Раздаточная коробка

 

Изобретение относится к машиностроению. На выходе короткого трубчатого вала двухвальной восьмиступенчатой несоосной раздаточной коробки малой металлоемкости со свободно установленными на валах шестернями расположен дифференциал. Одна шестерня дифференциала закреплена на валу привода заднего моста, другая шестерня закреплена на валу привода переднего моста, проходящего внутри трубчатого короткого вала. Трехпозиционная муфта на выходе короткого трубчатого вала взаимодействует с венцами дифференциала и(или) вала привода переднего моста. Расширены эксплуатационные возможности транспортного средства за счет обеспечения возможности выбора режимов работы ведущих мостов: передний привод с колесной формулой 4х2, дифференциальный или блокированный приводы с колесной формулой 4х4. 2 ил.

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 восьмиступенчатые КП (коробки передач), совмещенные с раздаточной коробкой (РК), например, КП автомобиля КАЗ-4640 (см. с. 63, рис. 40).

Эта многоступенчатая раздаточная коробка (МРК) также сложна и металлоемка, она имеет недостаточные эксплуатационные возможности, ее невозможно применять с базовой двухвальной несоосной КП; Двухвальные несоосные КП применяют в переднеприводных автомобилях не только при поперечном расположении двигателя и трансмиссии, но и при их продольной компоновке, например автомобиль М-2141. Переднеприводные автомобили часто являются основой для создания полноприводных модификаций, причем автомобиль может работать как в переднеприводном, так и полноприводном вариантах.

Известна восьмиступенчатая несоосная дифференциальная РК малой металлоемкости по патенту N 2021916 (Бюл. N 20 от 30.10.94).

PK содержит картер с размещенными в нем параллельно валами, на которых свободно установлены шестерни, причем на первичном валу две шестерни отдельные, а три объединены в блок, одна из них зацеплена с шестерней, установленной на коротком трубчатом валу привода дифференциала, внутри этого вала расположен вал привода переднего моста, одна центральная шестерня дифференциала закреплена на валу привода заднего моста, другая центральная шестерня дифференциала закреплена на валу привода переднего моста, на котором установлены отдельная шестерня, зацепленная c шестерней блока первичного вала, а также две шестерни, объединенные в блок и зацепленные c отдельными шестернями первичного вала, между отдельными шестернями установлены трехпозиционные муфты переключения передач, на зубчатых венцах отдельных шестерен, расположенных рядом с блоками шестерен, установлены противоположно развернутые полумуфты одностороннего действия, взаимосвязанные одной вилкой переключения, отдельная шестерня заднего хода с муфтой переключения установлена на оси между ведущей и ведомой шестернями заднего хода.

Эта РК ограничивает эксплуатационные возможности транспортного средства, т.к. обеспечивает работу только в режимах с колесной формулой 4х4.

Задачей изобретения является расширение эксплуатационных возможностей транспортного средства за счет увеличения возможности выбора режима работы ведущих мостов.

Технический результат достигается тем, что ведущая шестерня заднего хода закреплена в средней части блока шестерен первичного вала, ведомая шестерня заднего хода закреплена на трехпозиционной муфте короткого трубчатого вала привода дифференциала, этот вал разделен на две части, между ними на валу привода переднего моста закреплен зубчатый венец, по обе стороны от него расположены зубчатые венцы, один из них закреплен на корпусе дифференциала, а другой - на коротком трубчатом валу, на этом зубчатом венце установлена трехпозиционная муфта для выборочного соединения или с венцом вала привода переднего моста или с венцом корпуса дифференциала или трех венцов одновременно.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема несоосной МРК 8R4 (8 передач переднего хода и 4 передачи заднего хода) с симметричным дифференциалом и трехпозиционной муфтой управления этим дифференциалом. Муфты А, В и С показаны в нейтральном положении, фактически полумуфты В в этом положении не фиксируются, а только проходят его при переключении передач, муфта R в левом положении выключена.

