RU2020083C1

RU2020083C1 - Gearbox

Info

Publication number: RU2020083C1
Authority: RU
Inventors: В.И. Некрасов
Original assignee: Курганский машиностроительный институт
Priority date: 1992-06-24
Filing date: 1992-06-24
Publication date: 1994-09-30

Abstract

FIELD: power transmissions of transport vehicles such as truck-tractors, tractors and road-building machines. SUBSTANCE: gearbox comprises a gear rigidly mounted on input shaft. A five-position clutch is installed between input shaft and drive shafts of planetary gear links. EFFECT: number of forward speeds increased from 11 to 19 and that of rear speeds, from 2 to 3. 2 tbl

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к трансмиссии транспортных машин. The invention relates to transport engineering, to the transmission of transport vehicles.

Известны агрегаты трансмиссии 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. Минск: Выш.шк., 1985. - 240 с.). Эти трансмиссионные агрегаты конструктивно сложны, металлоемки. Known transmission units with a step change in gear ratios, containing gears, shafts, bearings, gear shifting devices used in domestic and foreign cars. (Automobiles: design, construction and calculation. Transmission / Ed. By A.I. Grishkevich. Minsk: Vysh.shk., 1985. - 240 p.). These transmission units are structurally complex, metal-intensive.

Наиболее близкой к предлагаемой коробке передач (КП) является одиннадцатиступенчатая КП, состоящая из корпуса с размещенными в нем валами, однорядного трехзвенного простого планетарного механизма, шести шестерен внешнего зацепления и пяти муфт управления. Closest to the proposed gearbox (CP) is an eleven-speed gearbox, consisting of a housing with shafts located in it, a single-row three-link simple planetary gear, six external gears and five control couplings.

Такая КП имеет ограниченные кинематические возможности. Such a CP has limited kinematic capabilities.

Цель изобретения - расширение кинетических возможностей КП за счет увеличения числа передач и диапазона при одновременном уменьшении числа муфт управления. The purpose of the invention is the expansion of the kinetic capabilities of the gearbox by increasing the number of gears and range while reducing the number of control couplings.

Указанная цель достигается тем, что шестерня на входном валу установлена жестко, между этой шестерней и блоком из двух шестерен вместо двух трехпозиционных муфт расположена одна пятипозиционная муфта. This goal is achieved by the fact that the gear on the input shaft is rigidly installed, between this gear and the block of two gears, instead of two three-position clutches, there is one five-position clutch.

В предлагаемой КП расширение кинематических возможностей достигнуто за счет широкого использования возможностей планетарного механизма, в том числе и как дифференциального (суммирующего) механизма. In the proposed KP, the expansion of kinematic possibilities was achieved due to the wide use of the capabilities of the planetary mechanism, including as a differential (summing) mechanism.

На фиг.1 изображена схема КП с 19 ступенями переднего хода и 3 - заднего; на фиг.2 - лучевая диаграмма этой КП. In Fig.1 shows a diagram of the gearbox with 19 steps of forward and 3 - reverse; figure 2 is a beam diagram of this KP.

В табл. 1 показана работа муфт управления - соединение деталей КП при различных положениях муфт; в табл.2 - положение муфт управления на различных передачах. In the table. 1 shows the operation of the control couplings - connecting the gearbox parts at different positions of the couplings; Table 2 shows the position of the control couplings in various gears.

