Патент на изобретение №2349816

(54) ШЕСТНАДЦАТИСТУПЕНЧАТАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ

(57) Реферат:

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к трансмиссии транспортных средств. В опорах корпуса агрегата расположены последовательно входной и выходной валы и параллельно им промежуточный вал. Выходной и промежуточный валы также имеют опоры в промежуточной стенке корпуса агрегата. Задний конец входного вала установлен в наконечнике выходного вала. На входном валу изготовлены совместно с валом ведущая шестерня заднего хода и три ведущие шестерни переднего хода. На входном валу также свободно установлена шестерня двойного направления с расположенной на ней двухпозиционной муфтой. Одна ведомая шестерня свободно установлена на наконечнике выходного вала, а две ведомые шестерни свободно установлены на выходном валу, между ними расположена трехпозиционная муфта. На промежуточном валу закреплены три ведущие шестерни, шестерня двойного направления и свободно установлены три ведомые шестерни переднего хода, зацепленные соответственно с шестернями выходного и входного валов. Ведомая шестерня заднего хода свободно установлена на промежуточном валу, зацеплена с дополнительной шестерней заднего хода. На промежуточном валу между свободно установленными на нем шестернями расположены две трехпозиционные муфты, аналогичная муфта расположена на наконечнике выходного вала. Этим достигается снижение металлоемкости агрегата, увеличение кпд. 2 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к трансмиссии транспортных машин.

Известны агрегаты трансмиссии со ступенчатым изменением передаточных чисел, 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.

Наиболее близкой к предлагаемой шестнадцатиступенчатой КМ является трансмиссионный агрегат трактора К-700/701.

Восьмиступенчатая трехвальная несоосная базовая КП, дополненная двухступенчатым редуктором, обеспечивает шестнадцать передач переднего и восемь передач заднего хода. Агрегат имеет параллельно расположенные друг над другом входной, два промежуточных и выходной валы. На входном валу закреплена шестерня привода насосов, установлены четыре ведущие шестерни, которые прикреплены к ведомьм барабанам фрикционных муфт, и находятся в постоянном зацеплении с соответствующими шестернями первого промежуточного вала, на котором закреплены две шестерни, зацепленные с шестернями, свободно установленными на втором промежуточном валу, между ними расположена трехпозиционная муфта. На втором промежуточном валу также закреплены две шестерни, зацепленные с шестернями выходного вала, между ними расположена трехпозиционная муфта. Ведущая шестерня заднего хода закреплена на первом промежуточном валу, а ведомая свободно установлена на втором промежуточном валу рядом с двухпозиционной муфтой. Промежуточная шестерня заднего хода расположена на отдельной оси.

Недостатки описанного трансмиссионного агрегата заключаются в невысоком кпд и высокой металлоемкости, что вызвано использованием фрикционных муфт со свободной установкой ведущих шестерен на входном валу, увеличивающих их диаметр и межосевое оасстояние, несоосное расположение валов, исключающее получение прямой передачи с высоким кпд, трехпарные зубчатые зацепления, снижающие кпд на всех передачах.

Задачей изобретения является повышение кпд и снижение металлоемкости трансмиссионного агрегата.

Технический результат достигается наличием прямой передачи при соосном размещении входного и выходного валов, двухпарным зубчатым зацеплением на других передачах, уменьшением межосевого расстояния между соосными и промежуточным валами.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что шестнадцатиступенчатая коробка передач, содержащая корпус агрегата с размещенными в нем входным, выходным и промежуточным валами, пары шестерен переднего хода и ряд шестерен заднего хода, ведущая шестерня заднего хода зацеплена с ведомой шестерней через дополнительную шестерню, установленную на отдельной оси, на выходном валу две шестерни установлены свободно, между этими шестернями расположена трехпозиционная муфта, при этом корпус агрегата имеет промежуточную стенку, задний конец входного вала установлен в наконечнике выходного вала, на котором расположена трехпозиционная муфта, на входном валу закреплены ведущая шестерня заднего хода и три ведущие шестерни переднего хода, шестерня двойного направления с расположенной на ней двухпозиционной муфтой установлена свободно, на промежуточном валу закреплены три ведущие шестерни и шестерня двойного направления, свободно установлены три ведомые шестерни переднего хода и ведомая шестерня заднего хода, между свободно установленными шестернями расположены две трехпозиционные муфты.

