Коробка передач транспортного средства

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА(71) Заявитель Научный центр проблем механики машин (НЦПММ) Национальной академии наук Беларуси(73) Патентообладатель Научный центр проблем механики машин (НЦПММ) Национальной академии наук Беларуси(57) Коробка передач транспортного средства, содержащая установленные в корпусе входной и выходной валы, два планетарных ряда, каждый из которых включает центральное колесо с наружными зубьями, водило с сателлитами и центральное колесо с внутренними зубьями, причем центральные колеса с наружными зубьями обоих рядов соединены между собой, а водило первого ряда связано с центральным колесом с внутренними зубьями второго ряда, водило второго ряда соединено с выходным валом, тормоз, связанный с центральным колесом с внутренними зубьями второго ряда, две зубчатые передачи с тремя управляемыми муфтами, при этом входной вал посредством первой зубчатой передачи и муфты связан с центральным колесом с внутренними зубьями первого ряда, ведущая шестерня второй зубчатой передачи жестко соединена с входным валом, отличающаяся тем, что входной и выходной валы выполнены несоосными, а ведомая шестерня второй зубчатой передачи соединена через вторую муфту с центральными колесами с наружными зубьями и через третью муфту- с водилом первого ряда, при этом центральное колесо с внутренними зубьями первого ряда соединено со вторым тормозом. 4459 1 Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в трансмиссиях автомобилей и тракторов. Вально-планетарные коробки передач, содержащие зубчатые передачи с неподвижными осями и планетарные механизмы, имеют более простую конструкцию, чем планетарные передачи, и меньший вес и габариты по сравнению с вальными коробками передач. На практике вально-планетарные коробки передач нашли применение для транспортных средств средней и большой мощности. Известна коробка передач транспортного средства, содержащая расположенный на входе зубчатый механизм с управляемыми муфтами и расположенный на выходе планетарный ряд с управляемыми муфтой и тормозом. Недостатком данной конструкции является увеличенный осевой габарит из-за относительно большого числа зубчатых колес и муфт, а также высокая нагруженность зубчатых передач и подшипников,передающих полный поток мощности 1. Наиболее близким аналогом к изобретению является коробка передач транспортного средства, содержащая установленные в корпусе входной и выходной валы, два планетарных ряда, каждый из которых включает центральное колесо с наружными зубьями, водило с сателлитами и центральное колесо с внутренними зубьями, причем центральные колеса с наружными зубьями обоих рядов соединены между собой, а водило первого ряда связано с центральным колесом с внутренними зубьями второго ряда, водило второго ряда соединено с выходным валом, тормоз, связанный с центральным колесом с внутренними зубьями второго ряда,две зубчатые передачи с тремя управляемыми муфтами, при этом входной вал посредством первой зубчатой передачи и муфты связан с центральным колесом с внутренними зубьями первого ряда, ведущая шестерня второй зубчатой передачи жестко соединена с входным валом 2. Недостатком прототипа является сложная конструкция из-за наличия большого числа зубчатых передач с муфтами, вследствие чего увеличиваются вес и габариты. При переключении передач имеются режимы, когда одновременно включаются и выключаются по два фрикциона, что приводит к разрыву силового потока и повышенным динамическим нагрузкам. Задачей настоящего изобретения является уменьшение числа элементов управления и зубчатых передач,что приводит к упрощению конструкции коробки передач. Задача решена в коробке передач транспортного средства, содержащей установленные в корпусе входной и выходной валы, два планетарных ряда, каждый из которых включает центральное колесо с наружными зубьями, водило с сателлитами и центральное колесо с внутренними зубьями, причем центральные колеса с наружными зубьями обоих рядов соединены между собой, а водило первого ряда связано с центральным колесом с внутренними зубьями второго ряда, водило второго ряда соединено с выходным валом, тормоз, связанный с центральным колесом с внутренними зубьями второго ряда, две зубчатые передачи с тремя управляемыми муфтами, при этом входной вал посредством первой зубчатой передачи и муфты связан с центральным колесом с внутренними зубьями первого ряда, ведущая шестерня второй зубчатой передачи жестко соединена с входным валом, при этом, согласно техническому решению, входной и выходной валы выполнены несоосными, а ведомая шестерня второй зубчатой передачи соединена через вторую муфту с центральными колесами с наружными зубьями и через третью муфту - с водилом первого ряда, при этом центральное колесо с внутренними зубьями первого ряда соединено со вторым тормозом. Сущность изобретения состоит в том, что в коробку передач введена новая кинематическая связь между входным валом и водилом первого ряда, при этом используется одна и та же зубчатая передача для кинематической связи входного вала с водилом и центральными колесами с наружными зубьями. Введение новых связей позволило реализовать на передачах новые комбинации включения элементов управления, благодаря чему обеспечивается получение заданного числа передач при меньшем числе зубчатых механизмов. Предлагаемая коробка передач позволяет получить шесть передач переднего хода и одну передачу заднего хода с помощью пяти элементов управления, двух зубчатых передач и двух планетарных рядов. На фиг. 1 изображена кинематическая схема коробки передач транспортного средства, у которой зубчатые передачи и муфты расположены в едином корпусе. На фиг. 2 изображена кинематическая схема коробки передач транспортного средства, у которой