НЕСООСНАЯ ШЕСТНАДЦАТИСТУПЕНЧАТАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ СО СДВОЕННЫМ СЦЕПЛЕНИЕМ
OUT-OF-LINE SIXTEEN-STEP GEAR BOX WITH DOUBLE COUPLING

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 авторскому свидетельству №1717418 (Бюл. №9 от 07.03.1992).
Коробка передач содержит корпус агрегата, в котором параллельно расположены валы с пятью парами шестерен внешнего зацепления, на вторичном валу две шестерни объединены в блок и три шестерни установлены свободно, между крайними шестернями на вторичном валу расположена трехпозиционная муфта переключения с закрепленной на ней ведомой шестерней заднего хода, отдельная шестерня заднего хода установлена на оси, расположенной между валами, между средними парами шестерен расположены две сдвоенные муфты, каждая из которых состоит из двух противоположно направленных полумуфт, соединенных вилкой переключения и установленных на зубчатых венцах шестерен параллельных валов, на первичном валу свободно расположены три шестерни и блок из трех шестерен, также установлена трехпозиционная муфта переключения.
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 парного 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.
Указанный технический результат достигается тем, что несоосная шестнадцатиступенчатая коробка передач, содержащая корпус агрегата, в котором расположены входной, первичный, дополнительные валы с парами шестерен и вторичный вал, установленный параллельно указанным валам, на котором две шестерни объединены в блок и три шестерни установлены свободно, между крайними шестернями на вторичном валу расположена трехпозиционная муфта переключения с закрепленной на ней ведомой шестерней заднего хода, отдельная шестерня заднего хода установлена на оси, расположенной между дополнительным и вторичным валами, между средними парами шестерен расположены две сдвоенные муфты, каждая из которых состоит из двух противоположно направленных полумуфт, соединенных вилками переключения и установленных на зубчатых венцах шестерен валов, при этом три шестерни закреплены на дополнительном валу, установленном соосно первичном валу, на котором закреплена одна шестерня 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. Предлагаемое техническое решение позволяет попарно переключать передачи (16 и 15, 14 и 13, 12 и 11, 10 и 9, 8 и 7, 6 и 5, 4 и 3, 1 и 2) практически без разрыва потока мощности, что облегчает процесс управления транспортным средством и повышает его проходимость.
На фиг.1 изображена кинематическая схема шестнадцатиступенчатой двухвальной несоосной КП 16R8 2СЦ (16 передач переднего хода и 8 передач заднего хода, сдвоенное сцепление), содержащей 10 шестерен для передач переднего хода и 3 шестерни для передач заднего хода, сдвоенное сцепление и три муфты переключения передач. В нижней части приведены номера пар шестерен переднего хода (1-5) и обозначение ряда шестерен заднего хода - R.
На фиг.2 приведена лучевая диаграмма этой КП с таблицами положений сцепления и муфт переключения на различных передачах переднего (16-1 вверху) и заднего хода (8R-1R внизу). В верхней части таблиц обозначены включенные в работу пары шестерен (1-5) или ряд шестерен заднего хода (R). На горизонтальных шкалах приведены в логарифмическом виде величины передаточных чисел пар шестерен и передач. Верхняя и нижняя горизонтали соответствуют передаточным числам на вторичном валу, средняя горизонталь - на первичном и дополнительном валах. 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 КП 1 соосно расположены входной вал 2, первичный вал 3 и дополнительный вал 4. Вторичный вал 5 установлен параллельно соосным валам 2-4. На первичном валу 3 свободно установлен трубчатый вал 6, на котором закреплена шестерня 7, зацепленная с шестерней 8. Блок шестерен 8 и 9 свободно установлен на вторичном валу 5, на котором также свободно установлены шестерни 10, 11 и 12. Шестерня 9 блока зацеплена с шестерней 13, закрепленной на первичном валу 3. Шестерня 10 зацеплена с шестерней 14, свободно установленной на первичном валу. Шестерни 15, 16 и 17 закреплены на дополнительном валу 4. Шестерня 15 зацеплена с шестерней 11, а шестерня 17 - с шестерней 12, которые свободно установлены на вторичном валу 5. Отдельная шестерня заднего хода 18 установлена на оси 19, которая расположена между дополнительным валом 4 и вторичным валом 5. Сдвоенная муфта А состоит из двух противоположно направленных полумуфт 20 и 21, взаимосвязанных вилкой переключения 22. Полумуфта 20 установлена на зубчатом венце шестерни 14 первичного вала 3, а полумуфта 21 - на зубчатом венце шестерни 9 вторичного вала 5. Сдвоенная муфта В состоит из двух противоположно направленных полумуфт 23 и 24, взаимосвязанных вилкой переключения 25. Полумуфта 23 установлена на зубчатом венце шестерни 10 вторичного вала 5, а полумуфта 24 - на зубчатом венце шестерни 15 дополнительного вала 4. Трехпозиционная муфта 26 (С) с закрепленной на ней ведомой шестерней заднего хода 27 установлена на зубчатом венце вторичного вала 5 между четвертым и пятым рядами шестерен.
