ШЕСТИСТУПЕНЧАТАЯ НЕСООСНАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ СО СДВОЕННЫМ СЦЕПЛЕНИЕМ
SIX-STAGE NONALIGNED GEARBOX 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 (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 №2149767 (бюл. № 15 от 27.05.2000).
Коробка передач содержит корпус агрегата, в котором параллельно расположены валы с четырьмя парами шестерен внешнего зацепления, ряд шестерен заднего хода, на первичном валу расположен трубчатый вал, на котором закреплены четыре шестерни, и одна шестерня установлена свободно, между этой шестерней и шестерней трубчатого вала расположена трехпозиционная муфта первичного вала, на выходном валу все шестерни установлены свободно, две из них объединены в блок и зацеплены с шестернями, расположенными рядом с трехпозиционной муфтой первичного вала, первая трехпозиционная муфта выходного вала расположена между блоком шестерен и средней шестерней, вторая трехпозиционная муфта выходного вала расположена между ведомыми шестернями низших передач и заднего хода.
Описанная КП проще типовых конструкций трансмиссионных агрегатов, приведенных в книге, но имеет недостатки, которые 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 шестерен трубчатого 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, а также увеличения диапазона КП за счет уменьшения диаметра ведущих шестерен.
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 уменьшении диаметра ведущих шестерен, закрепленных непосредственно на первичный вал.
Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что шестиступенчатая несоосная коробка передач, содержащая корпус агрегата, в опорах которого параллельно расположены валы, на которых установлены четыре пары шестерен внешнего зацепления и ряд шестерен заднего хода, дополнительная шестерня заднего хода установлена на оси, расположенной между первичным и выходным валами, на выходном валу ведомые шестерни установлены свободно, две из них объединены в блок, между блоком и средней шестерней расположена первая трехпозиционная муфта выходного вала, вторая трехпозиционная муфта расположена между шестернями низших передач и заднего хода, при этом в отличие от прототипа на входе первичного вала установлены ведомые диски левого сцепления, между ними и шестерней первичного вала свободно расположен трубчатый вал, на котором установлены ведомые диски правого сцепления и закреплена шестерня, 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 (6 и 5, 4 и 3, 2 и 1) практически без разрыва потока мощности, что облегчает процесс управления транспортным средством и повышает его проходимость. Закрепление шестерен непосредственно на первичный вал позволяет увеличить диапазон КП за счет уменьшения диаметра ведущей шестерни первичного вала и роста величины передаточного числа в паре шестерен от первичного вала к выходному валу, что также оптимизирует распределение диапазона по парам шестерен.
На фиг.1 изображена кинематическая схема шестиступенчатой несоосной КП 6R2 (6 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 6R2 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 (6-1), под нижней горизонталью - передачи заднего хода (2R, 1R). На крайних горизонталях величина передаточных чисел приведена к выходному валу, т.0 на средней горизонтали - к входному валу. Номера пар шестерен указаны на лучах. Наклон луча направо 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 и корпуса сдвоенного сцепления 2, в их опорах соосно расположены входной 3 и первичный 4 валы, а также параллельно им расположенный выходной вал 5. На первичном валу 4 свободно установлен трубчатый вал 6 с закрепленной на нем шестерней 7. Ведущие шестерни 8-11 жестко закреплены на первичном валу 4. Ведомые шестерни 12-16 свободно установлены на выходном валу 5. Ведущая шестерня заднего хода 11 зацеплена с ведомой шестерней 16 через дополнительную шестерню заднего хода 17, которая установлена на оси 18, расположенной между первичным 4 и выходным 5 валами. Шестерни 12 и 13 объединены в блок 19 и зацеплены с шестернями 7 трубчатого вала 6 и 8 первичного вала 4. Шестерни 9 и 10 первичного вала 4 зацеплены соответственно с шестернями 15 и 16 выходного вала 5. Между шестернями 13 и 14 расположена первая трехпозиционная муфта 20 (А) выходного вала 5. Вторая трехпозиционная муфта 21 (В) выходного вала 5 расположена между шестернями 15 и 16. На входном валу 3 закреплен кожух 22 сдвоенного сцепления, в нем расположены ведущие диски 23 сцеплений. Ведомые диски 24 левого сцепления (Л) установлены на первичном валу 4, а ведомые диски 25 правого сцепления (П) установлены на трубчатом валу 6. Нажимное устройство, прижимающее ведущие и ведомые диски при включении сцеплений, не показано.
Между входным валом 3 и кожухом 22 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 20 (A) изменяет свое положение после двух переключений, а муфта 21 (B) - после четырех последовательных переключений высших передач.
Первая передача
Включаем правое сцепление (П), муфта А (20) в нейтральном положении (Н), муфта В (21) в левом (Л) (см. на фиг.2, верхняя таблица над т.1). Включены 1-я, 2-я и 4-я пары шестерен.
