Коробка передач
Коробка передач предназначена для установки на полноприводных грузовых автомобилях. В корпусе (1) коробки передач установлены ведущий вал (2), промежуточный вал (3), ведомый вал (4), промежуточная шестерня передачи заднего хода (5), планетарная передача (6) и межосевой дифференциал (7). Планетарная передача (6) и межосевой дифференциал (7) установлены на одной оси и имеют общее водило (8). Солнечная шестерня планетарной (10) передачи установлена на ведомом валу (4). На ведущем валу (2) установлены сцепные муфты двухстороннего действия (11 и 12), четыре вращающиеся шестерни (13), (14), (15) и (16), две шестерни (17) и (18) закреплены неподвижно. На промежуточном валу (3) установлены сцепная муфта двухстороннего действия (19), две вращающиеся шестерни (20 и 21), четыре шестерни (22), (23), (24) и (25) закреплены неподвижно. На ведомом валу (3) установлены сцепная муфта двухстороннего действия (26) и две вращающиеся шестерни (27 и 28). Сателлиты планетарной передачи (29) и сателлиты межосевого дифференциала (30) расположены на одной оси. Коронное колесо планетарной передачи (9) может поочередно соединяться с зубчатым венцом (31), закрепленным на корпусе (1), и с зубчатым венцом (32), закрепленым на водиле (8). Коронное колесо планетарного механизма межосевого дифференциала (33) постоянно соединено с зубчатым венцом (34), который закреплен на валу привода моста (35) и может соединяться с зубчатым венцом (36), закрепленным на водиле (8). Солнечная шестерня планетарного механизма межосевого дифференциала (37) установлена на валу привода моста (38). Это позволяет снизить потери мощности в трансмиссии, снизить уровень шума при работе и увеличить количество передач с оптимальными кинематическими параметрами. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Предлагаемая коробка передач предназначена для использования в транспортных средствах, преимущественно в полноприводных грузовых автомобилях.
Широкое распространение в полноприводных автомобилях получила трансмиссия, состоящая из двух коробок передач - основной и раздаточной [1]. В основной коробке передач для преобразования крутящего момента двигателя используют не менее двух зубчатых передач, за исключением прямой передачи. Раздаточные коробки с межосевым дифференциалом преобразуют крутящий момент посредством двух зубчатых передач. Наличие в трансмиссии двух коробок передач предопределяет ее высокую массу и трудоемкость изготовления. Передача крутящего момента через четыре зубчатые передачи сопровождается значительными потерями энергии и высоким уровнем шума.
Известна шестнадцатиступенчатая коробка передач, состоящая из основной четырехступенчатой коробки передач со встроенным передним делителем и заднего демультипликатора [2]. В корпусе основной коробки размещены: ведущий вал, соосный с ним промежуточный вал, ведомый вал, промежуточная шестерня передачи заднего хода, которая установлена на оси. На ведущем валу размещена сцепная муфта двухстороннего действия и вращающаяся шестерня. На ведомом валу имеются две сцепные муфты двухстороннего действия, одна сцепная муфта одностороннего действия и пять вращающихся шестерен. На промежуточном валу неподвижно установлены пять шестерен, которые входят в зацепление с шестернями, установленными на ведущем и ведомом валу, при этом одна из них входит также в зацепление с промежуточной шестерней передачи заднего хода. К элементам встроенного переднего делителя относятся: сцепная муфта двухстороннего действия и вращающаяся шестерня, установленные на ведущем валу, одна из пяти вращающихся шестерен на ведомом валу и две неподвижных шестерни на промежуточном валу. В корпусе заднего демультипликатора установлена планетарная передача и сцепная муфта двухстороннего действия. Солнечная шестерня планетарной передачи связана с ведомым валом основной коробки передач. Коронное колесо связано со сцепной муфтой, при помощи которой оно может соединяться с корпусом либо водилом планетарной передачи. На водиле установлены сателлиты и фланец карданного вала. Крутящий момент преобразуют посредством двух зубчатых зацеплений на передачах с девятой по шестнадцатую. На передачах с первой по восьмую крутящий момент преобразуют посредством двух зубчатых зацеплений в основной коробке передач и планетарной передачи демультипликатора. Значения передаточных чисел коробки передач подчинены зависимости:
где un - передаточное число передачи с порядковым номером n;
un+1 - передаточное число передачи с следующим после n порядковым номером n+1.
Условие 1 дает возможность использования при эксплуатации всех шестнадцати передач. Большое количество передач позволяет работать двигателю в оптимальном режиме в широком диапазоне скоростей движения автомобиля.
Недостатком данной конструкции является то, что она не способна перераспределять крутящий момент на передние и задние оси. При ее установке на полноприводный автомобиль необходимо дополнительно устанавливать раздаточную коробку. Это усложняет трансмиссию, повышает ее массу и стоимость, вызывает в ней повышенные потери энергии и создает высокий уровень шума при движении автомобиля.
Известна восемнадцатиступенчатая коробка передач, состоящая из переднего делителя, основной пятиступенчатой коробки передач и заднего демультипликатора [3]. Передний делитель имеет корпус, выполненный как одно целое с картером сцепления, ведущий и промежуточный валы, две шестерни и сцепную муфту двухстороннего действия. Одна из шестерен установлена на ведущем валу с возможностью вращения, другая неподвижно закреплена на промежуточном валу. На ведущем валу имеется опора для ведущего вала основной коробки передач. Промежуточный вал выполнен как одно целое с промежуточным валом основной коробки передач. С целью повышения ресурса всего агрегата применяется такой способ управления основной коробкой передач, при котором первую передачу включают только при пониженной передаче демультипликатора.
Недостатком конструкции является то, что она не может передавать крутящий момент на переднюю ось автомобиля.
