КОРОБКА ПЕРЕДАЧ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения и предназначена для трансмиссий транспортных средств, преимущественно производственного назначения.
Задача, решаемая полезной моделью, направлена на создание компактных многоступенчатых коробок передач технологичной и экономичной в изготовлении и ремонте конструкции с достаточно широким диапазоном регулирования передач.
В настоящее время наиболее перспективным направлением в решении такой задачи является блочно-модульное построение коробки передач.
Известна коробка передач модульной конструкции для транспортного средства, содержащая несколько блоков-модулей передачи движения, установленных параллельно друг другу и кинематически связанных между собой (патент РФ №2114350, F 16 H 37/04, 1998 г.), в которой каждый блок имеет один вал с двумя установленными на его противоположных концах шестернями, выполняющими функции входного и выходного звена блока. Такая конструкция оправдана для передач с относительно малогабаритными составляющими элементами, размещенными внутри корпуса на валу блока, преимущественно применима в трансмиссиях легковых автомобилей.
Известна коробка передач для тяговых и транспортных средств, преимущественно производственного назначения (патент РФ №2183295, F 16 H 37/08, 1997 г.), содержащая многопоточную ступенчатую передачу с дифференциалом, блоком передач и блоком диапазонов. Насыщенность коробки элементами, зачастую сложных по конструкции, обуславливает завышенные габариты и стоимость ее изготовления и ремонта.
Наиболее близким аналогом, и соответственно прототипом, предлагаемой полезной модели является коробка передач, содержащая установленные в линию последовательно друг за другом кинематически взаимосвязанные между собой блок передач и блок диапазонов, в которой каждый из блоков содержит размещенные в корпусе входной и выходной валы, шестерни и механизмы переключения (патент РФ №2043935, В 60 К 17/08, 1992 г.). В прототипе упрощение конструкции, удешевление изготовления и ремонта достигается путем группировки одинаковых стандартных шестерен и элементов механизмов переключения. Однако каждый отдельный блок имеет разное конструктивное исполнение, причем с разнотипными парами зацепления, что снижает уровень унифицированности коробки в целом. Из-за многовальности и большого числа составляющих
элементов в каждом блоке коробка некомпактна, имеет удлиненный осевой габарит, который будет еще больше увеличиваться с увеличением числа блоков.
Технический результат от реализации предлагаемой полезной модели заключается в снижении осевого габарита, снижении потерь мощности, повышении унификации изделия.
Для достижения технического результата в коробке передач транспортного средства, содержащей кинематически взаимосвязанные блок передач и блок диапазонов, по меньшей мере один, в которой каждый из блоков содержит размещенные в корпусе входной и выходной валы, шестерни и механизмы переключения шестерен, в отличие от прототипа, все блоки выполнены идентичными в виде двухвального модуля с не менее чем двумя парами шестерен постоянного зацепления и с возможностью ступенчатого изменения передаточного отношения на каждом валу, блоки установлены и взаимосвязаны между собой так, что входные валы последующих после первого блоков соосны выходным валам предыдущего блока и подключены к ним, при этом входной вал первого блока и выходной вал последнего блока являются входным и выходным валами коробки передач в целом.
В частных случаях исполнения дополнительные отличия заключаются в том, что:
- входной вал блока подключен к соосному ему выходному валу предыдущего блока своей первой шестерней, выполненной жесткосвязанной с этими валами;
- корпуса двух соседних блоков объединены конструктивно общей стенкой;
- в последнем блоке одна пара шестерен связана между собой через дополнительную шестерню, например вала заднего хода.
Осевой размер коробки передач укорочен за счет компоновки блоков с шаговым смещением по вертикали, это позволяет увеличить количество блоков, следовательно, расширить диапазон передач без значительного увеличения осевой длины.
Благодаря новой схеме компоновочного построения многоблочной коробки передач, заключающейся в том, что каждый последующий блок смещен на шаг по вертикали относительно предыдущего блока, обеспечена возможность компоновки коробок передач с достаточными тягово-скоростными параметрами, например трактора, для работы в агрегате с широким спектром машин-орудий, а также способствует снижению осевого габарита коробки передач. Благодаря тому, что во время работы коробки передач мощность в каждом блоке передается через одну пару зацепления шестерен, т.е. уменьшается длина кинематической цепочки, суммарная мощность потерь снижается, что способствует повышению КПД, топливной экономичности трактора.
