Коробка передач транспортного средства и ее варианты

(71) Институт првечности машинМинский лважлыОктябрьской Реввод(53) 629.113-585 8.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ х,г. 6ь ин, В. В. Гринксвиц, Г 1. Меленцевич, И. Г. Циейцкер, С. Н. Поллу око, . В. Калацкийоблем надежности и логго- АН Белорусской ССР и ордена Ленина и ордена олюции автомобильцый за(56) 1. Авторское свилстельство СССР709410, кл. В 60 К 17116, 1977.2. Авторское свидетельство СГСР по заявке333437727-1, кл. В 60 К 1716, 98 (прототип).(54) КОРОБКА ПЕРЕДАЧ ТРАНГГ 1 ОРТНОГО СРЕДСТВА (ЕЕ ВАРИАНТЫ) (5) 1. Коробка передач транспортного средства, содержащая установленный в корпусе вхолцой вал, состоящий из двух частей, связанных между собой через муфту, зубчатый чехацизм с муфтами для распределения мощности по нескольким силовым ЯО 1073138 А потоках, сухч иру ющий лиффсрсц пиал олокиовоОи муфтои, солцецс 5 исстс(тп которого жестко соедицсца с второй цдстыо вхолцого вдла и связаца через нервуо зуоцатуо передачу и муфту упомяцутого зубчатого мсхацизма с первой частьк вхолцого вдлд. д олцо из звсцьев упомянутого дифференциала связдцо с первой частью входного вала через вторуо зубцатую псрслдцу и хуфту хпочяцхтого зубчатого мсхацизчд, выхолцой лифферецпиал, коронная шсстсрця которого соелицеца с волилом суммирующего дифференциала и тормозом, а волило и солцсчцдя шестерця выхолцоо лифферецнидла связаны соответствецю с выхолцыч валом и с олцим из звецьев суччиру юиего дифференциала, от.шчакнцаясч тем, что, с целью повышения цалежцости путем устранения режимов противовращеция фрикпиоццых муфт и упрощения процесса персклочеция передач, блокировочцая муфта стдцовгеца мсжлу волилом и солнечной цсстерцей сучуируопего лифферецидлд, цри зтоПервым и вторым из уцйх 5- цутых звеньев суммирующего лифферецц,идла являются его волило и короццая шестсрця, сцабжецная тормозом.2. Коробка передач цо ц. 1, отличающалгг тем, цто муфта, связывающая цервук и вторуо части входного вала, и муфта первой зубчатой передачи выполнены в одцч блоке, расположенном между первой частью входного вала и зубчатыми перелзцами, обцее ведущее звено которого жестко связано с первой частью входного вала, з муфта второй зубчатой передачи и блоки 1 овоцггая муфта суммирующего дифференциала также выполнены в одном блоке, расположенном между зубчатыми передацами и суммируюцим дифференциалом, общее ведомое звено которого жестко связано с водилом суммирующего дифференциала.3. Коробка передач гранспортного средства, содержащая установленный в корпусе входной вал, состоящий из двух частей, связанных между собой через муфту, зубцатый механизм с муфтами для распределения мощности по нескольким силовым потокам, суммирующий лифференциал с блокировоццой муфтой, первое звено которого соединено с первой частью вхолного валз через две зубчатые перелаци ц муфту уцомяцутого зуоцатого механизма, а второе звено упомянутого дифференциа;и жестко соединено с второй цастью вхолюго вала, выходной диффсрецциал, коронная шестерня которого соединена с водилом суммирующего лифферецциала и торгизоч. а во;ило и солнечная шестерня выходно о лцфферешиала связаны соответственно с выходным валом и третьим звенсхг суммируюпего дифференциала, от.гггвающа гсл тем, цто, с целью повышения надежности путем устранения режимов цротивоврацения фрикпионцых муфт и упроцеция процесса переклоцеция цередац, олокировоццая муфты установлена между волилом и солнечной шестерней суммирующего дифференциала, первым, вторым и третьим звецьямц суммцрукмпего дифференциала приняты соответственцолнецная псстерня, водило, коронная шестерня, причем солцецная шетерпя уггмируюцего дифференциала устаивленз цз второй цасти входного взлз взжны свободного врацеция, з коронная шестерня суммируоще о лифферецпРзла снабжена тормозом.Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в трансмиссиях автомобилей и тракторов.