На фиг.1 изображена кинематическая схема трехвальной соосной КП 16R4 (16 передач переднего хода и 4 передачи заднего хода), содержащей 14 шестерен для передач переднего хода и 3 шестерни для передач заднего хода, 5 муфт переключения передач. В нижней части приведены номера пар шестерен переднего хода (1-7) и обозначение ряда шестерен заднего хода – R.

На фиг.2 приведена лучевая диаграмма этой КП с таблицами положений муфт переключения на различных передачах переднего (вверху) и заднего (внизу) хода. В верхней части таблиц обозначены включенные в работу пары шестерен (1-7) или ряд шестерен заднего хода (R). На горизонтальных шкалах приведены в логарифмическом виде величины передаточных чисел пар шестерен и передач. Крайние горизонтали соответствуют выходному валу, а средняя – промежуточному валу. Входной вал соответствует т.15 на верхней горизонтали слева. Чем значительнее наклон луча направо, тем больше передаточное число. Левый наклон луча указывает на ускоряющий режим работы пары шестерен. Наклон луча каждой пары шестерен постоянный на любом участке лучевой диаграммы.

В опорах корпуса агрегата 1 расположены входной 2, выходной 3 и промежуточный 4 валы. Входной 2 и выходной 3 валы расположены соосно, а промежуточный вал 4 установлен параллельно соосным валам, причем выходной вал 3 и промежуточный вал 4 также имеют опоры в промежуточной стенке 5 корпуса агрегата 1.

Задний конец входного вала 2 установлен в наконечнике 6 выходного вала 3. На входном валу 2 закреплены или изготовлены совместно с валом ведущая шестерня заднего хода 7 и ведущие шестерни переднего хода 8, 9 и 10, а шестерня двойного направления 11 свободно установлена на этом валу. Ведомая шестерня 12 свободно установлена на наконечнике 6 выходного вала 3. Ведомые шестерни 13 и 14 свободно установлены на выходном валу 3. На промежуточном валу 4 закреплены ведущие шестерни 15, 16, 17, а также шестерня двойного направления 18 и свободно установлены ведомые шестерни переднего хода 19, 20 и 21, зацепленные соответственно с шестернями 14 и 13 выходного вала, шестерней 12 наконечника 6 выходного вала 3, а также с шестернями 11, 10, 9 и 8 входного вала 2. Ведомая шестерня заднего хода 22 свободно установлена на промежуточном валу 4, зацеплена с дополнительной шестерней заднего хода 23, закрепленной на отдельной оси 24 и через нее с ведущей шестерней заднего хода 7. Трехпозиционная муфта 25 (А) установлена на промежуточном валу 4 между шестернями 21 и 22, аналогичная муфта 26 (В) установлена между шестернями 19 и 20, двухпозиционная муфта 27 (С) установлена на венце шестерни 11. Трехпозиционная муфта 28 (D) расположена на наконечнике 6 выходного вала 3, трехпозиционная муфта 29 (Е) расположена на выходном валу 3 между шестернями 13 и 14.

Работа шестнадцатиступенчатой КП осуществляется следующим образом.

Первая передача

Муфты А и Е в правом положении (П), а муфты В, С, D – в нейтральном (см. фиг.2, табл. справа над т.1). Крутящий момент (см. фиг.1) от входного вала 2 передается парой шестерен 8-21, муфтой 25 (А) на промежуточный вал 4, далее парой шестерен 15-14 и муфтой 29 (Е) на выходной вал 3. На лучевой диаграмме (см. фиг.2) эта передача представлена двумя лучами: луч 1 выходит из т.15 слева на верхней горизонтали и направлен направо вниз к средней горизонтали, далее луч 7 к т.1 справа на верхней горизонтали.

Вторая передача

Переключаем муфту А в нейтральное положение – выключаем из работы пару шестерен 8-21, а муфту В в левое положение – включаем пару шестерен 9-20. Крутящий момент от входного вала 2 по паре шестерен 9-20 передается муфтой 26 (В) на промежуточный вал 4 и далее, как на первой передаче. На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: 2 и 7 от т.15 к т.2.

