ВОСЬМИСТУПЕНЧАТАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ СО СДВОЕННЫМ СЦЕПЛЕНИЕМ
EIGHT-STAGE TRANSMISSION WITH DUAL CLUTCH

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к трансмиссии транспортных машин.
Известны агрегаты трансмиссии - коробки передач (КП) со ступенчатым изменением передаточных чисел, содержащие шестерни, валы, опоры, устройства переключения передач, применяемые на отечественных и зарубежных автомобилях. (1. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета. - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с.; 2. Автомобиль: Основы конструкции / Вишняков Н.Н. и др. - М.: Машиностроение, 1986. - 304 с.).
Эти агрегаты конструктивно сложны и металлоемки.
Наиболее близкой к предлагаемой восьмиступенчатой КП является коробка передач автомобиля КАЗ-4540.
Известно, что автомобиль КАЗ-4540 имеет КП (1. стр.63, рис.40; 2. стр.139, рис.106, б), которая состоит из основной четырехступенчатой коробки передач и двухступенчатого встроенного делителя - 10 шестерен для передач переднего хода, три шестерни заднего хода и четыре муфты переключения, они обеспечивают 8 передач переднего хода и две передачи заднего хода.
Недостатки описанного трансмиссионного агрегата заключаются в ограничении эксплуатационных и компоновочных характеристик транспортного средства при переключении передач с разрывом потока мощности, недостаточном диапазоне КП (отношение передаточных чисел низшей и высшей передач), который ограничен из-за увеличенного диаметра шестерни первичного вала, так как в торце расположена опора вторичного вала, длина КП увеличена из-за удлинителя для наружной опоры первичного вала.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении эксплуатационных и компоновочных возможностей транспортного средства за счет попарного переключения передач практически без разрыва потока мощности, при увеличении диапазона КП, повышении долговечности КП за счет уменьшения длины валов.
Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в усовершенствовании процесса переключения передач путем установки сдвоенного сцепления, а также за счет увеличения диапазона КП при переносе опоры из наконечника первичного вала в наконечник вторичного вала, повышении долговечности КП за счет увеличения жесткости валов при уменьшении их длины.
Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что восьмиступенчатая коробка передач, содержащая корпус агрегата, в опорах которого параллельно расположены валы, на которых установлены пять пар шестерен внешнего зацепления, на промежуточном валу закреплены шесть шестерен, между двумя шестернями, свободно установленными на вторичном валу, расположена трехпозиционная муфта переключения с закрепленной на ней ведомой шестерней заднего хода, дополнительная шестерня заднего хода установлена на оси, расположенной между промежуточным и вторичным валами, при этом в отличие от прототипа на вторичном валу закреплен трубчатый наконечник с опорой во внутренней стенке корпуса коробки передач, в этом наконечнике расположена опора первичного вала, на наконечнике свободно установлена шестерня, зацепленная с шестерней промежуточного вала, и расположена трехпозиционная муфта переключения рядом с шестерней, закрепленной на первичном валу, на котором установлены ведомые диски левого сцепления, между ними свободно расположен трубчатый вал, на котором установлены ведомые диски правого сцепления и закреплена шестерня, шестерни первичного и трубчатого валов зацеплены с шестернями промежуточного вала, соосно первичному валу в корпусе сдвоенного сцепления расположен входной вал с закрепленным на нем кожухом сдвоенного сцепления с ведущими дисками.
Предлагаемое техническое решение позволяет сдвоенным сцеплением 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. Перемещение опоры вторичного вала в торце первичного вала на опору первичного вала в трубчатом наконечнике вторичного вала позволяет увеличить диапазон КП за счет уменьшения диаметра шестерни первичного вала и роста величины передаточного числа в паре шестерен от первичного вала к промежуточному валу, что также оптимизирует распределение диапазона по парам шестерен. Внутренняя стенка корпуса КП повышает жесткость агрегата и долговечность работы КП за счет увеличения жесткости валов при уменьшении их длины.
На фиг.1 изображена кинематическая схема восьмиступенчатой трехвальной соосной КП 8R2 (8 передач переднего хода и 2 заднего хода) со сдвоенным сцеплением. В нижней части (под фиг.1) отмечены номера пар шестерен.