Известна коробка передач транспортного средства, содержащая установленный в корпусе входной вал с жестко закрепленной ца цем ведупей цгестерггей, первый зубцатый механизм для распределения мощности цо нескольким силовым потокам, суммирующий дифференциал, коренная шестерня которого связана цо крайней мере через одну зубчатую передацу и олпу муфту упомянутого зубчатого механизма с ведущей шестерней, а через другую муфту -- с входным валом, а солнечная шестерня соединена с вхлцым валом жестко, выходной вал и связанный с ним второй зубчатый механизм, соединенный с водилам суммирую- пего лифференциала и с тормозом, связанным с корпусом. Известная коробка цере.Рзц имеет две степени свободы. 1 оэтому цри церсклюцении передач вклюцается и ыклоцается цо одному элементу управления 1. Данная коробка передач характеризуетя низкой надежностью из-за большого ко. ,ццества зубчатых передач и элементов управления, а также из-за недостаточной несупей способности выходного зубчатого механизма, работающего ца заднем холу. Известна также коробка грелзц транспортного средства, содержапап хстановггеггцый в корпусе входной вал, состоящий цз двух цастеи, связанны.; между собой церез муфту, зубчатый механизм с муфтахи лля расцрелеле;ця мощности цо цскольким силовым потокам, сумхРругопий лифферецпиал с блокировоцной муфтой, солнечная шестерня которого жестко соелинеца с Овторой частью вхолного ва. а и связана чсрез нервуо зубчатую передачу и муфту упомянуто о зубчатого механизма с первой частью входного вала, а олнцз звеньев упомянутого дифференциала связано с первой цзстьк вхолцого вала церез вторуо зубчатую цередацу и муфту упомянутого зубцзтого механизма, выхолной дифференциал, коронная шестерня которого соединена с водилам суммирующего лифферснпиала и с тормозом, а волило и олнечная шестерня связана соответственно с выходным валом и с одним из звеньев с чмцрук- щего дифференциала 21.Указанная коробка церелзц имеет тристепени вооды. Дл 5 полх ценР 5 ерелачц должны быть вклюцены лва фрикпионных элемента управления. Остальцыс фрцкпионные элемепы управления работат вхглос.тую, их ведущие ц веломые лиски Ррагпаготся лруг относительно дрмгз ргк;лнццыми угловыми скоростями. Прц этм .лслуег раз 11)731383личать режимы попутного вращения, когда ведущие и ведомые лиски врац 1 аются в одном направлении, и режимы встречного вращения, когда ведущие и ведомые диски вращаются в противоположном направлении. Теоретические и экспериментальные иссле дова ния показывают, цто наиболее неблагоприятное воздействие на работоспособность фрикционных муфт оказывают режимы встречного вращения. Скорости скольжения дисков ца этих режимах достигают максимальной величины, увеличиваются потери на холостое врацение, происодит повышенцый износ и выделение тепла. При определенных критическихзначения скоростей скольжения наблюдается резкое повышение температуры в контакте между 15 дисками, в результате чего фрикццонная муфта выходит из строя. Из кицематического анализа известной коробки передач следует, что ца отдельных передача переднего хода, а также ца залнем .олу имеются режимы встречного вращения фрикционных муфт со значительными скоростями скольжения. Поэтому работоспособность фрикционных муфт низка. Кроме того, при переключении с второй на третью передачу одновременно включаются два элемента управления. Это приволит к усложнению процесса переключения, а также увелицецшо разрыва потока мощности, в результате чего увеличиваются максимальные динамические нагрузки, лействующие в процессе переклкчеция ца звенья коробки перелач, 30 Все эти факторы обуславливают снижение надежности коробки передач в целом.Целью изооретения является повышение надежности коробки передач путем устранения режимов протцвовращения фрикционпых муфт и упрощения процесса переклю- З 5 чения передач.