В опорах корпуса КП 1 установлен входной вал 2 с жестко закрепленной на нем шестерней 3, а также зубчатым фланцем 4. В опоре вала 2 соосно ему установлен вал 5 привода солнечной шестерни а 6 планетарного механизма (ПМ). На валу 5 расположен трубчатый вал 7 привода водила h 8 с установленными на нем сателлитами 9 находящимися в зацеплении с солнечной шестерней 6 и эпициклическим колесом b 10 ПМ. Соосно валу 5 расположен выходной вал 11. Параллельно валам 2, 5 и 7 размещен промежуточный вал 12, на котором жестко закреплена шестерня 13, зацепленная с шестерней 3. Также на промежуточном валу свободно установлены шестерни 14 и 15, зацепленные соответственно с шестернями 16 и 17, объединенными в блок 18, свободно установленный на валу 7. Между входным валом 2 и валами привода звеньев ПМ 5 и 7 размещена пятипозиционная муфта А. На промежуточном валу 12 между шестернями 14 и 15 размещена трехпозиционная муфта 5. Между блоком шестерен 18 и корпусом ПМ размещена четырехпозиционная муфта В. Между ПМ и выходным валом размещена трехпозиционная муфта Г. In the bearings of the housing KP 1, an input shaft 2 is installed with a gear 3 fixed to it and a gear flange 4. In the shaft support 2, a sun gear drive shaft 5 and a 6 planetary gear (PM) are aligned with it. On the shaft 5 there is a tubular shaft 7 of the carrier drive h 8 with satellites 9 mounted thereon in mesh with the sun gear 6 and the epicyclic wheel b 10 PM. The output shaft 11 is located coaxially with the shaft 5. Parallel to the shafts 2, 5 and 7, an intermediate shaft 12 is placed on which the gear 13 is rigidly fixed, engaged with gear 3. Also, gears 14 and 15 are freely mounted on the intermediate shaft, engaged with gears 16 and 17, respectively , combined in block 18, freely mounted on shaft 7. Between the input shaft 2 and the drive shafts of the PM links 5 and 7, a five-position coupling A is placed. On the intermediate shaft 12 between the gears 14 and 15 there is a three-position coupling 5. Between the gear block 18 and the PM housing posted and a four-position clutch B. Between the PM and the output shaft there is a three-position clutch G.

Работа КП осуществляется следующим образом. The work of the CP is as follows.

ПМ реализует шесть вариантов редукторных передач и три варианта дифференциальных (суммирующих) передач. PM implements six variants of reduction gears and three variants of differential (summing) gears.

Один вариант дифференциальной передачи возникает при подаче крутящего момента на солнечную шестерню а и на водило h, момент снимается с эпициклического колеса b. Так реализуются две передачи: 2 и 8, замедляющие частоту вращения по отношению к входу (фиг.2). One variant of differential transmission occurs when torque is applied to the sun gear a and to carrier h, the moment is removed from the epicyclic wheel b. So two gears are implemented: 2 and 8, slowing down the rotation frequency with respect to the input (Fig. 2).

Второй вариант дифференциальной передачи образуется при подаче крутящего момента на солнечную шестерню а и на эпициклическое колесо b, момент снимается с водила h. Так реализуются 9 и 11 передачи, осредняющие частоту вращения по отношению к входу (фиг.2). The second variant of differential transmission is formed when torque is applied to the sun gear a and to the epicyclic wheel b, the moment is removed from the carrier h. So implemented 9 and 11 transmission, averaging the speed relative to the input (figure 2).

Третий вариант дифференциальной передачи, ускоряющей частоту вращения по отношению к входу, образуется при подаче момента на водило h и эпициклическое колесо b, момент снимается от солнечной шестерни а. Так реализуются передачи 18 и 19. The third version of the differential transmission, accelerating the rotational speed with respect to the input, is formed when the moment is applied to the carrier h and the epicyclic wheel b, the moment is removed from the sun gear a. So transfers 18 and 19 are realized.

Самая медленная передача в ПМ - U_ah ^b образуется при остановленном эпициклическом колесе b. Верхний индекс указывает на остановленное звено, нижние индексы - на вход и выход момента. Момент входит в ПМ на солнечную шестерню а, выходит с водила h. Таким образом, в КП реализуются три передачи: 1, 3 и 5. Передаточное число на входе в ПМ изменяется за счет шестерен внешнего зацепления: 3,13,14-16 при переключении муфт А,Б и В.The slowest gear in the PM - U _ah ^{b is} formed when the epicyclic wheel b is stopped. The superscript indicates a stopped link, subscripts indicate the entry and exit of a moment. The moment enters the PM on the sun gear a, leaves the carrier h. Thus, three gearboxes are implemented in the gearbox: 1, 3, and 5. The gear ratio at the input to the PM changes due to external gears: 3.13.14-16 when switching clutches A, B, and C.

