Варианты конструкции соосной семиступенчатой коробки передач
VARIANTS OF DESIGNS OF CO-AXIAL SEVEN-SPEED GEARBOX

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 автомобилях (Автомобили: Конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия. Под ред. А.И Гришкевича. - Мн.: Выш. шк., 1985. - 240 с.).
Наиболее подходящими по техническому результату и конструктивному исполнению в качестве прототипа являются варианты конструкции 7-ступенчатых коробок передач (КП) ZF (см. патент DE 102013226529 А1, от 18,07,2015 г.).
Варианты включают в себя три схемы (см. фиг. 1, фиг. 3 и фиг. 5) 7-ступенчатых КП, состоящих из корпуса с соосно размещенными в нем входным и выходным валами, параллельным им промежуточным валом, с установленными на них восемью парами шестерен постоянного зацепления соответствующих передач, имеющих возможность жесткой связи с валами при помощи трех муфт включения шести передач прямого хода и муфты, которая установлена на выходном валу последней, четвертой по счету, включения передачи заднего хода и/или седьмой передачи (см. фиг. 1) или первой передачи (см. фиг. 3). На фиг. 5 муфта включения 3 и 4 передач установлена на промежуточном валу, а седьмая и задняя передачи включаются отдельными полумуфтами, установленными соответственно на промежуточном валу и последней на выходном валу.
Недостатками КП являются неиспользованные возможности, для удешевления производства, унификации с современными пяти- или шестиступенчатыми соосными коробками передач. А именно, не учтены количество, порядок и место расположения на валах шестерен и муфт включения передач прямого и заднего хода относительно опор валов в корпусе КП и/или поперечной перегородки, с промежуточными опорами для выходного и промежуточного валов. В современных 5-ступенчатых КП, на валах, устанавливают три муфты включения, а в 6-ступенчатых - дополнительно полумуфту включения задней передачи. При этом в 5-ступенчатых КП муфта включения передачи заднего хода объединена с муфтой включения одной из крайних передач прямого хода и чаще всего она устанавливается на выходном валу третьей по счету, рядом со стенкой корпуса. Но иногда и первой; передачей прямого хода, в данном случае, становится прямая передача, а рядом с шестернями передачи заднего хода иногда устанавливают поперечную перегородку.
Известен вариант конструкции 6-ступенчатой соосной КП Honda (см. патент ЕР 1031765 А2, от 30,08,2000 г., фиг. 1).
Вариант включает в себя корпус КП с соосно размещенными в нем входным и выходным валами, параллельным им промежуточным валом, с установленными на входном и промежуточном валах семью парами шестерен постоянного зацепления соответствующих передач, имеющих возможность жесткой связи с валами при помощи трех муфт включения шести передач прямого хода и муфты включения передачи заднего хода, на конце промежуточного вала закреплена ведущая шестерня привода ведущих колес, сцепленная с ведомым зубчатым колесом, закрепленным на выходном валу.
Недостатком КП является отсутствие прямой передачи.
Цель изобретения - увеличение числа передач до семи, в вариантах конструкции соосных коробок передач с кинематическими схемами, основанными или приближенными к современным пяти- или шестиступенчатым коробкам передач.
Указанная цель достигается тем, что муфта включения и пара шестерен седьмой передачи установлены на валах за их опорами в корпусе коробки передач.
Также, возможно, что для соединения с корпусом коробки передач одного из валов установлена фрикционная муфта включения.
Также, указанная цель достигается тем, что муфта включения передачи заднего хода установлена не последней по счету из числа муфт, расположенных на валах.
Также, возможно, что для соединения с корпусом коробки передач одного из валов установлена фрикционная муфта включения.
Также, указанная цель достигается тем, что на валах установлены пара шестерен и муфта включения седьмой передачи.
Также, возможно, что муфта включения и пара шестерен седьмой передачи установлены за опорами валов в корпусе коробки передач.
Также, возможно, что для соединения с корпусом коробки передач одного из валов установлена фрикционная муфта включения.
На фиг. 1 и фиг. 2 показаны кинематические схемы возможных вариантов семиступенчатой КП, соответствующей пункту 1 формулы изобретения, с кинематическими схемами, основанными на схемах шестиступенчатых КП.
На фиг. 3 показана кинематическая схема возможного варианта семиступенчатой КП, соответствующей пункту 3 формулы изобретения, с муфтой включения крайней передачи прямого хода или передачи заднего хода, установленной на выходном валу третьей по счету.
На фиг. 4 показана кинематическая схема возможного варианта семиступенчатой КП, соответствующей пункту 3 формулы изобретения, с муфтой включения крайней передачи прямого хода или передачи заднего хода, установленной на выходном валу второй по счету.
