Коробка передач

 

Изобретение относится к машиностроению. Технический результат: снижение сложности конструкции и металлоемкости КП при одновременном увеличении числа передач. Коробка передач содержит соосные первичный и вторичный валы и параллельный им промежуточный вал, на которых размещены шестерни для взаимного зацепления. Между тремя первыми парами шестерен расположены двухпозиционные сдвоенные муфты переключения, состоящие каждая из двух двухпозиционных полумуфт, взаимосвязанных вилкой переключения. Одна из полумуфт установлена на венце шестерни, свободно установленной относительно промежуточного вала. Другая полумуфта установлена напротив первой полумуфты на венце шестерни выходного или входного валов. Две трехпозиционные муфты переключения расположены на ступицах вторичного вала между парами шестерен низких передач и заднего хода. 2 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к трансмиссии транспортных машин.

Известны агрегаты трансмиссии со ступенчатым изменением передаточных чисел, содержащие шестерни, валы, их опоры, устройства переключения передач, применяемые в отечественных и зарубежных автомо6илях (Автомобили: Конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия. /Под ред. А.И. Гришкевича. - Мн.: Выш. шк., 1985. - 240 с.).

Эти агрегаты конструктивно сложны и металлоемки.

Наиболее близкой к предлагаемой коробке передач (КП) является 10-ти ступенчатая КП автомобиля КамАЗ-5320 (см. с. 91, рис. 3. 12).

10-ти ступенчатая КП выполнена на базе 5-ти ступенчатой трехвальной соосной КП, дополненной ускоряющим передним делителем. Базовая КП состоит из корпуса с размещенными в нем валами, причем входной (первичный) и выходной (вторичный) валы установлены соосно, а промежуточный вал расположен параллельно соосным валам. На промежуточном валу закреплены 6 шестерен, три из них изготовлены заодно в валом, все шестерни промежуточного вала взаимозацеплены с другими шестернями, одна из них изготовлена вместе с первичным валом, а 5 шестерен свободно установлены на вторичном валу. Между рядами шестерен низших передач размещены 4 шестерни заднего хода, по одной на вторичном и промежуточном валах, которые взаимозацеплены с двумя шестернями, объединенными в блок, три муфты переключения установлены на ступицах вторичного вала, размещенных между первой и второй парами шестерен, а также между третьей и четвертой парами и далее между рядами шестерен низших передач и заднего хода. Передний делитель выполнен в отдельном корпусе, в котором размещены два вала с взаимозацепленными шестернями, одна шестерня закреплена на валу, который жестко соединяется с промежуточным валом базовой КП, вторая шестерня подвижно установлена на первичном валу делителя, который опорой качения соединен с первичным валом базовой КП. Между этими валами размещена муфта переключения.

Описанная КП сложна и металлоемка: для 10-ти передач переднего хода и 2-х передач заднего хода требуются 16 шестерен и 4 муфты переключения, размещенных в двух корпусах.

Задачей изобретения является снижение металоемкости и сложности конструкции КП при увеличении числа передач.

Технический результат достигается тем, что КП выполнена в одном корпусе, между первыми тремя рядами шестерен расположены две двухпозиционные сдвоенные муфты, состоящие каждая из двухпозиционных полумуфт, расположеных на шестернях соседних рядов параллельных валов, взаимосвязанных вилкой переключения, одна полумуфта установлена на венце шестерни первичного вала или на расположенной рядом с ней шестерне вторичного вала, другая полумуфта установлена напротив первой полумуфты на венце шестерни, свободно установленной относительно промежуточного вала, полумуфта второй муфты установлена на шестерне вторичного вала второго или третьего ряда шестерен, другая полумуфта установлена напротив на шестерне промежуточного вала.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема трехвальной соосной КП 12R4 (12 передач переднего хода и 4 передачи заднего хода).