Известна десятиступенчатая коробка передач, состоящая из переднего делителя и основной пятиступенчатой коробки передач [4]. В ее корпусе установлены три вала: ведущий, промежуточный и ведомый. На ведущем валу установлены сцепная муфта двухстороннего действия и две вращающиеся шестерни. На промежуточном валу неподвижно установлены шесть шестерен. На ведомом валу установлены три сцепных муфты двухстороннего действия и шесть вращающихся шестерен. Одна из шестерен на промежуточном валу входит в зацепление только с шестерней на ведущем валу. Вторая шестерня входит в зацепление одновременно с двумя шестернями, расположенными на ведущем и ведомом валах. Остальные четыре шестерни на промежуточном валу входят в зацепление только с шестернями, установленными на ведомом валу, при этом одна из них входит также в зацепление с промежуточной шестерней передачи заднего хода. К элементам переднего делителя относятся: сцепная муфта двухстороннего действия, две вращающиеся шестерни на ведущем валу и две неподвижные шестерни на промежуточном валу. К элементам основной коробки передач относятся пять неподвижных шестерен на промежуточном валу, промежуточная шестерня передачи заднего хода, шесть вращающихся шестерен и три сцепных муфты двустороннего действия на ведомом валу. Одна из шестерен на промежуточном валу является одновременно и элементом переднего делителя и элементом основной коробки передач.
Теоретически кинематическая схема этой коробки передач позволяет передавать крутящий момент на передние и задние оси посредством двух зубчатых передач, но в составе описываемого транспортного средства используется конструкция с отбором мощности только с одного конца ведомого вала. Необходимость обеспечить определенные передаточные числа делителя и основной коробки передач не позволяет ввести в зацепление с шестернями на ведущем и ведомом валу более одной шестерни на промежуточном валу, это увеличивает длину всего агрегата и требует установки дополнительно одной шестерни на промежуточном валу. Крутящий момент в конструкции преобразуется посредством цилиндрических зубчатых передач, которые при равных передаточных числах имеют большие массогабаритные показатели, чем планетарные передачи.
Известна конструкция коробки передач, которая позволяет передавать мощность на передние и задние оси с минимальными потерями. В корпусе коробки передач установлены ведущий, промежуточный и ведомый валы, на которых установлены шестерни и сцепные муфты, промежуточная шестерня передачи заднего хода, планетарная передача и межосевой дифференциал [5]. В корпусе также установлены на собственных опорах две шестерни, входящие в зацепление друг с другом. Одна из этих шестерен установлена соосно ведущему валу, другая - промежуточному, при этом на шестернях имеются опоры для этих валов. На ведущем валу неподвижно закреплены четыре шестерни и одна сцепная муфта одностороннего действия, при помощи которой вал может соединяться с шестерней, установленной в корпусе. На промежуточном валу установлены пять вращающихся шестерен, две сцепные муфты двухстороннего действия и одна сцепная муфта одностороннего действия, при помощи которых шестерни могут соединяться с промежуточным валом. Неподвижные шестерни на ведущем валу входят в зацепление с вращающимися шестернями на промежуточном валу. Одна из неподвижных шестерен на ведущем валу входит в зацепление с промежуточной шестерней передачи заднего хода, которая входит в зацепление с вращающейся шестерней на промежуточном валу. Водило планетарной передачи неподвижно установлено на соосной с промежуточным валом шестерне. Солнечная шестерня планетарной передачи связана с промежуточным валом при помощи зубчатой компенсирующей муфты. Коронное колесо планетарной передачи установлено с возможностью смещения в осевом направлении и выполнено как одно целое с элементом сцепной муфты двухстороннего действия, при помощи которого оно может поочередно соединяться с корпусом и водилом планетарной передачи. На ведомом валу неподвижно установлена одна шестерня, входящая в зацепление с шестерней, установленной в корпусе соосно промежуточному валу. Ведомый вал представляет собой водило межосевого дифференциала.
Кинематическая структура конструкции включает в себя основную четырехступенчатую коробку передач, планетарный демультипликатор и одну дополнительную передачу, что позволяет получить девять передач переднего хода. Для современного грузового автомобиля, тем более полноприводного, этого недостаточно [2, 3].
Шестерни, установленные в корпусе на собственных опорах соосно ведущему и промежуточному валу, и связанная с ними шестерня, неподвижно установленная на ведомом валу, имеют большие размеры зуба, чем те, что установлены на ведущем и промежуточном валах. Это вызвано тем, что они передают крутящий момент, увеличенный демультипликатором. Большие размеры зуба этих шестерен вызывают более высокие потери энергии в зацеплениях и более интенсивный шум при работе.
Задачей заявляемого изобретения является снижение расхода топлива и уровня шума полноприводного грузового автомобиля.
Техническим результатом изобретения является снижение потерь мощности в трансмиссии, снижение уровня шума при работе и увеличение количества передач с оптимальными кинематическими параметрами при минимальном количестве шестерен. При этом значения передаточных чисел должны подчиняться зависимости 1, обеспечивая возможность использования всех передач.