На фиг. 5 показана кинематическая схема возможного варианта семиступенчатой КП, соответствующей пункту 3 формулы изобретения, с муфтой включения крайней передачи прямого хода или передачи заднего хода, установленной на выходном валу первой по счету.
На фиг. 6 показана кинематическая схема возможного варианта семиступенчатой КП, соответствующей пункту 3 формулы изобретения, с муфтой включения крайней передачи или передачи заднего хода, установленной на промежуточном валу первой по счету.
На фиг. 7 и фиг. 8 показаны кинематические схемы возможных вариантов семиступенчатой КП, соответствующей пункту 3 формулы изобретения.
На фиг. 9 показана кинематическая схема возможного варианта семиступенчатой КП, соответствующей пункту 5 формулы изобретения.
На фиг. 10 и фиг. 11 показаны кинематические схемы возможных вариантов семиступенчатой КП, соответствующих пункту 5 формулы изобретения, с кинематическими схемами, основанными на схемах шестиступенчатых КП.
В состав представленной на фиг. 1 кинематической схемы входят установленные в опорах корпуса 1 входной вал 2, соосный ему выходной вал 3 и параллельный им промежуточный вал 4. На входном валу 2 и промежуточном валу 4 жестко установлена первая пара сцепленных шестерен 5-6 привода промежуточного вала. Вторая пара шестерен 7-8, третья пара 9-10, четвертая пара 11-12, пятая пара 13-14 и шестая пара 15-16. Первая цифра в паре относится к шестерне, закрепленной на промежуточном валу 4, а вторая цифра к шестерне, свободно установленной на выходном валу 3. С шестерней 15 сцеплена промежуточная шестерня 17, сцепленная с ведомой шестерней 18 передачи заднего хода. Сцепленные шестерни 15-17-18 образуют седьмую пару шестерен. За опоры промежуточного и выходного валов в корпусе КП «вынесена» восьмая пара шестерен 19-20 и муфта включения А(21) седьмой передачи. Шестерня 19 свободно установлена на промежуточном валу 4, рядом с ней располагается муфта А(21), а шестерня 20 жестко закреплена на выходном валу 3. Три муфты включения передач прямого хода В(22), С(23) и D(24) установлены на выходном валу 3 между шестернями 5-8, 10-12 и 14-16 соответственно. Муфта включения передачи заднего хода Е(25) установлена последней из муфт на выходном валу 3, рядом с шестерней 18.
В состав представленной на фиг. 3 кинематической схемы входят те же самые детали, что и у рассмотренного выше состава, но с установкой муфты включения передачи прямого и заднего хода на выходном валу третьей по счету и альтернативной расстановкой на валах пар шестерен и муфт включения. И дополнительно, пара шестерен 19-20 заменена на пару шестерен 26-27, а муфты включения А и Е объединены в муфту К(28), установленную на выходном валу 3 между шестернями 18 и 27. Шестерня 26 закреплена на промежуточном валу 4, а шестерня 27 свободно установлена на выходном валу 3. В корпусе 1 КП имеется поперечная перегородка 29 с опорами для промежуточного 4 и выходного 3 валов. И дополнительно, схематично обозначена фрикционная муфта включения 30, установленная на промежуточный вал 4. Фрикционная муфта 30 может быть установлена на любом из валов КП, в зависимости от целесообразности.
В состав представленной на фиг. 4 кинематической схемы входят те же самые детали, что и у предыдущего состава, но с установкой муфты включения передачи прямого и заднего хода на выходном валу второй по счету и альтернативной расстановкой на валах пар шестерен и муфт включения. И также, ведомая шестерня 18 передачи заднего хода, вместо шестерни 15, сцеплена через шестерню 17 с шестерней 31, закрепленной на промежуточном валу 4.
В состав представленной на фиг. 5 кинематической схемы входит большинство тех же деталей, что и у предыдущего состава, но с установкой муфты включения передачи прямого и заднего хода на выходном валу первой по счету и альтернативной расстановкой на валах пар шестерен и муфт включения.