Крутящий момент от ведомых дисков 25 правого сцепления (П) передается на трубчатый вал 6, на паре шестерен 7-12, по блоку 19, по паре шестерен 13-8, первичному валу 4, на пару шестерен 10-15 и муфтой В (21) на выходной вал 5.
На лучевой диаграмме (см. фиг.2) эта передача представлена тремя лучами: из т.0 на средней горизонтали крутой луч 1п направо вверх к верхней горизонтали, затем крутой луч 2п направо вниз к средней горизонтали, далее пологий луч 4п направо вверх к т.1.
Вторая передача
Включаем левое сцепление (Л), остальные муфты в прежнем положении. Выключаем из работы 1-ю и 2-ю пары шестерен.
Крутящий момент от ведомых дисков 24 левого сцепления (Л) передается на первичный вал 4, далее, как на первой передаче.
На лучевой диаграмме передача представлена пологим лучом 4п из т.0 на средней горизонтали направо вверх к т.2 верхней горизонтали.
Третья передача
Сцепление, как на первой передаче, муфту А переключаем в правое положение (П), а муфту В - в нейтральное (Н). Включены 1-я, 2-я и 3-я пары шестерен.
Крутящий момент, как на первой передаче, от трубчатого вала 6 передается парой шестерен 7-12, по блоку 19, по паре шестерен 13-8, первичному валу 4, затем на пару шестерен 9-14 и муфтой А (20) на выходной вал 5.
На лучевой диаграмме эта передача представлена тремя лучами: из т.0 на средней горизонтали крутой луч 1п направо вверх к верхней горизонтали, затем крутой луч 2п направо вниз к средней горизонтали, далее крутой луч 3п направо вверх к т.3.
Четвертая передача
Включаем левое сцепление (Л), остальные муфты в прежнем положении. Выключаем из работы 1-ю и 2-ю пары шестерен.
От левого сцепления крутящий момент, как на второй передаче, передается на первичный вал 4, далее, как на третьей передаче.
На лучевой диаграмме эта передача представлена лучом 3п из т.0 на средней горизонтали направо вверх к т.4 на верхней горизонтали.
Пятая передача
Включаем правое сцепление (П), муфту А переводим в правое положение (П). Работает 1-я пара шестерен.
Крутящий момент передается от первичного вала 4 парой шестерен 7-12, по блоку 19 и муфтой 20 (А) на выходной вал 5.
На лучевой диаграмме этой передаче соответствует крутой луч 1п из т.0 на средней горизонтали направо вверх к т.5 на верхней горизонтали.
Шестая передача
Включаем левое сцепление (Л), остальные муфты в прежнем положении. Работает 2-я пара шестерен.
От левого сцепления крутящий момент поступает на первичный вал 4, далее парой шестерен 8-13 и муфтой 20 (А) на выходной вал 5.
На лучевой диаграмме эта передача представлена крутым лучом 2п налево вверх из т.0 на средней горизонтали к т.6 на верхней горизонтали.
Первый задний ход - 1R
Включаем правое сцепление (П), муфту А переключаем в нейтральное положение (Н), муфту В - в правое положение (П). Включены 1-я и 2-я пары шестерен, а также ряд шестерен заднего хода R.
Крутящий момент до первичного вала 4 поступает, как на первой и третьей передачах переднего хода, далее по ряду шестерен заднего хода 11-17-16, муфтой В (21) на выходной вал 5.
На лучевой диаграмме эта передача представлена тремя лучами: из т.0 на средней горизонтали крутой луч 1п направо вверх к верхней горизонтали, затем крутой луч 2п направо вниз к средней горизонтали, далее пологий луч R вниз направо на нижнюю горизонталь к T.1R.
Второй задний ход - 2R
Включаем левое сцепление (Л), муфты остаются в прежнем положении.
Крутящий момент до первичного вала 4 поступает, как на второй, четвертой и шестой передачах переднего хода, далее, как на предыдущей передаче.
На лучевой диаграмме эта передача представлена лучом R вниз направо на нижнюю горизонталь к T.2R.
Обозначения
1 - корпус КП,
2 - корпус сдвоенного сцепления;
3 - входной вал,
4 - первичный вал,
5 - выходной вал,
6 - трубчатый вал,
7 - шестерня трубчатого вала 6,
8-11 - ведущие шестерни, закрепленные на первичном валу 4;
12-16 - ведомые шестерни, свободно установленные на выходном валу 5,
17 - дополнительная шестерня заднего хода, установленная на оси 18,
18 - ось дополнительной шестерни заднего хода 17,
19 - блок шестерен 12 и 13 выходного вала 5;
20 (А) - первая трехпозиционная муфта выходного вала 5, расположенная между шестернями 13 и 14;
21 (В) - вторая трехпозиционная муфта выходного вала 5, расположенная между шестернями 15 и 16;
22 - кожух сдвоенного сцепления,
23 - ведущие диски сцепления 22,
24 - ведомые диски левого (Л) сцепления 22, установленные на первичном валу 4,
25 - ведомые диски правого (П) сцепления 22, установленные на трубчатом валу 6.