Поставленная пель достигается тем, цто в коробке передач, содержащей установленный в корпусе входной вал, состоящий из двух частей, связанных между собой через муфту, зубчатый механизм с муфтами для распрелелеция мощности по нескольким силовым потокам, суммирующий дифференциал с блокировочной муфтой, солнечная шестерня которого жестко соединена с второй частью входного вала и связана через первую зубчатую передачу и муфту упомянутого зубчатого механизма с первой частью входного. вала, а одно из звеньев упомянутого дифференциала связано с первой частью входного вала через вторую зубча тую передачу и муфту упомянутого зубчатого меанизма, выходной дифференциал, коронная шестерня которого соединена с водилоч суммируюгцего дифференциала и с тормозом, а водило и солнечная шестерня выодного дифференциала связаны соответственно с выходным валом и одним из звеньев суммируюьцего дифференциала,4олокцровочная чуфты уст: новлецд чсжд) во;шлом и солцечцоц шестерней суччцрук- щего дифференциала, при этом первым вторым из упочянуты звеньев суммирукщего дифференциала являотся е о водило и коронная шестерня, снабженная тормозочКроче того, муфта, связывающая первчю ц вторую части Водного Валы, и ыхфтд первой зубчатой передачи выполнены в олноч блоке, расположенном межлу первой частью входного вала ц зубчатыми перелдчдмц, общее ведущее звено которого жестко связано с первой частью входного выла, муфтд второй зуоцытой перелачц ц блокцровоццая муфта с) чмирующего дифференциала также выполнены в одном блоке расположен цоч между зубчатыми пере,ив цами и суммирующим диффереццпылоч, общее ведомое звено которого жестко связано с волцлом л ммцрующего лцфферец. пиала.По второму варианту в коробке передач, содержащей установленный в корпусе вхолцой вал, состоящий из двух частей, связанны. мсжлу собой через муфту, зубчатый меаццзч с муфтами для распределения мощности по нескольким силовыч потокам, суммирующий дифференциал с блокировочной муфтой, первое звено которого соединено с первой частью водного вала через две зубчатые передачи ц муфту упомянутого зубчатого меанцзма, а второе звено упомянутого лцфференциала жестко соединено с второй частью входного вала, выходной дифференциал, коронная шестерня которого соединена с водцлом суммцруюниго дифференциала и тормозом, а водило и солнечная шестерня выодного дифференциала связаны соответственно с выходным валом и третьцч звеном суммирующего дифференциала, блокировочная муфта установлена межлу водцлом и солнечной шестерней суммирующего дифференциала, первым, вторым ц третьим звеньями суммируюьцего дифференццалд приняты соответственно солнечная шестерня, водило, коронная шестерня, причеч солнечная шестерня суммирующего дифференциала устацовлена на второй части входного вала с возможностью свободного вращения, а коронная шестерня суммирующего дифференциала снабжена тормозом.На фиг. 1 изображен 1 вариант кинематической схемы короокц передач, обеспечивающий получение прямой высшей передачи; ца фиг. 2 - 11 вариант кинематической семы коробки передач, обеспецивающий получение дву повышающих передач переднего хола; на фцг. 3 - вариант расстановки фрикццоцных муфт в кинематической схеме коробки передач по 1 варианту.Коробка передач содержит фиг.) входной вал 1, который связан с валом 2 через муфту 3, д также церез муфту 4 и107313 5зубчатую передачу, включающую ведущую шестерню 5, шестерни 6 и 7, расположенные на промежуточном валу 8, и ведомую шестерню 9, жестко соединенную с валом 2, С валом 2 связана солнечная шестерня 10 суммирующего дифференциала, которая соединяется через блокировочную муфту1 с водилом 12 суммирующего дифференциала. Водило 12 связано с входным валом 1 через муфту 13 и зубчатую передачу, состоящую из ведущей шестерни 14, шестерен 15 и 16, расположенных на промежуточном валу 17, и ведомой шестерни 18, жестко связанной с водилом 12. Водило 12 соединено соответственно с тормозом 19 и коронной шестерней 20 выходного дифференциала и взаимодействует через сателлиты 21 с коронной шестерней 22 суммирующего дифференциала. Коронная шестерня 22 связана соответственно с тормозом 23 и солнечной шестерней 24 выходного дифференциала. Солнечная шестерня 24 взаимодействует через сателлиты 25 с водилом 26 выходного дифференциала, которое связано с выходным валом 27.Кинематическая схема коробки, изображенная на фиг. 2, отличается от схемы, показанной на фиг. 1, тем, что ведомая шестерня 18 зубчатой передачи жестко соединена с солнечной шестерней 10, которая расположена на валу 2 с возможностью свободного вращения. С валом 2 жестко связано водило 12 суммирующего дифференциала и коронная шестерня выходного дифференциала.