КОРОБКА ПЕРЕДАЧ С ПЛАНЕТАРНЫМ ДЕМУЛЬТИПЛИКАТОРОМ
GEARBOX WITH PLANETARY DEMULTIPLICATOR

Техническое решение относится к трансмиссиям транспортных средств. Оно касается многоступенчатой коробки передач с планетарным демультипликатором.
В международной заявке №2014048626, опубликованной 03.04.2014 г., показана многоступенчатая коробка передач, содержащая шесть рядов шестерен, планетарный демультипликатор, три зубчатые муфты двухстороннего действия для соединения с первичным и вторичным валами расположенных на них шестерен и зубчатую муфту для соединения вторичного вала с первичным валом, расположенную между средними рядами шестерен. Однако эта коробка передач имеет сравнительно большие осевые габариты.
Более близким аналогом является многоступенчатая коробка передач, представленная в заявке №102013217187, опубликованной в ФРГ. Она содержит первичный, промежуточный и вторичный валы, зубчатые колеса, свободно установленные на первичном валу и зацепленные с зубчатыми колесами, закрепленными на промежуточном валу, зубчатые муфты двухстороннего действия для связи с первичным валом свободно установленных на нем зубчатых колес и зубчатую муфту двухстороннего действия для связи с первичным валом шестерни реверсивной передачи и вторичного вала. Однако эта коробка передач имеет повышенную металлоемкость по причине использования шести рядов зубчатых колес для получения пяти передач переднего хода и одной передачи заднего хода.
Задача - создание более компактной коробки передач сравнительно небольшой длины, имеющей множество передач переднего хода.
Решение задачи создания более компактной многоступенчатой коробки передач обеспечено путем рационального размещения в ней валов, шестерен и зубчатых муфт. Созданная коробка передач содержит первичный, промежуточный и вторичный валы, шестерни, расположенные свободно на первичном валу и зацепленные с шестернями, закрепленными на промежуточном валу, шестерню реверсивной передачи, расположенную свободно на первичном валу и имеющую через промежуточную шестерню кинематическую связь с шестерней, закрепленной на промежуточном валу, зубчатые муфты для связи с первичным валом расположенных на нем шестерен. Эта коробка передач содержит шестерню, расположенную свободно на вторичном валу и зацепленную с шестерней, закрепленной на промежуточном валу, и зубчатую муфту для связи с вторичным валом шестерен, расположенных свободно на первичном и вторичном валах. Эта коробка передач при указанном размещении в ней на ее первичном, промежуточном и вторичном валах указанных шестерен и зубчатых муфт для получения множества передач переднего хода получается весьма компактной сравнительно небольшой длины.
В этой коробке передач шестерня, расположенная свободно на первичном валу перед вторичным валом, сделана с двумя расположенными по разные ее стороны зубчатыми венцами для возможности связи этой шестерни зубчатыми муфтами с первичным валом и с вторичным валом.
Закрепленная на промежуточном валу шестерня, имеющая через промежуточную шестерню кинематическую связь с шестерней реверсивной передачи, может быть зацеплена с шестерней, свободно расположенной на первичном валу и соединяемой с этим валом зубчатой муфтой.
Коробка передач может быть снабжена фрикционным тормозом для связи промежуточного вала с корпусом коробки передач.
Коробка передач содержит два промежуточных вала с закрепленными на них шестернями, имеющими зацепление с шестернями, расположенными свободно на первичном и на вторичном валах.
Демультипликатор коробки передач содержит планетарную передачу, состоящую из водила с сателлитами, соединенного с выходным валом коробки передач, солнечной шестерни, соединенной с вторичным валом, и коронного зубчатого колеса, соединяемого муфтой попеременно с вторичным валом и с корпусом коробки передач.
Первичный вал может быть снабжен опорой, расположенной в выходном валу или в водиле планетарной передачи демультипликатора, а вторичный вал выполнен полым, окружающим первичный вал.
На фигуре 1 показана кинематическая схема двенадцатиступенчатой коробки передач с планетарным демультипликатором.
На фигуре 2 показана кинематическая схема двенадцатиступенчатой коробки передач с демультипликатором в другом ее исполнении.
На фигуре 3 показана кинематическая схема восьмиступенчатой коробки передач с планетарным демультипликатором.
На фигуре 4 показана кинематическая схема шестнадцатиступенчатой коробки передач с планетарным демультипликатором.