Допускается другое расположение полумуфт: полумуфта 20 - на зубчатом венце шестерни 13, а полумуфта 21 - на зубчатом венце шестерни 10; полумуфта 24 - на зубчатом венце шестерни 14, а полумуфта 23 - на зубчатом венце шестерни 11.
На входном валу 2 закреплен корпус 28 сдвоенного сцепления, в нем расположены ведущие диски сцеплений 29. Ведомые диски 30 левого сцепления (Л) установлены на первичном валу 3, а ведомые диски 31 правого сцепления (П) установлены на трубчатом валу 6. Нажимное устройство, прижимающее ведущие 29 и ведомые 30 и 31 диски при включении сцеплений, не показано.
Работа КП осуществляется следующим образом: сдвоенное сцепление срабатывает при каждом переключении, которое происходит практически без разрыва потока мощности, муфта А изменяет свое положение через одно переключение, муфта В - после четырех последовательных переключений, а муфта С - после восьми последовательных переключений.
Первая передача
Муфты А, В и С в правом положении (П), работает правое сцепление (П) (см. фиг.2, табл. справа над т.1).
Крутящий момент через правое сцепление (П) передается трубчатым валом 6 на пару шестерен 7-8, по полумуфтам 21, 23 через пару шестерен 11-15 на дополнительный вал 4, затем парой шестерен 17-12 и по муфте 26 (С) передается на вторичный вал 5.
На лучевой диаграмме (см. фиг.2) эта передача представлена тремя лучами: луч 1 выходит из т.0 на средней горизонтали и направлен направо вверх к т.9, далее луч 4 - направо вниз к средней горизонтали и луч 5 - направо вверх к т.1.
Вторая передача
Переключаем сдвоенное сцепление, работает левое сцепление (Л).
Крутящий момент от ведущего вала 2 (см. фиг.1) через левое сцепление (Л) передается на первичный вал 3 и на пару шестерен 13-9, затем как на предыдущей передаче.
На лучевой диаграмме эта передача характеризуется лучами: луч 2 - от т.0 на средней горизонтали направо вверх к т.10, затем луч 4 - направо вниз к средней горизонтали и луч 5 - направо вверх к т.2.
Третья передача
Включаем правое сцепление, муфту А переключаем в левое положение.
Крутящий момент через правое сцепление передается по трубчатому валу 6 на пару шестерен 7-8, блок шестерен 8-9, пару шестерен 9-13, по полумуфте 20 на пару шестерен 14-10, по полумуфте 23 через пару шестерен 11-15 на дополнительный ведущий вал 4, затем - как на предыдущих передачах.
На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи: луч 1 - от т.0 на средней горизонтали направо вверх к т.9, луч 2 - налево вниз к средней горизонтали, луч 3 - направо вверх к т.11, луч 4 - направо вниз к средней горизонтали и луч 5 - направо вверх к т.3.
Четвертая передача
Включаем левое сцепление.
Крутящий момент через левое сцепление передается на первичный вал 3 и по полумуфте 20 на пару шестерен 14-10, далее - как на предыдущей передаче.
На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи: 3 - от т.0 на средней горизонтали направо вверх к т.12, луч 4 - направо вниз к средней горизонтальной линии и луч 5 - направо вверх к т.4.
Пятая передача
Включаем правое сцепление, переключаем муфту А в правое положение, а муфту В - в левое положение.
Крутящий момент через правое сцепление передается по трубчатому валу 6 на пару шестерен 7-8, блок шестерен 8-9 и по полумуфте 21 на пару шестерен 10-14, далее по полумуфте 24 на корпус шестерни 15 и на дополнительный ведущий вал 4, далее - как на предыдущих передачах.
На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами: луч 1 - от т.0 на средней горизонтали направо вверх к т.9, луч 3 - налево вниз к средней горизонтали и луч 5 - направо вверх к т.5.