В состав представленной на фиг. 9 кинематической схемы входят установленные в опорах корпуса 1 входной вал 2, соосный ему выходной вал 3 и параллельный им промежуточный вал 4. На входном валу 2 и промежуточном валу 4 установлены сцепленные шестерни 5 и 6 через промежуточную шестерню 7. Вторая пара шестерен 8-9, третья пара 10-11, четвертая пара 12-13. Первая цифра в паре относится к шестерне, закрепленной на входном валу 2, а вторая цифра - к шестерне, свободно установленной на промежуточном валу 4. Пятая пара 14-15, шестая пара 16-17, седьмая пара 18-19 седьмой передачи. Первая цифра в паре относится к шестерне, свободно установленной на входном валу 2, а вторая цифра - к шестерне, закрепленной на промежуточном валу 4. Пара шестерен 20-21, жестко связанных с промежуточным валом 4 и выходным валом 3, соответственно, образуют пару шестерен привода ведущих колес, объединенную с восьмой парой шестерен шестой передачи. Муфты включения А(22) и В(23) установлены на промежуточном валу 4 между шестернями 6-9 и 11-13, соответственно. Муфты включения С(24) и D(25) установлены на входном валу 2 между шестернями 14-16 и 18-21 соответственно. В корпусе 1 КП имеется поперечная перегородка 26 с опорами для промежуточного 4 и входного 2 валов.
Работу семиступенчатых КП рассмотрим на примере двух вариантов, соответствующих пунктам 1 и 3 формулы изобретения, представленных на фиг. 1 и фиг. 3, и варианта, соответствующего пункту 5 формулы изобретения, представленного на фиг. 9.
Работа вариантов, представленных на фиг. 1 и фиг. 3, осуществляется следующим образом.
1, 2, 3, 4, 5 и 6 передачи
Осуществляются понятным специалисту способом передачи крутящего момента с входного вала 2 парой шестерен 5-6 на промежуточный вал 4, при помощи пар шестерен 15-16 (1 передача), 13-14 (2 передача), 11-12 (3 передача), 9-10 (4 передача), 7-8 (5 передача) и муфты D, находящейся в правом (1 передача) или левом (2 передача) положении, муфты С, находящейся в правом (3 передача) или левом (4 передача) положении, муфты В, находящейся в правом (5 передача) или левом (6 передача) положении, на выходной вал 3.
7 передача
Осуществляется понятным специалисту способом передачи крутящего момента с входного вала 2 парой шестерен 5-6 на промежуточный вал 4, при помощи (см. фиг. 1) пар шестерен 19-20 и муфты А, находящейся в левом положении, а также при помощи (см. фиг. 3) пар шестерен 26-27 и муфты К, находящейся в правом положении, на выходной вал 3.
Задний ход
Осуществляется способом передачи крутящего момента с входного вала 2 парой шестерен 5-6 на промежуточный вал 4, при помощи пар шестерен 15-17-18 и муфты Е (см. фиг. 1) или муфты К (см. фиг. 3), находящихся в левом положении, на выходной вал 3.
И дополнительно, в КП, представленной на фиг. 3, для уменьшения времени переключения передач и нагрузки на муфты включения в момент переключения передачи срабатывает фрикционная муфта 30, которая уменьшает частоту вращения: промежуточного вала 4, закрепленных на нем шестерней и связанных с ними шестерней входного 2 и выходного 3 валов, до частоты вращения необходимой для замыкания муфты включения передачи.
Работа варианта, представленного на фиг. 9, осуществляется следующим образом.
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 передачи и задний ход
Осуществляются понятным специалисту способом передачи крутящего момента с входного вала 2 парами шестерен 8-9 (1 передача), 10-11 (2 передача), 12-13 (3 передача), 14-15 (4 передача), 16-17 (5 передача), 18-19 (7 передача), 5-7-6 (задний ход) и муфтой А, находящейся в левом (задний ход) или правом (1 передача) положении, муфтой В, находящейся в левом (2 передача) или правом (3 передача) положении, муфтой С, находящейся в левом (4 передача) или правом (5 передача) положении, муфтой D, находящейся в левом (7 передача) положении, на промежуточный вал 4 и далее парой шестерен 20-21 на выходной вал 3. Шестая (прямая) передача осуществляется передачей крутящего момента с входного вала 2 муфтой D, находящейся в правом положении, на выходной вал 3.
Техническим результатом использования вариантов конструкции, предлагаемых данным изобретением, является расширение эксплуатационных возможностей и характеристик транспортного средства за счет увеличения числа передач до семи в коробках передач с кинематическими схемами, основанными или приближенными к существующим пяти- или шестиступенчатым коробкам передач, что обеспечивает высокую степень унификации и снижение затрат на производство и ремонт.
На кинематических схемах, подтверждающих возможность получения конструкций соосных коробок передач, предлагаемых данным изобретением, представлены только некоторые варианты, отличающиеся от других возможных вариантов, с указанными признаками, существенными и взаимосвязанными между собой, образующими устойчивую совокупность существенных признаков, достаточную для получения технического результата, - альтернативной расстановкой на валах пар шестерен, муфт включения и опор в корпусе КП и/или поперечной перегородке (при наличии).