Кинематическая схема коробки передач, показанная на фиг. 3, отличается от схемы, изображенной на фиг, 1, тем, что муфты 3 и 4 выполнены в одном блоке, расположенном между ведущим валом 1 и ведущей шестерней 14 зубчатой передачи. Муфты 11 и 13 расположены в другом блоке между ведомой шестерней 18 зубчатой передачи и солнечной шестерней О.Коробка передач транспортного средства работает следуюгцим образом.С помощью фрикционных муфт 3, 4, 11, 13 и тормозов 19, 23 в общем случае обеспечивается получение десяти режимов работы. В табл. 1 приведен порядок включения элементов управления на каждой из передач и передаточные числа коробки передач по 1 варианту (фиг. 1), разработанной для трансмиссии грузового автомобиля. В табл. 2 даны значения чисел зубьев зубчатых колес, обеспечивающих получение заданных передаточных чисел. В табл. 3 и 4 приведены соответственно порядок включения элементов управления на каждой из передач и значения чисел зубьев шестерен коробки передач по 11 варианту (фиг. 2).Оба варианта коробок рассчитаны на шесть передач переднего хода и две передачи заднего хода. Первая передача перед 86него хода включается с помощью фрикционной муфты 4 и тормоза 23 (фиг. 1). Мощность с входного вала 1 передается через муфту 4, шестерни 5, 6, 7 и 9 на солнечную шестерню 10 суммирующего дифференциала, Солнечная шестерня 10 взаимодействует с сателлитами 21, которые, обкатываясь вокруг неподвижной коронной шесте р ни 22 суммирующего дифференциала, приводят в движение коронную шестерню 20. Коронная шестерня 20 взаимодействует на сателлиты 25, которые, вращаясь вокруг неподвижной солнечной шестерни 24, сообщают движение водилу 26 и выходному валу 27. 5 1 О 15 го 25 зо 35 4 О 45 50 55 При переключении с первой на вторую передачу выключается муфта 4 и включается муфта 3, а тормоз 23 остается во включенном состоянии. Через муфту 3 нагрузка передается на вал 2, с которым жестко связана солнечная шестерня 10. Солнечная шестерня 10 взаимодействует с сателлитами 21, которые обкатываются вокруг неподвижной коронной шестерни 22 и приводят во вращение водило 12 и коронную шестерню 20. Коронная шестерня 20 взаимодействует на сателлиты 25, которые, обкатываясь вокруг неподвижной солнечной шестерни 24, сообгцают движение выходному валу 27.Переход с второй на третью передачу осуществляется путем выключения муфты 3 и вклк)чения муфты 13, при этом тормоз 23 остается во включенном состоянии. С вала 1 крутящий момент передается через шестерни 14, 5, 16 и 18 на коронную шестерню 20, которая приводит в движение водило 26 и выходной вал 27 при неподвижной солнечной шестерне 24.Переключение с третьей передачи на четвертую производится путем выключения тормоза 23 и включения муфты 1. Муфта 13 по-прежнему остается во включенном состоянии. Нагрузка передается через муфту 13, шестерни 14, 15, 16 и 8 на водило 12. Муфта 11 блокирует между собой звенья суммируюгцего и выходного дифференциалов 1 О, 12, 22, 24, 26, 20, которые вращаются как одно целое и приводят во вращение выходной вал 27.При переключении с четвертой на пятую передачу выключается муфта 13 и включается муфта 4, при этом муфта 11 по-прежнему остается во включенном состоянии, блокируя звенья выходного и суммирующего дифференциалов. Силовой поток передается через муфту 4 шестерни 5, 6, 7, 9 на солнечную, шестерню 1 О, которая вращается заодно с водилом 26, передающим нагрузку на выходной вал 27.Переход на шестую прямую передачу переднего хода осуществляется путем выключения муфты 4 и включения муфты 3. Муфта 11 по-прежнему включена, Нагрузка передается через муфту 3 на вал 2 и далее на выходной вал 27.7На первой передаче заднего хода включены муфта 3 и тормоз 19, который останавливает водило 12 и коронную шестерню 20.Мощность передается через муфту 3 навал 2. С валом 2 жестко связана солнечная шестерня 10, приводящая в движение 5 при заторможенном водиле 12 коронную шестерню 22 в обратном направлении по отношению к входному валу 1. Вместе с коронной шестерней 22 вращается солнечная шестерня 24, сообщающая движение водилу 26 и выходному валу 27 при неподвижной коронной шестерне 20.