НЕСООСНАЯ ВАЛЬНОПЛАНЕТАРНАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ
OFFSET SHAFT- PLANETARY GEAR BOX

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности 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. (Автомобили: Конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия. / Под ред. А.И.Гришкевича. Мн.: Выш. шк., 1985. - 240 с).
Эти агрегаты конструктивно сложны, металлоемки.
Наиболее близкой к предлагаемой коробке передач (КП) является КП по патенту RU 2295456 С1 (Бюл. №8 от 20.03.2007).
Коробка передач содержит корпус агрегата, в котором расположены двухвальный несоосный редуктор с тремя парами шестерен внешнего зацепления, все шестерни на валах установлены свободно, на каждом валу по две шестерни объединены в блоки, а одна шестерня установлена отдельно, между этими шестернями и блоками шестерен расположены трехпозиционные муфты переключения, на выходе вторичного вала двухвального редуктора закреплена солнечная шестерня простого трехзвенного планетарного механизма (ПМ), выходной вал водила и выходной вал агрегата расположены соосно, водило и корпус эпициклического колеса имеют рядом расположенные зубчатые венцы, трубчатый вал корпуса эпициклического колеса, выходной вал водила и выходной вал агрегата имеют рядом расположенные зубчатые венцы, на зубчатом венце выходного вала агрегата установлена трехпозиционная муфта переключения, зубчатый венец выходного вала водила двухпозиционный, зубчатый венец выходного вала агрегата трехпозиционный, муфта переключения на этом венце имеет три внутренних зубчатых венца, на ползуне муфты переключения жестко закреплен зубчатый венец с внутренним и внешним зацеплением, внешнее зацепление которого связано с трехпозиционным зубчатым венцом корпуса агрегата.
Описанная КП проще типовых конструкций трансмиссионных агрегатов, приведенных в книге, обеспечивает достаточный диапазон передаточных чисел (отношение передаточных чисел низшей передачи к высшей), но имеет эксплуатационные ограничения по проходимости транспортного средства и удобству управления из-за разрыва потока мощности при переключении передач.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении эксплуатационных возможностей транспортного средства за счет попарного переключения передач практически без разрыва потока мощности.
Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в усовершенствовании процесса переключения передач путем установки сдвоенного сцепления.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении эксплуатационных возможностей транспортного средства за счет попарного переключения передач практически без разрыва потока мощности.
Указанный технический результат достигается тем, что несоосная вальнопланетарная коробка передач содержит корпус агрегата, в котором расположены двухвальный несоосный редуктор с тремя парами шестерен внешнего зацепления, две шестерни на вторичном валу объединены в блок, одна шестерня установлена свободно, между этой шестерней и блоком шестерен расположена трехпозиционная муфта переключения, на выходе вторичного вала двухвального редуктора закреплена солнечная шестерня простого трехзвенного планетарного механизма, выходной вал водила и выходной вал агрегата расположены соосно, водило и корпус эпициклического колеса имеют рядом расположенные зубчатые венцы, трубчатый вал корпуса эпициклического колеса, выходной вал водила и выходной вал агрегата имеют рядом расположенные зубчатые венцы, на зубчатом венце выходного вала агрегата установлена трехпозиционная муфта переключения, зубчатый венец выходного вала водила двухпозиционный, зубчатый венец выходного вала агрегата трехпозиционный, муфта переключения на этом венце имеет три внутренних зубчатых венца, на ползуне муфты переключения жестко закреплен зубчатый венец с внутренним и внешним зацеплением, внешнее зацепление которого связано с трехпозиционным зубчатым венцом корпуса агрегата, при этом на первичном валу закреплены две шестерни и установлены ведомые диски сцепления, между ними на первичном валу свободно расположен трубчатый вал, на котором установлены ведомые диски сцепления и закреплена шестерня, шестерни первичного и трубчатого валов зацеплены с блоком шестерен вторичного вала, соосно первичному валу расположен входной вал с закрепленным на нем корпусом сдвоенного сцепления с ведущими дисками.
Предлагаемое техническое решение позволяет попарно переключать передачи (8 и 7, 6 и 5, 4 и 3, 2 и 1) практически без разрыва потока мощности, что облегчает процесс управления транспортным средством и повышает его проходимость.
На фиг.1 изображена кинематическая схема восьмиступенчатой несоосной вальнопланетарной КП 8R4 2СЦ (8 передач переднего хода и 4 передачи заднего хода, сдвоенное сцепление), содержащей 6 шестерен, простой трехзвенный планетарный механизм (ПМ), сдвоенное сцепление и две муфты переключения передач. В нижней части приведены номера пар шестерен переднего хода (1-3).
