Коробка передач

 

Использование: в транспортных средствах, преимущественно в автомобилях-тягачах, тракторах, дорожностроительной и сельскохозяйственной технике. Сущность: планетарный механизм реализует пять вариантов передач переднего хода и одну передачу заднего хода, а также два варианта суммирующих передач. Шесть шестерен внешнего зацепления, свободно установленные на валах перед планетарным механизмом, увеличивают в четыре раза число редукторных передач планетарного механизма и удваивают число дифференциальных передач. 3 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 (Автомобили: конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия / Под ред. А.И.Гришкевича, Мн. Высш.шк. 1988).

Эти агрегаты конструктивно сложны, металлоемки.

Наиболее близкой к предлагаемой коробке передач (КП) является десятиступенчатая КП, состоящая из корпуса с размещенными в нем валами, однорядного простого трехзвенного планетарного механизма, шестерен внешнего зацепления, муфт управления, причем первичный (входной) и вторичный (выходной) валы несоосны.

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 первичном валу свободно установлены три шестерни, которые зацеплены с шестернями, свободно установленными на валу привода солнечной шестерни планетарного механизма, причем две шестерни объединены в блок. На ступице первичного вала между двумя шестернями расположена трехпозиционная муфта. Между блоком шестерен и отдельной шестерней расположена двухпозиционная муфта, сопряженная с аналогичной муфтой первичного вала. На ступице вала привода солнечной шестерни между корпусом и блоком размещена трехпозиционная муфта. На отдельной шестерне этого вала установлена муфта для выборочного соединения с любым звеном планетарного механизма.

На фиг. 1 изображена схема КП, обеспечивающая 24 передачи для движения вперед и 4 передачи заднего хода; на фиг.2 лучевая диаграмма КП при внутреннем параметре планетарного механизма (ПМ), равном 2,0; на фиг.3 то же, при уменьшенном внутреннем параметре, равном 1,62. Вертикальный луч соответствует передаточному числу, равному 1,0. Луч, направленный направо, указывает на замедляющую передачу. Чем положе луч, тем выше передаточное число. Луч, направленный налево, соответствует ускоряющей передаче. В нижней части диаграмм приведены номера передач, а также две шкалы, одна логарифм передаточного числа, другая величина передаточного числа.

В табл.1 приведена работа муфт управления, показаны положения муфт управления и соединяемые ими детали.

В табл. 2 приведены положения муфт управления на различных передачах и показан путь передачи крутящего момента.

В опорах корпуса 1 КП установлен первичный вал 2, на котором свободно расположены шестерни 3-5, зацепленные с шестернями 6-8. Шестерни 6 и 7 объединены в блок 9. Шестерни 6-8 размещены на валу 10 привода солнечной шестерни (а) 11. На валу 10 установлен трубчатый вал 12 привода водила (h) 13, на осях которого расположены сателлиты 14, зацепленные с эпициклическим колесом (b) 15 и солнечной шестерней (а) 11. Соосно валам 10 и 12 размещен вторичный (выходной) вал 16. Муфта А установлена на ступице первичного вала 2 между шестернями 3 и 4. Сдвоенная муфта В расположена между шестернями 4 и 5 на одном валу и блоком шестерен 9 и шестерней 8 на другом валу. Муфта С размещена на валу привода солнечной шестерни 10 между корпусом 1 и блоком 9. Муфта D установлена на шестерне 8. Муфта Е расположена на корпусе 1 рядом с муфтой D. Муфта F размещена на вторичном валу 16.

Работа КП осуществляется следующим образом.

1-я передача U^b_ah.

Крутящий момент с первичного вала 2 (фиг.1) по муфте А в первом положении (см. таблицу) поступает на шестерни 3 и 6, далее по блоку 9, шестерням 7-4, муфте В в первом положении, шестерням 5-8, по муфте D также в первом положении передается на вал 10 и солнечную шестерню 11 (а). Муфта С находится во втором (нейтральном) положении, а муфта Е также во втором положении удерживает эпициклическое колесо 15 (b) относительно корпуса КП 1. Момент снимается муфтой F также во втором положении с водила 13 (h) на вторичный вал 16.