На второй передаче заднего хода включены муфта 4 и тормоз 19, Мощность с входного вала 1 передается через муфту 4, шестерни 5, 6, 7, 9 на солнечную шестерню 10. 5 Солнечная шестерня 10 сообщает движение в обратном направлении коронной шестерне 22 и солнечной шестерне 24. Солнечная шестерня 24 приводит во вращение волило 26 и выходной вал 27 при неподвижной коронной шестерне 20.Рассмотренная шестиступецчатая коробка передач имеет всего десять режимов включения элементов управления. В ланцом случае не используются два режима включения элементов управления. Дополцитель но к рассмотренным могут быть получены еше две передачи переднего хода, эдна путем включения муфт 3 и 13, вторая - включением муфт 4 и 13.Проведенный анализ показывает, чтопереключение всех передач переднего хода осуществляется включением и выключением по одному элементу управления за счет того, что ца каждой из последующих передач работает один из элементов управления прелы- душей передачи. Благодаря этому сокращается разрыв потока мощности при переключениях, уменьшаются динамические нагрузки, действующие на звенья коробки передач, процесс переключения передач упрощается.Как видно из фиг. 1, ведущие лиски 40муфт 3, 4 и 13 связаны с входным валом 1, а ведомые - соответственно с валом 2 и шестернями 5 и 14. Ведущие и ведомые диски муфты1 связаны соответственно с валом 2 и водилом 12. Кицематический анализ показывает, что на всех передачах перел него хода направление вращения звеньев 2, 3, 4, 5, 12 и 13 совпадает с направлением вращения вхолного вала 1. Благодаря этому устраняются режимы противоврашеция фрикциоццых муфт. На заднем ходу включением тормоза 19 блокируются с корпусом воли 8ло 12 и шестерня 14, соединенные с ведомыми лисками муфт соответственно 1 и 13. Направление вращения вала 2 и шестерни 5, связанных с веломыми лисками муфт соответствеццо 3 и 4, совпдлает с цаправлецисм вращения вхолного вала 1. Таким образом, ца заднем холу также устраняются режимы противовращеция фрикпиоццых муфт. Блдголаря этому сцижаются максимальны скорости скольжения дисков фрикпиоццых муфт, уменьшаются потери ца холостое вращение, повышается надежность фрикциои. цых муфт и коробки передач в целом.Кицсматическая схема коробки передач по 11 варианту (изображеццая ца фиг. 2) позволяет получить лвс повышающие иср- дачи переднего хода, применение которых является целесообразным для некоторых типов автомобилей. Зтд схема также характеризуется отсутствием режимов противоврашсция фрикпиоццых муфт и тем, что в перелдчи перелцсго хола перклкчдются путем включеция и выключеция цо олному элемигу управления, что и обусловливд 1 более высокую цдлежцость лаццой схемы ио сравнению с прототипом.В кцнс мдтичсской схем коробки нср- лач, показанной ца фиг. 3, муфты 3 и 4 расположены в олпом блоке межлу вхолць 1 м валом 1 и шсстсрцей 14. В лругом блоке между солцсчцой шсстерцсй О и шестерней 8 раположены муфты 11 и 3. Оба этих бло- ка цифипировдцы межлу собой. 1 одобцдя комцоцовкд позволяет повысить степсиь уиификации и компактности коробки исрс;шч.Схема коробки цсрелач цо вдридцту 1 (фиг. 1 или фиг. 3) позволяет получить молификацию с повышающей перслачсй. Для этого необхолимо изменить порядок вклн- чсния элемецтов управления и числа глубьв шестерен 5, 6, 7, 9, 14, 15, 16 и 18 валшгой части.Порядок включеция элементов уирдвлсцня и передаточные числа модификации с повышающей перелачей прйвслсцы в табл. 5, а числа зубьев шестерен в табл. 6.В данной молификапии также отсутствует противоврашение фрикциоццых муфт, и все передачи переключаются путем включения и выключения по одному элементу управления, что обеспечивает боле высокукэ надежность конструкции по сра вцец и о с известными.Предложенные варианты конструкций коробки передач обеспечивают повышсццую належцость эксплуатации и упрошецис процесса переключения передач.)авитедн ВУ 1 сдо)И. Вс)н ) Ь;о657 11 о твенногоретений 35, Рау г. Уж го комитетаи открыти нская наб., од, уги Пр 1 схрс ТиражГосударс елам изо сква, Ж Патент,)ректор И. Эрлен)нисноеСССРд. 45оектная, 4