во втором положении от водила h на вал 4. Муфта С во втором (нейтральном) положении.

12-я передача
Вход до ПМ соответствует 1-й, 3-ей, 5-й и 8-й передачам. Солнечная шестерня а остановлена относительно корпуса КП муфтой В во втором положении, момент поступает на водило h с шестерни 12 муфтой С в третьем положении, момент снимается с эпициклического колеса b муфтой Е в первом положении. Муфта D в третьем (нейтральном) положении (табл.2 и фиг.2).

13-я передача
Состояние планетарного механизма соответствует 11-й передаче, но муфта А находится в третьем положении.

14-я передача
Соответствует 12-й передаче, но муфта А в третьем положении.

15-я передача
Момент с вала 1 через муфту А в первом положении передается шестернями 10 и 9, далее по валу 6, шестерни 8 и 11, через муфту В в третьем положении поступает на вал 3 и снимается с него муфтой Е в третьем положении. Муфта D в третьем (нейтральном) положении (фиг.2 и табл. ).

16-я передача
До ПМ момент поступает, как на передачах 1, 3, 5, 8 и 12, но момент от шестерни 12 передается на водило h через муфту С в третьем положении, эпициклическое колесо b остановлено муфтой D в четвертом положении, момент снимается от солнечной шестерни а муфтой Е в третьем положении. Муфта В в первом (нейтральном) положении.

17-я передача - прямая
Муфта А в третьем положении соединяет валы 1 и 2, муфта В также в третьем положении соединяет валы 2 и 3, муфта Е также в третьем положении соединяет валы 3 и 4. Муфта С во втором (нейтральном) положении.

18-я передача
Соответствует 16-й передаче, но муфта А в третьем положении.

Передачи заднего хода.

1-я передача
До ПМ момент поступает, как на передачах 1, 3, 5, 8, 12 и 16. Как и на третьей передаче момент поступает на солнечную шестерню через муфту С в первом положении, но момент снимается от эпициклического колеса через муфту Е в первом положении, при остановленном водиле зафиксированном относительно корпуса КП муфтой D во втором положении.

2-я передача
Отличается от первой переключением муфты А из первого положения в третье.

3-я передача
Отличается от первой передачи переключением муфты В в третье, а муфты С - во второе положение.

4-я передача
Отличается от третьей переключением муфты А в третье положение.

При изменении внутреннего параметра планетарного механизма K = Zb/Za и передаточных чисел пар шестерен внешнего зацепления изменится характер распределения передач КП.

Экономический эффект выражается в расширении кинематических возможностей КП - число передач переднего хода увеличилось с 11 до 18, число передач заднего хода удвоилось, при этом расширился диапазон КП за счет увеличения передаточного числа низшей передачи до 17. Расширение кинематических возможностей КП позволяет эксплуатировать транспортное средство на оптимальном экономическом и экологическом режиме при минимальном расходе топлива и выбросе вредных веществ выхлопных газов двигателя.

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, посредством которой вал связан с одним из звеньев планетарного механизма, трубчатый вал привода водила расположен на валу привода солнечной шестерни планетарного механизма, на промежуточном валу установлены три шестерни внешнего зацепления, отличающаяся тем, что на промежуточном валу все шестерни установлены жестко, между входным и выходным валом и валом привода солнечной шестерни расположен дополнительный вал с жестко закрепленной на нем шестерней, зацепленной со средней шестерней промежуточного вала, между дополнительным валом и шестерней, свободно установленной на трубчатом валу привода водила, размещены две трехпозиционные муфты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4