Так как все блоки идентичны, то они являются взаимозаменяемыми. Сама коробка унифицирована благодаря модульной конструкции и
использованию однотипных элементов и может устанавливаться на трактора с различной схемой компоновки размещения трансмиссии.
На представленных чертежах:
фиг.1 - схема компоновочного решения коробки с одним блоком диапазонов;
фиг.2 - схема компоновочного решения коробки с двумя блоками диапазонов;
фиг.3-6 - диаграмма, иллюстрирующая работу в первом диапазоне передач;
фиг.7-10 - диаграмма, иллюстрирующая работу во втором диапазоне передач;
фиг.11-14 - диаграмма, иллюстрирующая работу в третьем диапазоне передач;
фиг.15-18 - диаграмма, иллюстрирующая работу в диапазоне передач заднего хода;
Коробка передач содержит блок передач 1 и один (фиг.1) или несколько (фиг.2) блоков диапазонов 2.
Блоки 1 и 2 выполнены идентичными в виде двухвальных модулей с входным и выходным валами с не менее чем двумя парами шестерен постоянного зацепления. В конкретном примере исполнения блок 1 содержит в корпусе 3 входной вал 4 и выходной вал 5 и размещенные на валу 4 шестерни 6, 7, 8, 9, две из которых 7 и 9 свободно установлены на валу и по мере необходимости подключаются к валу с помощью какого-либо механизма переключения 10, например в виде зубчатой муфты или гидроцилиндра, размещенного между ними, с тремя позициями переключения: соединяя с валом свободно установленную шестерню слева по чертежу (положение /), соединяя с валом свободно установленную шестерню справа по чертежу (положение //) или в нейтральном, когда ни одна из соседних свободно установленных шестерен не соединена с валом, положении (положение ///).
На выходном валу 5 установлены шестерни 11, 12, 13, 14 и механизм переключения 15 между шестернями 11 и 13, свободно сидящими на этом валу. Шестерни входного и выходного валов находятся в постоянном зацеплении и образуют четыре пары постоянного зацепления. Возможны варианты исполнения блоков с большим количеством шестерен для увеличения числа ступеней передач.
В корпусе 16 блока диапазонов 2 на входном валу 17 установлены шестерни 18, 19, 20, 21 и механизм переключения 22 для шестерен 19 и 21, а на выходном валу 23 - шестерни 24, 25, 26, 27 с механизмом переключения 28 для шестерен 24 и 26.
Блоки 1 и 2 установлены последовательно друг за другом с шаговым смещением по вертикали так, что входной вал 17 блока 2 соосен выходному валу 5 блока 1 (фиг.1) и подключен к нему своей шестерней 18. Соответственно, входной вал 29 второго блока диапазонов 30 (фиг.2) соосен
выходному валу 23 первого блока диапазонов 2 и подключен к нему своей первой шестерней, выполненной жестко связанной с этими валами.
Возможны другие варианты подключения валов, например с помощью соединительной муфты, кольца и т.п.
Корпуса 3 и 16 блоков могут быть раздельными или объединены общей стенкой для компактности конструкции.
При необходимости коробка передач может иметь дополнительный вал для отбора мощности для различных агрегатов-орудий производства конкретной машины, например трактора.
Для обеспечения регулировки заднего хода в последнем из блоков диапазонов одна пара шестерен связана через дополнительную шестерню вала заднего хода (на чертеже не показан).
Коробка передач в соответствии со схемой на фиг.1 обеспечивает 12 передач движения вперед и 4 передачи движения назад; в соответствии со схемой на фиг.2-38 передач движения вперед и 16 передач движения назад.
Работа коробки передач поясняется на конкретном примере двухблочного ее исполнения с четырьмя парами шестерен в блоке.
Первый диапазон.
Первая передача.
Крутящий момент передается от входного вала 4 блока передач 1 через шестерни 6 и 11, механизм переключения шестерен 15 (положение /) на выходной вал 5, далее на жестко связанный с ним входной вал 17 блока диапазонов 2, через шестерни 18 и 24 на механизм переключения шестерен 28 (положение /) на выходной вал 23 блока диапазонов 2.
Вторая передача.
Крутящий момент передается от входного вала 4 блока передач 1 через механизм переключения шестерен 10 (положение ///) и шестерни 8 и 13, на механизм переключения шестерен 15, на выходной вал 5, далее аналогично как и первой передаче первого диапазона.