Шестая передача
Включаем левое сцепление.
Крутящий момент через левое сцепление передается на ведущий вал 3 и затем на пару шестерен 13-9, далее - как на предыдущей передаче.
На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами: луч 2 - от т.0 на средней горизонтали направо вверх к т.10, луч 3 - налево вниз к средней горизонтали и луч 5 - направо вверх к т.6.
Седьмая передача
Включаем правое сцепление, муфту А переключаем в левое положение.
Крутящий момент через правое сцепление передается по трубчатому валу 6 на пару шестерен 7-8, блок шестерен 8-9, пару шестерен 9-13, далее по полумуфтам 20, 24 на дополнительный ведущий вал 4, затем по паре шестерен 17-12 по муфте 26 (С) на вторичный вал 5.
На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами: 1 - от т.0 на средней горизонтали направо вверх к т.9, лучом 2 - налево вниз к средней горизонтали и луч 5 - направо вверх к т.7.
Восьмая передача Включаем левое сцепление.
Крутящий момент через левое сцепление передается на ведущий вал 3, затем по полумуфтам 20, 24 на дополнительный ведущий вал 4, далее - как на предыдущей передаче.
На лучевой диаграмме эта передача представлена одним лучом 5 от т.0 на средней горизонтали направо вверх к т.8.
Девятая передача
Включаем правое сцепление, муфты А и В переключаем в правое положение, муфту С - в левое.
Крутящий момент через правое сцепление передается трубчатым валом 6 на пару шестерен 7-8, блоком шестерен 8-9, затем по полумуфтам 21 и 23 на муфту 26 (С) и на вторичный вал 5.
На лучевой диаграмме этой передаче соответствует луч 1 от т.0 на средней горизонтали направо вверх к т.9.
Десятая передача
Включаем левое сцепление.
Крутящий момент через левое сцепление передается на ведущий вал 3 и на пару шестерен 13-9, далее - как на предыдущей передаче.
На лучевой диаграмме этой передаче соответствует луч 2 от т.0 на средней горизонтали направо вверх к т.10.
Одиннадцатая передача
Включаем правое сцепление, муфту А переключаем в левое положение.
Крутящий момент через правое сцепление передается трубчатым валом 6 на пару шестерен 6-7, блок шестерен 8-9, через пару шестерен 9-13, далее по полумуфте 20 на пару шестерен 14-10, затем по полумуфте 23 на корпус шестерни 11 и по муфте 26 на вторичный вал 5.
На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами: луч 1 - от т.0 на средней горизонтали направо вверх к т.9, луч 2 - налево вниз к средней горизонтали и луч 3 - направо вверх к т.11.
Двенадцатая передача
Включаем левое сцепление.
Крутящий момент через левое сцепление передается на ведущий вал 3 и затем по полумуфте 20 на пару шестерен 14-10, далее - как на предыдущей передаче.
На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют луч 3 от т.0 на средней горизонтали направо вверх к т.12.
Тринадцатая передача
Включаем правое сцепление, муфту А переключаем в правое положение, муфту В - в левое.
Крутящий момент через правое сцепление передается трубчатым валом 6 на пару шестерен 7-8, блок шестерен 8-9, далее - по полумуфте 21 на пару шестерен 10-14 и по полумуфте 24 на пару шестерен 15-11, затем через муфту 26 - на вторичный вал 5.
На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами: луч 1 - от т.0 на средней горизонтали направо вверх к т.9, луч 3 - налево вниз к средней горизонтали и луч 4 - налево вверх к т.13.
Четырнадцатая передача
Включаем левое сцепление.
Крутящий момент через левое сцепление передается на ведущий вал 3 и затем - на пару шестерен 13-9, далее - как на предыдущей передаче.
На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи: луч 2 - от т.0 на средней горизонтали направо вверх к т.10, луч 3 - налево вниз к средней горизонтали и луч 4 - налево вверх к т.14.
Пятнадцатая передача
Включаем правое сцепление, муфту А переключаем в левое положение.
Крутящий момент через правое сцепление передается трубчатым валом 6 на пару шестерен 7-8, блок шестерен 8-9, пару шестерен 9-13, далее по полумуфтам 20, 24 - на пару шестерен 15-11, затем через муфту 26 - на вторичный вал 5.
На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами: луч 1 - от т.0 на средней горизонтали направо вверх к т.9, луч 2 - налево вниз и луч 4 - налево вверх к т.15.
