Раздаточная коробка

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению. Раздаточная коробка содержит корпус, соосные первичный, вторичный валы и параллельный им промежуточный вал, дифференциал, связанный со вторичным валом, трехпозиционную муфту, установленную между парами низших передач на ступице вторичного вала, муфту переключения с шестерней заднего хода, установленную на оси между вторичным и промежуточным валами, две сдвоенные муфты переключения, состоящие каждая из полумуфт одностороннего действия, взаимосвязанных вилкой переключения, и четырехпозиционную муфту, установленную на венце вторичного вала и выборочно соединяющую шестерни промежуточного вала с шестернями вторичного вала или с шестернями дифференциала. Снижена металлоемкость коробки при улучшении эксплуатационных возможностей, повышен кпд. 3 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 8-ступенчатые КП (коробки передач), совмещенные с раздаточной коробкой (РК), например КП автомобиля КАЗ-4540 (см. с.63, рис.40). Базовая 4-ступенчатая трехвальная КП объединена в одном блоке с замедляющим делителем. Установка переднего делителя снизила металлоемкость агрегата по сравнению с агрегатами обычной компоновки, когда для каждой передачи требуется пара шестерен, 8 передач переднего хода реализуются за счет 10-ти шестерен и две передачи заднего хода требуют еще трех шестерен. КП агрегатируется вместе с дифференциальной одноступенчатой раздаточной коробкой (РК), в которой три шестерни работают в режиме демультипликатора (см. с.74, рис. 50). Агрегат в целом содержит 16 шестерен внешнего зацепления, симметричный дифференциал, четыре муфты переключения и одну муфту блокировки дифференциала.

Эта многоступенчатая раздаточная коробка (МРК) также сложна и металлоемка, она имеет недостаточные эксплуатационные возможности.

Задачей изобретения является снижение металлоемкости агрегата и расширение его эксплуатационных возможностей.

Технический результат достигается тем, что на первичном валу шестерня закреплена, шестерни передач на промежуточном валу установлены свободно, а шестерня привода этого вала закреплена и зацеплена с шестерней, свободно установленной на выходе вторичного вала, на широком венце этой шестерни расположена четырехпозиционная муфта переключения, под муфтой на вторичном валу закреплен узкий венец, рядом с ним расположен широкий венец, который трубчатым валом связан с шестерней дифференциала.

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

На фиг. 2 приведен фрагмент кинематической схемы дифференциала с муфтой управления другого порядка переключения.

На фиг.3 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. На крайних горизонталях величина передаточных чисел приведена к вторичному валу, а на средней - к промежуточному валу. 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 корпуса МРК 1 (см. фиг.1) расположены первичный 2 и вторичный 3 валы, соосно им расположен вал привода заднего моста (тележки задних мостов) 4, параллельно соосным валам расположен вал привода переднего моста (тележки передних мостов) 5. Шестерня 6 выполнена совместно с первичным валом 2 и зацеплена с шестерней 7, которая свободно установлена на валу 5. На валу 5 свободно установлены шестерни 8, 9 и 10, которые зацеплены соответственно с шестернями 11, 12 и 13, свободно установленными на вторичном валу 3. Ведущая шестерня заднего хода 14 расположена между шестернями 9 и 10, образует с ними блок шестерен, напротив шестерни 14 на ступице муфты С вторичного вала 3 закреплена ведомая шестерня заднего хода 15, между шестернями 14 и 15 на оси установлена отдельная шестерня заднего хода 16 с муфтой переключения R. На выходе вторичного вала 3 закреплена крестовина дифференциала (водило) 17 с сателлитами 18. Сателлиты 18 зацеплены с шестерней 19, которая закреплена на валу 4 привода заднего моста, они также зацеплены с шестерней 20, которая трубчатым валом соединена с широким венцом 21. Между шестерней 13 и венцом 21 на вторичном валу 3 свободно установлена шестерня 22 с широким венцом, эта шестерня зацеплена с шестерней 23 привода вала 5. Между широкими венцами 21 и шестерней 22 на вторичном валу 3 закреплен узкий венец 24.

Сдвоенная муфта переключения А состоит из полумуфты 25, установленной на венце шестерни 11, и полу муфты 26, установленной на венце шестерни 7 напротив полумуфты 25. Обе полумуфты взаимосвязаны вилкой переключения 27. Аналогичная сдвоенная муфта В состоит из полумуфты 28, установленной на венце шестерни 12, и полумуфты 29, установленной на венце шестерни 8, обе полумуфты взаимосвязаны вилкой переключения 30. Четырехпозиционная муфта Д (31) расположена на венце 21 и венце шестерни 22.

