Несоосная коробка передач
Использование: транспортные средства реверсивной эксплуатации: автомобили с поперечным расположением двигателя и трансмиссии, короткобазные автомобили с продольной трансмиссией, например, самосвала, а также автогрейдеры, катки и т.д.
Задача: расширение компоновочных возможностей.
Сущность изобретения: выходной вал расположен параллельно входному валу.
Положительный эффект: расширяются компоновочные возможности за счет расположения выходного вала ниже входного вала.
Изобретение относится к транспортному машиностроению, к трансмиссии транспортных машин.
Наиболее близкой к предлагаемой несоосной коробке передач (КП) является трехвальная соосная КП 4R4 (четыре передачи переднего хода и четыре передачи заднего хода) патент RU 2183566, МПК 7 В60К 17/08, 20.06.02 Бюл. N 17.
КП состоит из корпуса, в опорах которого соосно установлены входной, первичный, вторичный и выходной валы. Трубчатые валы с закрепленными на их концах шестернями и зубчатыми венцами аксиально установлены на первичном и вторичном валах, на которых также закреплены по одной шестерне и зубчатому венцу. Параллельно соосным валам размещен промежуточный вал (ось), на котором свободно установлены два блока по две шестерни в каждом. Одна шестерня первого блока зацеплена с шестерней первого трубчатого вала, аксиально установленного на первичном валу, вторая шестерня этого блока зацеплена с шестерней, закрепленной на первичном валу. Одна шестерня второго блока зацеплена с шестерней, которая закреплена на вторичном валу, вторая шестерня этого блока через дополнительную шестерню заднего хода зацеплена с шестерней, которая закреплена на втором трубчатом валу, аксиально установленном на вторичном валу. Трехпозиционные муфты переключения установлены на зубчатых венцах входного и выходного валов. Двухпозиционная сдвоенная муфта состоит из двух противоположноразвернутых полумуфт, одна полумуфта установлена на зубчатом венце шестерни вторичного вала, а другая
полумуфта установлена на зубчатом венце первого блока шестерен промежуточного вала, полумуфты взаимосвязаны вилкой переключения.
КП менее металлоемка по сравнению с КП традиционной компоновки: для 4-х передач переднего хода используется только 6 шестерен вместо 8, трехпозиционные муфты переключения вынесены за пределы зубчатого редуктора, что уменьшает его габариты и металлоемкость, но соосное расположение входного и выходного валов ограничивает компоновочные возможности, не позволяет использовать такую КП для транспортных средств с поперечным расположением двигателя и трансмиссии, а также для короткобазных транспортных средств, например, большегрузных самосвалов типа БЕЗА3-540, когда соосное расположение входного и выходного валов вызывает необходимость увеличивать угол наклона карданных валов, что резко ограничивает долговечность работы карданных шарниров.
Задачей изобретения является расширение компоновочных возможностей КП и транспортных средств.
Технический результат достигается за счет несоосного выхода потока мощности, расширяющего компоновочные возможности.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что несоосная коробка передач, содержащая корпус с размещенными в нем входным, первичным, вторичным и выходным валами, трубчатыми валами, аксиально установленными на первичном и вторичном валах, между входным и выходным валами расположены три пары зацепленных шестерен и ряд шестерен заднего хода, по одной шестерне закреплены на первичном и вторичном валах, а также на трубчатых валах, две шестерни объединены в блок и зацеплены с шестернями первичного вала и аксиально установленного на нем первого трубчатого вала, на входном и выходном валах установлены трехпозиционные муфты переключения, в
средней части расположена двухпозиционная сдвоенная муфта, состоящая из двух противоположноразвернутых полумуфт одностороннего действия, взаимосвязанных вилкой переключения, первая полумуфта установлена на зубчатом венце блока шестерен, вторая полумуфта установлена напротив первой полумуфты, вторичный вал установлен параллельно первичному валу, соосно которому расположен дополнительный вал с двумя закрепленными на нем шестернями и зубчатым венцом муфты переключения, блок из двух шестерен свободно установлен на вторичном валу.
Несоосное расположение входного и выходного валов расширяет компоновочные возможности КП и транспортных средств, так как допускает установку на выходе такой КП ведущей цилиндрической шестерни главной передачи при поперечном расположении двигателя и трансмиссии относительно транспортного средства, а также оптимальный угол наклона валов карданной передачи при продольной компоновке двигателя и трансмиссии.