На фиг. 2 представлена лучевая диаграмма с таблицей положений муфт переключения на различных передачах, номера которых (8--1) указаны над верхней горизонталью. Передачи заднего хода обозначены под нижней горизонталью (4R--1R). На горизонтальных шкалах лучевой диаграммы в логарифмическом виде представлены величины передаточных чисел пар шестерен и передач. Вертикальный луч указывает на передаточное число, равное единице. 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 картера МРК 1 (см. фиг. 1) параллельно расположены первичный вал 2 и короткий трубчатый вал 3 привода дифференциала. Внутри короткого трубчатого вала 3 установлен вал привода переднего моста 4, соосно этим валам расположен вал привода заднего моста 5. Шестерни 6-9 свободно установлены на первичном валу 2, шестерни 8 и 9 объединены в блок 10, на котором также закреплена ведущая шестерня заднего хода 11. На валу привода переднего моста 4 свободно установлены шестерни 12, 13 и 14, которые зацеплены соответственно с шестернями 6, 7 и 8. Шестерня 15 также свободно установлена на коротком трубчатом валу 3 и зацеплена с шестерней 9. Шестерни 12 и 13 объединены в блок 16. На ступице первичного вала 2 между шестернями 6 и 7 расположена трехпозиционная муфта 17 (А). Полумуфты одностороннего действия 18 и 19 (В) установлены на зубчатых венцах шестерен 7 и 14, они взаимосвязаны вилкой переключения 20. Трехпозиционная муфта 21 (С) установлена на ступице короткого трубчатого вала 3 между шестернями 14 и 15, на муфте 21 закреплена ведомая шестерня заднего хода 22. Между шестернями 11 и 22 на оси расположена отдельная шестерня заднего хода 23, совмещенная с муфтой переключения R. На выходе короткого трубчатого вала 3 закреплен зубчатый венец 24, рядом с ним расположен зубчатый венец 25, закрепленный на валу привода переднего моста 4. Зубчатый венец 26 водила дифференциала 27 расположен рядом с венцом 25. Корпус (водило) дифференциала 27 установлен в подвижной опоре картера МРК 1. Сателлиты 28 установлены на оси (крестовине) 29 и зацеплены с шестерней 30, которая закреплена на валу 4 привода переднего моста, и с шестерней 31, которая закреплена на валу 5 привода заднего моста. На зубчатом венце 24 расположена муфта 32 (Д) переключения режимов работы дифференциала.

Полумуфты одностороннего действия 18 и 19 могут быть установлены иначе: полумуфта 18 на венце шестерни 8 первичного вала 2, а полумуфта 19 - на венце шестерни 13 вала привода переднего моста 4.

Дифференциал может быть симметричным, как на фиг. 1, и распределять крутящий момент как между мостами при колесной формуле 4х4, так и между тележками мостов при колесной формуле 8х8 и т.д., или несимметричным - между мостом и тележкой мостов при колесной формуле 6х6.

МРК может быть скомпонована и с другими несоосными КП с шестернями свободно установленными на валах, например КП по авт. св. NN: 1654038, 1717418, 1773746.

Работа МРК осуществляется следующим образом.

Первая передача Муфты А, В и R находятся в левом положении, а муфта С - в правом (см. фиг. 2, положения муфт переключения в таблице справа над т.1). Крутящий момент от первичного вала 2 (см. фиг. 1) передается парой шестерен 6-12, трубчатым валом 16 блока шестерен, полумуфтой 19, (полумуфта 18 выключена), парой шертерен 14-8, трубчатым валом 10 блока шестерен, парой шестерен 9-15, по муфте С на трубчатый вал 3. От ступицы 24 трубчатого вала 3 крутящий момент поступает на венец 26 водила 27 дифференциала или венца 25 вала привода переднего моста 4.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) этой передаче соответствуют три последовательно соединенных луча: из т. 0 на средней горизонтали слева пологий луч 6-12 направо вверх к т. 5, далее луч 14-8 вниз к средней горизонтали и самый пологий луч 9-15 к т. 1 на верхней горизонтали.

Муфта Д (32) может обеспечить три режима работы: I - муфта Д (32) находится в крайнем левом положении (см. фиг. 1, нижнее положение муфты 32): левый венец муфты Д соединен с венцом 24 короткого трубчатого вала 3, а правый венец - с венцом 25 вала привода переднего моста 4. В этом положении муфты Д дифференциал отключен и крутящий момент на задний мост не поступает - трансмиссия работает в переднеприводном режиме с колесной формулой 4х2.