Противоположно развернутые полумуфты 25, 26 и 28, 29 одностороннего действия могут быть установлены иначе: полумуфта 25 - на венце шестерни 6 первичного вала 2, а полумуфта 28 - на венце шестерни 11, взаимосвязанные с ними полумуфты должны быть установлены напротив первых полумуфт: полумуфта 26 - на венце шестерни 8, а полумуфта 29 - на венце шестерни 9 при соответствующем удлинении венцов.

Венцы муфт Д (31) и шестерен также могут отличаться: широкие венцы шестерен и средней ширины правый венец муфты, узкие венцы левой части муфты и венца 24, расстояние между венцом 24 и венцом шестерни 22 больше зазора между венцами 21 и 24 (см. фиг.1 справа); малые зазоры между венцом 24 и венцами шестерен (см. фиг.2), средняя ширина венцов 21, 24 и муфты 31, широкий венец шестерни 22. На трубчатом валу шестерни дифференциала 20 между венцом 21 и корпусом возможна установка еще одного узкого венца.

Узел деления потока мощности РК может быть выполнен отдельно (см. фиг. 2).

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

Работа МРК осуществляется следующим образом: Первая передача Муфты А и С находятся в правом положении, а муфты В и R - в левом (см. фиг.3, положения муфт переключения в таблице справа над т.1). Крутящий момент от первичного вала 2 передается парой шестерен 6-7, полумуфтой 26, парой шестерен 8-11, полумуфтой 28, парой шестерен 12-9 по блоку шестерен, парой шестерен 10-13 по муфте Д на вторичный вал 3. От вторичного вала 3 крутящий момент поступает на водило 17 дифференциала и сателлитами 18 распределяется на шестерни 19 и 20.

Муфта Д (31) может обеспечить четыре режима работы: 1. Муфта Д (31) находится в крайнем левом положении: правый венец муфты Д соединен с венцом 24 вторичного вала 3, а левый венец - с венцом шестерни 22, крутящий момент от вторичного вала 3 передается по паре шестерен 22-23 и валу 5 на передний мост, в этом положении муфты Д дифференциал отключен и крутящий момент на задний мост не поступает (см. фиг.1). Трансмиссия работает в переднеприводном режиме с колесной формулой 4х2.

2. Смещаем муфту Д на шаг вправо: правый венец муфты Д соединяет между собой венцы 24 и 21, дифференциал при этом заблокирован, крутящий момент по дифференциалу передается на задний мост, левый венец муфты Д зацеплен с венцом шестерни 22 и обеспечивает передачу крутящего момента и на передний мост. Трансмиссия работает в заблокированном режиме с колесной формулой 4х4.

3. Смещаем муфту Д еще на шаг вправо (см. фиг.1 справа): муфта Д соединяет венец 21 с венцом шестерни 22, при этом муфта Д вышла из зацепления с венцом 24 вторичного вала. Трансмиссия работает в дифференциальном режиме с колесной формулой 4х4.

4. Смещаем муфту Д в крайнее правое положение: муфта Д выходит из зацепления с венцом шестерни 22 привода переднего моста, левый узкий венец муфты Д входит в зацепление с венцом 24 вторичного вала, а правый венец муфты зацеплен с венцом 21 шестерни 20 дифференциала, дифференциал заблокирован, т.к. муфта Д замкнула два звена дифференциала: водило 17 и шестерню 20. Трансмиссия работает в режиме заднеприводного автомобиля с колесной формулой 4х2.

На лучевой диаграмме (см. фиг.3) эта передача представлена четырьмя лучами: из т. 7 слева на верхней горизонтали пологий луч 6-7 направо вниз к средней горизонтали, затем вертикальный луч 8-11 вверх к т.5, далее луч 12-9 направо вниз и пологий луч 10-13 направо вверх к т.1.

Вторая передача Переключаем муфту В в правое положение, полумуфта 28 выключается, а полумуфта 29 включается, при этом выключаем из работы две пары шестерен: 8-11 и 12-9. Крутящий момент от первичного вала 2 передается парой шестерен 6-7, полумуфтой 26, ступицей и венцом шестерни 8, полумуфтой 29, трубчатым валом блока шестерен и далее, как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют два луча: из т.7 пологий луч 6-7 направо вниз, затем пологий луч 10-13 направо вверх к т.2.

Третья передача Переключаем муфты А и В в левое положение, выключаем полумуфты 26 и 29, а включаем полумуфты 25 и 28, вместо пары шестерен 6-7 включаем пару 12-9. Крутящий момент передается от первичного вала 2 полумуфтой 25, венцом и ступицей шестерни 11, полумуфтой 28, парой шестерен 12-9 и далее, как на предыдущих передачах. В этом положении муфт шестерни 7 и 8 вращаются вхолостую.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат два луча: из т.7 средний луч 12-9 вниз направо, далее пологий луч 10-13 к т.3.