На фиг.2 приведена лучевая диаграмма этой КП с таблицами положений сцепления и муфт переключения на различных передачах переднего (8-1 вверху) и заднего хода (4R-1R внизу). В верхней части таблиц обозначены включенные в работу пары шестерен (1-3) и режим работы ПМ (I, II. III). На горизонтальных шкалах приведены в логарифмическом виде величины передаточных чисел пар шестерен и передач. Верхняя и нижняя горизонтали соответствуют передаточным числам на входном, первичном и выходном валах, средняя горизонталь - на вторичном валу. Номера пар шестерен указаны на лучах. 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 1 КП соосно расположены входной вал 2 и первичный вал 3. Вторичный вал 4 установлен параллельно соосным валам 2 и 3, а соосно ему расположены выходной вал водила 5 и выходной вал 6 агрегата. На первичном валу 3 свободно установлен трубчатый вал 7, на котором закреплена шестерня 8, зацепленная с шестерней 9. Блок шестерен 9 и 10 свободно установлен на вторичном валу 4, на котором также свободно установлена шестерня 11. Шестерня 10 блока зацеплена с шестерней 12, закрепленной на первичном валу 3. Шестерня 13 также закреплена на первичном валу 3 и зацеплена с шестерней 11 вторичного вала 4. На выходном валу 5 закреплено водило 14, а на вторичном валу 4 закреплена солнечная шестерня 15. Эпициклическое колесо 16 ПМ трубчатым валом 17 соединено с зубчатым венцом 18. Солнечная шестерня 15 входит в зацепление с сателлитами 19, установленными на осях водила 14, которые также зацеплены с эпициклическим колесом 16. На выходном валу водила 5 закреплен двухпозиционный зубчатый венец 20 водила 14, а на выходном валу 6 расположен трехпозиционный зубчатый венец 21. Трехпозиционная муфта 22 (В) установлена на зубчатом венце 21 и подвижно соединена с ползуном 23 с вилкой, на котором расположены двусторонние зубчатые венцы 24, наружным венцом зацепленные с зубчатым венцом 25 корпуса агрегата 1. Трехпозиционная муфта 26 (А) установлена на вторичном валу 4 между вторым и третьим рядом шестерен. Ведомые диски 27 левого сцепления (Л) установлены на первичном валу 3, а ведомые диски 28 правого сцепления (П) установлены на трубчатом валу 7. На входном валу 2 закреплен корпус 29 сдвоенного сцепления, на нем расположены ведущие диски сцеплений 30. Нажимное устройство, прижимающее ведущие 30 и ведомые 27 и 28 диски при включении сцеплений, не показано.
h
b
ab
ah
(bh)
Работа КП осуществляется следующим образом: сдвоенное сцепление срабатывает при каждом переключении, которое происходит практически без разрыва потока мощности, муфта А изменяет свое положение через два переключения, а муфта В - после четырех последовательных переключений. ПМ позволяет реализовать три режима работы с оптимальным режимом переключения передач: I-U =-К; II-U =К+1; III-U=1
Первая передача. Муфта А в правом положении (П), муфта В во втором положении (II) работает правое сцепление (П) (см. фиг.2, табл.справа над т.1). Эпициклическое колесо 16 ПМ остановлено относительно корпуса агрегата 1 двусторонним зубчатым венцом 24, которое наружным венцом зацеплено с зубчатым венцом 25 корпуса 1, а внутренним венцом с зубчатым венцом корпуса эпициклического колеса 16.
Крутящий момент от ведущего вала 2 (см. фиг.1) через правое сцепление (П) передается на трубчатый вал 7, далее парой шестерен 8-9, блок шестерен 9 и 10, через пару шестерен 10-12 на первичный вал 3, затем парой шестерен 13-11 по муфте А на вторичный вал 4, далее на солнечную шестерню 15, сателлиты 19, которые, обкатываясь по заблокированному эпициклическому колесу 16, вращают водило 14 и вал водила 5, затем через зубчатый венец 20 по муфте В на зубчатый венец 21 и выходной вал агрегата 6 (см. нижнее положение муфты В на фиг.1 справа).
На лучевой диаграмме (см. фиг.2) эта передача представлена лучами: луч 1 выходит из т.0 на нижней горизонтали и направлен направо вверх к средней горизонтали, далее луч 2 направо вниз к нижней горизонтали, луч 3 направо вверх к средней горизонтали и луч ПМ направо вверх к т.1.
Вторая передача. Переключаем сдвоенное сцепление, работает левое сцепление (Л).
Крутящий момент через левое сцепление (Л) передается на первичный вал 3 и пару шестерен 13-11, далее как на предыдущей передаче.
На лучевой диаграмме эта передача характеризуется двумя лучами: луч 3 от т.0 к средней горизонтали и луч ПМ направо вверх к т.2.
Третья передача. Включаем правое сцепление, муфту А переключаем в левое положение.