муфты расположены снаружи корпуса. Коробка передач транспортного средства (фиг. 1) содержит входной вал 1, выходной вал 2, промежуточные валы 3, 4, 5, 6, установленные в корпусе 7 управляемые муфты 8, 9, 10, управляемые тормозы 11, 12, зацепляющиеся зубчатые колеса 13, 14 первой зубчатой передачи, зацепляющиеся зубчатые колеса 15, 16 второй зубчатой передачи, первый планетарный ряд, включающий центральное колесо с наружными зубьями 17, водило 18 с сателлитами 19 и центральное колесо с внутренними зубьями 20, второй планетарный ряд,включающий центральное колесо с наружными зубьями 21, водило 22 с сателлитами 23 и центральное колесо с внутренними зубьями 24. Зубчатое колесо 15 жестко связано с входным валом 1, расположенное на валу 1 с возможностью свободного вращения зубчатое колесо 13 жестко связано с промежуточным валом 3 и мо 2 4459 1 жет быть соединено с валом 1 через муфту 10. Зубчатое колесо 16 расположено на валу 4 с возможностью свободного вращения и может быть связано с валом 4 через муфту 8, а также с валом 5 через муфту 9. С валом 4 жестко связаны центральные колеса с наружными зубьями 17, 21, с валом 5 соединено водило 18. Зубчатое колесо 14 свободно расположено на валу 5 и жестко связано с валом 6, с которым связано также центральное колесо с внутренними зубьями 20. Водило 18 соединено с центральным колесом с внутренними зубьями 24, водило 22 - с выходным валом 2. Тормозы 11, 12 связаны соответственно с центральными колесами с внутренними зубьями 20 и 24. Коробка передач транспортного средства, изображенная на фиг. 2, отличается тем, что муфты 8, 9, 10 и зубчатые колеса 15, 16 расположены снаружи корпуса 7, что улучшает их техническое обслуживание и ремонт. Коробка передач (фиг. 1) работает следующим образом. На каждой передаче включаются одновременно два элемента управления. При этом нагрузка передается и преобразуется с входного вала 1 на выходной вал 2 через соответствующие зубчатые передачи и планетарные ряды. В таблице указана последовательность включения муфт и тормозов (крестиками) на передачах и даны значения передаточных чисел, полученных при следующих соотношениях чисел зубьев зубчатых передач 16/151,33 14/132,5 20/172,72 24/212,72. На первой передаче включены муфта 8 и тормоз 12. Нагрузка передается с входного вала 1 через зацепляющиеся зубчатые колеса 15, 16, муфту 8, вал 4, центральное колесо 21 на водило 22 и выходной вал 2. На второй передаче включены муфта 8 и тормоз 11. Нагрузка передается с входного вала 1 через зубчатые колеса 15, 16, муфту 8 на вал 4, где разделяется на два силовых потока. Первый силовой поток направлен через центральное колесо 21 на водило 22, второй поток - через центральное колесо 17, водило 18, центральное колесо 24 на водило 22, где суммируется с первым потоком и передается на выходной вал 2.передачи На третьей передаче включены муфты 8 и 10. Мощность разделяется на входном валу на два потока. Первый поток направлен через зубчатые колеса 15, 16, муфту 8, вал 4 на центральные колеса 17, 21. С колеса 21 силой поток передается на водило 22, с центрального колеса 17 - через водило 18, центральное колесо 24 на водило 22. Второй поток мощности передается через муфту 10, вал 3, зацепляющиеся зубчатые колеса 13,14, вал 6, центральное колесо 20, водило 18, центральное колесо 24 на водило 22 и выходной вал 2, где суммируется с первым потоком мощности. На четвертой передаче включены муфты 8 и 9. Движение передается через зубчатые колеса 15, 16, муфты 8 и 9 на валы 4 и 5, которые вращаются с одинаковыми угловыми скоростями вместе со звеньями 17-24 и выходным валом 2. На пятой передаче включены муфты 9, 10. Мощность передается двумя потоками. Первый поток направлен через зубчатые колеса 15, 16, муфту 9, вал 5, водило 18, центральное колесо 24 на водило 22. Второй поток направлен через муфту 10, вал 3, зубчатые колеса 13, 14, вал 6 на центральное колесо 20. Часть мощности передается на водило 18, где суммируется с первым потоком. Вторая часть мощности передается через центральные колеса 17, 21 на водило 22 и выходной вал 2. На шестой передаче включены муфта 9 и тормоз 11. Мощность передается через зубчатые колеса 15, 16,муфту 9, вал 5 на водило 18, где разделяется на два потока. Первый поток направлен через центральное колесо 24 на водило 22, второй поток - через центральные колеса 17, 21 на водило 22 и выходной вал 2. На передаче заднего хода включена муфта 10 и тормоз 12. Мощность передается через муфту 10, вал 3,зубчатые колеса 13, 14, вал 6 на центральное колесо 20, которое приводит в движение центральные колеса 17, 21 в обратную сторону при остановленном водиле 18. Центральное колесо 21 передает движение на водило 22 и вал 2. Аналогичным образом включаются передачи и у изображенной на фиг. 2 коробке передач. Расположение муфт 8, 9, 10 снаружи корпуса 7 коробки передач в виде съемных узлов упрощает сборку и разборку коробки передач и сокращает размеры валов. Коробка передач имеет достаточно высокий КПД на всех передачах, на некоторых режимах обеспечивается двухпоточная передача мощности, что уменьшает нагруженность зубчатых колес, подшипников и ва 3 4459 1 лов. Все передачи переключаются одним элементом управления, что упрощает систему управления и снижает динамические нагрузки при переключении передач. Уменьшение общего числа зубчатых передач достигается благодаря тому, что зубчатая передача 15, 16 может передавать нагрузку на два вала 4, 5 в зависимости от включенных муфт 8, 9. В кинематической схеме реализованы новые связи звеньев и новые комбинации включения элементов управления. Источники информации 1. Проектирование трансмиссий автомобилей. Справочник/ А.И. Гришкевич. - М. Машиностроение,1984. - С. 168. 2.992253, 1986. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 4