На фиг. 2 приведена лучевая диаграмма КП 12R4 с таблицами положений муфт переключения на различных передачах. На горизонтальных шкалах диаграммы в логарифмическом виде представлены величины передаточных чисел пар шестерен и передач. Над верхней горизонталью обозначены номера передач переднего хода (12-1), под нижней горизонталью - передачи заднего хода (4R-1R). На крайних горизонталях величина передаточных чисел приведена ко вторичному валу, на средней горизонтали - к промежуточному валу. Наклон луча направо указывает на замедляющий режим работы пары шестерен, чем положе луч, тем больше передаточное число. Наклон луча налево характеризует ускоряющий режим работы пары шестерен. Наклон луча каждой пары шестерен постоянный на любом участке лучевой диаграммы.

В опорах корпуса КП 1 расположены первичный 2 и соосный ему вторичный 3 валы. Промежуточный вал разделен на две части: 4 и 5. Шестерня 6 жестко закреплена на первичном валу 2 (изготовлена вместе с валом) и взаимозацеплена с шестерней 7, свободно установленной относительно вала 4. Шестерня 8 закреплена на валу 4, а шестерни 9, 10 и 11 закреплены на валу 5, эти шестерни попарно взаимозацеплены с шестернями 12, 13, 14 и 15, свободно установленными на вторичном валу 3. Шестерня заднего хода 16 закреплена на валу 5 между шестернями 10 и 11, она взаимозацеплена с шестерней 17, которая образует блок с шестерней 18, взаимозацепленной с шестерней заднего хода 19, свободно установленной на вторичном валу 3. Двухпозиционная сдвоенная муфта А расположена между первым и вторым рядами шестерен и состоит из двухпозиционных полумуфт, полумуфта 20 установлена на венце шестерни 6 первичного вала 2, а полумуфта 21 установлена напротив полумуфты 20 на венце шестерни 8 промежуточного вала 4, полумуфты взаимосвязаны вилкой переключения 22. Аналогичная сдвоенная муфта В расположена между второй и третьей парами шестерен, полумуфта 23 установлена на венце шестерни 3 вторичного вала 3, а полумуфта 24 установлена напротив полумуфты 23 на другом венце шестерни 8, обе полумуфты взаимосвязаны вилкой переключения 25. Трехпозиционная муфта переключения С (26) расположена на ступице вторичного вала 3 между шестернями 13 и 14, аналогичная муфта Д (27) - также на валу 3 между шестернями 19 и 15.

Полумуфты могут быть установлены иначе: полумуфты 20 и 23 на венцах шестерни 12 вторичного вала 3, а полумуфты 21 и 24 - напротив первых полумуфт, полумуфта 21 - на венце шестерни 8 и полумуфта 24 - на венце шестерни 9 промежуточного вала. Промежуточный вал можно выполнить неразделенным, например, в виде оси, на которой свободно установлены отдельные шестерни 7 и 8, а шестерни 9, 10, 16 и 11 объединены в блок.

КП работает следующим образом. Муфта В изменяет свое положение при каждом переключении передач, муфта А - через одно переключение (попарное срабатывание), муфта С - после четырех последовательных переключений передач.

Первая передача Муфты В и Д в правом положении, муфта А - в левом, а муфта С - в нейтральном положении (см. фиг. 2, верхняя таблица справа над т. 1). Полумуфты 20 и 23 выключены, а полумуфты 21 и 24 включены.

Крутящий момент от первичного вала 2 (см. фиг. 1, полумуфты 20-24 показаны в нейтральном состоянии, которое они проходят при переключении без фиксации этого положения) передается парой шестерен 6-7, полумуфтой 21, ступицей шестерни 8, полумуфтой 24, валом 5, парой шестерен 11-15 и муфтой Д на вторичный вал 3.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача представлена двумя лучами: из т. 12 слева на верхней горизонтали пологий луч 6-7 направо вниз к средней горизонтали, далее пологий луч 11 - 15 направо вверх к т. 1.

Вторая передача Переключаем муфту В в левое положение: полумуфта 24 выключается, а полумуфта 23 включается, в работу подключаются еще две пары шестерен.