На фиг.2 изображена лучевая диаграмма КП 8R2 с таблицами положений сцеплений и муфт переключения на различных передачах. В верхней строке таблицы указаны номера включенных пар шестерен. На горизонтальных шкалах диаграммы в логарифмическом виде представлены величины передаточных чисел пар шестерен и передач. Над верхней горизонталью обозначены номера передач переднего хода (8-1), под нижней горизонталью - передачи заднего хода (2R, 1R). На крайних горизонталях величина передаточных чисел приведена к вторичному валу, на средней горизонтали - к промежуточному валу. Номера пар шестерен указаны на лучах. Наклон луча вправо указывает на замедляющий режим работы пары шестерен, чем положе луч, тем больше передаточное число. Наклон луча налево характеризует ускоряющий режим работы пары шестерен. Наклон луча каждой пары шестерен постоянный на любом участке лучевой диаграммы.
Предлагаемое устройство состоит из корпуса КП 1 с внутренней стенкой 2 и корпуса сдвоенного сцепления 3, в их опорах соосно расположены входной 4 и первичный 5 валы, а также вторичный вал 6 с трубчатым наконечником 7. На первичном валу 5 свободно установлен трубчатый вал 8. Промежуточный вал 9 расположен параллельно валам 4-8. Шестерни 10-15 жестко закреплены на промежуточном валу 9. Шестерня 10 зацеплена с шестерней 16, которая закреплена на трубчатом валу 8. Шестерня 11 зацеплена с шестерней 17, закрепленной на первичном валу 5. Шестерня 12 зацеплена с шестерней 18, которая свободно установлена на трубчатом наконечнике 7 вторичного вала 6. Шестерни 13 и 14 зацеплены с шестернями 19 и 20, которые свободно установлены на вторичном валу 6. На трубчатом наконечнике 7 между шестернями 17 и 18 расположена трехпозиционная муфта 21 (А). Трехпозиционная муфта 22 (В) вторичного вала 6 расположена между шестернями 19 и 20. Ведомая шестерня заднего хода 23 закреплена на трехпозиционной муфте 22 и в нейтральном положении расположена напротив ведущей шестерни заднего хода 15, закрепленной на промежуточном валу 9 между шестернями 13 и 14. Дополнительная шестерня заднего хода 24 установлена на оси 25, которая расположена между промежуточным 9 и вторичным 6 валами. На входном валу 4 закреплен кожух 26 сдвоенного сцепления, в нем расположены ведущие диски 27 сцеплений. Ведомые диски 28 левого сцепления (Л) установлены на первичном валу 5, а ведомые диски 29 правого сцепления (П) установлены на трубчатом валу 8. Нажимное устройство, прижимающее ведущие и ведомые диски при включении сцеплений, не показано.
Между входным валом 4 и кожухом 26 сдвоенного сцепления возможна установка зубчатой передачи (цилиндрической, конической, гипоидной и т.п.).
КП работает следующим образом: сдвоенное сцепление срабатывает при каждом переключении, которое происходит практически без разрыва потока мощности. Муфта А изменяет свое положение после двух переключений, а муфта В - после четырех последовательных переключений высших передач.
Первая передача
Включаем левое сцепление (Л), муфта А (21) в нейтральном положении (Н), муфта В (22) в правом - П (см. на фиг.2, верхняя таблица над т.1).
Крутящий момент от левого сцепления (Л) передается на первичный вал 5, на паре шестерен 17-11, по промежуточному валу 9, на пару шестерен 14-20 и муфтой В (22) на вторичный вал 6.
На лучевой диаграмме (см. фиг.2) эта передача представлена двумя лучами: из т.7 на верхней горизонтали пологий луч 2 направо вниз к средней горизонтали, далее пологий луч 5 направо вверх к т.1.
Вторая передача
Включаем правое сцепление (П), остальные муфты в прежнем положении.
Крутящий момент от правого сцепления (П) передается на трубчатый вал 8, на паре шестерен 16-10 на промежуточной вал 9, далее как на первой передаче
На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.7 на верхней горизонтали крутой луч 1 направо вниз к средней горизонтали, далее луч 5 направо вверх к т.2.
Третья передача
Сцепление и муфта А как на первой передаче, муфту В переключаем в левое положение (Л).
Крутящий момент как на первой передаче от первичного вала 5 передается парой шестерен 17-11 на промежуточный вал 9, далее на пару шестерен 13-19 и муфтой В (22) в левом положении на вторичный вал 6.