Поставленная задача достигается за счет того, в коробке передач, в корпусе которой установлены ведущий, промежуточный и ведомый валы с шестернями и сцепными муфтами, промежуточная шестерня передачи заднего хода, планетарная передача, коронное колесо которой может поочередно соединяться с корпусом и водилом планетарной передачи, и межосевой дифференциал, планетарная передача установлена соосно межосевому дифференциалу, при этом водила планетарной передачи и межосевого дифференциала связаны между собой, а солнечная шестерня планетарной передачи установлена на ведомом валу, на ведущем валу установлено не менее одной сцепной муфты двухстороннего действия и шесть шестерен, из которых не менее двух - вращающиеся, при этом две шестерни с наименьшими делительными диаметрами среди всех установленных на ведомом валу закреплены на нем неподвижно, на промежуточном валу установлено не менее одной сцепной муфты двухстороннего действия и шесть шестерен, из которых как минимум две закреплены неподвижно, при этом две шестерни с наибольшими делительными диаметрами среди всех установленных на промежуточном валу - вращающиеся, на ведомом валу установлены две вращающиеся шестерни и одна сцепная муфта двухстороннего действия, вращающаяся шестерня на ведомом валу с меньшим делительным диаметром входит в зацепление с неподвижно закрепленной шестерней на промежуточном валу, которая в свою очередь входит в зацепление с вращающейся шестерней на ведущем валу с наименьшим делительным диаметром среди установленных на ведущем валу вращающихся шестерен, вращающаяся шестерня на ведомом валу с большим делительным диаметром входит в зацепление с неподвижно закрепленной шестерней на промежуточном валу, которая в свою очередь входит в зацепление с вращающейся шестерней на ведущем валу, делительный диаметр которой больше наименьшего среди установленных на ведущем валу вращающихся шестерен, но при этом на ведущем валу имеются две шестерни с большим делительным диметром.
Для обеспечения минимальных массогабаритных показателей предлагаемой коробки передач оптимальным является выполнение межосевого дифференциала в виде цилиндрического планетарного механизма, при этом водила планетарной передачи и водила межосевого дифференциала выполнены как единое целое, сателлиты планетарной передачи и межосевого дифференциала расположены на одной оси, коронное колесо планетарной передачи установлено с возможностью смещения в осевом направлении и является одновременно элементом сценой муфты двустороннего действия, и может поочередно соединяться с корпусом и водилом планетарной передачи, коронное колесо планетарного механизма межосевого дифференциала установлено с возможностью смещения в осевом направлении и является одновременно элементом сцепной муфты одностороннего действия, постоянно соединено с одним из валов привода моста, и может соединяться с водилом планетарной передачи.
Установка планетарной передачи на одной оси с межосевым дифференциалом и соединение водил этих механизмов позволяет снизить величину крутящего момента, передаваемого от промежуточного вала на ведомый вал. В свою очередь, это позволяет уменьшить делительные диаметры и модуль зубьев шестерен на ведомом валу и связанных с ними шестерен на промежуточном и ведомом валах. Меньший диаметр шестерен позволяет при одинаковой частоте вращения работать на меньших скоростях, меньший модуль зубьев позволяет снизить удельное скольжение, что в целом позволяет снизить потери мощности в зацеплении. Так же меньший модуль зубьев позволяет, при равной ширине зубчатого венца и равном угле наклона линии зуба, увеличить коэффициент торцового перекрытия, что повышает плавность работы передачи и снижает уровень производимого шума.
Установка на ведомом валу не менее одной сцепной муфты двухстороннего действия и шести шестерен, из которых не менее двух - вращающиеся, установка на промежуточном валу шести шестерен, из которых не менее двух закреплены неподвижно, установка на ведомом валу двух вращающихся шестерен и одной сцепной муфты двухстороннего действия, зацепление двух неподвижно закрепленных шестерен на промежуточном валу одновременно с двумя вращающимися шестернями на ведущем и ведомом валах, позволяет создать кинематическую структуру, содержащую основную пятиступенчатую коробку передач, делитель и демультипликатор. К элементам основной коробки передач относятся ведущий и промежуточный валы с установленными на нем сцепными муфтами двухстороннего действия и шестернями. К элементам делителя относятся ведомый вал с установленными на нем сцепными муфтами двухстороннего действия и шестернями и промежуточный вал с двумя неподвижно закрепленными шестернями. К элементам демультипликатора относится планетарная передача. Кинематическая структура заявляемой коробки передач позволяет получить до двадцати передач переднего хода. Но наиболее целесообразным, для обеспечения приемлемого ресурса, представляется применения способа управления, при котором первую передачу в основной коробке передач включают только при пониженной передаче демультипликатора [3]. При таком способе управления возможно получение восемнадцати передач переднего хода, что в два раза больше, чем в конструкции [5].
Зацепление двух шестерен, неподвижно закрепленных на промежуточном валу, одновременно с двумя вращающимися шестернями на ведущем и ведомом валах позволяет минимизировать количество шестерен. В отличие от конструкции [4], где только одна шестерня является элементом основной коробки и демультипликатора, в предлагаемой конструкции таких шестерни две.
Соотношения между размерами шестерен позволяют получить ряд передаточных чисел коробки передач, подчиняющихся условию 1:un/un+1=const. Наиболее существенным для достижения этого является соотношение: вращающаяся шестерня на ведомом валу с меньшим делительным диаметром входит в зацепление с неподвижно закрепленной шестерней на промежуточном валу, которая в свою очередь входит в зацепление с вращающейся шестерней на ведущем валу с наименьшим делительным диаметром среди установленных на ведущем валу вращающихся шестерен, вращающаяся шестерня на ведомом валу с большим делительным диаметром входит в зацепление с неподвижно закрепленной шестерней на промежуточном валу, которая в свою очередь входит в зацепление с вращающейся шестерней на ведущем валу, делительный диаметр которой больше наименьшего среди установленных на ведущем валу вращающихся шестерен, но при этом на ведущем валу имеются две шестерни с большим делительным диметром. Эти признаки устанавливают соотношения размеров шестерен, две из которых являются одновременно элементами основной коробки передач и делителя, при которых обеспечиваются необходимые кинематические параметры делителя.
Признаки: две шестерни с наименьшими делительными диаметрами среди установленных на ведущем валу закреплены на нем неподвижно, на промежуточном валу установлено не менее одной сцепной муфты двухстороннего действия, две шестерни с наибольшими делительными диаметрами среди установленных на промежуточном - вращающиеся, приводятся для определения соотношений между размерами всех шестерен, установленных на ведущем и промежуточном валах.