Третья передача

Возвращаем муфту В в нейтральное положение – выключаем из работы пару шестерен 9-20, перемещаем муфту С в левое положение (Л) – включаем в работу пару шестерен 11-18. Крутящий момент передается от входного вала 2 по паре шестерен 11-18, муфте переключения 27 (С) на промежуточный вал 4, далее, как на предыдущих передачах. На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 4 и 7, направленными к т.3.

Четвертая передача

Возвращаем муфту С в нейтральное положение – выключаем из работы пару шестерен 11-18, перемещаем муфту В в правое положение (П) – включаем в работу пару шестерен 10-19. Крутящий момент передается от входного вала 2 по паре шестерен 10-19, муфте переключения 26 (В) на промежуточный вал 4, далее, как на предыдущих передачах. На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 3 и 7, направленными к т.4.

Пятая передача

Возвращаем муфту В в нейтральное положение – выключаем из работы пару шестерен 11-18, перемещаем муфту А в правое положение (П) – включаем в работу пару шестерен 8-21, а муфту Е в левое положение (Л), вместо пары шестерен 15-14 включаем в работу пару шестерен 16-13. Крутящий момент передается от входного вала 2 до промежуточного вала 4, как на первой передаче, далее через пару шестерен 16-13 и муфту 29 (Е) на выходной вал 3. На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 1 и 6, направленными к т.5.

Шестая передача

Возвращаем муфту А в нейтральное положение – выключаем из работы пару шестерен 8-21, перемещаем муфту В в левое положение (Л) – включаем в работу пару шестерен 9-20. Крутящий момент передается до промежуточного вала 4, как на второй передаче, далее, как на предыдущей передаче. На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 2 и 6, направленными к т.6.

Седьмая передача

Возвращаем муфту В в нейтральное положение – выключаем из работы пару шестерен 9-20, перемещаем муфту С в левое положение (Л) – включаем в работу пару шестерен 11-18. Крутящий момент передается до промежуточного вала 4 как на третьей передаче, далее как на двух предыдущих передачах. На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 4 и 6, направленными к т.7.

Восьмая передача

Возвращаем муфту С в нейтральное положение – выключаем из работы пару шестерен 11-18, перемещаем муфту В в правое положение (П) – включаем в работу пару шестерен 10-19. Крутящий момент передается до промежуточного вала 4, как на четвертой передаче, далее, как на трех предыдущих передачах. На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 3 и 6, направленными к т.8.

Девятая передача

Возвращаем муфту В в нейтральное положение – выключаем из работы пару шестерен 10-19, перемещаем муфту А в правое положение (П) – включаем в работу шестерни 8-21, муфту Е в нейтральное положение – выключаем из работы пару шестерен 16-13, а муфту D в правое положение (П) – включаем в работу пару шестерен 17-12. Крутящий момент передается на промежуточный вал 4, как на первой и пятой передачах, далее через пару шестерен 17-12 и по муфте 28 (D) на выходной вал 3. На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 1 и 5, направленными к т.9.

Десятая передача

Возвращаем муфту А в нейтральное положение – выключаем из работы пару шестерен 8-21, перемещаем муфту В в левое положение (Л) – включаем в работу шестерни 9-20. Крутящий момент передается на промежуточный вал 4, как на второй и шестой передачах, далее, как на предыдущей передаче. На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 2 и 5, направленными к т.10.

Одиннадцатая передача

Возвращаем муфту В в нейтральное положение – выключаем из работы пару шестерен 9-20, перемещаем муфту С в левое положение (Л) – включаем в работу пару шестерен 11-18. Крутящий момент передается на промежуточный вал 4, как на третьей и седьмой передачах, далее, как на двух предыдущих передачах. На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 4 и 5, направленными к т.11.

Двенадцатая передача

Возвращаем муфту С в нейтральное положение – выключаем из работы пару шестерен 11-18, перемещаем муфту В в правое положение (П) – включаем в работу шестерни 10-19. Крутящий момент передается на промежуточный вал 4, как на четвертой и восьмой передачах, далее, как на трех предыдущих передачах. На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 3 и 5, направленными к т.12.

Тринадцатая передача

Возвращаем муфту В в нейтральное положение – выключаем из работы пару шестерен 10-19, перемещаем муфту А в правое положение (П) – включаем в работу шестерни 8-21, муфту D в левое положение (Л) – вместо пары шестерен 17-12 включаем пару шестерен 18-11. Пара шестерен 11-18 двойного направления; на третьей, седьмой и одиннадцатой передачах эта пара работала от входного вала 2 на промежуточный вал 4, на 13-й передаче и далее эта пара работает в другом направлении – от промежуточного вала 4 по паре шестерен, затем по муфте D на наконечник 6 выходного вала 3.