От первичного вала 2 крутящий момент передается парой шестерен 6-7, полумуфтой 21, парой шестерен 8-12, полумуфтой 23, парой шестерен 13-9 на вал 5 и далее как на первой передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена четырьмя лучами: пологий луч 6-7 направо вниз, луч 8-t2 налево вверх к т. 10 в ускоряющем режиме, луч 13-9 круто направо вниз, далее пологий луч 11-15 направо вверх к т. 2.

Третья передача Переключаем муфты А и В в правое положение: полумуфты 21 и 23 выключены, а полумуфты 20 и 24 включены, вместо пары шестерен 6-7 включается пара 12-8.

Крутящий момент от первичного вала 2 передается полумуфтой 20, парой шестерен 12-8 в замедляющем режиме, ранее на второй передаче эта пара работала в другом направлении в ускоряющем режиме, полумуфтой 24 и далее как на первой передаче.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют два луча: из т. 12 средний луч 12-8 направо вниз, затем пологий луч 11-15 направо вверх к т. 3.

Четвертая передача Переключаем муфту В в левое положение, заменяем пару шестерен 12-8 парой 13-9.

Крутящий момент от первичного вала 2 передается полумуфтой 20, ступицей шестерни 12, полумуфтой 23, парой шестерен 13-9, валом 5 и далее как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют луч 13-9 круто вниз направо и пологий луч 11-15 направо вверх к т. 4.

Пятая передача Изменяем положение всех муфт. Муфта Д в нейтральном положении отключает пару шестерен 11-15, а муфта С в правом положении подключает пару шестерен 10-14 ко вторичному валу 3. Работа муфт А и В дублирует первые четыре передачи.

От первичного вала 2 крутящий момент передается парой шестерен 6-7, далее до вала 5 как на первой передаче, затем парой шестерен 10-14 и муфтой С на вторичный вал 3.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: луч 6-7 как на первой передаче, далее луч 10-14 направо круто вверх к т. 5.

Шестая передача Переключаем муфту В в левое положение.

До вала 5 крутящий момент передается как на второй передаче, а от вала 5 -как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат четыре луча: пологий луч 6-7, луч 8-12 налево вверх к т. 10, луч 13-9 круто направо вниз и луч 10-14 круто направо вверх к т. 6.

Седьмая передача Переключаем муфты А и В в правое положение.

До вала 5 крутящий момент передается парой шестерен 12-8 как на третьей передаче и далее как на двух предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи 12-8 и 10-14 от т. 12 к т. 7.

Восьмая передача Переключаем муфту В в левое положение.

До вала 5 крутящий момент передается парой шестерен 13-9 как на четвертой передаче, далее парой шестерен 10-14 - как на трех предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат лучи 13-9 и 10-14 от т. 12 до т. 8.

Девятая передача Изменяем положение трех первых муфт: муфты А и В возвращаются в исходное положение, соответствующее первой и пятой передачам, а муфта С в левом положении вместо пары шестерен 10-14 подключила ко вторичному валу пару шестерен 9-13.

До полумуфты 24 крутящий момент передается как на первой и пятой передачах парой шестерен 6-7, далее парой шестерен 9-13, которая работает в ускоряющем режиме, затем муфтой С на вторичный вал 3.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 6-7 и 9-13 от т. 12 к т. 9.

Десятая передача
Переключаем муфту В в правое положение.

От первичного вала 2 крутящий момент передается парой шестерен 6-7, полумуфтой 21, парой шестерен 8-12, полумуфтой 23, ступицей шестерни 13 и далее как на девятой передаче по муфте С на вторичный вал 3.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат лучи 6-7 и 8-12 от т. 12 к т 10.

Одиннадцатая передача
Переключаем муфты А и В в правое положение, вместо пары шестерен 6-7 подключаем пару 12-8.

До полумуфты 24 крутящий момент передается как на третьей и седьмой передачах, далее по паре шестерен 13-9, по муфте С на вторичный вал 3.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: 12-8 и 9-13 от т. 12 к т. 11.