Заявляемая коробка передач представлена на следующих графических материалах:
Фиг.1 - кинематическая схема коробки передач;
Фиг.2 - кинематическая схема коробки передач, с указанием количества зубьев шестерен, входящих в основную коробку передач и в делитель.
В корпусе 1 коробки передач (Фиг.1) установлены: ведущий вал 2, промежуточный вал 3, ведомый вал 4, промежуточная шестерня 5 передачи заднего хода, планетарная передача 6 и межосевой дифференциал 7. Планетарная передача 6 и межосевой дифференциал 7 установлены на одной оси и имеют общее водило 8. Коронное колесо 9 планетарной передачи 6 может поочередно соединяться с корпусом 1 и водилом 8. Солнечная шестерня 10 планетарной передачи 6 установлена на ведомом валу 4. На ведущем валу 2 установлены: сцепные муфты двухстороннего действия 11 и 12, четыре вращающиеся шестерни 13, 14, 15, 16 и две шестерни 17 и 18, которые закреплены неподвижно. На промежуточном валу 3 установлены: сцепная муфта двухстороннего действия 19, две вращающиеся шестерни 20 и 21, четыре шестерни 22, 23, 24, 25, которые закреплены неподвижно. На ведомом валу 3 установлены: сцепная муфта двухстороннего действия 26 и две вращающиеся шестерни 27 и 28.
Шестерни 22 и 23, неподвижно закрепленные на промежуточном валу 3, входят в зацепление с вращающимися шестернями 13 и 14, установленными на ведущем валу 2. Вращающаяся шестерня 21, установленная на промежуточном валу 3, входит в зацепление с шестерней 18, неподвижно закрепленной на ведущем валу 2. Промежуточная шестерня передачи 5 заднего хода входит в зацепление с шестерней 17, неподвижно закрепленной на ведущем валу 2, и с вращающейся шестерней 21, установленной на промежуточном валу 3. Шестерня 24, неподвижно закрепленная на промежуточном валу 3, входит в зацепление с вращающейся шестерней 15, установленной на ведущем валу 2, и с вращающейся шестерней 27, установленной на ведомом валу 4. Шестерня 25, неподвижно закрепленная на промежуточном валу 3, входит в зацепление с вращающейся шестерней 16, установленной на ведущем валу 2, и с вращающейся шестерней 28, установленной на ведомом валу 4.
С целью отображения зависимостей между делительными диметрами шестерен 13-18, 20-25, 27, 28, которые входят в основную коробку передач и делитель, приводятся их значения чисел зубьев z (Фиг.2). z13=60, z14=91, z15=38, z16=29, z17=21, z18=21, z20=94, z21=99, z22=60, z23=71, z24=82, z25=91, z27=100, z28=91. Предположим, что все шестерни имеют одинаковый модуль, и их делительные диаметры пропорциональны количеству зубьев. Суммарное количество зубьев шестерен, входящих в зацепление друг с другом и расположенных на ведущем и промежуточном валах, одинаково для всех передач, кроме передачи заднего хода, и равно 120. Суммарное количество зубьев шестерен, входящих в зацепление друг с другом и расположенных на промежуточном и ведомом валах, одинаково для всех передач и равно 182.
Вращающаяся на ведомом валу 4 шестерня 28, число зубьев которой z28=91, входит в зацепление с неподвижно закрепленной на промежуточном валу 3 шестерней 25, которая в свою очередь входит в зацепление с вращающейся на ведущем валу 2 шестерней 16, число зубьев которой z16=29. Вращающаяся на ведомом валу 4 шестерня 27, число зубьев которой z27=100, входит в зацепление с неподвижно закрепленной на промежуточном валу 3 шестерней 24, которая в свою очередь входит в зацепление с вращающейся на ведущем валу 2 шестерней 15, число зубьев которой z15=38. Вращающаяся на ведомом валу 4 шестерня 28 имеет меньший делительный диаметр, чем шестерня 27 (z27=100, z28=91). Вращающаяся шестерня 16 имеет наименьший делительный диаметр среди всех вращающихся шестерен, установленных на ведущем валу 2. Вращающаяся шестерня 15 имеет больший делительный диаметр, чем шестерня 16 (z15=38, z16=29), но при этом на ведущем валу 2 имеются две шестерни 13 и 14 с еще большим делительным диаметром (z13=60, z14=49). Неподвижно закрепленные на ведущем валу 2 шестерни 17 и 18 имеют наименьшие делительные диаметры (z17=21, z18=21), среди всех установленных на ведомом валу 4. Вращающиеся шестерни 20 и 21, установленные на промежуточном валу 3, имеют наибольшие делительные диаметры (z20=94, z21=99) среди всех установленных на промежуточном валу 3.
Межосевой дифференциал 7 (Фиг.1) выполнен в виде цилиндрического планетарного механизма. Сателлиты 29 планетарной передачи 6 и сателлиты 30 межосевого дифференциала 7 расположены на одной оси. Коронное колесо 9 планетарной передачи 6 установлено с возможностью смещения в осевом направлении, является одновременно элементом сцепной муфты двухстороннего действия и может поочередно соединяться с зубчатым венцом 31, закрепленным на корпусе 1, и с зубчатым венцом 32, закрепленным на водиле 8. Коронное колесо 33 планетарного механизма межосевого дифференциала 7 установлено с возможностью смещения в осевом направлении и является одновременно элементом сцепной муфты одностороннего действия, постоянно соединено с зубчатым венцом 34, который закреплен на валу 35 привода моста, и может соединяться с зубчатым венцом 36, закрепленным на водиле 8. Солнечная шестерня 37 планетарного механизма межосевого дифференциала 7 установлена на валу 38 привода моста.
Устройство работает следующим образом.
Межосевой дифференциал в коробке передач блокируют, вводя в зацепление с зубчатым венцом 36 коронное колесо 33 планетарного механизма межосевого дифференциала 7.
