Раздаточная коробка

 

Использование: на транспортных средствах, таких как автомобили-тягачи, автомобили повышенной проходимости, дорожно-строительная техника, тракторы. Сущность изобретения: число передач увеличено за счет свободной установки шестерен на валах, планетарный механизм не только увеличивает число передач, но и увеличивает диапазон трансмиссии и обеспечивает задний ход за счет работы в суммирующем режиме, когда момент подается на солнечную шестерню 12 и водило 14, а снимается с эпициклического колеса 16. 3 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к трансмиссии транспортных машин.

Известны раздаточные коробки (РК), состоящие из ступенчатой коробки передач (КП), совмещенной с межосевым дифференциалом, содержащие шестерни, валы, их опоры, устройства переключения передач, применяемые на отечественных и зарубежных автомобилях (Осепчугов В.В. и Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета. М. Машиностроение, 1989, с.304).

Эти трансмиссионные агрегаты металлоемки, имеют ограниченные кинематические возможности.

Наиболее близкой к предлагаемой является РК автомобиля КАЗ-4540, состоящая из 8-ступенчатой КП, совмещенной с одноступенчатой дифференциальной РК, содержащей 16 шестерен (13 в КП и 3 в РК), дифференциал, 4 муфты переключения и муфту блокировки дифференциала (там же, рис.40 и 50, с.63 и 74).

Такая РК имеет высокую металлоемкость при ограниченных кинематических возможностях, так как для разделения потока мощности на 8 передачах требует применения 16 шестерен.

Целью изобретения является снижение металлоемкости агрегата при расширении кинематических возможностей.

Цель достигается тем, что на первичном валу коробки передач свободно установлены 4 шестерни, две из них объединены в блок, на ступице первичного вала между отдельными шестернями установлена муфта переключения, отдельные шестерни зацеплены с шестернями, закрепленными на трубчатом валу привода солнечной шестерни планетарного механизма, водило этого механизма имеет два зубчатых венца, один из них расположен на коаксиальном валу между свободно установленными шестернями, зацепленными с блоком шестерен первичного вала, второй венец с муфтой переключения расположен между эпициклическим колесом планетарного механизма и зубчатым венцом привода дифференциала, сдвоенная муфта расположена в средней части коробки передач на шестернях обоих валов.

На фиг.1 изображена схема раздаточной коробки имеющей 12 передач переднего хода и 2 передачи заднего хода.

На фиг.2 приведена лучевая диаграмма этой РК. Вертикальный луч соответствует передаточному числу, равному 1,0. Луч, направленный направо, указывает на замедляющую передачу чем положе луч, тем больше передаточное число пары шестерен или передачи. Луч, направленный налево, указывает на ускоряющую передачу.

На фиг.3 приведены положения муфт переключения на различных передачах.

В опорах корпуса 1 расположен первичный вал 2 на котором свободно установлены четыре шестерни 3-6, причем шестерни 5 и 6 объединены в блок, эти шестерни зацеплены с шестернями 7-10, расположенными на трубчатом валу 11. Шестерни 7 и 8 закреплены на этом валу, а шестерня 9 установлена свободно. На валу 11 закреплена солнечная шестерня 12 планетарного механизма. Коаксиальный вал 13, расположенный на валу 11, соединяет водило 14 с зубчатым венцом, расположенным между шестернями 9 и 10. Шестерня 10 относительно вала 13 установлена свободно. Сателлиты 15, расположенные на водиле 14, зацеплены с солнечной шестерней 12 и эпициклическим колесом 16. Вал 17 проходит внутри трубчатого вала 11 и соединен с шестерней 18 дифференциала. Водило 19 (корпус) дифференциала трубчатым валом соединено с зубчатым венцом 20, расположенным между дифференциалом и планетарным механизмом. Сателлиты 21, расположенные на водиле 19 дифференциала, зацеплены с шестернями 18 и 22. Шестерня 18 закреплена на валу 17 привода переднего моста, а шестерня 22 на валу 23 привода заднего моста или мостов задней тележки. Дифференциал может быть как симметричным, так и несимметричным (фиг.1) или другого типа. Муфта переключения А расположена на ступице первичного вала 2 между шестернями 3 и 4, сдвоенная муфта В располагается на шестернях обоих валов между шестернями 4-5 и 8-9, муфта С установлена на зубчатом венце коаксиального вала 13 между шестернями 9 и 10. Муфта Д установлена на зубчатом венце 20 водила 19, а муфта Е блокировки дифференциала расположена между его двумя любыми звеньями, например между шестернями 18 и 22.

Работа РК осуществляется следующим образом.

