ТРАНСМИССИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Предлагаемое техническое решение относится к области транспортного машиностроения, в частности к механическим трансмиссиям, имеющим средства переключения передач, а именно к зубчатым передачам, расположенным на нескольких параллельных валах, и снабженным устройствами для распределения крутящего момента между этими валами и средствами для синхронизирования, и может найти применение в трансмиссиях, переключаемых под нагрузкой на транспортных средствах, предпочтительно, на тракторах.
Уже известна трансмиссия транспортных средств, содержащая узел ряда передач, переключаемых под нагрузкой, включающий главный входной вал с жестко закрепленными на нем ведущими шестернями, соосно расположенные входные вала узла четных передач и узла нечетных передач, каждый из которых содержит соответствующие синхронизаторы двойного действия для раздельного соединения одной из свободно вращающихся шестерен с валом соответстсвующего узла и свою двойную гидроподжимную муфту, соединяющую вал узла четных передач или вал узла нечетных передач с общим для обоих узлов передач выходным валом, и содержащая узел диапазонов, включающий кинематически связанные между собой конечный выходной вал, дополнительный и промежуточный валы, при этом каждая определенная ведущая шестерня главного входного вала находятся в постоянном зацеплении с одной из свободно вращающихся шестернен узла четных и узла нечетных передач, а входные валы узлов передач, выходной вал узла ряда передач и валы узла диапазонов расположены параллельно главному входному валу. Каждый из валов любого узла нечетных и четных передач и узла диапазонов снабжен двумя свободно вращающимися шестернями разного диаметра и синхронизатором двойного действия, установленным с возможностью раздельного соединения вала каждого узла передач с одной из свободно вращающихся шестерен своего узла. /Патент США №4685343, F16H 3/093, опубл. 1987 г./
Указанная известная трансмиссия транспортного средства, применяемая предпочтительно на автомобилях, позволяет сформировать ряд из четырех передач, переключаемых под нагрузкой, который с помощью узла диапазонов преобразуется в два диапазона переднего хода по четыре передачи, переключаемых под нагрузкой в каждом, и в два диапазона заднего хода также по четыре передачи, переключаемых под нагрузкой в каждом диапазоне.
Однако восемь передач, которые обеспечивает известная трансмиссия, недостаточны для тракторной трансмиссии, поскольку большая разница скоростей движения на смежных передачах приводит в определенных условиях к неэффективности этой трансмиссии.
Задача предлагаемого технического решения состоит в расширении функциональных возможностей трансмиссии транспортных средств, предпочтительно, тракторов путем увеличения ряда передач, переключаемых под нагрузкой, до восьми при числе диапазонов, равном трем.
Для решения поставленной задачи с достижением заявленного технического результата в известной трансмисси транспортного средства, содержащей узел ряда передач, переключаемых под нагрузкой, включающий главный входной вал с жестко закрепленными на нем ведущими шестернями, узел четных передач и узел нечетных передач, каждый из которых содержит свой входной вал и гидроподжимную муфту, выходной вал узла ряда передач, и связанный с последним узел диапазонов, содержащий кинематически связанные между собой конечный выходной вал, дополнительный и промежуточный валы, входной вал каждого узла четных и нечетных передач снабжен по меньшей мере двумя свободно вращающимися шестернями и синхронизатором двойного действия, установленным с возможностью соединения входного вала каждого узла четных и нечетных передач с одной из свободно вращающихся шестерен своего узла, ведущие шестерни главного входного вала находятся в зацеплении со свободно вращающимися шестернями каждого из узлов нечетных и четных передач, а конечный выходной вал и дополнительный вал узла диапазонов снабжены каждый своим синхронизатором двойного действия и по меньшей мере одной свободно вращающейся шестерней, при этом входные валы узлов четных и нечетных