Первую передачу заднего хода в коробке передач включают, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 19 шестерню 20 с промежуточным валом 3, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 26 шестерню 27 с ведомым валом 4, соединяя коронное колесо 9 планетарной передачи 6 с зубчатым венцом 31, закрепленным на корпусе 1. Крутящий момент при этом передается с ведущего вала 2 на промежуточный вал 3 при помощи шестерен 17, 20 и промежуточной шестерни 5 передачи заднего хода. С промежуточного вала 3 на ведомый вал 4 крутящий момент передается при помощи шестерен 24 и 27. С ведомого вала 4 крутящий момент передается на межосевой дифференциал 7 через планетарную передачу 6.
Вторую передачу заднего хода в коробке передач включают, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 19 шестерню 20 с промежуточным валом 3, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 26 шестерню 28 с ведомым валом 4, соединяя коронное колесо 9 планетарной передачи 6 с зубчатым венцом 31, закрепленным на корпусе 1. Крутящий момент при этом передается с ведущего вала 2 на промежуточный вал 3 при помощи шестерен 17, 20 и промежуточной шестерни 5 передачи заднего хода. С промежуточного вала 3 на ведомый вал 4 крутящий момент передается при помощи шестерен 25 и 28. С ведомого вала 4 крутящий момент передается на межосевой дифференциал 7 через планетарную передачу 6.
Первую передачу переднего хода в коробке передач включают, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 19 шестерню 21 с промежуточным валом 3, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 26 шестерню 27 с ведомым валом 4, соединяя коронное колесо 9 планетарной передачи 6 с зубчатым венцом 31, закрепленным на корпусе 1. Крутящий момент при этом передается с ведущего вала 2 на промежуточный вал 3 при помощи шестерен 18 и 21. С промежуточного вала 3 на ведомый вал 4 крутящий момент передается при помощи шестерен 24 и 27. С ведомого вала 4 крутящий момент передается на межосевой дифференциал 7 через планетарную передачу 6.
Передаточное число первой передачи u1 при этом составляет:
u1=z21/z18·z27/z24·uдн=99/21·100/82·4.6=26.45;
где z18, z21, z24, z27 - числа зубьев колес 18, 21, 24, 27 (фиг.2);
uдн - передаточное число низшей передачи демультипликатора (здесь и далее принято uдн=4.6).
Вторую передачу переднего хода в коробке передач включают, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 19 шестерню 21 с промежуточным валом 3, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 26 шестерню 28 с ведомым валом 4, соединяя коронное колесо 9 планетарной передачи 6 с зубчатым венцом 31, закрепленным на корпусе 1. Крутящий момент при этом передается с ведущего вала 2 на промежуточный вал 3 при помощи шестерен 18 и 21. С промежуточного вала 3 на ведомый вал 4 крутящий момент передается при помощи шестерен 25 и 28. С ведомого вала 4 крутящий момент передается на межосевой дифференциал 7 через планетарную передачу 6.
Передаточное число второй передачи u2 при этом составляет:
u2=z21/z18·z28/z25·uдн=99/21·91/91·4.6=21.69;
где z18, z21, z25, z28 - числа зубьев колес 18, 21, 25, 28 (фиг.2).
Передаточное число второй передачи меньше передаточного числа первой передачи на величину: u1/u2=26.45/21.69=1.22.
Третью передачу переднего хода в коробке передач включают, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 12 шестерню 16 с ведущим валом 2, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 26 шестерню 27 с ведомым валом 4, соединяя коронное колесо 9 планетарной передачи 6 с зубчатым венцом 31, закрепленным на корпусе 1. Крутящий момент при этом передается с ведущего вала 2 на промежуточный вал 3 при помощи шестерен 16 и 25. С промежуточного вала 3 на ведомый вал 4 крутящий момент передается при помощи шестерен 24 и 27. С ведомого вала 4 крутящий момент передается на межосевой дифференциал 7 через планетарную передачу 6.
Передаточное число третьей передачи u3 при этом составляет:
u3=z25/z16·z27/z24·uдн=91/29·100/82·4.6=17.6;
где z16, z24, z25, z27 - числа зубьев колес 16, 24, 25, 27 (фиг.2).
Передаточное число третьей передачи меньше передаточного числа второй передачи на величину: u2/u3=21.69/17.6=1.23.
Четвертую передачу переднего хода в коробке передач включают, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 12 шестерню 16 с ведущим валом 2, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 26 шестерню 28 с ведомым валом 4, соединяя коронное колесо 9 планетарной передачи 6 с зубчатым венцом 31, закрепленным на корпусе 1. Крутящий момент при этом передается с ведущего вала 2 на промежуточный вал 3 при помощи шестерен 16 и 25. С промежуточного вала 3 на ведомый вал 4 крутящий момент передается при помощи шестерен 25 и 28. С ведомого вала 4 крутящий момент передается на межосевой дифференциал 7 через планетарную передачу 6.
Передаточное число четвертой передачи u4 при этом составляет:
u4=z25/z16·z28/z25·uдн=91/29·91/91·4.6=14.43;
где z16, z25, z28 - числа зубьев колес 16, 25, 28 (фиг.2).
Передаточное число четвертой передачи меньше передаточного числа третьей передачи на величину: u3/u4=17.6/14.43=1.22.
Пятую передачу переднего хода в коробке передач включают, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 12 шестерню 15 с ведущим валом 2, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 26 шестерню 27 с ведомым валом 4, соединяя коронное колесо 9 планетарной передачи 6 с зубчатым венцом 31, закрепленным на корпусе 1. Крутящий момент при этом передается с ведущего вала 2 на промежуточный вал 3 при помощи шестерен 15 и 24. С промежуточного вала 3 на ведомый вал 4 крутящий момент передается при помощи шестерен 24 и 27. С ведомого вала 4 крутящий момент передается на межосевой дифференциал 7 через планетарную передачу 6.