Планетарный механизм на выходе из КП работает в двух режимах. Первый режим, при котором момент на механизм поступает на два звена солнечную шестерню 12 и водило 14, сателлитами 15 оба потока складываются на эпициклическом колесе 16 и с него снимаются муфтой Д на дифференциал. Таким образом получают передачи заднего хода, а также передачи 1, 2, 6 и 8 переднего хода. Другие передачи получаются при прямой передаче крутящего момента через планетарный механизм по водилу 14 и муфте Д на дифференциал.

Передача 1. Муфты А и Д находятся в левом положении, а муфты В и С в правом (фиг.3).

Крутящий момент до дифференциала поступает двумя потоками: первый поток с высокой скоростью с первичного вала 2 по муфте А шестернями 3-7 (фиг.1) передается на вал 11 и солнечную шестерню 12 планетарного механизма. Второй поток с первичного вала 2 до вала 11 передается, как и первый поток, далее от шестерни 8 по муфте В на шестерни 9-5, по блоку на шестерни 6-10, по муфте С на коаксиальный вал 13 и водило 14. Оба потока сателлитами 15 суммируются на эпициклическом колесе 16, причем за счет разности скоростей вращения солнечной шестерни и водила происходит значительное замедление вращения эпициклического колеса. От эпициклического колеса 16 муфтой Д момент передается на зубчатый венец 20 и водило 16 дифференциала, сателлитами 21 момент разделяется на два потока пропорционально радиусам шестерен 18 и 22. Первый поток от шестерни 18 по валу 17 направляется к переднему мосту транспортного средства, второй поток от шестерни 22 по валу 23 направляется на задний мост или тележку задних мостов.

На лучевой диаграмме (фиг.2) эта передача представлена лучами, выходящими из точки О и сходящимися в точке 1 на оси логарифма передаточного числа. Первый поток состоит из двух лучей: 3-7 вертикально вниз и луч 11-12-15 направлен полого вниз направо. Второй поток состоит из четырех лучей: также луч 3-7, затем луч 9-5 налево вверх, пологий луч 6-10 направо вниз и луч 13-14-15 также направо вниз к точке 1. На нижней шкале этой передаче соответствует передаточное число более 10.

Передача 2. Переключаем муфту А в правое положение (фиг.3).

Как и на передаче 1 момент передается двумя потоками. На солнечную шестерню 12 момент передается по ускоряющей паре шестерен 4-8 (фиг.1), в остальном эта передача соответствует передаче 1.

На лучевой диаграмме передача 2 отличается от первой смещением первого луча 4-8 влево вниз (фиг.2), вместо луча 3-7.

Передача 3. Переключаем муфты А и В в левое положение, а муфту Д в правое (фиг.3).

До вала 11 момент передается, как на передаче 1, затем по шестерням 8-4, муфте В, по блоку шестерен, шестерням 6-10, муфте С, валу 13, водилу 14, муфте Д на венец 20 и далее, как на предыдущих передачах (фиг.1).

На лучевой диаграмме эта передача представлена четырьмя лучами: вертикальный луч шестерен 3-7 из точки О, луч шестерен 8-4 направо вверх, луч шестерен 6-10 пологий направо вниз и последний вертикальный луч, связи между валом 13 и водилом 19 к точке 3 на оси логарифма передаточного числа (фиг. 2).

Передача 4. Переключаем муфту А в правое положение (фиг.3).

С первичного вала 2 (фиг.1) муфтой А момент передается на шестерню 4, муфтой В на блок шестерен, далее как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме (фиг. 2) эта передача представлена двумя лучами: пологий луч шестерен 6-10 и вертикальный луч.

Передача 5. Переключаем муфту А в левое, а муфту В в правое положение (фиг.3).

Передача момента соответствует второму потоку передачи 1.

Лучи 3-7, 9-5, 6-10 и вертикальный луч к точке 5 представляют эту передачу (фиг.2).

Передача 6. Переключаем муфты В, С и Д в левое положение, все муфты в левом положении (фиг.3).

Крутящий момент передается двумя потоками (фиг.1). Первый поток соответствует передаче 1, второй поток до блока шестерен соответствует передаче 3, после муфты В момент передается шестернями 5-9, муфтой С и далее, как на передачах 1 и 2. Так как разность скоростей вращения солнечной шестерни 12 и водила 14 значительно меньше, чем у передач 1 и 2, то замедление скорости вращения эпициклического колеса 16 менее существенно.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя потоками лучей. Второй луч первого потока значительно круче, чем для передачи 1. Первые лучи второго потока 3-7 и 8-4 соответствуют передаче 1, затем луч 5-9 направлен круто вниз направо, последний луч 13-14-15 также круто вниз направо сходится в точке 6 с лучом 11-12-15 первого потока (фиг.2).