Четвертая передача Возвращаем муфту В в правое положение, как на второй передаче. Крутящий момент от первичного вала 2 передается полумуфтой 25, парой шестерен 11-8, полумуфтой 29 и далее, как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.7 вертикальный луч 11-8 вниз, затем пологий луч 10-13 направо вверх к т.4.

Пятая передача Возвращаем муфту А в правое положение, как на первой и второй передачах, муфты В и С переключаем в левое положение. Полумуфты 25 и 29 выключены, а полумуфты 26 и 28 включены, муфта С вместо шестерни 13 подключила к вторичному валу 3 шестерню 12. Крутящий момент передается от первичного вала 2 парой шестерен 6-7, полумуфтой 26, парой шестерен 8-11, которая по сравнению с первой передачей работает в другом направлении, полумуфтой 28, венцом и ступицей шестерни 12, муфтой С на вторичный вал 3 и далее, как на всех передачах.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют два луча: из т.7 пологий луч 6-7, затем вертикально вверх к т.5 луч 8-11.

Шестая передача Переключаем муфту В в правое положение. Крутящий момент от первичного вала 2 передается парой шестерен 6-7, полумуфтой 26, ступицей и венцом шестерни 8, полумуфтой 29, парой шестерен 9-12, которая по сравнению с первой передачей работает в другом направлении, муфтой С на вторичный вал 3.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: пологий луч 6-7 направо вниз и ускоряющий луч 9-12 налево вверх к т.6.

Седьмая передача - прямая Все муфты в левом положении. Крутящий момент от первичного вала 2 передается полумуфтой 25, венцом и ступицей шестерни 11, полумуфтой 28, венцом и ступицей шестерни 12, далее муфтой С на вторичный вал 3.

На лучевой диаграмме эта передача представлена т.7 слева на верхней горизонтали.

Восьмая передача - ускоряющая
Переключаем муфту В в правое положение. Крутящий момент передается от первичного вала 2 полумуфтой 25, парой шестерен 11-8, полумуфтой 29 и далее, как на шестой передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.7 вертикально вниз луч 11-8, далее луч 9-12 налево круто вверх к т.8.

Передачи заднего хода включаются перемещением муфты R из левого положения в правое, муфта С должна находиться в нейтральном положении, при этом отдельная шестерня заднего хода 16 войдет в зацепление с ведущей шестерней 14 и ведомой шестерней 15. Положения остальных муфт соответствуют положениям четырех первых передач переднего хода (см. фиг.3, нижняя и верхняя таблицы).

Первый задний ход - 1R
Муфты А, С и R находятся в правом положении, а муфта В - в левом (см. фиг.3, нижняя таблица справа под т.1R). Крутящий момент от первичного вала 2 до блока шестерен передается, как на первой передаче переднего хода, от блока шестерен крутящий момент передается рядом шестерен заднего хода 14-16-15 и по муфте С на вторичный вал 3, затем на дифференциал и далее, как на предыдущих передачах (см. фиг.1).

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют четыре луча: из т.7 слева на верхней горизонтали пологий луч 6-7 направо вниз, затем вертикально вверх луч 8-11 к т.5, далее луч 12-9 направо вниз и пологий луч 14-16-15 также направо вниз к т.1R.

Второй задний ход - 2R
Все муфты в правом положении, по сравнению с первым задним ходом выключили из работы две пары шестерен: 8-11 и 12-9. Крутящий момент до блока шестерен передается, как на второй передаче переднего хода, а от блока, как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат два луча: пологий луч 6-7 направо вниз и далее пологий луч 14-16-15 также направо вниз к т.2R.

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

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют два луча: из т.7 средний луч 12-9 направо вниз, далее пологий луч 14-16-15 направо вниз к т. 3R.

Четвертый задний ход - 4R
Переключаем муфту В в правое положение. Крутящий момент от первичного вала 2 передается полумуфтой 25, парой шестерен 11-8, полумуфтой 29, блоком шестерен, рядом шестерен заднего хода 14-16-15, муфтой С на вторичный вал 3 и далее в соответствии с режимом работы, заданным муфтой Д (см. фиг.1).

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат два луча: из т.7 вертикально вниз луч 11-8, затем пологий луч 14-16-15 направо вниз к т.4R (см. фиг.3).