Передаточное число пятой передачи u5 при этом составляет:
u5=z24/z15·z27/z24·uдн=82/38·100/82·4.6=12.11;
где z15, z24, z27 - числа зубьев колес 15, 24, 27 (фиг.2).
Передаточное число пятой передачи меньше передаточного числа четвертой передачи на величину: u5/u4=14.43/12.11=1.19.
Шестую передачу переднего хода в коробке передач включают, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 12 шестерню 15 с ведущим валом 2, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 26 шестерню 28 с ведомым валом 4, соединяя коронное колесо 9 планетарной передачи 6 с зубчатым венцом 31, закрепленным на корпусе 1. Крутящий момент при этом передается с ведущего вала 2 на промежуточный вал 3 при помощи шестерен 15 и 24. С промежуточного вала 3 на ведомый вал 4 крутящий момент передается при помощи шестерен 25 и 28. С ведомого вала 4 крутящий момент передается на межосевой дифференциал 7 через планетарную передачу 6.
Передаточное число шестой передачи u6 при этом составляет:
u6=z24/z15·z28/z25·uдн=82/38·91/91·4.6=9.93;
где z15, z24, z25, z28 - числа зубьев колес 15, 24, 25, 28 (фиг.2).
Передаточное число шестой передачи меньше передаточного числа пятой передачи на величину: u5/u6=12.11/9.93=1.22.
Седьмую передачу переднего хода в коробке передач включают, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 11 шестерню 14 с ведущим валом 2, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 26 шестерню 27 с ведомым валом 4, соединяя коронное колесо 9 планетарной передачи 6 с зубчатым венцом 31, закрепленным на корпусе 1. Крутящий момент при этом передается с ведущего вала 2 на промежуточный вал 3 при помощи шестерен 14 и 23. С промежуточного вала 3 на ведомый вал 4 крутящий момент передается при помощи шестерен 24 и 27. С ведомого вала 4 крутящий момент передается на межосевой дифференциал 7 через планетарную передачу 6.
Передаточное число седьмой передачи u7 при этом составляет:
u7=z23/z14·z27/z24·uдн=71/49·100/82·4.6=8.13;
где z14, z23, z24, z27 - числа зубьев колес 14, 23, 24, 27 (фиг.2).
Передаточное число седьмой передачи меньше передаточного числа шестой передачи на величину: u7/u6=9.93/8.13=1.22.
Восьмую передачу переднего хода в коробке передач включают, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 11 шестерню 14 с ведущим валом 2, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 26 шестерню 28 с ведомым валом 4, соединяя коронное колесо 9 планетарной передачи 6 с зубчатым венцом 31, закрепленным на корпусе 1. Крутящий момент при этом передается с ведущего вала 2 на промежуточный вал 3 при помощи шестерен 14 и 23. С промежуточного вала 3 на ведомый вал 4 крутящий момент передается при помощи шестерен 25 и 28. С ведомого вала 4 крутящий момент передается на межосевой дифференциал 7 через планетарную передачу 6.
Передаточное число восьмой передачи u8 при этом составляет:
u8=z23/z14·z28/z25·uдн=71/49·91/91·4.6=6.67;
где z14, z23, z25, z28 - числа зубьев колес 14, 23, 25, 28 (фиг.2).
Передаточное число восьмой передачи меньше передаточного числа седьмой передачи на величину: u7/u8=8.13/6.67=1.22.
Девятую передачу переднего хода в коробке передач включают, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 11 шестерню 13 с ведущим валом 2, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 26 шестерню 27 с ведомым валом 4, соединяя коронное колесо 9 планетарной передачи 6 с зубчатым венцом 31, закрепленным на корпусе 1. Крутящий момент при этом передается с ведущего вала 2 на промежуточный вал 3 при помощи шестерен 13 и 22. С промежуточного вала 3 на ведомый вал 4 крутящий момент передается при помощи шестерен 24 и 27. С ведомого вала 4 крутящий момент передается на межосевой дифференциал 7 через планетарную передачу 6.
Передаточное число девятой передачи u9 при этом составляет:
u9=z22/z13·z27/z24·uдн=60/60·100/82·4.6=5.61;
где z13, z22, z24, z27 - числа зубьев колес 13, 22, 24, 27 (фиг.2).
Передаточное число девятой передачи меньше передаточного числа восьмой передачи на величину: u8/u9=6.67/5.61=1.19.
Десятую передачу переднего хода в коробке передач включают, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 11 шестерню 13 с ведущим валом 2, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 26 шестерню 28 с ведомым валом 4, соединяя коронное колесо 9 планетарной передачи 6 с зубчатым венцом 31, закрепленным на корпусе 1. Крутящий момент при этом передается с ведущего вала 2 на промежуточный вал 3 при помощи шестерен 13 и 22. С промежуточного вала 3 на ведомый вал 4 крутящий момент передается при помощи шестерен 25 и 28. С ведомого вала 4 крутящий момент передается на межосевой дифференциал 7 через планетарную передачу 6.
Передаточное число десятой передачи u10 при этом составляет:
u10=z22/z13·z28/z25·uдн=60/60·91/91·4.6=4.6;
где z13, z22, z25, z28 - числа зубьев колес 13, 22, 25, 28 (фиг.2).
Передаточное число восьмой передачи меньше передаточного числа седьмой передачи на величину: u7/u8=5.61/4.6=1.22.
Одиннадцатую передачу переднего хода в коробке передач включают, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 12 шестерню 16 с ведущим валом 2, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 26 шестерню 27 с ведомым валом 4, соединяя коронное колесо 9 планетарной передачи 6 с зубчатым венцом 32, закрепленным на водиле 8. Крутящий момент при этом передается с ведущего вала 2 на промежуточный вал 3 при помощи шестерен 16 и 25. С промежуточного вала 3 на ведомый вал 4 крутящий момент передается при помощи шестерен 24 и 27. С ведомого вала 4 крутящий момент передается на межосевой дифференциал 7 через планетарную передачу 6.