Замедляющая передача в ПМ - U_bh ^a - возникает при оставленной солнечной шестерне а. Крутящий момент поступает на эпициклическое колесо (b), увеличенный момент снимается также с водила h. Таким образом реализуется передача 4 и 6.Slow gear in PM - U _bh ^a - occurs when the sun gear ^a is left. Torque is applied to the epicyclic wheel (b), the increased moment is also removed from the carrier h. Thus, transmission 4 and 6 are realized.

Прямая передача в ПМ образуется при его блокировке - жесткой связи двух любых его звеньев или при передаче момента через одно из звеньев ПМ. Таким образом реализуются 7,10 и 13 передачи. Direct transmission to the PM is formed when it is blocked — a rigid connection of any two of its links or when the moment is transmitted through one of the PM links. Thus, 7.10 and 13 transfers are realized.

Ускоряющая передача в ПМ - U _hb ^a - как и при замедляющей передаче образуется при оставленной солнечной шестерне а, но меняются вход и выход момента. Момент поступает на водило h, уменьшенный момент при увеличенной частоте вращения снимается с эпициклического колеса b. Таким образом реализованы передачи 12 и 14.The accelerating gear in PM - U _hb ^a - as with the slowing gear is formed when the sun gear a is left, but the input and output of the moment change. The moment enters the carrier h, the reduced moment at an increased speed is removed from the epicyclic wheel b. Thus, the transmission 12 and 14.

Максимальное увеличение частоты вращения на выходе из ПМ по отношению к его входу возникает при остановленном эпициклическом колесе - U_ha ^b. Момент, как и в предыдущем случае, поступает на водило h, а снимается от солнечной шестерни а. Таким образом реализуются передачи 15, 16 и 17. Передачи заднего хода - U_ab ^h - образуются при остановленном водиле h, вход момента на солнечную шестерню а, а выход с эпициклического колеса b. Таким образом реализуются три передачи заднего хода (фиг.2).The maximum increase in the speed at the exit of the PM with respect to its input occurs when the epicyclic wheel is stopped - U _ha ^b . The moment, as in the previous case, enters the carrier h, and is removed from the sun gear a. Thus, gears 15, 16 and 17 are realized. Reverse gears - U _ab ^h - are formed when the carrier h is stopped, the moment is input to the sun gear a, and the output from the epicyclic wheel b. Thus, three reverse gears are realized (FIG. 2).

1-я передача. 1st gear.

От входного вала 2 (фиг.1) крутящий момент через шестерни 3-13 поступает на вал 12, через муфту Б в третьем положении, шестерни 15 и 17, муфту А в четвертом положении передается с блока 18 на вал 5 и солнечную шестерню а 6. Момент снимается с водила (h) муфтой Г во втором положении, при этом эпициклическое колесо b 10 остановлено муфтой В в четвертом положении (табл.1 и 2). From the input shaft 2 (Fig. 1), torque is transmitted through gears 3-13 to shaft 12, through clutch B in the third position, gears 15 and 17, clutch A in the fourth position is transmitted from block 18 to shaft 5 and sun gear a 6 The moment is removed from the carrier (h) by clutch G in the second position, while the epicyclic wheel b 10 is stopped by clutch B in the fourth position (Tables 1 and 2).

Передачи хорошо представлены на лучевой диаграмме. Вертикальный луч соответствует передаче с U = 1,0; луч, направленный направо, соответствует замедляющей передаче, налево - ускоряющей. Transmissions are well represented in the radiation diagram. The vertical beam corresponds to a transmission with U = 1.0; the beam directed to the right corresponds to a deceleration gear, to the left - to an accelerating gear.

На первой передаче (фиг.2) луч 3-13, выходящий из т.0 и направленный направо вниз, указывает на незначительное замедление, луч 15-17 указывает на то, что передаточное число шестерен 15-17 несколько выше, чем у шестерен 3-13. Максимальное передаточное число отражено лучом U_ah ^b, характеризующим состояние ПМ.In the first gear (figure 2), the beam 3-13, coming out of t.0 and directed right downward, indicates a slight deceleration, beam 15-17 indicates that the gear ratio of gears 15-17 is slightly higher than that of gears 3 -thirteen. The maximum gear ratio is reflected by the beam U _ah ^b , characterizing the state of the PM.

2-я передача. 2nd gear.