передач, выходной вал узла ряда передач и валы узла диапазонов расположены параллельно главному входному валу, согласно предлагаемой полезной модели, входные валы узлов нечетных и четных передач расположены на разных осях, параллельных друг другу, и каждый узел нечетных и четных передач дополнительно снабжен своим выходным валом, расположенным соосно с входным валом своего узла и снабженным двумя свободно вращающимися шестернями и синхронизатором двойного действия, установленным с возможностью соединения выходного вала каждого узла передач с одной из свободно вращающихся шестерен своего узла, а гидроподжимная муфта каждого узла четных и нечетных передач размещена с возможностью соединения входного и выходного валов каждого из этих узлов, каждая из ведущих шестерен главного входного вала находится в постоянном зацеплении со свободно вращающимися шестернями входных валов обоих узлов нечетных и четных передач, выходной вал узла ряда передач расположен соосно с конечным выходным валом и снабжен тремя жестко установленными на нем шестернями, две из которых находятся в зацеплении со свободно вращающимися шестернями выходных валов узлов нечетных и четных передач, узел ряда передач снабжен дополнительным выходным валом, размещенным соосно с выходным валом узла нечетных передач и жестко связанным с одной из шестерен, свободно вращающихся на последнем, дополнительный вал узла диапазонов размещен соосно с дополнительным выходным валом узла ряда передач, а кинематическая связь дополнительного вала узла диапазонов с конечным выходным валом выполнена посредством жестко установленных на них шестерен, причем промежуточный вал снабжен тремя жестко установленными на нем шестернями, одна из которых находится в зацеплении с жестко установленной шестерней выходного вала узла ряда передач и две шестерни находятся в зацеплении со свободно вращающимися шестернями конечного выходного вала и дополнительного вала узла диапазонов.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется графически.
На фиг.1 представлена кинематическая схема предлагаемой трансмиссии.
На фиг.2 представлена схема передачи крутящего момента, соответствующая движению вперед на 1 передаче 1-го диапазона.
На фиг.3 представлена схема передачи крутящего момента, соответствующая движению вперед на 2 передаче 1-го диапазона.
На фиг.4 представлена схема передачи крутящего момента, соответствующая движению вперед на 3 передаче 2-го диапазона.
На фиг.5 представлена схема передачи крутящего момента, соответствующая движению вперед на 4 передаче 2-го диапазона.
На фиг.6 представлена схема передачи крутящего момента, соответствующая движению вперед на 1 передаче 3-го диапазона.
На фиг.7 представлена схема передачи крутящего момента, соответствующая движению вперед на 5 передаче 3-го диапазона.
На фиг.8 представлена схема передачи крутящего момента, соответствующая движению вперед на 6 передаче 3-го диапазона.
На фиг.9 представлена схема передачи крутящего момента, соответствующая движению назад на 7 передаче диапазона заднего хода.
На фиг.10 представлена схема передачи крутящего момента, соответствующая движению назад на 8 передаче диапазона заднего хода.
Представленная на фиг.1 трансмиссия транспортного средства содержит узел ряда передач, переключаемых под нагрузкой, включающий главный входной вал 1 с жестко закрепленными на нем ведущими шестернями 2 и 3, узел 4 четных передач и узел 5 нечетных передач, каждый из которых содержит свой входной вал 6 и 7 соответственно и гидроподжимную муфту 8 и 9 и соответственно, выходной вал 10 узла ряда передач, и связанный с последним узел 11 диапазонов. Входной вал 6 узла 4 четных передач и входной вал 7 узла 5 нечетных передач расположены на разных осях, параллельных друг другу и параллельных главному входному валу 1, выходному валу 10 узла ряда передач и валам узла 11 диапазонов.
Узел 4 четных передач и узел 5 нечетных передач снабжены каждый своим выходным валом 12 и 13 соответственно, причем выходной вал 12 расположен соосно с входным валом 6 своего узла 4, а выходной вал 13 расположен соосно с входным валом 7 своего узла 5.