Крутящий момент от трубчатого вала 7 передается на пару шестерен 8-9, блок шестерен 9 и 10, затем через муфту А на вторичный вал 4, далее как на предыдущих передачах.
На лучевой диаграмме этой передаче принадлежит два луча: луч 1 от т.0 к средней горизонтали и луч ПМ направо вверх к т.3.
Четвертая передача. Переключаем сдвоенное сцепление, работает левое сцепление.
Крутящий момент через левое сцепление передается на первичный вал 3 и пару шестерен 12-10, далее как на предыдущих передачах.
На лучевой диаграмме эта передача характеризуется двумя лучами: луч 2 от т.0 к средней горизонтали и луч ПМ направо вверх к т.4.
Пятая передача. Включаем правое сцепление, муфта А в правом положении, а муфта В в третьем положении (III). ПМ заблокирован, так как муфта 22 (В) замкнула зубчатый венец 18 трубчатого вала 17 эпициклического колеса 16 с зубчатым венцом 20 выходного вала 5 водила 14.
Крутящий момент от ведущего вала 2 до солнечной шестерни 15 передается как на первой передаче, далее через солнечную шестерню 15, сателлиты 19 и заблокированное эпициклическое колесо 16 с водилом 14 на зубчатые венцы 18 и 20, затем по муфте В на зубчатый венец 21 и выходной вал 6.
На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами: луч 1 выходит из т.0 на нижней горизонтали и направлен направо вверх к средней горизонтали, далее луч 2 направо вниз к нижней горизонтали, луч 3 направо вверх к средней горизонтали и луч ПМ вертикально вверх к т.5.
Шестая передача. Переключаем сдвоенное сцепление, работает левое сцепление.
Крутящий момент до солнечной шестерни 15 передается как на второй передаче, далее как на предыдущей передаче.
На лучевой диаграмме эта передача характеризуется двумя лучами: луч 3 от т.0 к средней горизонтали и луч ПМ вертикально вверх к т.6.
Седьмая передача. Включаем правое сцепление, муфту А переключаем в левое положение.
Крутящий момент от трубчатого вала 7 передается на пару шестерен 8-9, затем через муфту А на вторичный вал 4, далее как на пятой передаче.
На лучевой диаграмме этой передаче принадлежит два луча: луч 1 от т.0 к средней горизонтали и луч ПМ вертикально вверх к т.7.
Восьмая передача. Переключаем сдвоенное сцепление, работает левое сцепление.
Крутящий момент через левое сцепление передается на первичный вал 3 и пару шестерен 12-10, далее как на предыдущей передаче.
На лучевой диаграмме эта передача характеризуется двумя лучами: луч 2 от т.0 к средней горизонтали и луч ПМ вертикально вверх к т.8.
Для включения передач заднего хода необходимо переместить муфту В в первое положение (I), тем самым остановить водило 14. Сателлиты 19, вращаясь на осях остановленного водила 14, изменяют направление вращения эпициклического колеса 16 относительно солнечной шестерни 15.
Первый задний ход 1R
Муфта А в правом положении (П), муфта В в первом положении (I), работает правое сцепление (П) (см. табл. внизу, фиг.2).
Крутящий момент до солнечной шестерни 15 передается как на первой и пятой передачах переднего хода, от эпициклического колеса 16 по трубчатому валу 17 на зубчатый венец 18, затем через зубчатый венец 18 по муфте В на зубчатый венец 21 и выходной вал 6 (см. верхнее состояние муфты В на фиг.1 справа).
На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами: луч 1 выходит из т.0 на нижней горизонтали и направлен направо вверх к средней горизонтали, далее луч 2 направо вниз к нижней горизонтали, луч 3 направо вверх к средней горизонтали и луч ПМ направо вниз к т.1R.
Второй задний ход 2R
Переключаем сдвоенное сцепление, работает левое сцепление.
Крутящий момент до солнечной шестерни 15 передается как на второй и шестой передачах переднего хода, далее как на предыдущей передаче.
На лучевой диаграмме эта передача характеризуется двумя лучами: луч 3 от т.0 к средней горизонтали и луч ПМ направо вверх к т.2R.
Третий задний ход 3R
Включаем правое сцепление, муфту А переключаем в левое положение.
Крутящий момент до солнечной шестерни 15 передается как на третьей и седьмой передачах переднего хода, далее как на предыдущих передачах заднего хода.
На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат два луча: луч 1 от т.0 к средней горизонтали и луч ПМ направо вверх к т.3R.
Четвертый задний ход 4R
Переключаем сдвоенное сцепление, работает левое сцепление.
Крутящий момент до солнечной шестерни 15 передается как на четвертой и восьмой передачах переднего хода, далее как на предыдущих передачах.
На лучевой диаграмме эта передача характеризуется двумя лучами: луч 2 от т.0 к средней горизонтали и луч ПМ направо вверх к т.4R.