Коробка передач, показанная на фигуре 1, содержит первичный вал 1, связанный с входным валом 2 через сцепление 3, два промежуточных вала 4 и вторичный вал 5. На первичном валу 1 расположены свободно шестерни 6, 7 и 8 передач переднего хода и шестерня 9 реверсивной передачи, соединяемые с первичным валом 1 зубчатыми муфтами 10 и 11 двухстороннего действия, снабженными синхронизаторами. Шестерни 6, 7, 8 зацеплены с шестернями 12, 13 и 14, закрепленными на промежуточных валах 4. Шестерня 9 через промежуточные шестерни 15 имеет кинематическую связь с шестернями 16, закрепленными на промежуточных валах. Соосно с первичным валом 1 расположен вторичный вал 5, на котором расположена свободно шестерня 17, зацепленная с шестернями 18, закрепленными на промежуточных валах 4. Между шестернями 8 и 17 расположена зубчатая муфта 19 двухстороннего действия, снабженная синхронизаторами, которая предназначена для поочередной связи с вторичным валом 5 шестерни 8, расположенной свободно на первичном валу 1 перед вторичным валом 5, и шестерни 17, расположенной свободно на вторичном валу 5. Шестерня 8, расположенная свободно на первичном валу перед вторичным валом, сделана с двумя расположенными по разные ее стороны шлицевыми венцами для возможности связи этой шестерни зубчатыми муфтами с первичным валом и с вторичным валом.
Демультипликатор этой коробки передач содержит планетарную передачу, содержащую солнечную шестерню 20, расположенную на вторичном валу 5, водило 21 с сателлитами, соединенное с выходным валом 22 коробки передач, коронное зубчатое колесо 23 и зубчатую муфту 24 для попеременной связи коронного зубчатого колеса 23 с корпусом 25 коробки передач и с вторичным валом 5.
Работа коробки передач, показанной на фигуре 1, происходит следующим образом. В начале движения транспортного средства в тяжелых дорожных условиях соединяют коронное зубчатое колесо 23 зубчатой муфтой 24 с корпусом 25 коробки передач, соединяют зубчатой муфтой 19 с вторичным валом 5 расположенную на нем свободно шестерню 17 и затем зубчатыми муфтами 10 и 11 поочередно соединяют с первичным валом 1 расположенные свободно на нем шестерни 6, 8 и 7, получая первые три передачи переднего хода. После включения третьей передачи для перехода на четвертую передачу зубчатой муфтой 19 отсоединяют от вторичного вала 5 расположенную на нем шестерню 17 и соединяют с вторичным валом 5 шестерню 8, расположенную свободно на первичном валу 1. Затем опять последовательно соединяют с первичным валом 1 расположенные на нем шестерни 6, 8 и 7, получая соответственно четвертую, пятую и шестую передачи. Причем на пятой передаче шестерня 8 оказывается соединенной зубчатыми муфтами 11 и 19 одновременно и с первичным валом 1, и с вторичным валом 5. После этого для получения передач с меньшим передаточным числом при выезде на хорошую дорогу производят блокировку планетарной передачи демультипликатора путем отсоединения коронного зубчатого колеса 23 от корпуса 25 коробки передач и соединения его зубчатой муфтой 24 с вторичным валом 5. После блокировки планетарной передачи отсоединяют от вторичного вала 5 шестерню 8 и соединяют с этим валом расположенную на нем шестерню 17. Теперь зубчатыми муфтами 10 и 11 поочередно соединяют с первичным валом расположенные свободно на нем шестерни 6, 8 и 7, получая соответственно седьмую, восьмую и девятую передачи. После включения девятой передачи для перехода на десятую передачу зубчатой муфтой 19 отсоединяют от вторичного вала 5 расположенную на нем шестерню 17 и соединяют с вторичным валом 5 шестерню 8, расположенную свободно на первичном валу. Затем опять последовательно соединяют с первичным валом расположенные на нем шестерни 6, 8 и 7, получая десятую, одиннадцатую и двенадцатую передачи переднего хода.
Для включения передачи заднего хода соединяют коронную шестерню 23 зубчатой муфтой 24 с корпусом 25 коробки передач. Затем соединяют зубчатой муфтой 10 с первичным валом 1 шестерню 9 реверсивной передачи и соединяют зубчатой муфтой 19 с вторичным валом 5 шестерню 17 либо шестерню 8, получая две передачи заднего хода.