Входной вал 6 узла 4 четных передач снабжен двумя свободно вращающимися шестернями 14, 15 и синхронизатором двойного действия 16, а входной вал 7 узла 5 нечетных передач снабжен двумя свободно вращающимися шестернями 17, 18 и синхронизатором 19 двойного действия. Синхронизатор 16 установлен с возможностью соединения входного вала 6 узла 4 четных передач с одной из свободно вращающихся шестерен 14 или 15 своего узла 4, а синхронизатор 19 установлен с возможностью соединения входного вала 7 узла 5 нечетных передач с одной из свободно вращающихся шестерен 17 или 18 своего узла 5.
Ведущая шестерня 2 главного входного вала 1 находится в постоянном зацеплении одновременно с обоими свободно вращающимися шестернями 14 и 17, размещенными на входных валах 6 и 7 узлов 4 четных передач и 5 нечетных передач соответственно, а ведущая шестерня 3 главного входного вала 1 находится в постоянном зацеплении с обоими свободно вращающимися шестернями 15 и 18, размещенными на входных валах 6 и 7 узлов 4 четных передач и 5 нечетных передач соответственно.
Выходной вал 12 узла 4 четных передач снабжен двумя свободно вращающимися шестернями 20, 21 и синхронизатором 22 двойного действия, установленным с возможностью соединения выходного вала 12 узла 4 четных передач с одной из свободно вращающихся шестерен 20 или 21 своего узла 4, а выходной вал 13 узла 5 нечетных передач снабжен двумя свободно вращающимися шестернями 23, 24 и синхронизатором 25 двойного действия, установленным с возможностью соединения выходного вала 13 узла 5 нечетных передач с одной из свободно вращающихся шестерен 23 или 24 своего узла 5.
Гидроподжимная муфта 8 узла 4 четных передач размещена с возможностью соединения входного вала 6 и выходного вала 12 узла 4 четных передач, а гидроподжимная гидромуфта 9 узла 5 нечетных передач размещена с возможностью соединения входного вала 7 и выходного 13 узла 5 нечетных передач.
Узел 11 диапазонов содержит кинематически связанные между собой конечный выходной вал 26, дополнительный вал 27 узла 11 диапазонов и промежуточный вал 28.
Конечный выходной вал 26 и дополнительный вал 27 узла 11 диапазонов снабжен каждый своим синхронизатором 29 и 30 двойного действия соответственно и каждый из этих валов 26 и 27 снабжен одной свободно вращающейся шестерней 31 и 32 соответственно..
Выходной вал 10 узла ряда передач расположен соосно с конечным выходным валом 26 и снабжен тремя жестко установленными на нем шестернями 33, 34 и 35, причем шестерня 33 находится в зацеплении с обоими свободно вращающимися шестернями 20 и 23, расположенными на выходных валах 12 и 13 узлов 4 четных передач и 5 нечетных передач соответственно, а шестерня 34 находится в зацеплении с обоими свободно вращающимися шестернями 21 и 24 выходных валов 12 и 13 узлов четных и нечетных передач, соответственно.
Узел ряда передач снабжен дополнительным выходным валом 36, размещенным соосно с выходным валом 13 узла 5 нечетных передач и жестко связанным с одной из шестерен 24, свободно вращающейся на выходном валу 13 этого узла.
Дополнительный вал 27 узла 11 диапазонов размещен соосно с дополнительным выходным валом 36 узла ряда передач.
Кинематическая связь дополнительного вала 27 узла 11 диапазонов с конечным выходным валом 26 выполнена посредством жестко установленных на них шестерен 37 и 38 соответственно.
Промежуточный вал 28 снабжен тремя жестко установленными на нем шестернями 39, 40 и 41, причем шестерня 39 находится в зацеплении с жестко установленной шестерней 35 выходного вала 10 узла ряда передач, шестерня 41 находится в зацеплении со свободно вращающейся шестерней 31 конечного выходного вала 26, а шестерня 40 находится в зацеплении с шестерней 32 дополнительного вала 27 узла 11 диапазонов.
