Коробка передач мобильной машины

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ МОБИЛЬНОЙ МАШИНЫ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(72) Авторы Тарасик Владимир Петрович Дычкин Иван Михайлович Антипенко Григорий Леонидович Ильюшков Денис Сергеевич(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) 1. Коробка передач мобильной машины, содержащая зубчатые колеса, две муфты сцепления, параллельно расположенные валы, зубчатые муфты замыкания, снабженные механизмами синхронизации и привода замыкаемых элементов, управляемыми бортовым компьютером, отличающаяся тем, что все зубчатые колеса и две муфты сцепления установлены в картере коробки передач на сплошных цельных валах, причем на входном валу 12526 1 2009.10.30 жестко закреплены ведущие элементы обеих муфт сцепления и с возможностью вращения относительно оси входного вала установлены ведомые элементы обеих муфт сцепления,ведомый элемент каждой муфты сцепления непосредственно соединен со своим зубчатым колесом, одно из которых находится в постоянном зацеплении с зубчатым колесом, закрепленным на первом промежуточном валу, а второе - с зубчатым колесом, закрепленным на втором промежуточном валу, на обоих промежуточных валах установлены с возможностью вращения относительно осей этих валов ведущие зубчатые колеса всех передач переднего и заднего хода с возможностью их избирательного соединения со своими валами посредством подвижных зубчатых муфт замыкания, а на выходном валу закреплены ведомые зубчатые колеса, каждое из которых находится в постоянном зацеплении с одним или двумя ведущими зубчатыми колесами обоих промежуточных валов, при этом зубчатые муфты замыкания связаны с механизмами их привода и управления по командам бортового компьютера, а промежуточные валы кинематически связаны с механизмами синхронизации их вращения, также управляемыми по командам бортового компьютера. 2. Коробка передач по п. 1, отличающаяся тем, что входной вал со стороны, обращенной к двигателю, выполнен с возможностью установки гидротрансформатора. Изобретение относится к области автотракторостроения и может быть использовано при создании перспективных автоматических трансмиссий. Развитие автомобильной мехатроники сделало возможным автоматизацию переключения передач не только в трансмиссиях с фрикционными механизмами управления, но и успешно решить эту проблему для коробок передач с зубчатыми муфтами. При этом коробка передач снабжается устройствами синхронизации ведущих и ведомых элементов зубчатых муфт, управляемых бортовым компьютером. Это позволяет существенно упростить конструкцию автоматической трансмиссии, снизить ее массу и повысить КПД. Известно техническое решение, состоящее из двух параллельных валов, двух зубчатых муфт и одной муфты сцепления. При переключении передач синхронизация вращения ведущих и ведомых зубчатых муфт коробки передач осуществляется посредством регулируемых гидромашин, управляемых специальным регулирующим устройством 1. Однако в этом решении при переключении передач происходит разрыв потока мощности, передаваемой от двигателя к ведущим колесам машины при выключении сцепления, необходимого для осуществления синхронизации. В известном техническом решении для обеспечения переключения передач без разрыва потока мощности применено две муфты сцепления, установленные на двух входных валах коробки передач, причем один из них расположен внутри второго полого вала. Эти муфты сцепления попеременно связывают один из двух промежуточных валов коробки передач с двигателем, причем один из них также расположен внутри второго полого вала. Зубчатые муфты, установленные на обоих промежуточных валах и на выходном валу, позволяют заранее подготовить очередную передачу для ее последующего включения. Окончательное включение передачи осуществляется выключением замкнутой муфты сцепления, и вместо нее замыкают другую муфту сцепления, что обеспечивает переключение передач без разрыва потока мощности 2. Расположение муфт сцепления перед коробкой передач увеличивает продольный габарит трансмиссии, а применение полых валов существенно усложняет конструкцию коробки передач, приводит к технологическому усложнению в изготовлении и повышению ее стоимости, осложняет выполнение ремонтных работ, так как доступ к расположенным внутри трансмиссии элементам затруднен. Задачей настоящего изобретения является повышение технико-экономических показателей мобильного средства путем создания технологичной в изготовлении и обслуживании, простой и надежной в эксплуатации трансмиссии с автоматическим переключением 2 12526 1 2009.10.30 передач без разрыва потока мощности, обеспечивающей комфорт, удобство управления,выполнение экологических требований по бесшумности и токсичности. Одной из задач изобретения является компактность конструкции коробки передач, позволяющая расширить диапазон ее применения, в том числе на полноприводных грузовых автомобилях и специальных, например строительно-дорожных и сельскохозяйственных, мобильных машинах в широком диапазоне мощности их двигателей. Поставленная задача решается тем, что в коробке передач мобильной машины, содержащей зубчатые колеса, две муфты сцепления, параллельно расположенные валы, зубчатые муфты замыкания, снабженные механизмами синхронизации и привода замыкаемых элементов, управляемыми бортовым компьютером, согласно изобретению, все зубчатые колеса и две муфты сцепления установлены в картере коробки передач на сплошных цельных валах, причем на входном валу жестко закреплены ведущие элементы обеих муфт сцепления и с возможностью вращения относительно оси входного вала установлены ведомые элементы обеих муфт сцепления, ведомый элемент каждой муфты сцепления непосредственно соединен со своим зубчатым колесом, одно из которых находится в