Третья передача.
Крутящий момент передается от входного вала 4 блока передач 1 через механизм переключения шестерен 10 (положение /) и шестерни 7 и 12, на механизм переключения шестерен 15, на выходной вал 5, далее аналогично первой передаче первого диапазона.
Четвертая передача.
Крутящий момент передается от входного вала 4 блока передач 1 через механизм переключения шестерен 10 (положение //) и шестерни 9 и 14, на выходной вал 5, далее аналогично первой передаче первого диапазона. Второй диапазон.
Пятая передача.
Крутящий момент в блоке передач 1 передается от входного вала 4 к выходному валу 5 аналогично первой передаче первого диапазона, далее от входного вала 17 блока диапазонов 2 через механизм переключения шестерен 22 (положение //) и шестерни 21 и 27 на выходной вал 23.
Шестая передача.
Крутящий момент в блоке передач 1 передается от входного вала 4 к выходному валу 5 аналогично второй передаче первого диапазона, далее от входного вала 17 на выходной вал 23 аналогично пятой передаче второго диапазона.
Седьмая передача.
Крутящий момент в блоке передач 1 передается от входного вала 4 к выходному валу 5 аналогично второй третье первого диапазона, далее от входного вала 17 на выходной вал 23 аналогично пятой передаче второго диапазона.
Восьмая передача.
Крутящий момент в блоке передач 1 передается от входного вала 4 к выходному валу 5 аналогично четвертой передаче первого диапазона, далее от входного вала 17 на выходной вал 23 аналогично пятой передаче второго диапазона.
Третий диапазон.
Девятая передача.
Крутящий момент в блоке передач 1 передается от входного вала 4 к выходному валу 5 аналогично первой передаче первого диапазона, далее от входного вала 17 через механизм переключения шестерен 22 (положение /) и шестерни 19 и 24 на механизм переключения шестерен 28 (положение ///) и далее на выходной вал 23 блока диапазонов 2.
Десятая передача.
Крутящий момент в блоке передач 1 передается от входного вала 4 к выходному валу 5 аналогично второй передаче первого диапазона, далее от входного вала 17 на выходной вал 23 блока диапазонов 2 аналогично девятой передаче третьего диапазона.
Одиннадцатая передача.
Крутящий момент в блоке передач 1 передается от входного вала 4 к выходному валу 5 аналогично третьей передаче первого диапазона, далее от входного вала 17 на выходной вал 23 блока диапазонов 2 аналогично девятой передаче третьего диапазона.
Двенадцатая передача.
Крутящий момент в блоке передач 1 передается от входного вала 4 к выходному валу 5 аналогично четвертой передаче первого диапазона, далее от входного вала 17 на выходной вал 23 блока диапазонов 2 аналогично девятой передаче третьего диапазона.
Диапазон заднего хода.
Тринадцатая передача.
Крутящий момент в блоке передач 1 передается от входного вала 4 к выходному валу 5 аналогично первой передаче первого диапазона, далее от входного вала 17 через механизм переключения шестерен 22 (положение ///), шестерню 20 и шестерню заднего хода (не показана) и шестерню 26 на механизм переключения шестерен 28 (положение //) и далее на выходной вал 23 блока диапазонов 2.
Четырнадцатая передача.
Крутящий момент в блоке передач 1 передается от входного вала 4 к выходному валу 5 аналогично второй передаче первого диапазона, далее от входного вала 17 на выходной вал 23 блока диапазонов 2 аналогично тринадцатой передаче диапазона заднего хода.
Пятнадцатая передача.
Крутящий момент в блоке передач 1 передается от входного вала 4 к выходному валу 5 аналогично третьей передаче первого диапазона, далее от входного вала 17 на выходной вал 23 блока диапазонов 2 аналогично тринадцатой передаче диапазона заднего хода.
Шестнадцатая передача.
Крутящий момент в блоке передач 1 передается от входного вала 4 к выходному валу 5 аналогично четвертой передаче первого диапазона, далее от входного вала 17 на выходной вал 23 блока диапазонов 2 аналогично тринадцатой передаче диапазона заднего хода.
Для получения нейтральной передачи необходимо оба механизма переключения шестерен блока передач 1 или блока диапазонов 2 или все механизмы переключения шестерен обоих блоков выставить в положение ///.