На лучевой диаграмме (фиг.2) эта передача отражена лучами 3-6, 7-4, 5-8 и U^b_ah, направленными из т.0 к т.1.

2-я передача.

Переключаем муфту А в третье положение, остальные муфты в прежнем положении. Из трехпарного зацепления до ПМ получаем однопарное зацепление. Момент по муфтам А и В поступает на шестерни 5-8 и далее, как на 1-й передаче.

3-я передача.

Возвращаем муфту А в первое положение, а муфту В переключаем во второе положение (табл.2). Момент передается шестернями 3-6 (фиг.1 и 2), блоком 9, муфтой В во втором положении на шестерню 8 и далее, как 1-й передаче.

4-я передача.

Переключаем муфту А в третье положение. Момент передается шестернями 4-7 и далее, как на предыдущей передаче.

5-я передача U^a_bh.

Изменяем состояние ПМ заменяем местами вход момента и остановленное звено. Момент поступает на эпициклическое колесо (b) 15 по муфте D в третьем положении (см. таблицу), солнечная шестерня (а) 11 остановлена муфтой С в первом положении. Муфта Е в третьем (нейтральном) положении. Положения муфт А, В и F соответствуют 1-й передаче. До ПМ момент поступает, как на 1-й передаче, затем передается на эпициклическое колесо (b), снимается с водила (h) при остановленной солнечной шестерне (а).

6-я передача.

Переключаем муфту А в третье положение, остальные муфты в прежнем положении. До ПМ момент поступает, как на 2-й передаче, далее как на 5-й передаче.

7-я передача U_(a+h)-b.

Передача дифференциальная (суммирующая) момент поступает на солнечную шестерню (а) и водило (h), а снимается с эпициклического колеса (b). На солнечную шестерню момент поступает по муфте А в первом положении, шестерням 3-6, муфте С в третьем положении, валу 10. На водило момент передается через все три пары шестерен, по муфте D во втором положении и трубчатому валу 12. Момент снимается на вторичный вал муфтой F в первом положении.

8-я передача.

Возвращаем ПМ в состояние 5 и 6 передач, а пары шестерен в состояние 3 передачи. До ПМ момент передается, как на 3-ей передаче, далее как на 5-й передаче.

9-я передача.

Возвращаем муфты в положения 7-й передачи, но муфта А в третьем положении. На солнечную шестерню (а) момент поступает по шестерням 4-7, а на водило (h) по шестерням 5-8, остальное, как на 7-й передаче.

10-я передача U_ПМ 1,0.

Изменяем состояние ПМ, он передает момент не трансформируя, напрямую. До ПМ момент передается, как на 1-й передаче, но с шестерни 8 муфтой D во втором положении направляется на вал 12 и водило 13 (h) с которого снимается муфтой F во втором положении.

11-я передача.

Возвращаем ПМ в состояние 5, 6 и 8 передач, до ПМ момент передается, как на 4-й передаче (фиг.2 и таблицы).

12-я передача U_(a+b)-h Изменяем состояние ПМ, он работает как дифференциальный (суммирующий) механизм, но момент поступает на солнечную шестерню (а) и эпициклическое колесо (b), а снимается с водила (h). Эта передача соответствует 7-й передаче, но муфта D в третьем положении соединяет шестерню 8 с эпициклическим колесом 15, а муфта F во втором положении водило 13 с валом 16.

13-я передача.

Возвращаем ПМ в состояние 10 передачи, но муфта А в третьем положении. До ПМ момент передается, как на 2-й передаче, далее напрямую.

14-я передача.

Возвращаем ПМ в состояние 12-й передачи, но муфта А в третьем положении. До солнечной шестерни (а) момент поступает, как на 9-й передаче, а на эпициклическую шестерню b как на той же передаче, но по муфте D в третьем положении.

15-я передача Возвращаем ПМ в состояние 10-й и 13-й передач, до ПМ момент передается, как на 3-ей и 8-ой передачах.

16-я передача U_hb^a Изменяем состояние ПМ-по сравнению с 5-й, 6-й, 8-й и 11-й передачами заменяем местами вход и выход момента, солнечная шестерня по-прежнему остановлена. Момент поступает на водило (h) 13 по муфте D во втором положении, а снимается с эпициклического колеса (b) муфтой F в первом положении. До ПМ момент поступает, как на 1-й, 5-й и 10-й передачах.