Вторичный вал 5 коробки передач, показанной на фигуре 2, выполнен полым и в нем расположен участок первичного вала 1, снабженный опорой 26, расположенной в водиле 21 планетарной передачи демультипликатора. Коробка передач, изображенная на фигуре 2, снабжена фрикционным тормозом 27 для связи одного из промежуточных валов с корпусом 25 коробки передач. Фрикционный тормоз 27 предназначен для сокращения времени переключения передач, а также снижения нагрузки на синхронизаторы зубчатых муфт путем более интенсивного уменьшения частоты вращения промежуточных валов и закрепленных на них шестерен, зацепленных с шестернями других валов.
Работа коробки передач, показанной на фигуре 2, происходит аналогично работе коробки передач, показанной на фигуре 1, но для сокращения времени переключения передач и снижения нагрузки на синхронизаторы зубчатых муфт в момент переключения передачи включается фрикционный тормоз 27 для уменьшения частоты вращения промежуточных валов и закрепленных на них шестерен, зацепленных с шестернями других валов, до частоты вращения, необходимой для срабатывания синхронизаторов зубчатых муфт при включении необходимой передачи.
Коробка передач, показанная на фигуре 3, содержит первичный вал 28, связанный с входным валом 29 через сцепление 30, два промежуточных вала 31 и вторичный вал 32. На первичном валу 28 расположены свободно шестерни 33 и 34 передач переднего хода, соединяемые с первичным валом 28 зубчатой муфтой 36 двухстороннего действия, и шестерня 35 реверсивной передачи, соединяемая с валом 28 зубчатой муфтой 37. Шестерни 33 и 34 зацеплены с шестернями 38 и 39, закрепленными на промежуточных валах 31. Шестерня 35 зацеплена с шестернями 40, сделанными заодно с шестернями 41, которые зацеплены с шестернями 38, закрепленными на промежуточных валах 31. Соосно с первичным валом 28 расположен вторичный вал 32, на котором расположена свободно шестерня 42, зацепленная с шестернями 43, закрепленными на промежуточных валах 31. Между шестернями 34 и 42 расположена зубчатая муфта 44 двухстороннего действия, которая предназначена для поочередной связи с вторичным валом 32 шестерни 34, расположенной свободно на первичном валу 28 перед вторичным валом 32, и шестерни 42, расположенной свободно на вторичном валу 32.
Демультипликатор коробки передач, изображенной на фигуре 3, такой же, как и демультипликатор, показанный на фигурах 1 и 2.
Работа коробки передач, показанной на фигуре 3, происходит следующим образом. Перед началом движения транспортного средства соединяют зубчатой муфтой 24 коронное зубчатое колесо 23 планетарной передачи с корпусом 25 коробки передач и соединяют зубчатой муфтой 44 с вторичным валом 32 шестерню 42. Для включения первой передачи размыкают сцепление и соединяют зубчатой муфтой 36 с первичным валом 28 шестерню 33. После замыкания сцепления крутящий момент от первичного вала 28 передается шестерне 33, а от нее - шестерням 38, закрепленным на промежуточных валах 31. От промежуточных валов 31 крутящий момент передается на вторичный вал 32 через зацепленные между собой шестерни 43 и 42. От вторичного вала 32 крутящий момент передается солнечной шестерне 20 планетарной передачи, а от нее через сателлиты к водилу 21 планетарной передачи, с которым соединен выходной вал 22.
Для включения второй передачи соединяют зубчатой муфтой 36 с первичным валом 28 шестерню 34. После замыкания сцепления крутящий момент от первичного вала 28 передается шестерне 34, а от нее -шестерням 39, закрепленным на промежуточных валах 31. От промежуточных валов 31 крутящий момент передается на вторичный вал 32 через зацепленные между собой шестерни 43 и 42. От вторичного вала 32 крутящий момент через планетарную передачу передается на выходной вал 22.
Для включения третьей передачи отсоединяют шестерню 42 от вторичного вала 32 и соединяют с вторичным валом 32 зубчатой муфтой 44 шестерню 34. Затем соединяют зубчатой муфтой 36 с первичным валом 28 шестерню 33. После замыкания сцепления крутящий момент от первичного вала 28 передается шестерне 33, а от нее - шестерням 38, закрепленным на промежуточных валах 31. От промежуточных валов 31 крутящий момент передается через зацепленные между собой шестерни 39 и 34 и зубчатую муфту 44 на вторичный вал 32.
Для включения четвертой передачи соединяют зубчатой муфтой 36 с первичным валом 28 шестерню 34. После замыкания сцепления крутящий момент от первичного вала 28 передается шестерне 34, от которой он через зубчатую муфту 44 передается на вторичный вал 32, обеспечивая в коробке передач прямую передачу.