постоянном зацеплении с зубчатым колесом, закрепленным на втором промежуточном валу,на обоих промежуточных валах установлены с возможностью вращения относительно осей этих валов ведущие зубчатые колеса всех передач переднего и заднего хода с возможностью их избирательного соединения со своими валами посредством подвижных зубчатых муфт замыкания, а на выходном валу закреплены ведомые зубчатые колеса, каждое из которых находится в постоянном зацеплении с одним или двумя ведущими зубчатыми колесами обоих промежуточных валов, при этом зубчатые муфты замыкания связаны с механизмами их привода и управления по командам бортового компьютера, а промежуточные валы кинематически связаны с механизмами синхронизации их вращения, также управляемыми по командам бортового компьютера. Входной вал со стороны,обращенной к двигателю, выполнен с возможностью установки гидротрансформатора. На фиг. 1 показана кинематическая схема коробки передач, а на фиг. 2 - карта включения муфт сцепления и зубчатых муфт замыкания для получения соответствующих передач переднего и заднего хода. В корпусе 5 коробки передач (фиг. 1) расположено четыре вала с параллельными осями вращения входной вал 1, выходной вал 2 и два промежуточных вала 3 и 4. На входном валу 1 расположены две муфты сцепления 6 и 7, ведущие элементы которых жестко закреплены на валу 1, а ведомые элементы обеих муфт сцепления непосредственно соединены со своими зубчатыми колесами соответственно 9 и 10, установленными с возможностью вращения относительно оси вала 1. Выходной вал 2 соединен жестко с установленными на нем зубчатыми колесами 11,12, 13 и 14. На промежуточном валу 3 установлены с возможностью вращения относительно его оси зубчатые колеса 15, 16, 17 и жестко закрепленные на валу зубчатые элементы 19 и 21 зубчатых муфт замыкания 20 и 22, а также зубчатое колесо 18, находящееся в постоянном зацеплении с зубчатым колесом 9 правой муфты сцепления 6. На промежуточном валу 4 установлены с возможностью вращения относительно его оси зубчатые колеса 23, 24, 25 и 26 и жестко закрепленные на валу зубчатые элементы 27 и 29 зубчатых муфт замыкания 28 и 30, а также зубчатое колесо 31, находящееся в постоянном зацеплении с зубчатым колесом 10 левой муфты сцепления 7. На неподвижной оси 32 с возможностью вращения установлено зубчатое колесо 33 передачи заднего хода. В постоянном зацеплении находятся следующие пары зубчатых колес 25 и 14 24 и 13 23 и 12 33 и 11. Остальные пары зубчатых колес, находящихся в постоянном зацеплении, отображены на фиг. 1. 12526 1 2009.10.30 Зубчатые муфты замыкания 20, 22, 28 и 30 обеспечивают жесткое соединение зубчатых колес 15, 16, 22 с промежуточным валом 3 и зубчатых колес 23, 24, 25, 26 с промежуточным валом 4 для получения одной из передач переднего или заднего хода. Переключение передач без разрыва потока мощности осуществляется посредством муфт сцепления 6 и 7. Включаемые зубчатые муфты замыкания и муфты сцепления на соответствующих передачах показаны в карте переключений на фиг. 2. Буквами Л и П указаны соответственно левое и правое положения зубчатых муфт замыкания 20, 22, 28 и 30. В трансмиссии мобильных машин большой грузоподъемности, дорожно-строительных машин и др. между двигателем и входным валом коробки передач может быть установлен гидротрансформатор (на фиг. не показан), в том числе с фрикционной муфтой его блокировки. На выходном валу может быть установлен дополнительно межосевой дифференциал для раздачи мощности между ведущими мостами. Функционирование предлагаемой коробки передач осуществляется следующим образом. На нейтрали в коробке передач обе муфты сцепления 6 и 7 выключены. Выключены также все зубчатые муфты замыкания, кроме муфты 20, которая находится в положении включения первой передачи (положение 20 П - фиг. 2) и соединяет жестко зубчатое колесо 15 с валом 3 (фиг. 1). Для движения мобильной машины на первой передаче замыкают муфту сцепления 6, соединив при этом жестко зубчатое колесо 9 с входным валом 1. Поток энергии двигателя на первой передаче передается через две пары зубчатых колес 9 и 18, 15 и 11. В процессе движения машины на какой-либо передаче, в зависимости от того, разгоняется машина или снижается ее скорость, автоматическая система управления производит подготовку включения соответствующей смежной высшей или низшей передачи. По командам бортового компьютера 8 один из механизмов синхронизации 34 или 35 обеспечивает синхронизацию вращения ведомой и ведущей частей зубчатой муфты замыкания подготавливаемой для включения передачи (высшей или низшей смежной передачи), и механизм ее привода (на фиг. не показан) по команде бортового компьютера 8 выполняет ее замыкание. На этом подготовительный этап включения новой передачи закончен. Окончательный этап переключения передачи выполняют посредством включения одной из муфт сцепления 6 или 7 при одновременном выключении другой и размыкании зубчатой муфты предыдущей передачи. Например, при переключении с первой на вторую передачу вначале посредством устройства синхронизации 35 осуществляют синхронизацию вращения ведущей и ведомой частей зубчатой муфты замыкания 28 (положение 28 Л - фиг. 2), затем с помощью механизма привода ее замыкают, соединяя при этом жестко зубчатое колесо 23 с промежуточным валом 4 (фиг. 1). Завершают переключение передач по команде бортового компьютера 8 включением муфты сцепления 7 и одновременным выключением муфты сцепления 6 и размыканием зубчатой муфты 20. Поток энергии двигателя после включения второй передачи передается с входного вала 1 на выходной вал 2 через две пары зубчатых колес 10 и 31, 23 и 12. Источники информации 1. Патент 1498 МПК 616 3/12,16 59/00, 1996. 2. Патент 2345102, МПК 16 3/097, 3/093, 1999. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5