II - смещаем муфту Д на шаг вправо (см. фиг. 1, положение муфты 32 над картером 1): левый венец муфты Д также соединен с венцом 24 трубчатого вала 3, а правый венец соединен с венцом 26 корпуса дифференциала 27. Крутящий момент крестовиной 29 и сателлитами 28 распределяется на шестерни 30 и 31, а от них на передний и задний мосты - трансмиссия работает в дифференциальном режиме с колесной формулой 4х4.

III - смещаем муфту Д в крайнее правое положение (см. фиг. 1, положение муфты 32 слева вверху у дифференциала 27): муфта Д левым венцом соединяет венец 24 короткого трубчатого вала 3 c венцом 25 привода переднего моста 4, правый венец муфты 32 (Д) взаимосвязан с венцом 26 дифференциала 27. Трансмиссия работает в блокированном режиме c колесной формулой 4х4.

Вторая передача Переключаем муфту В в правое положение (см. фиг. 2) таблица вверху над т. 2), полумуфта, 19 выключается, а полумуфта 18 включается, при этом выключаем из работы пару шестерен 14-8 и включаем пару шестерен 13-7. Крутящий момент от первичного вала 2 (см. фиг. 1) передается парой шестерен 6-12, трубчатым валом 16 блока шестерен, парой шестерен 13-7, полумуфтой 18, трубчатым валом 10 блока шестерен и далее как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют три луча: из т. 0 пологий луч 6-12 направо вверх, затем вертикальный луч 13-7 вниз, далее пологий луч 9-15 направо вверх к т. 2.

Третья передача Переключаем муфту А в правое положение, а муфту В в левое положение: вместо пары шестерен 6-12 включаем пару шестерен 7-13, а полумуфты 18 и 19 возвращаем в положение первой передачи. Крутящий момент передается от первичного вала 2 парой шестерен 7-13, полумуфтой 19 и далее как на 1-й передаче.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат три луча: из т. 0 вертикальный луч 7-13 вверх к т. 7, далее луч 14-8 направо вниз, затем пологий луч 9-15 направо вверх к т. 3.

Четвертая передача Возвращаем муфту В в правое положение, как на второй передаче, - выключаем из работы две пары шестерен. Крутящий момент от первичного вала 2 передается муфтой А, фланцем и венцами шестерни 7, полумуфтой 18, парой шестерен 8-14 и далее как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена пологим лучом 9-15 из т. 0 к т. 4.

Пятая передача Все муфты в левом положении, - вместо пары шестерен 9-15 включаем пару шестерен 6-12. Крутящий момент передается от первичного вала 2 парой шестерен 6-12, трубчатым валом 16 блока шестерен, полумуфтой 19, фланцем и венцами шестерни 14, муфтой 21 (С) на короткий трубчатый вал 3 и далее как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствует пологий луч 6-12 из т. 0 направо вверх к т. 5.

Шестая передача Переключаем муфту В в правое положение - включаем в работу еще две пары шестерен. Крутящий момент от первичного вала 2 до шестерни 8 передается как на 2-й передаче, далее парой шестерен 8-14, которая по сравнению с первой передачей работает в другом направлении, муфтой С на трубчатый вал 3, далее как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена тремя лучами: пологий луч 6-12 направо вверх к т. 5, затем вертикальный луч 13-7 вниз, далее луч 8-14 налево круто вверх к т. 6.

Седьмая передача Муфта А в правом положении, остальные муфты в левом положении - из работы выключены две пары шестерен. Крутящий момент от первичного вала 2 передается парой шестерен 7-13, полумуфтой 19, далее как на 5-й передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена вертикальным лучом к т. 7.

Восьмая передача - ускоряющая
Переключаем муфту В в правое положение. Крутящий момент передается от первичного вала 2 муфтой 17 (А), фланцем и венцами шестерни 7, полумуфтой 18, парой шестерен 8-14, которая работает в другом направлении по сравнению с 1-й и 3-й передачами, далее как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучом 8-14 из т. 0 налево круто вверх к т. 8.