17-я передача.

Возвращаем ПМ в состояние 10-й, 13-й и 15-й передач, но момент передается по эпициклическому колесу. До ПМ момент поступает, как на 4-й и 11-й передачах.

18-я передача.

Возвращаем ПМ в состояние 16-й передачи, муфты на входе КП в состоянии 2-й, 6-й и 13-й передач.

19-я передача.

Переключаем муфту А в первое положение, а муфту В во второе. До ПМ момент поступает, как на 3-ей, 8-й и 15-й передачах, далее как на предыдущей передаче.

20-я передача.

Переключаем муфту А в третье положение. До ПМ момент поступает, как на 4-й, 11-й и 17-й передачах, далее как на предыдущих передачах.

21-я передача U_ha^b Изменяем состояние ПМ по сравнению с 1-й и 4-й передачами заменяем местами вход и выход момента. Момент поступает на водило (h) 13 по муфте D во втором положении, как на трех предыдущих передачах, а снимается муфтой F в третьем положении от солнечной шестерни (а) 11 на вторичный вал 16. Эпициклическое колесо (b) 15 остановлено муфтой Е во втором положении. Положение муфт на входе КП соответствует 1-й передаче.

22-я передача.

Переключаем муфту А в третье положение, остальные муфты в положении предыдущей передачи. Момент до ПМ передается, как на 2-й передаче.

23-я передача.

Возвращаем муфту А в первое положение, а муфту В переключаем во второе положение. До ПМ момент передается, как на 3-ей передаче, далее как на предыдущих передачах.

24-я передача.

Переключаем муфту А в третье положение. До ПМ момент поступает, как на 4-й передаче, далее как на предыдущих.

Задний ход U_ab^h Изменяем состояние ПМ по сравнению с первыми четырьмя передачами заменяем местами остановленное звено и выход момента. Муфтой Е в первом положении останавливаем водило (h) 13, момент поступает на солнечную шестерню (а) по муфте D в первом положении, а снимается муфтой F в первом положении с эпициклического колеса (b) 15. Состояние остальных муфт соответствует 1-4 передачами для движения вперед.

При изменении внутреннего параметра планетарного механизма, равного отношению чисел зубьев эпициклического колеса и солнечной шестерни, а также передаточных чисел пар шестерен внешнего зацепления изменяется характер распределения передач КП. Возможно смещение дифференциальной (суммирующей) передачи (фиг.3, 1-я передача) в зону передач заднего хода при соответствующем подборе разницы передаточных чисел на входе к солнечной шестерне и водилу.

Экономический эффект выражается в расширении эксплуатационных показателей транспортного средства за счет увеличения числа передач и диапазона КП. По сравнению с прототипом в предлагаемой КП добавились пара шестерен внешнего зацепления и две простые муфты, причем все муфты стали простыми, вал привода водила укорочен. Число передач для движения вперед увеличилось с 10 до 24, число передач заднего хода удвоилось, диапазон КП, равный отношению передаточных чисел низшей и высшей передач, может достигать 35 (фиг.3, внизу).

Формула изобретения

КОРОБКА ПЕРЕДАЧ, содержащая корпус с размещенными в нем валами, шестернями внешнего зацепления, однорядным планетарным механизмом, муфтами управления, причем первичный и вторичный валы несоосны, две шестерни свободно установлены на первичном валу и зацеплены с шестернями, объединенными в блок, на ступице первичного вала между шестернями расположена муфта для выборочного соединения этих шестерен с валом, на вторичном валу установлена муфта для выборочной связи его с одним из трех звеньев планетарного ряда, отличающаяся тем, что блок шестерен установлен непосредственно на валу привода солнечной шестерни, на этом валу и первичном валу дополнительно свободно установлены две взаимозацепленные шестерни, на которых расположена сдвоенная муфта, взаимодействующая с блоком шестерен и отдельной шестерней первичного вала, одна муфта установлена на ступице вала привода солнечной шестерни между корпусом и блоком шестерен, две муфты размещены между шестернями и планетарным механизмом, одна для выборочного соединения отдельной шестерни с одним из звеньев планетарного ряда, другая для остановки водила или эпициклической шестерни относительно корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6