На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.7 луч 2 направо вниз, затем крутой луч 4 направо вверх к т.3.
Четвертая передача
Включаем правое сцепление (П), остальные муфты в прежнем положении.
От правого сцепления крутящий момент как на второй передаче передается на промежуточный валу 9, далее как на третьей передаче.
На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.7 луч 1 направлен круто вниз направо, далее крутой луч 4 вверх направо к т.4.
Пятая передача
Включаем левое сцепление (Л), муфту А переключаем в правое положение (П), а муфту В - в нейтральное (Н).
Как на первой и третьей передачах крутящий момент передается на промежуточный вал 9, далее парой шестерен 12-18, муфтой А (21) на наконечник 7 и вторичный вал 6.
На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.7 луч 2 направлен полого вниз направо, луч 3 направлен круто вверх налево к т.5.
Шестая передача
Включаем правое сцепление (П), остальные муфты в прежнем положении.
Как на второй и четвертой передачах крутящий момент передается на промежуточный вал 9, далее как на предыдущей передаче парой шестерен 12-18, муфтой А (21) на наконечник 7 и вторичный вал 6.
На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.7 луч 1 вниз направо, луч 3 круто вверх налево к т.6.
Седьмая передача - прямая
Включаем левое сцепление (Л), муфту А переводим в левое положение (Л). Крутящий момент передается от первичного вала 5 муфтой 21 (А) на наконечник 7 и вторичный вал 6.
На лучевой диаграмме этой передаче соответствует т.7.
Восьмая передача
Включаем правое сцепление (П), остальные муфты в прежнем положении.
Как на второй, четвертой и шестой передачах крутящий момент передается на промежуточный вал 9, далее парой шестерен 11-17, затем как на предыдущей передаче на наконечник 7 и вторичный вал 6.
На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.7 луч 1 вниз направо, затем пологий луч 2 вверх налево к т.8.
Первый задний ход - 1R
Включаем левое сцепление (Л), муфту А переключаем в нейтральное положение (Н) как на первой, третьей и пятой передачах, муфту В - также в нейтральное положение (Н), дополнительную шестерню заднего хода 24 вводим в зацепление с ведущей 15 и ведомой 23 шестернями заднего хода.
Крутящий момент до промежуточного вала 9 поступает как на первой, третьей и пятой передачах переднего хода, далее по ряду шестерен 15-24-23 заднего хода, муфтой В (22) на вторичный вал 6.
На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.7 пологий луч 2 вниз направо на среднюю горизонталь, далее пологий луч R вниз направо на нижнюю диагональ к т.1R.
Второй задний ход - 2R
Включаем правое сцепление (П), муфты остаются в прежнем положении.
Крутящий момент до промежуточного вала 9 поступает как на второй, четвертой и шестой передачах переднего хода, далее как на предыдущей передаче.
На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: из т.7 крутой луч 1 вниз направо на среднюю горизонталь, далее луч R вниз направо на нижнюю горизонталь к т.2R.
Обозначения
1 - корпус КП,
2 - внутренняя стенка корпуса КП,
3 - корпус сдвоенного сцепления;
4 - входной вал,
5 - первичный вал,
6 - вторичный вал,
7 - трубчатый наконечник вторичного вала 6;
8 - трубчатый вал,
9 - промежуточный вал,
10-15 - шестерни, закрепленные на промежуточном валу 9,
16 - шестерня трубчатого вала 8,
17 - шестерня, закрепленная на первичном валу 5;
18 - шестерня, свободно установленная на трубчатом наконечнике 7 вторичного вала 6,
19, 20 - шестерни, свободно установленные на вторичном валу 6,
21 (А) - трехпозиционная муфта трубчатого наконечника 7, расположенная между шестернями 17 и 18;
22 (В) - трехпозиционная муфта вторичного вала 6, расположенная между шестернями 19 и 20;
23 - ведомая шестерня заднего хода, закрепленная на муфте 22 (В),
24 - дополнительная шестерня заднего хода, установленная на оси 25,
25 - ось дополнительной шестерни заднего хода 24,
26 - кожух сдвоенного сцепления,
27 - ведущие диски сцепления 26,
28 - ведомые диски левого (Л) сцепления 26, установленные на первичном валу 5,
29 - ведомые диски правого (П) сцепления 26, установленные на трубчатом валу 8.