Двенадцатая передача - прямая
Переключаем муфту В в левое положение.

От первичного вала 2 на вторичный вал 3 крутящий момент передается напрямую с высоким кпд полумуфтой 20, ступицей шестерни 12, полумуфтой 23, ступицей шестерни 13 и муфтой С.

На лучевой диаграмме этой передаче соответствует точка 12.

Передачи заднего хода включаются перемещением муфты Д в левое положение, когда она соединяет шестерню заднего хода 19 с вторичным валом 3, при этом муфта С должна находится в нейтральном положении. Муфты А и В дублируют положения первых четырех передач переднего хода (см. фиг. 2, верхняя и нижняя таблицы).

Первый задний ход-1R
Муфта А находится в левом положении, а муфта В - в правом.

Крутящий момент от первичного вала 2 передается парой шестерен 6-7, полумуфтой 21, ступицей шестерни 8, полумуфтой 24, валом 5, шестернями заднего хода 16-17 и 18-19, муфтой Д на вторичный вал 3, направление вращения которого противоположно вращению первичного вала.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т. 12 слева на верхней горизонтали пологий луч направо вниз к средней горизонтали, затем пологий луч 16-17-18-19 к т. 1R на нижней горизонтали.

Второй задний ход - 2R
Переключаем муфту В в левое положение.

До вала 5 крутящий момент передается как на второй передаче переднего хода, затем как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат четыре луча: пологий луч 6-7, луч 8-12 направо вверх к т. 10, луч 13-9 круто вниз направо и пологий луч 16-19 к T. 2R.

Третий задний ход - 3R
Переключаем муфты А и В в правое положение.

До вала 5 крутящий момент передается как на третьей передаче переднего хода, далее как на предыдущих двух передачах.

На лучевой диаграмме эта передача соответствует двум лучам: 12-8 и 16-19 от т. 12 до т. 3R.

Четвертый задний ход - 4R
Переключаем муфту В в левое положение.

Крутящий момент от первичного вала 2 передается полумуфтой 20, ступицей шестерни 12, полумуфтой 23, парой шестерен 13-9, валом 5, шестернями заднего хода 16-17 и 18-19, муфтой Д на вторичный вал 3.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т. 12 слева вверху луч 13-9 круто вниз направо к средней горизонтали, затем пологий луч 16-17-18-19 направо вниз к т. 4R на нижней горизонтали.

Положительный эффект выражается в снижении сложности конструкции и металлоемкости КП за счет компоновки агрегата в одном корпусе, уменьшении числа шестерен с 16-ти до 14-ти при одновременном увеличении передач переднего хода с 10-ти до 12-ти и передач заднего хода с 2-х до 4-х.

Формула изобретения

Коробка передач, содержащая корпус с размещенными в нем первичным, вторичным и промежуточным валами, причем первичный и вторичный валы установлены соосно, а промежуточный вал расположен параллельно этим валам, на первичном валу закреплена шестерня, зацепленная с шестерней промежуточного вала, шестерни промежуточного вала зацеплены попарно с шестернями, свободно установленными на вторичном валу, три шестерни низших передач и шестерня заднего хода закреплены на промежуточном валу, отдельная шестерня или блок из двух шестерен заднего хода расположены на оси между промежуточным и вторичным валами и зацеплены с шестернями заднего хода этих валов, две трехпозиционные муфты переключения расположены на ступицах вторичного вала между парами шестерен низших передач и заднего хода, отличающаяся тем, что между первыми тремя парами шестерен расположены двухпозиционные сдвоенные муфты переключения, состоящие каждая из двух полумуфт одностороннего действия, взаимосвязанных вилкой переключения, одна полумуфта установлена на венце шестерни вторичного вала или расположенной рядом с ней шестерне первичного вала, другая полумуфта установлена напротив первой полумуфты на венце шестерни, свободно установленной относительно промежуточного вала, полумуфта второй муфты установлена на шестерне вторичного вала второй или третьей пары шестерен, другая полумуфта установлена напротив на шестерне промежуточного вала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2