Эта передача дифференциальная (суммирующая). Момент на водило (h) поступает как и на первой передаче, но муфта В в первом положении (табл.1), а на солнечную шестерню а момент поступает напрямую с вала 2 через муфту А во втором положении, момент снимается с эпициклического колеса b муфтой Г в первом положении (фиг.2). This transmission is differential (summing). The moment on the carrier (h) arrives as in the first gear, but the clutch B is in the first position (Table 1), and the sun gear and the moment comes directly from the shaft 2 through the clutch A in the second position, the moment is removed from the epicyclic wheel b by the clutch G in the first position (figure 2).

3-я передача. 3rd gear.

Отличается от первой передачи входом момента на ПМ - муфта Б в первом положении. It differs from the first transmission by the input of the moment to the PM - coupling B in the first position.

4-я передача. 4th gear.

Солнечная шестерня остановлена муфтой А в первом положении, от вала 12 через муфту Б в третьем положении момент поступает на блок шестерен 18 и от него через муфту В во втором положении на эпициклическое колесо и снимается с водила, как на первой передаче. The sun gear is stopped by the clutch A in the first position, from the shaft 12 through the clutch B in the third position, the moment enters the gear block 18 and from it through the clutch B in the second position to the epicyclic wheel and is removed from the carrier, as in first gear.

5-я передача. 5th gear.

Отличается от третьей передачи тем, что момент на солнечную шестерню поступает с вала 2 напрямую через муфту А во втором положении, при этом муфта Б находится во втором (нейтральном) положении. It differs from the third gear in that the moment on the sun gear comes from the shaft 2 directly through the clutch A in the second position, while the clutch B is in the second (neutral) position.

6-я передача. 6th gear.

Отличается от четвертой передачи переключением муфты Б в первое положение. It differs from fourth gear by switching clutch B to the first position.

7-я передача. 7th gear.

Обеспечивает прямую передачу через ПМ по водилу. До блока шестерен 18 момент поступает как на 1 и 4 передачах, от блока через муфту А в пятом положении передается на водило. Provides direct transmission through the PM on the carrier. To the block of gears 18, the moment comes in both 1 and 4 gears, from the block through the clutch A in the fifth position it is transmitted to the carrier.

8-я передача. 8th gear.

Соответствует второй передаче, но муфта Б в первом положении. Corresponds to the second gear, but the clutch B is in the first position.

9-я передача. 9th gear.

Передача момента до ПМ соответствует второй передаче, но второй поток поступает не на водило, а на эпициклическое колесо через муфту В во втором положении и снимается через муфту Г во втором положении. The moment transfer to the PM corresponds to the second gear, but the second stream does not enter the carrier, but to the epicyclic wheel through the clutch B in the second position and is removed through the clutch G in the second position.

10-я передача. 10th gear.

Отличается от 7 передачи переключением муфты Б в первое положение. It differs from gear 7 by switching clutch B to the first position.

11-я передача. 11th gear.

Отличается от 9 передачи переключением муфты Б в первое положение. It differs from gear 9 by switching clutch B to the first position.

12-я передача. 12th gear.

От вала 12 момент через муфту Б в третьем положении, шестерни 15 и 17, блок 18, муфту В в первом положении поступает на водило. Солнечная шестерня остановлена относительно корпуса КП муфтой А в первом положении. Момент передается на выходной вал 11 муфтой Г в первом положении. From the shaft 12, the moment through the clutch B in the third position, gears 15 and 17, block 18, the clutch B in the first position enters the carrier. The sun gear is stopped relative to the gearbox housing by clutch A in the first position. The moment is transmitted to the output shaft 11 by the clutch G in the first position.

13-я передача - прямая. 13th gear is direct.

От вала 2 через муфту А в третьем положении момент поступает на вал 7 водила и снимается муфтой Г во втором положении. Муфта Б во втором (нейтральном) положении. From the shaft 2 through the clutch A in the third position, the moment enters the carrier shaft 7 and is removed by the clutch G in the second position. Clutch B in the second (neutral) position.

14-я передача. 14th gear.

Отличается от 12 передачи переключением муфты Б в первое положение. It differs from the 12th gear by switching clutch B to the first position.

15-я передача. 15th gear.