Передачи заднего хода включаются перемещением муфты R из левого положения в правое, муфта С должна находится в нейтральном положении, при этом отдельная шестерня заднего хода 23 войдет в зацепление с ведущей шестерней 11 и ведомой шестерней 22. Положения остальных муфт соответствуют положениям четырех первых передач переднего хода (см. фиг. 2, нижняя и верхняя таблицы).

Первый задний ход - 1R
Муфты А и В находятся в левом положении, муфта С - в нейтральном, а муфта R - в правом (см. фиг. 2, нижняя таблица справа под т. 1R). Крутящий момент от первичного вала 2 до блока шестерен 8 и 9 первичного вала передается как на первой передаче переднего хода, от блока шестерен крутящий момент передается рядом шестерен заднего хода 11-23-22 и по муфте С на короткий трубчатый вал 3, затем как на предыдущих передачах (см. фиг. 1).

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют три луча: из т. 0 слева на средней горизонтали пологий луч 6-12 направо вверх к. т. 5, затем луч 14-8 направо вниз, далее пологий луч 11-23-22 также направо вниз к т. 1R.

Второй задний ход - 2R
Переключаем муфту В в правое положение, по сравнению с первым задним ходом выключили из работы пару шестерен 14-8 и заменили ее парой шестерен 13-7. Крутящий момент до блока шестерен 8-11-9 передается как на второй передаче переднего хода, а от блока - как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат три луча: пологий луч 6-12 направо вверх, вертикальный луч 13-7 вниз и далее пологий луч 11-23-22 также вниз направо к т. 2R.

Третий задний ход - 3R
Переключаем муфты А и В в противоположные положения. Крутящий момент до блока шестерен 8-11-9 передается как на третьей передаче переднего хода, далее как на двух предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют три луча: из т. 0 вертикальный луч 7-13 вверх к т. 7, затем луч 14-8 направо вниз, далее пологий луч 11-23-22 направо вниз к т. 3R.

Четвертый задний ход - 4R
Переключаем муфту В в правое положение - выключаем из работы две пары шестерен. Крутящий момент от первичного вала 2 передается до блока шестерен 8-11-9 как на 4-й и 8-й передачах переднего хода, затем рядом шестерен заднего хода 11-23-22, муфтой С на короткий трубчатый вал 3 и далее в соответствии с режимом работы, заданным муфтой Д (см. фиг. 1).

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат один пологий луч 11-23-22 направо вниз к т. 4R (см. фиг. 2).

Положительный эффект выражается в расширении эксплуатационных возможностей транспортного средства - три режима работы подключения ведущих мостов.

Формула изобретения

Раздаточная коробка, содержащая картер с размещенными в нем параллельно валами, на которых свободно установлены шестерни, причем на первичном валу две шестерни отдельные, а три объединены в блок, одна из них зацеплена с шестерней, установленной на коротком трубчатом валу привода дифференциала, внутри этого вала расположен вал привода переднего моста, одна центральная шестерня дифференциала закреплена на валу привода заднего моста, другая центральная шестерня дифференциала закреплена на валу привода переднего моста, на котором установлены отдельная шестерня, зацепленная с шестерней блока первичного вала, а также две шестерни, объединенные в блок и зацепленные с отдельными шестернями первичного вала, между отдельными шестернями установлены трехпозиционные муфты переключения передач, на зубчатых венцах отдельных шестерен, расположенных рядом с блоками шестерен, установлены полумуфты одностороннего действия, взаимосвязанные одной вилкой переключения, отдельная шестерня заднего хода с муфтой переключения установлена на оси между ведущей и ведомой шестернями заднего хода, отличающаяся тем, что ведущая шестерня заднего хода закреплена в средней части блока шестерен первичного вала, ведомая шестерня заднего хода закреплена на трехпозиционной муфте короткого трубчатого вала привода дифференциала, этот вал разделен на две части, между ними на валу привода переднего моста закреплен зубчатый венец, по обе стороны от него расположены зубчатые венцы, один из них закреплен на корпусе дифференциала, а другой - на коротком трубчатом валу, на этом зубчатом венце установлена трехпозиционная муфта для выборочного соединения или с венцом вала привода переднего моста, или с венцом корпуса дифференциала, или трех венцов одновременно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2