Крутящий момент передается от входного вала 2 по паре шестерен 8-21, муфте переключения 25 (А) на промежуточный вал 4, далее через пару шестерен 18-11 и муфту 28 (D) на выходной вал. На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 1 и 4, направленными к т.13.

Четырнадцатая передача

Возвращаем муфту А в нейтральное положение – выключаем из работы пару шестерен 8-21, перемещаем муфту В в левое положение (Л) – включаем в работу шестерни 9-20. Крутящий момент передается на промежуточный вал 4, как на второй, шестой и десятой передачах, далее, как на предыдущей передаче. На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 2 и 4, направленными к т.14.

Пятнадцатая передача – прямая

Возвращаем муфту В в нейтральное положение – выключаем из работы пару шестерен 9-20, перемещаем муфту С в левое положение (Л). Крутящий момент передается от входного вала 2 по шестерне 10, муфтой переключения 27 по шестерне 11, далее муфтой 28 на выходной вал 3. На лучевой диаграмме эта передача представлена т.15.

Шестнадцатая передача – ускоряющая

Возвращаем муфту С в нейтральное положение, перемещаем муфту В в правое положение (П) – включаем в работу пары шестерен 10-19 и 18-11. Крутящий момент передается от входного вала 2 по паре шестерен 10-19, муфте переключения 26 (В) на промежуточный вал 4, далее по паре шестерен 18-11 и муфте 28 (D) на выходной вал 3. На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 3 и 4, направленными к т.16.

Передачи заднего хода включаются при перемещении муфты А в левое положение, которая соединяет шестерню 22 с промежуточным валом 4. Положения муфт D, Е (см. табл.внизу).

Первый задний ход – 1R

Муфта А находится в левом положении, муфты В, С и D – в нейтральном, а муфта Е – в правом положении (см. фиг.2, табл.справа под т.1R). Крутящий момент от входного вала 2 передается по шестерням 7-23-22 муфтой А на промежуточный вал 4 и муфтой Е и парой шестерен 15-14 на выходной вал 3, который вращается в направлении, противоположном вращению входного вала 2.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: луч R из т.15 слева на верхней горизонтали направо вниз к средней горизонтали, далее пологий луч 7 также направо вниз к т.1R на нижней горизонтали.

Второй задний ход – 2R

Переключаем муфту Е в левое положение. До промежуточного вала 4 крутящий момент передается, как на предыдущей передаче, далее через пару шестерен 16-13 и муфту 29 на выходной вал 3. На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи R и 6.

Третий задний ход – 3R

Переключаем муфту Е в нейтральное положение, а муфту D – в правое положение. До промежуточного вала 4 крутящий момент передается, как на предыдущей передаче, далее через пару шестерен 17-12 и муфту 28 на выходной вал 3. На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи R и 5.

Четвертый задний ход – 4R

Переключаем муфту D в левое положение. До промежуточного вала 4 крутящий момент передается, как на предыдущей передаче, далее через шестерни 18-11 и муфту 28 на выходной вал 3. На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи R и 4.

Формула изобретения

Шестнадцатиступенчатая коробка передач, содержащая корпус агрегата с размещенными в нем входным, выходным и промежуточным валами, пары шестерен переднего хода и ряд шестерен заднего хода, ведущая шестерня заднего хода зацеплена с ведомой шестерней через дополнительную шестерню, установленную на отдельной оси, на выходном валу две шестерни установлены свободно, между этими шестернями расположена трехпозиционная муфта, отличающаяся тем, что корпус агрегата имеет промежуточную стенку, задний конец входного вала установлен в наконечнике выходного вала, на котором расположена трехпозиционная муфта, на входном валу закреплены ведущая шестерня заднего хода и три ведущие шестерни переднего хода, шестерня двойного направления с расположенной на ней двухпозиционной муфтой установлена свободно, на промежуточном валу закреплены три ведущие шестерни и шестерня двойного направления, свободно установлены три ведомые шестерни переднего хода и ведомая шестерня заднего хода, между свободно установленными шестернями расположены две трехпозиционные муфты.

РИСУНКИ