Затем блокируют планетарную передачу, соединяя коронное зубчатое колесо 23 зубчатой муфтой 24 с вторичным валом 32. После этого в указанном выше порядке переключают в коробке передач зубчатые муфты, обеспечивая включение в коробке передач пятой, шестой, седьмой и восьмой передач.
Для включения первой передачи заднего хода соединяют зубчатой муфтой 37 с первичным валом 28 шестерню 35 реверсивной передачи и соединяют с вторичным валом 32 зубчатой муфтой 44 шестерню 42. После замыкания сцепления крутящий момент от первичного вала 28 и шестерни 35 передается парам шестерен 40 и 41, а от них - шестерням 38, закрепленным на промежуточных валах 31. От промежуточных валов 31 крутящий момент передается через зацепленные между собой шестерни 43 и 42 на вторичный вал 32. От вторичного вала 32 крутящий момент через планетарную передачу передается на выходной вал 22.
Для включения второй передачи заднего хода соединяют зубчатой муфтой 37 с первичным валом 28 шестерню 35 реверсивной передачи и соединяют с вторичным валом 32 зубчатой муфтой 44 шестерню 34. После замыкания сцепления крутящий момент от первичного вала 28 и шестерни 35 передается парам шестерен 40 и 41, а от них - шестерням 38, закрепленным на промежуточных валах 31. От промежуточных валов 31 крутящий момент передается через зацепленные между собой шестерни 39 и 34 и зубчатую муфту 44 на вторичный вал 32, от которого через планетарную передачу крутящий момент передается на выходной вал 22.
Коробка передач, показанная на фигуре 4, содержит первичный вал 45, связанный с входным валом 46 через сцепление 47, два промежуточных вала 48 и вторичный вал 49. На первичном валу 45 расположены свободно шестерни 50-53 передач переднего хода, соединяемые с первичным валом 45 зубчатыми муфтами 55 и 56 двухстороннего действия, и шестерня 54 реверсивной передачи, соединяемая с валом 45 зубчатой муфтой 57. Шестерни 50-53 зацеплены с шестернями 58-61, закрепленными на промежуточных валах 48. Шестерня 54 зацеплена с шестернями 62, сделанными заодно с шестернями 63, которые зацеплены с шестернями 58, закрепленными на промежуточных валах 48. На вторичном валу 49, расположенном соосно с первичным валом 45, свободно расположена шестерня 64, зацепленная с шестернями 65, закрепленными на промежуточных валах 48. Между шестернями 53 и 64 расположена зубчатая муфта 66 двухстороннего действия, которая предназначена для поочередной связи с вторичным валом 49 шестерни 53, расположенной свободно на первичном валу 45 перед вторичным валом 49, и шестерни 64, расположенной свободно на вторичном валу 49.
Демультипликатор коробки передач, изображенной на фигуре 4, такой же, как и демультипликатор, показанный на других фигурах.
Работа коробки передач, показанной на фигуре 4, происходит следующим образом. Перед началом движения транспортного средства соединяют зубчатой муфтой 24 коронное зубчатое колесо 23 планетарной передачи с корпусом 25 коробки передач и соединяют зубчатой муфтой 66 с вторичным валом 49 шестерню 64. Для включения первой передачи размыкают сцепление и соединяют зубчатой муфтой 55 с первичным валом 45 шестерню 50. После замыкания сцепления крутящий момент от первичного вала 45 передается шестерне 50, а от нее - шестерням 58, закрепленным на промежуточных валах 48. От промежуточных валов 48 крутящий момент передается на вторичный вал 49 через зацепленные между собой шестерни 65 и 64. От вторичного вала 49 крутящий момент передается солнечной шестерне 20 планетарной передачи, а от нее через сателлиты к водилу 21 планетарной передачи, с которым соединен выходной вал 22.
Для включения второй передачи соединяют зубчатой муфтой 55 с первичным валом 45 шестерню 51. После замыкания сцепления крутящий момент от первичного вала 45 передается шестерне 51, а от нее -шестерням 59, закрепленным на промежуточных валах 48. От промежуточных валов 48 крутящий момент передается на вторичный вал 49 через зацепленные между собой шестерни 65 и 64. От вторичного вала 49 крутящий момент через планетарную передачу передается на выходной вал 22.
Для включения третьей передачи соединяют зубчатой муфтой 56 с первичным валом 45 шестерню 52. После замыкания сцепления крутящий момент от первичного вала 45 передается шестерне 52, а от нее - шестерням 60, закрепленным на промежуточных валах 48. От промежуточных валов 48 крутящий момент передается на вторичный вал 49 через зацепленные между собой шестерни 65 и 64 и далее через планетарную передачу на выходной вал 22.