На фиг.1 изображена кинематическая схема реверсивной несоосной КП 4R4.
На фиг.2 приведена лучевая диаграмма КП 4R4 с таблицами положения муфт переключения на различных передачах.
На горизонтальных шкалах диаграммы в логарифмическом виде приведены величины передаточных чисел пар шестерен и передач. Над верхней шкалой обозначены передачи переднего хода: 4-1, под нижней шкалой - передачи заднего хода: 4R - 1R. Верхняя и нижняя горизонтали соответствуют передаточным числам на выходном валу, средняя горизонталь - на входном валу. Наклон луча направо указывает на замедляющий режим работы пары шестерен, чем больше наклон, тем больше передаточное число. Наклон луча налево характеризует ускоряющий режим
работы пары шестерен. На любом участке лучевой диаграммы наклон луча постоянный для каждой пары шестерен.
В опорах корпуса 1 несоосной КП (см. фиг.1) соосно установлены входной вал 2, первичный вал 3 и дополнительный вал 4. Параллельно соосным валам 2, 3 и 4 размещены вторичный вал 5 и выходной вал 6. На первичном валу 3 закреплена шестерня 7 и свободно установлена шестерня 8, которая зацеплена с шестерней 9, свободно установленной на вторичном валу 5. Шестерня 9 объединена в блок с шестерней 10, которая зацеплена с шестерней 7 первичного вала 3. Шестерни 11 и 12 закреплены на дополнительном валу 4. Шестерня 11 зацеплена с шестерней 13, которая закреплена на вторичном валу 5, а шестерня 12 через дополнительную шестерню заднего хода 14 зацеплена с ведомой шестерней заднего хода 15, которая свободно установлена на вторичном валу 5. Первый трубчатый вал 16, аксиально установленный на первичном валу 3, соединяет закрепленную на нем шестерню 8 с зубчатым венцом 17, рядом с ним на первичном валу 3 закреплен другой зубчатый венец 18. Трехпозиционная муфта переключения А (19) установлена на зубчатом венце входного вала 2. Двухпозиционная сдвоенная муфта В состоит из двух противоположноразвернутых полумуфт: полумуфта 20 установлена на зубчатом венце шестерни 11 дополнительного вала 4, а полумуфта 21 - на зубчатом венце блока шестерен 9 и 10 вторичного вала 5, полумуфты 20 и 21 взаимосвязаны вилкой переключения 22. Второй трубчатый вал 23, аксиально установленный на вторичном валу 5, соединяет шестерню 15 с зубчатым венцом 24, рядом с ним расположен зубчатый венец 25, который закреплен на вторичном валу 5. Муфта С (26) установлена на зубчатом венце выходного вала 6.
Возможно другое расположение полумуфт: полумуфта 20 на зубчатом венце шестерни 7, а полумуфта 21 на зубчатом венце шестерни 13. Также возможны другие конструктивные исполнения:
объединение первичного вала 3 с дополнительным валом 4 и установка на нем блока шестерен 11 и 12; разделение вторичного вала 5 на две части, закрепление шестерен 9 и 10 непосредственно на левой части вала 5, размещение опоры для этой части вала на уровне шестерни 13 аналогично опоре вала 6, установка дополнительной опоры вторичного вала 5 между шестернями 13 и 15. Вместо отдельной шестерни заднего хода 14 возможна установка блока из двух шестерен.
Работа КП осуществляется следующим образом:
Нейтральное положение (КП не передает крутящий момент) обеспечивается трехпозиционными муфтами А (19) и (или) С (26). Муфта А используется при переключении передач, а муфта С - для реверсирования (изменения направления вращения выходного вала 6).
1-я передача
Муфты А и С находятся в правом положении, а муфта В - в левом (см. фиг.2, таблица вверху справа).
Крутящий момент от входного вала 2 муфтой (19) передается на зубчатый венец 17, первым трубчатым валом 16 на пару шестерен 8-9, далее на пару шестерен 10-7, по полумуфте 20 на пару шестерен 11-13 (полумуфта 21 разъединяет шестерни 10 и 13), вторичным валом 5 на зубчатый венец 25, муфтой С (26) на выходной вал 6.