Трансмиссия транспортного средства работает следующим образом.
Для передачи крутящего момента с входного вала 7 на выходной вал 13 узла 5 нечетных передач, или с входного вала 6 на выходной вал 12 узла 4 четных передач необходимо замкнуть гидроподжимную муфту 9 узла 5 нечетных передач, или муфту 8 узла 4 четных передач. Входной вал 6 посредством расположенного на нем синхронизатора 16 соединен с одной из свободно вращающихся шестерен 14 или 15 узла 4 четных передач, каждая из которых находится в зацеплении с жестко установленной на главном входном валу 1 шестерней 2 или 3 соответственно. Входной вал 7 посредством расположенного на нем синхронизатора 19 соединен с одной из свободно вращающихся шестерен 17 или 18 узла 5 нечетных передач, каждая из которых находится в зацеплении с жестко установленной на главном входном валу 1 шестерней 2 или 3 соответственно.
Выходной вал 12 узла 4 четных передач посредством расположенного на нем синхронизатора 22 соединен с одной из свободно вращающихся шестерен 20 или 21 этого же узла передач, каждая из которых находится в зацеплении с жестко установленной на выходном валу 10 ряда передач шестерней 33 или 34 соответственно.
Выходной вал 13 узла нечетных передач посредством расположенного на нем синхронизатора 25 соединен с одной из свободно вращающихся шестерен 23 или 24 этого же узла передач, каждая из которых находится в зацеплении с жестко установленной на выходном валу 10 ряда передач шестерней 33 или 34 соответственно.
Поскольку узел 5 нечетных передач имеет возможность иметь два передаточных числа между главным входным валом 1 и входным валом 7 узла 5 нечетных передач и два передаточных числа между выходным валом 13 узла 5 нечетных передач и выходным валом 10 узла ряда передач, то он обеспечивает четыре варианта частот вращения выходного вала узла ряда передач по отношению к частоте вращения главного входного вала 1. Точно так же узел 4 четных передач обеспечивает четыре варианта частот вращения выходного вала 10 узла ряда передач по отношению к частоте вращения главного входного вала 1. Таким образом, узлы нечетных и четных передач совместно передают на выходной вал 10 узла ряда передач восемь передач.
Числа зубьев шестерен 2 и 3, жестко установленных на главном входном валу 1, шестерен 17, 18 и 23, 24, свободно вращающихся на входном и выходном валах 7 и 13 узла 5 нечетных передач соответственно и шестерен 14, 15 и 20, 21 узла 4 четных передач с соответственно, а также шестерен 33 и 34, жестко установленных на выходном валу 10 узла ряда передач, выбираются такими, чтобы узел 5 нечетных передач формировал передаточные числа 1-й, 3-й, 5-й и 7-й передач а узел 4 четных передач формировал передаточные числа 2-й, 4-й, 6-й и 8-й передач.
Безразрывность потока мощности при переключении передач обеспечивается программами изменения давления в гидроподжимных муфтах 8 и 9 в процессе их переключения.
Все переключения синхронизаторов осуществляют посредством гидравлических приводов.
Нейтральное положение
Обе гидроподжимные муфты 8 и 9 выключены. Положение всех синхронизаторов произвольное.
Перед началом движения транспортного средства устанавливают диапазон, на котором должно работать транспортное средство.
Для включения 1-го (технологического) диапазона синхронизатором 29 соединяют конечный выходной вал 26 со свободно вращающейся шестерней 31. Синхронизатор 30 находится в нейтральном положении.
Для включения 2-го (рабочего) диапазона синхронизатором 29 соединяют конечный выходной вал 26 с выходным валом 10 узла ряда передач. Синхронизатор 30 находится в нейтральном положении.