При другом конструктивном исполнении муфты 31 (Д) и венцов шестерен 20 и 22 (см. фиг.2) реализуется иной порядок работы:
I - муфта 31 в крайнем левом положении: левый венец муфты находится на широком венце шестерни 22 слева (см. фиг.2, верхнее положение муфты), правый венец муфты блокирует дифференциал, т.к. замыкает между собой узкий венец 24 вторичного вала 3 и водила 17 дифференциала, а также узкий венец 21 шестерни дифференциала 20. Трансмиссия работает в блокированном режиме с колесной формулой 4х4.

II - смещаем муфту 31 на один шаг вправо (см. фиг.2, второе положение сверху): левый венец муфты находится на широком венце шестерни 22 справа, правый венец муфты вышел из зацепления с узким венцом 24 вторичного вала 3 и находится на венце 21 шестерни 20 дифференциала - дифференциал разблокирован. Трансмиссия работает в дифференциальном режиме с колесной формулой 4х4.

III - смещаем муфту 31 еще на шаг вправо (см. фиг.2, второе положение снизу): правый венец муфты вышел из зацепления с венцом 21 шестерни 20 дифференциала - дифференциал отключен, левый венец муфты 31 замыкает между собой венец 24 вторичного вала 3 и широкий венец шестерни 22. Крутящий момент от вторичного вала 3 передается по левому венцу муфты 31 парой шестерен 22-23, валом 5 на привод переднего моста. Трансмиссия работает в переднеприводном режиме с колесной формулой 4х4.

IV - смещаем муфту 31 в крайнее правое положение (см. фиг.2, нижнее положение муфты): левый венец вышел из зацепления с широким венцом шестерни 22 и отключил привод переднего моста, этот венец муфты замкнул между собой венец 24 вторичного вала 3 и водила 17 дифференциала, а также венец 21 шестерни дифференциала 20 - дифференциал заблокирован, крутящий момент от вторичного вала 3 по заблокированному дифференциалу передается на вал 4 привода заднего моста. Трансмиссия работает в заднеприводном режиме с колесной формулой 4х2. При другом конструктивном исполнении - два узких венца на трубчатом валу шестерни 20, левый венец муфты 31 замкнет венец 24 вторичного вала 3, а правый венец замкнет второй венец шестерни 20, расположенный между венцом 21 и стенкой корпуса.

Положительный эффект выражается в снижении металлоемкости агрегата на три шестерни и расширении его эксплуатационных возможностей - четыре режима работы вместо двух, а также в увеличении кпд трансмиссии за счет прямой передачи крутящего момента от дифференциала к заднему мосту (мостам задней тележки).

Формула изобретения

Раздаточная коробка, содержащая корпус с размещенными в нем первичным, вторичным и промежуточным валами, причем первичный и вторичный валы установлены соосно, а промежуточный вал расположен параллельно соосным валам, шестерни на вторичном валу установлены свободно и постоянно зацеплены с шестернями промежуточного вала, между парами шестерен низших передач на ступице вторичного вала установлена трехпозиционная муфта, на ней закреплена ведомая шестерня заднего хода, отдельная шестерня заднего хода с муфтой переключения установлена на оси, расположенной между вторичным и промежуточным валами, вторичный вал связан с дифференциалом, отличающаяся тем, что шестерня закреплена на первичном валу и зацеплена с шестерней, свободно установленной на промежуточном валу, на котором также свободно установлены еще одна шестерня и блок из двух шестерен низших передач и ведущей шестерни заднего хода, между первыми тремя рядами шестерен расположены две сдвоенные муфты переключения, каждая из которых состоит из двух полумуфт одностороннего действия, взаимосвязанных вилкой переключения, одна полумуфта установлена на венце шестерни промежуточного вала, другая полумуфта установлена напротив первой полумуфты или на шестерне первичного вала, или на шестерне вторичного вала, одна полумуфта второй сдвоенной муфты установлена на шестерне промежуточного вала второго или третьего ряда шестерен, другая полумуфта установлена напротив на шестерне вторичного вала, на выходе вторичного вала закреплено водило дифференциала с сателлитами, одна шестерня дифференциала закреплена на валу привода заднего моста, другая шестерня дифференциала трубчатым валом, расположенным на вторичном валу, соединяется с широким венцом, рядом с ним расположен узкий венец, закрепленный на вторичном валу, на этом валу свободно установлена шестерня с широким венцом, зацепленная шестерней, закрепленной на промежуточном валу, на венцах шестерен дифференциала, а также на венце вторичного вала установлена четырехпозиционная муфта, которая выборочно соединяет широкий венец шестерни привода промежуточного вала с венцом вторичного вала или те же венцы с широким венцом шестерни дифференциала или только широкие венцы шестерен или венец вторичного вала с широком венцом шестерни дифференциала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3