На лучевой диаграмме (фиг.2) эта передача представлена тремя лучами: луч I от т.0 на средней горизонтали направо вверх к т.3, луч II направо вниз и луч III направо вверх к т.1.
2-я передача
Переключаем муфту А в левое положение.
От входного вала 2 крутящий момент передается муфтой А (19) на зубчатый венец 18, по первичному валу 3, по полумуфте 20 на пару шестерен 11-13 и далее как на 1-й передаче.
На лучевой диаграмме этой передаче принадлежит один луч III от т.О направо вверх к т.2.
3-я передача
Возвращаем муфту А в правое положение, муфту В также переключаем в правое положение (все муфты в правом положении).
До шестерни 9 крутящий момент передается как на 1-й передаче, затем по полумуфте 21 на корпус шестерни 13 и вторичный вал 5, далее как на предыдущих передачах.
На лучевой диаграмме эта передача характеризуется лучом I от т.О направо вверх к т.3.
4-я передача (ускоряющая)
Переключаем муфту А левое положение.
Крутящий момент от входного вала 2 муфтой А передается на зубчатый венец 18, по первичному валу 3 на пару шестерен 7-10, далее по полумуфте 21 как на предыдущей передаче.
На лучевой диаграмме эта передача изображена линией II от т.О налево вверх к т.4.
Передачи заднего хода отличаются от передач переднего хода переключением муфты С в левое положение при котором работает ряд шестерен заднего хода 12-14-15.
1-й задний ход
Муфта А находится в правом положении, а муфты В и С - в левом положении.
До шестерни 11 крутящий момент передается как на 1-й передаче переднего хода, затем по дополнительному валу 4, по ряду шестерен заднего хода 12-14-15, по второму трубчатому валу 23, через зубчатый венец 25 и муфту С (26) на выходной вал 6
На лучевой диаграмме эта передача представлена тремя лучами: луч I от т.0 на средней горизонтали направо вверх к т.3, луч II направо вниз к средней горизонтали и далее луч R также направо вниз к t.1R на нижней горизонтали.
2-й задний ход
Переключаем муфту А в левое положение (все муфты находятся в левом положении).
От входного вала 2 муфтой А крутящий момент передается на зубчатый венец 18 и первичный вал 3, по полумуфте 20 на дополнительный вал 4 и далее как на предыдущей передаче.
На лучевой диаграмме этой передаче принадлежит один луч R от т.0 к T.2R.
3-й задний ход
Возвращаем муфту А в правое положение, муфту В также переключаем в правое положение.
До шестерни 9 крутящий момент передается как на 1-й передаче, затем по полумуфте 21 на пару шестерни 13-11, далее как на предыдущих передачах.
На лучевой диаграмме эта передача характеризуется тремя лучами: луч I от т.0 направо вверх к т.3, луч III налево вниз к средней горизонтали, затем луч R к T.3R.
4-й задний ход
Переключаем муфту А левое положение.
Крутящий момент от входного вала 2 муфтой А передается на зубчатый венец 18, по первичному валу 3 на пару шестерен 7-10, далее по полумуфте 21 как на предыдущей передаче.
На лучевой диаграмме эта передача изображена тремя лучами: луч II от т.0 налево вверх к т.4, луч III налево вниз к средней горизонтали и луч R направо вниз к т.4R.
Несоосная коробка передач, содержащая корпус с размещенными в нем входным, первичным, вторичным и выходным валами, трубчатыми валами, аксиально установленными на первичном и вторичном валах, между входным и выходным валами расположены три пары зацепленных шестерен и ряд шестерен заднего хода, по одной шестерне закреплены на первичном и вторичном валах, а также на трубчатых валах, две шестерни объединены в блок и зацеплены с шестернями первичного вала и аксиально установленного на нем первого трубчатого вала, на входном и выходном валах установлены трехпозиционные муфты переключения, в средней части расположена двухпозиционная сдвоенная муфта, состоящая из двух противоположно развернутых полумуфт одностороннего действия, взаимосвязанных вилкой переключения, первая полумуфта установлена на зубчатом венце блока шестерен, вторая полумуфта установлена напротив первой полумуфты, отличающаяся тем, что вторичный вал установлен параллельно первичному валу, соосно которому расположен дополнительный вал с двумя закрепленными на нем шестернями и зубчатым венцом муфты переключения, блок из двух шестерен свободно установлен на вторичном валу.