Для включения 3-го (транспортного) диапазона синхронизатором 30 соединяют дополнительный вал 27 узла 11 диапазонов с дополнительным выходным валом 36 узла ряда передач. Синхронизатор 29 находится в нейтральном положении.
Для включения диапазона заднего хода синхронизатором 30 соединяют дополнительный вал 27 узла 11 диапазонов с шестерней 32, находящейся в зацеплении с шестерней 40, жестко установленной на промежуточном валу 28.
Синхронизатор 29 находится в нейтральном положении.
Первая передача
Синхронизатором 19 соединяют входной вал 7 узла 5 нечетных передач со свободно вращающейся шестерней 17. Синхронизатором 25 соединяют выходной вал 13 узла 5 нечетных передач со свободно вращающейся шестерней 24. При включении гидроподжимной муфты 9 поток мощности поступает с главного входного вала 1 через пару шестерен 2 и 17 на синхронизатор 19 и входной вал 7 узла 5 нечетных передач. Далее через включенную гидроподжимную муфту 9 на выходной вал 13 узла 4 нечетных передач и через пару шестерен 24 и 34 на выходной вал 10 узла ряда передач.
Вторая передача
Синхронизатором 16 соединяют входной вал 6 узла 4 четных передач со свободно вращающейся шестерней 14. Синхронизатором 22 соединяют выходной вал 12 узла 4 четных передач со свободно вращающейся шестерен 21. При включении гидроподжимной муфты 8 поток мощности поступает с главного входного вала 1 через пару шестерен 2 и 14 на синхронизатор 16 и входной вал 6 узла 4 четных передач. Далее через включенную гидроподжимную муфту 8 на выходной вал 12 узла 4 четных передач и через пару шестерен 21 и 34 на выходной вал 10 узла ряда передач.
Третья передача
Синхронизатором 19 соединяют входной вал 7 узла 5 нечетных передач со свободно вращающейся шестерней 18. Далее путь потока мощности совпадает с путем на 1-й передаче.
Четвертая передача
Синхронизатором 16 соединяет входной вал 6 узла 4 четных передач со свободно вращающейся шестерней 15. Далее путь поток мощности совпадает с путем на второй передаче.
Пятая передача
Путь потока мощности до выходного вала 13 узла 5 нечетных передач совпадает с путем потока мощности при работе на первой передаче, а с выходного вала 13 узла 4 нечетных передач в отличие от первой передачи поток мощности поступает на выходной вал 10 узла ряда и далее передается через синхронизатор 25 и пару шестерен 23 и 33.
Шестая передача
Путь потока мощности до выходного вала 13 узла 5 четных передач совпадает с путем потока мощности при работе на второй передаче. С выходного вала 12 узла 4 четных передач на выходной вал 10 узла ряда передач поток мощности передается через синхронизатор 22 и пару шестерен 20 и 33.
Седьмая передача
Путь потока мощности до выходного вала 13 узла 5 нечетных передач совпадает с путем потока мощности при работе на третьей передаче. С выходного вала 13 узла 5 нечетных передач на выходной вал 10 узла ряда передач поток мощности передается через синхронизатор 25 и пару шестерен 23 и 33.
Восьмая передача
Путь потока мощности до выходного вала 12 узла 4 четных передач совпадает с потоком мощности при работе на четвертой передаче. С выходного вала 12 узла 4 четных передач на выходной вал 10 узла ряда передач поток мощности передается через синхронизатор 22 и пару шестерен 20 и 33.