Передача 7. Переключаем все муфты в правое положение (фиг.3).

Передача момента соответствует второму потоку передачи 2.

Лучи 4-8, 9-5, 6-10 и вертикальный к точке 7 представляют эту передачу (фиг.2).

Передача 8. Переключаем муфты В, С и Д в левое положение (фиг.3).

Крутящий момент передается двумя потоками. Первый поток соответствует передаче 2 (фиг.1), второй поток с первичного вала 2 муфтой В и шестернями 5-9 передается муфтой С и далее, как на передаче 6.

На лучевой диаграмме эта передача представлена четырьмя лучами. Первый поток: 4-8 и 11-12-15, второй поток: 5-9 и 13-14-15 к точке 8 (фиг.2).

Передача 9. Переключаем муфту А в левое, а муфту Д в правое положения (фиг.3).

Крутящий момент передается одним потоком, который соответствует второму потоку передачи 6, но выход планетарного механизма соединяется с водилом 14, а не с эпициклическим колесом 16 (фиг.1).

Четыре луча: 3-7, 8-4, 5-9 и вертикальный луч к точке 9 представляют эту передачу (фиг.2).

Передача 10. Переключаем муфту А в правое положение (фиг.3).

С первичного вала 2 момент передается муфтой А, шестерней 4, муфтой В, шестернями 5-9 и далее, как не предыдущей передаче (фиг.1).

Два луча: 5-9 и вертикальный к точке 10 указывают на эту передачу (фиг. 2).

Передача 11. Переключаем муфту А в левое, а муфту В в правое положения (фиг.3).

Момент парой шестерен 3-7 передается на вал 11, далее муфтой В, шестерней 9, муфтой С, затем, как на предыдущих передачах.

Два вертикальных луча 3-7 и 13-19 указывают на эту передачу.

Передача 12. Переключаем муфту А в правое положение (фиг.3).

Момент передается парой шестерен 4-8, далее, как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме два луча: 4-8 и 13-19 соответствуют этой передаче.

Задний ход. Изменение направления вращения эпициклического колеса 16 возникает при увеличении разности скоростей вращения солнечной шестерни 12 и водила 14.

Передача 1. Муфты А, В и Д находятся в левом положении, а муфта С в правом положении (фиг.3).

Крутящий момент поступает двумя потоками. Первый поток соответствует передаче 1 переднего хода. По сравнению с указанной передачей водило 14 вращается медленнее, так как с вала 11 момент передается не по ускоряющей паре шестерен 9-5, а по замедляющей 8-4 (фиг.1).

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя потоками лучей. Первый поток вертикальный луч 3-7 из точки О, далее пологий луч 11-12-15 направо вверх к точке 1 на оси логарифма передаточного числа заднего хода. Второй поток после вертикального луча 3-7 ответвляется луч 8-4 круто направо вверх, пологий луч 6-10 направо вниз и луч 13-14-15 направо вверх к точке 1 (фиг.2).

Передача 2. Переключаем муфту А в правое положение (фиг.3).

От передачи 2 переднего хода отличается исключением из второго потока пар шестерен 4-8 и 9-5, на водило 14 момент поступает сразу по шестерням 6-10 (фиг.1).

На лучевой диаграмме (фиг.2) эта передача представлена двумя потоками лучей. Первый поток луч 4-8 вниз налево и луч 11-12-15 пологий направо вверх, второй поток пологий луч 6-10 направо вниз и луч 13-14-15 направо вверх к точке 2 на оси логарифма передаточного числа заднего хода.

Характер распределения передач меняется при изменении передаточных чисел пар шестерен и планетарного механизма.

Экономический эффект выражается в улучшении эксплуатационных характеристик транспортного средства за счет расширения кинематических возможностей РК при уменьшении ее металлоемкости получили 12 передач при использовании 16 шестерен, как у прототипа.

Формула изобретения

РАЗДАТОЧНАЯ КОРОБКА, содержащая коробку передач и дифференциал, включающие валы, шестерни и муфты переключения, отличающаяся тем, что на первичном валу коробки передач свободно установлены четыре шестерни, две из них объединены в блок, на ступице первичного вала между отдельными шестернями, зацепленными с шестернями, закрепленными на трубчатом валу привода солнечной шестерни планетарного механизма, расположена муфта переключения, водило планетарного механизма соединено посредством коаксиального вала, установленного на трубчатом валу, со ступицей и муфтой переключения, расположенной между свободно установленными шестернями, зацепленными с блоком шестерен первичного вала, между средними шестернями расположена сдвоенная муфта, еще одна муфта переключения установлена между планетарным механизмом и дифференциалом, одна из ведомых шестерен дифференциала закреплена на валу, проходящем по трубчатому валу коробки передач.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3