Передаточное число одиннадцатой передачи u11 при этом составляет:
u11=z25/z16·z27/z24·uдв=91/29·100/82·1=3.83;
где z16, z24, z25, z27 - числа зубьев колес 16, 24, 25, 27 (фиг.2);
uдв - передаточное число высшей передачи демультипликатора (здесь и далее uдв=1).
Передаточное число одиннадцатой передачи меньше передаточного числа десятой передачи на величину: u10/u11=4.6/3.83=1.2.
Двенадцатую передачу переднего хода в коробке передач включают, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 12 шестерню 16 с ведущим валом 2, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 26 шестерню 28 с ведомым валом 4, соединяя коронное колесо 9 планетарной передачи 6 с зубчатым венцом 32, закрепленным на водиле 8. Крутящий момент при этом передается с ведущего вала 2 на промежуточный вал 3 при помощи шестерен 16 и 25. С промежуточного вала 3 на ведомый вал 4 крутящий момент передается при помощи шестерен 25 и 28. С ведомого вала 4 крутящий момент передается на межосевой дифференциал 7 через планетарную передачу 6.
Передаточное число двенадцатой передачи u12 при этом составляет:
u12=z25/z16·z28/z25·uдв=91/29·91/91·1=3.14;
где z16, z25, z28 - числа зубьев колес 16, 25, 28 (фиг.2).
Передаточное число двенадцатой передачи меньше передаточного числа одиннадцатой передачи на величину: u11/u12=3.83/3.14=1.22.
Тринадцатую передачу переднего хода в коробке передач включают, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 12 шестерню 15 с ведущим валом 2, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 26 шестерню 27 с ведомым валом 4, соединяя коронное колесо 9 планетарной передачи 6 с зубчатым венцом 32, закрепленным на водиле 8. Крутящий момент при этом передается с ведущего вала 2 на промежуточный вал 3 при помощи шестерен 15 и 24. С промежуточного вала 3 на ведомый вал 4 крутящий момент передается при помощи шестерен 24 и 27. С ведомого вала 4 крутящий момент передается на межосевой дифференциал 7 через планетарную передачу 6.
Передаточное число тринадцатой передачи u13, при этом составляет:
u13=z24/z15·z27/z24·uдв=82/38·100/82·1=2.63;
где z15, z24, z27 - числа зубьев колес 15, 24, 27 (фиг.2).
Передаточное число тринадцатой передачи меньше передаточного числа двенадцатой передачи на величину: u12/u13=3.14/2.63=1.19.
Четырнадцатую передачу переднего хода в коробке передач включают, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 12 шестерню 15 с ведущим валом 2, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 26 шестерню 28 с ведомым валом 4, соединяя коронное колесо 9 планетарной передачи 6 с зубчатым венцом 32, закрепленным на водиле 8. Крутящий момент при этом передается с ведущего вала 2 на промежуточный вал 3 при помощи шестерен 15 и 24. С промежуточного вала 3 на ведомый вал 4 крутящий момент передается при помощи шестерен 25 и 28. С ведомого вала 4 крутящий момент передается на межосевой дифференциал 7 через планетарную передачу 6.
Передаточное число четырнадцатой передачи u14 при этом составляет:
u14=z24/z15·z28/z25·uдв=82/38·91/91·1=2.16;
где z15, z24, z25, z28 - числа зубьев колес 15, 24, 25, 28 (фиг.2).
Передаточное число четырнадцатой передачи меньше передаточного числа тринадцатой передачи на величину: u13/u14=2.63/2.16=1.22.
Пятнадцатую передачу переднего хода в коробке передач включают, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 11 шестерню 14 с ведущим валом 2, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 26 шестерню 27 с ведомым валом 4, соединяя коронное колесо 9 планетарной передачи 6 с зубчатым венцом 32, закрепленным на водиле 8. Крутящий момент при этом передается с ведущего вала 2 на промежуточный вал 3 при помощи шестерен 14 и 23. С промежуточного вала 3 на ведомый вал 4 крутящий момент передается при помощи шестерен 24 и 27. С ведомого вала 4 крутящий момент передается на межосевой дифференциал 7 через планетарную передачу 6.
Передаточное число пятнадцатой передачи u15 при этом составляет:
u15=z23/z14·z27/z24·uдв=71/49·100/82·1=1.77;
где z14, z23, z24, z27 - числа зубьев колес 14, 23, 24, 27 (фиг.2).
Передаточное число пятнадцатой передачи меньше передаточного числа четырнадцатой передачи на величину: u14/u15=2.16/1.77=1.22.
Шестнадцатую передачу переднего хода в коробке передач включают, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 11 шестерню 14 с ведущим валом 2, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 26 шестерню 28 с ведомым валом 4, соединяя коронное колесо 9 планетарной передачи 6 с зубчатым венцом 32, закрепленным на водиле 8. Крутящий момент при этом передается с ведущего вала 2 на промежуточный вал 3 при помощи шестерен 14 и 23. С промежуточного вала 3 на ведомый вал 4 крутящий момент передается при помощи шестерен 25 и 28. С ведомого вала 4 крутящий момент передается на межосевой дифференциал 7 через планетарную передачу 6.
Передаточное число шестнадцатой передачи u16 при этом составляет:
u16=z23/z14·z28/z25·uдв=71/49·91/91·1=1.45;
где z14, z23, Z25, z28 - числа зубьев колес 14, 23, 25, 28 (фиг.2).
Передаточное число шестнадцатой передачи меньше передаточного числа пятнадцатой передачи на величину: u15/u16=1.77/1.45=1.22.