Узел 11 диапазонов предлагаемой трансмиссии обеспечивает возможность использования ряда из восьми передач, переключаемых под нагрузкой, для получения трех скоростных диапазонов. Первый диапазон, называемый технологическим (скорости движения 1,5-4,6 км./час.) характеризуется тем, что на этих скоростях двигатель транспортного средства не может развивать полную мощность на высших передачах, но крутящий момент, поступающий на выходной вал 10 узла ряда передач, меньше максимального, поскольку передаточные числа на высших передачах сравнительно невелики. Для повышения коэффициента полезного действия трансмиссии транспортного средства на рабочем диапазоне, на котором длительное время используется значительная мощность двигателя, предусмотрено жесткое соединение выходного вала 10 узла ряда передач и конечного выходного вала 26, что позволяет получить только два полюса зацепления при передаче трансмиссией крутящего момента - при зацеплении шестерен главного входного вала 1 и валов передач и при зацеплении шестерен последнего и конечного выходного вала 26 в отличие от трансмиссии, взятой в качестве прототипа, содержащей три полюса зацепления при каждой передаче потока мощности на пути от главного входного вала до конечного выходного вала: с главного входного вала на входные валы узлов четных и нечетных передач, с выходного вала узла ряда передач на промежуточный вал и с промежуточного вала на конечный выходной вал.
Третий диапазон, называемый транспортным, (скорости движения 13,5-40,0 км./час.) значительно увеличивает обороты конечного выходного вала 26 по отношению к оборотам дополнительного вала 27 узла диапазонов, что ведет к значительному увеличению крутящего момента на выходном валу 10 узла ряда передач. Наибольший момент может возникнуть на первой передаче. В предлагаемой трансмиссии на первой передаче предусмотрена передача крутящего момента от дополнительного выходного вала 36 узла нечетных передач на конечный выходной вал 26, минуя выходной вал 10 узла ряда передач: через дополнительный вал 36 узла ряда передач, жестко соединенный с ним синхронизатором 30, дополнительный вал 27 узла 11 диапазонов и пару шестерен 37 и 38, жестко установленных на дополнительном валу 27 узла 11 диапазонов и конечном выходном валу 26.
На первом (технологическом) диапазоне поток мощности в узел 11 диапазонов поступает от выходного вала 10 узла ряда передач через пару шестерен 35 и 39 и на промежуточный вал 28, а с него через жестко закрепленную шестерню 41 на свободно вращающуюся шестерню 31 и через синхронизатор 29 на конечный выходной вал 26.
На втором (рабочем) диапазоне поток мощности в узел 11 диапазонов поступает от выходного вала 10 узла ряда передач через синхронизатор 29 непосредственно на конечный выходной вал 26.
На третьем (транспортном) диапазоне поток мощности в узел 11 диапазонов поступает от выходного вала 10 узла ряда передач через пару шестерен 34 и 24 на дополнительный выходной вал 36 узла ряда передач, а с него через синхронизатор 30 на дополнительный вал 27 узла 11 диапазонов и через пару шестерен 37 и 38 на конечный выходной вал 26. На первой и третьей передаче транспортного диапазона поток мощности с выходного вала 13 узла 5 нечетных передач через синхронизатор 25 поступает на шестерню 24. и, минуя выходной вал 10 узла ряда передач поступает непосредственно на дополнительный выходной вал 36 узла ряда передач, жестко связанный с шестерней 24
На диапазоне заднего хода поток мощности в узел 11 диапазонов поступает от выходного вала 10 узла ряда передач через пару шестерен 35 и 39 на промежуточный вал 28, а с него через жестко закрепленную шестерню 40 на свободно вращающуюся шестерню 32, через синхронизатор 30 на дополнительный вал 27 узла 11 диапазонов и через пару шестерен 37 и 38 на конечный выходной вал 26.
Предлагаемая трансмиссия успешно прошла испытания и подготовлена к внедрению.
Применение предлагаемой трансмиссии транспортного средства, предпочтительно на тракторах, позволит расширить ее функциональные возможности, путем увеличения ряда передач, переключаемых под нагрузкой, до восьми и числа диапазонов до трех, а, следовательно, получив 24 передачи вперед и 8 передач назад, в то время как в трансмиссии, взятой в качестве прототипа, достигается 8 передач вперед и 8 передач назад.