Для включения четвертой передачи соединяют зубчатой муфтой 56 с первичным валом 45 шестерню 53. После замыкания сцепления крутящий момент от первичного вала 45 передается шестерне 53, а от нее - шестерням 61, закрепленным на промежуточных валах 48. От промежуточных валов 48 крутящий момент передается на вторичный вал 49 через шестерни 65 и 64 и далее через планетарную передачу на выходной вал 22.
Для включения пятой передачи отсоединяют шестерню 64 от вторичного вала 49 и соединяют с вторичным валом 49 зубчатой муфтой 66 шестерню 53. Затем соединяют зубчатой муфтой 55 с первичным валом 45 шестерню 50. После замыкания сцепления крутящий момент от первичного вала 45 передается шестерне 50, а от нее - шестерням 58, закрепленным на промежуточных валах 48. От промежуточных валов 48 крутящий момент передается через зацепленные между собой шестерни 61 и 53 и зубчатую муфту 66 на вторичный вал 49.
Для включения шестой передачи соединяют зубчатой муфтой 55 с первичным валом 45 шестерню 51. После замыкания сцепления крутящий момент от первичного вала 45 передается шестерне 51, а от нее - шестерням 59, закрепленным на промежуточных валах 48. От промежуточных валов 48 крутящий момент передается через зацепленные между собой шестерни 61 и 53 и зубчатую муфту 66 на вторичный вал 49.
Для включения седьмой передачи соединяют зубчатой муфтой 56 с первичным валом 45 шестерню 52. После замыкания сцепления крутящий момент от первичного вала 45 передается шестерне 52, а от нее - шестерням 60, закрепленным на промежуточных валах 48. От промежуточных валов 48 крутящий момент передается через зацепленные между собой шестерни 61 и 53 и зубчатую муфту 66 на вторичный вал 49.
Для включения восьмой передачи соединяют зубчатой муфтой 56 с первичным валом 45 шестерню 53. После замыкания сцепления крутящий момент от первичного вала 45 передается шестерне 53, от которой он через зубчатую муфту 66 передается на вторичный вал 49, обеспечивая в коробке передач прямую передачу.
Затем блокируют планетарную передачу, соединяя коронное зубчатое колесо 23 зубчатой муфтой 24 с вторичным валом 49. После этого в указанном выше порядке переключают в коробке передач зубчатые муфты, обеспечивая включение в коробке передач девятой, десятой, одиннадцатой, двенадцатой, тринадцатой, четырнадцатой, пятнадцатой и шестнадцатой передач.
Для включения первой передачи заднего хода соединяют зубчатой муфтой 57 с первичным валом 45 шестерню 54 реверсивной передачи и соединяют с вторичным валом 49 зубчатой муфтой 66 шестерню 64. После замыкания сцепления крутящий момент от первичного вала 45 и шестерни 54 передается парам шестерен 62 и 63, а от них - шестерням 58, закрепленным на промежуточных валах 48. От промежуточных валов 48 крутящий момент передается через зацепленные между собой шестерни 65 и 64 на вторичный вал 49. От вторичного вала 49 крутящий момент через планетарную передачу передается на выходной вал 22.
Для включения второй передачи заднего хода соединяют зубчатой муфтой 57 с первичным валом 45 шестерню 54 реверсивной передачи и соединяют с вторичным валом 49 зубчатой муфтой 66 шестерню 53. После замыкания сцепления крутящий момент от первичного вала 45 и шестерни 54 передается парам шестерен 62 и 63, а от них - шестерням 58, закрепленным на промежуточных валах 48. От промежуточных валов 48 крутящий момент передается через зацепленные между собой шестерни 61 и 53 и зубчатую муфту 66 на вторичный вал 49, от которого через планетарную передачу крутящий момент передается на выходной вал 22.
Созданная коробка передач с планетарным демультипликатором имеет компактную конструкцию сравнительно небольшой длины вследствие того, что она содержит первичный, промежуточный и вторичный валы, шестерни, расположенные свободно на первичном валу и зацепленные с шестернями, закрепленными на промежуточном валу, зубчатые муфты для связи с первичным валом расположенных на нем шестерен, шестерню, расположенную свободно на вторичном валу и зацепленную с шестерней, закрепленной на промежуточном валу, и зубчатую муфту для связи с вторичным валом шестерен, расположенных свободно на первичном и вторичном валах. При таком выполнении коробки передач с планетарным демультипликатором обеспечено получение в ней при сравнительно небольшой ее длине множества передач переднего хода.