До ПМ момент поступает как на 1,4,7 и 12 передачах, но через муфту А в пятом положении на водило. Эпициклическое колесо, как и на первой передаче, остановлено муфтой В в четвертом положении. Момент снимается от солнечной шестерни муфтой Г в третьем положении. Before PM, the moment comes in both 1,4,7 and 12 gears, but through the clutch A in the fifth position to the carrier. The epicyclic wheel, as in first gear, is stopped by clutch B in the fourth position. The moment is removed from the sun gear by clutch G in the third position.

16 передача. 16 gear.

Соответствует 15 передаче, но муфта В в первом положении. Corresponds to gear 15, but clutch B is in first position.

17 передача. 17 transmission.

Соответствует 15 и 16 передачам, но момент на ПМ поступает напрямую с вала 2 через муфту А в третьем положении, муфта Б во втором (нейтральном) положении. Corresponds to 15 and 16 gears, but the PM moment comes directly from shaft 2 through clutch A in the third position, clutch B in the second (neutral) position.

18 передача. 18 gear.

Соответствует 9 передаче, но один из потоков момента поступает не на солнечную шестерню, а на водило через муфту А в третьем положении, момент снимается через муфту Г также в третьем положении. Corresponds to the 9th gear, but one of the moment flows does not enter the sun gear, but into the carrier through clutch A in the third position, the moment is removed through clutch G also in the third position.

19 передача. 19 gear.

Отличается от 18 передачи переключением муфты Б в первое положение. It differs from gear 18 by switching clutch B to the first position.

Передачи заднего хода - U_ab ^h.Reverse gears - U _ab ^h .

I передача. I gear.

Соответствует первой передаче переднего хода, но установлено водило через муфту С в третьем положении, момент снимается с эпициклического колеса через муфту Г в первом положении. Corresponds to the first forward gear, but the carrier was installed through the clutch C in the third position, the moment is removed from the epicyclic wheel through the clutch G in the first position.

II передача. II gear.

Отличается от первой передачи переключением муфты В в первое положение. It differs from the first gear by switching clutch B to the first position.

III передача. III gear.

Отличается от двух предыдущих передач тем, что момент на ПМ поступает напрямую с вала 2 через муфту А во втором положении, муфта Б во втором (нейтральном) положении (фиг.2, табл.1 и 2). It differs from the previous two gears in that the PM moment comes directly from the shaft 2 through the clutch A in the second position, the clutch B in the second (neutral) position (Fig. 2, Tables 1 and 2).

На фиг.2 и в табл.2 приведены результаты при заданном параметре планетарного механизма К = 1,62. При изменении этого параметра и передаточных отношений между шестернями внешнего зацепления можно получить другие распределения передач. Figure 2 and table 2 show the results for a given parameter of the planetary mechanism K = 1.62. By changing this parameter and the gear ratios between the gears of the external gearing, other gear distributions can be obtained.

Эффект выражается в том, что по сравнению с прототипом число передач переднего хода увеличилось с 11 до 19, а заднего - с 2 до 3, при этом число муфт управления уменьшилось с 5 до 4. Расширился и диапазон КП в основном за счет ускоряющих передач. Увеличение числа передач и диапазона КП позволяют эксплуатировать транспортное средство при работе двигателя на оптимальном экономическом и экологическом режиме за счет возможности выбора рационального передаточного числа в трансмиссии. The effect is expressed in that, in comparison with the prototype, the number of forward gears increased from 11 to 19, and rear gears from 2 to 3, while the number of control couplings decreased from 5 to 4. The gearbox range also expanded mainly due to accelerating gears. An increase in the number of gears and the gearbox range allows the vehicle to be operated while the engine is operating at the optimal economic and environmental mode due to the possibility of choosing a rational gear ratio in the transmission.

Claims

GEARBOX, comprising a housing with shafts, external gears, a single-row planetary gear, control clutches, all shafts, except the intermediate one, are mounted coaxially, a coupling is installed on the output shaft to connect the specified shaft to one of the links of the planetary gear, tubular shaft the carrier’s drive is mounted on the drive shaft of the planetary gear’s sun gear, three external gears are installed on the intermediate shaft, characterized in that the gear on the input alu rigidly mounted, and between said block gear and two gears located five-way clutch.