Шестнадцатая передача
Включаем левое сцепление.
Крутящий момент через левое сцепление передается на ведущий вал 3, затем по полумуфтам 20, 24 на пару шестерен 15-11, далее - как на предыдущей передаче.
На лучевой диаграмме этой передаче соответствует луч 4 от т.0 к т.16.
Для включения передач заднего хода необходимо переместить муфту 26 (С) с ведомой шестерней заднего хода 27 в нейтральное положение, а муфту R с шестерней 18, находящуюся на оси 19, в правое положение, введя ее в зацепление с шестернями 16 и 27.
Первый задний ход - 1R
Включаем правое сцепление, муфты А и В находятся в правом положении, муфта С - в нейтральном (см. табл. внизу, фиг.2).
Крутящий момент до дополнительного вала 4 передается, как на первой передаче переднего хода, далее - по ряду шестерен заднего хода 16-18-27 на муфту 26 и на вторичный вал 5.
На лучевой диаграмме этой передачи соответствуют лучи: луч 1 - от т.0 к т.9, луч 4 - к средней горизонтали, далее пологий луч R направо вниз к т.1R на нижней горизонтали.
Второй задний ход - 2R
Включаем левое сцепление.
Крутящий момент до дополнительного вала 4 передается, как на второй передаче переднего хода, далее - по ряду шестерен заднего хода 16-18-27 на муфту 26 и на вторичный вал 5.
На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи: луч 2 - от т.0 к т.10, луч 4 - к средней горизонтали, далее пологий луч R направо вниз к т.2R на нижней горизонтали.
Третий задний ход - 3R
Включаем правое сцепление, муфту А - в левое положение.
Крутящий момент до дополнительного вала 4 передается, как на третьей передаче переднего хода, далее - по ряду шестерен заднего хода 16-18-27 на муфту 26 и на вторичный вал 5.
На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи: луч 1 - от т.0 к т.10, луч 2 - к средней горизонтали, луч 3 - к т.11, луч 4 - к средней горизонтали, далее пологий луч R - направо вниз к т.3R на нижней горизонтали.
Четвертый задний ход - 4R
Включаем правое сцепление.
Крутящий момент до дополнительного вала 4 передается, как на четвертой передаче переднего хода, далее - по ряду шестерен заднего хода 16-18-27 на муфту 26 и на вторичный вал 5.
На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи: луч 3 - от т.0 к т.12 направо вверх, луч 4 - направо вниз к средней горизонтали, далее - пологий луч R направо вниз к т.4R на нижней горизонтали.
Пятый задний ход - 5R
Включаем правое сцепление, муфту А переключаем в правое положение, муфту В - в левое.
Крутящий момент до дополнительного вала 4 передается, как на пятой передаче переднего хода, далее - по ряду шестерен заднего хода 16-18-27 на муфту 26 и на вторичный вал 5.
На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи: луч 1 - от т.0 к т.9 направо вверх, луч 3 - налево вниз к средней горизонтали, далее - пологий луч R направо вниз к т.5R на нижней горизонтали.
Шестой задний ход - 6R
Включаем левое сцепление.
Крутящий момент до дополнительного вала 4 передается, как на шестой передаче переднего хода, далее - по ряду шестерен заднего хода 16-18-27 на муфту 26 и на вторичный вал 5.
На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи: луч 2 - от т.0 к т.10 направо вверх, луч 3 - налево вниз к средней горизонтали, далее - пологий луч R направо вниз к т.6R на нижней горизонтали.
Седьмой задний ход - 7R
Включаем правое сцепление, муфту А переключаем в левое положение.
Крутящий момент до дополнительного вала 4 передается, как на седьмой передаче переднего хода, далее - по ряду шестерен заднего хода 16-18-27 на муфту 26 и на вторичный вал 5.
На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи: луч - 1 от т.0 к т.9 направо вверх, луч 2 - налево вниз к средней горизонтали, далее - пологий луч R направо вниз к т.7R на нижней горизонтали.
Восьмой задний ход - 8R
Включаем левое сцепление.
Крутящий момент до дополнительного вала 4 передается, как на восьмой передаче переднего хода, далее - по ряду шестерен заднего хода 16-18-27 на муфту 26 и на вторичный вал 5.
На лучевой диаграмме этой передаче соответствует пологий луч R от т.0 направо вниз к т.8R на нижней горизонтали.