Семнадцатую передачу переднего хода в коробке передач включают, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 11 шестерню 13 с ведущим валом 2, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 26 шестерню 27 с ведомым валом 4, соединяя коронное колесо 9 планетарной передачи 6 с зубчатым венцом 32, закрепленным на водиле 8. Крутящий момент при этом передается с ведущего вала 2 на промежуточный вал 3 при помощи шестерен 13 и 22. С промежуточного вала 3 на ведомый вал 4 крутящий момент передается при помощи шестерен 24 и 27. С ведомого вала 4 крутящий момент передается на межосевой дифференциал 7 через планетарную передачу 6.
Передаточное число семнадцатой передачи u17 при этом составляет:
u17=z22/z13·z27/z24·uдв=60/60·100/82·1=1.22;
где z13, z22, z24, z27 - числа зубьев колес 13, 22, 24, 27 (фиг.2).
Передаточное число семнадцатой передачи меньше передаточного числа шестнадцатой передачи на величину: u16/u17=1.45/1.22=1.19.
Восемнадцатую передачу переднего хода в коробке передач включают, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 11 шестерню 13 с ведущим валом 2, соединяя при помощи сцепной муфты двухстороннего действия 26 шестерню 28 с ведомым валом 4, соединяя коронное колесо 9 планетарной передачи 6 с зубчатым венцом 32, закрепленным на водиле 8. Крутящий момент при этом передается с ведущего вала 2 на промежуточный вал 3 при помощи шестерен 13 и 22. С промежуточного вала 3 на ведомый вал 4 крутящий момент передается при помощи шестерен 25 и 28. С ведомого вала 4 крутящий момент передается на межосевой дифференциал 7 через планетарную передачу 6.
Передаточное число восемнадцатой передачи u18, при этом составляет:
u18=z22/z13·z28/z25·uдв=60/60·91/91·1=1;
где z13, z22, z25, z28 - числа зубьев колес 13, 22, 25, 28 (фиг.2).
Передаточное число восемнадцатой передачи меньше передаточного числа семнадцатой передачи на величину: u17/u18=1.22/1=1.22.
Таким образом, описанные выше зависимости между делительными диаметрами шестерен позволяют предлагаемой коробке передач воспроизводить ряд передаточных чисел отвечающих условию 1:un/un+1=const, в приведенной конструкции это значение составляет 1.2. При этом значения передаточных чисел высших шестнадцати передач соответствуют значениям передаточных чисел современных шестнадцатиступенчатых коробок передач (модель G211-16, [2]).
Источники информации
1. Платонов В.Ф. Полноприводные автомобили. М.: Машиностроение, 1989, стр.83, рис.22.
2. Transmissions for Heavy-Duty Trucks. Daimler-Benz. Powertrain / G.06.11.0998. EN. Printed in Federal Republic of Germany, стр.1, 6, 12, вкладыш.
3. Boites de vitesses B9 @ В 18 Range-R. FORMES e IDEES - R.C. 66 В 3044 - Imprime en France - 5000 ex. - 5000632343-06/87, стр.1, 6, 7, 12.
4. TATRA 815, проспект национального предприятия Копрживнице, Чехословакия, стр.1, 25, 37, рис.23, год ознакомления 2003.
5. Авторское свидетельство РФ №1837486, кл. В60К 17/08, публикация 10.07.96. Бюл. №19.
1. Коробка передач, содержащая корпус, в котором установлены ведущий, промежуточный и ведомый валы с шестернями и сцепными муфтами, промежуточная шестерня передачи заднего хода, планетарная передача, коронное колесо которой может поочередно соединяться с корпусом и водилом планетарной передачи, и межосевой дифференциал, отличающаяся тем, что планетарная передача установлена соосно межосевому дифференциалу, при этом водила планетарной передачи и межосевого дифференциала связаны между собой, а солнечная шестерня планетарной передачи установлена на ведомом валу, на ведущем валу установлено не менее одной сцепной муфты двухстороннего действия и шесть шестерен, из которых не менее двух вращающиеся, при этом две шестерни с наименьшими делительными диаметрами, среди установленных на ведомом валу, закреплены на нем неподвижно, на промежуточном валу установлено не менее одной сцепной муфты двухстороннего действия и шесть шестерен, из которых как минимум две закреплены неподвижно, при этом две шестерни с наибольшими делительными диаметрами, среди установленных на промежуточном валу - вращающиеся, на ведомом валу установлены две вращающиеся шестерни и одна сцепная муфта двухстороннего действия, вращающаяся шестерня на ведомом валу с меньшим делительным диаметром входит в зацепление с неподвижно закрепленной шестерней на промежуточном валу, которая, в свою очередь, входит в зацепление с вращающейся шестерней на ведущем валу с наименьшим делительным диаметром среди установленных на ведущем валу вращающихся шестерен, вращающаяся шестерня на ведомом валу с большим делительным диаметром входит в зацепление с неподвижно закрепленной шестерней на промежуточном валу, которая, в свою очередь, входит в зацепление с вращающейся шестерней на ведущем валу, делительный диаметр которой больше наименьшего среди установленных на ведущем валу вращающихся шестерен, при этом на ведущем валу имеются две шестерни с большим делительным диметром.
2. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что межосевой дифференциал выполнен в виде цилиндрического планетарного механизма, водила планетарной передачи и водила межосевого дифференциала выполнены как единое целое, сателлиты планетарной передачи и межосевого дифференциала расположены на одной оси, коронное колесо планетарной передачи установлено с возможностью смещения в осевом направлении и является одновременно элементом сцепной муфты двухстороннего действия, и может поочередно соединяться с корпусом и водилом планетарной передачи, коронное колесо планетарного механизма межосевого дифференциала установлено с возможностью смещения в осевом направлении и является одновременно элементом сцепной муфты одностороннего действия, постоянно соединено с одним из валов привода моста и может соединяться с водилом планетарной передачи.
