RU2143348C1

RU2143348C1 - Gearbox

Info

Publication number: RU2143348C1
Application number: RU98111679A
Authority: RU
Inventors: В.И. Некрасов
Original assignee: Тюменский государственный нефтегазовый университет
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1998-06-17
Publication date: 1999-12-27

Abstract

FIELD: transport engineering. SUBSTANCE: gearbox has housing, inlet and outlet shafts arranged in parallel to each other, auxiliary shaft with four gears coaxial with inlet shaft, gears, planetary mechanism installed at gearbox outlet, and shifter sleeves. One of sleeve is arranged between inlet shaft gear and auxiliary shaft. Two other sleeves are located on outlet shaft, one being placed between two- gear cluster and gear, the other, between two other gears. Gears are freely fitted on shafts. Gearbox provides twelve speeds for running forward and four reverse speeds. EFFECT: enlarged operating capabilities owing to increase in number of speed and range of gear ratio at reduced metal usage. 1 tbl, 2 dwg

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. Гришкевича А.И. - Мн.: Высш.шк., 1985, 240 с.). Known transmission units with step change of gear ratios, containing gears, shafts, bearings, gear shifting devices used on domestic and foreign cars (Cars: Design, construction and calculation. Transmission. Edited by A. Grishkevich - Mn .: Higher .shk., 1985, 240 p.).

Эти агрегаты конструктивно сложны и металлоемки. These units are structurally complex and metal-intensive.

Наиболее близкой к предлагаемой коробке передач (КП) является девятиступенчатая КП ЯМ3-201 (см. там же, с. 94, рис. 3.14). Closest to the proposed gearbox (KP) is the nine-speed KP YaM3-201 (see ibid., P. 94, Fig. 3.14).

КП состоит из базовой коробки передач и заднего дополнительного планетарного редуктора. Базовая КП трехвальная, для пяти передач переднего хода используется 10 шестерен и 3 шестерни для заднего хода. Планетарный редуктор реализует две передачи: прямую при блокировке водила и эпициклического колеса, замедляющую при остановленном эпициклическом колесе. Теоретически можно получить 10 передач, но реализуются только 9, т.к. нет синхронизатора для включения первой передачи в базовой КП, поэтому в нижнем ряду получают 5 передач, а в верхнем ряду только 4. The gearbox consists of a base gearbox and a rear auxiliary planetary gearbox. The base gearbox is three-shaft; for five forward gears, 10 gears and 3 gears for reverse are used. The planetary gearbox implements two gears: direct when the carrier is locked and the epicyclic wheel slows down when the epicyclic wheel is stopped. Theoretically, you can get 10 gears, but only 9 are realized, because There is no synchronizer for switching on the first gear in the base gearbox, therefore, 5 gears are received in the lower row, and only 4 in the upper row.

КП имеет излишнюю металлоемкость при ограниченных кинематических возможностях - 13 шестерен, и планетарный механизм позволяют получить только 10 передач переднего хода при невысоком диапазоне передаточных чисел (отношение передаточных чисел низшей и высшей передач) - 11,33 для автомобиля ЗИЛ-4331. The gearbox has excessive metal consumption with limited kinematic capabilities - 13 gears, and the planetary mechanism allows you to get only 10 forward gears with a low gear ratio (the ratio of gear ratios of lower and higher gears) - 11.33 for the ZIL-4331 car.

Задачей изобретения является расширение эксплуатационных возможностей транспортного средства за счет увеличения числа передач и диапазона передаточных чисел при снижении металлоемкости КП. The objective of the invention is to expand the operational capabilities of the vehicle by increasing the number of gears and gear ratios while reducing the metal consumption of the gearbox.

Технический результат достигается тем, что входной и выходной валы расположены параллельно, дополнительный вал, на котором закреплены четыре шестерни, расположен соосно входному валу, шестерня на входном валу установлена свободно, между этой шестерней и дополнительным валом установлена муфта, на выходном валу установлены две муфты, одна между блоком шестерен и отдельной шестерней, вторая - между другими отдельными шестернями. The technical result is achieved by the fact that the input and output shafts are parallel, the additional shaft, on which four gears are fixed, is located coaxially with the input shaft, the gear on the input shaft is installed freely, a coupling is installed between this gear and the additional shaft, two couplings are installed on the output shaft, one between the block of gears and a separate gear, the second - between other separate gears.

На фиг. 1 изображена схема 12-ступенчатой КП с базовым двухвальным 6-ступенчатым редуктором и дополнительным двухступенчатым планетарным демультипликатором. In FIG. 1 shows a diagram of a 12-speed gearbox with a basic two-shaft 6-speed gearbox and an additional two-stage planetary gearbox.

На фиг. 2 приведена лучевая диаграмма КП с таблицей положения муфт на различных передачах. In FIG. 2 shows the radiation diagram of the gearbox with a table of the position of the couplings in various gears.

В опорах корпуса КП 1 расположены параллельно входной 2 и выходной 3 валы. Соосно входному валу 2 расположен дополнительный вал 4 базового редуктора. Соосно выходному валу 3 этого редуктора размещен выходной вал 5 планетарного демультипликатора. На входном (первичном) валу 2 свободно установлена шестерня 6. На дополнительном валу 4 закреплены шестерни 7, 8, 9 и 10. На выходном (вторичном) валу 3 базового редуктора свободно установлены шестерни 11 и 12, объединенные в блок 13, а также шестерни 14, 15 и 16. Шестерни 6 и 11, 7 и 12, 8 и 14, 9 и 12 взаимозацеплены. Между шестернями 10 и 16 расположена шестерня заднего хода 17. На выходе вторичного вала 3 закреплена солнечная шестерня 18 планетарного механизма (ПМ). Эта шестерня зацеплена с сателлитами 19, установленными на осях водила 20, которое закреплено на валу 5. Сателлиты 19 зацеплены и с эпициклическим колесом 21, которое закреплено на трубчатом валу, расположенном на валу 5. Муфта 22 (A) размещена на первичном валу 2 между шестернями 6 и 7. Между 23 (B) размещена на вторичном валу 3 между блоком шестерен 13 и шестерней 14, муфта 24 (C) - между шестернями 15 и 16. Муфта 25 (D) расположена на венце трубчатого вала эпициклического колеса 21. In the bearings of the housing KP 1 are parallel to the input 2 and output 3 shafts. Coaxial to the input shaft 2 is an additional shaft 4 of the base gear. Coaxial to the output shaft 3 of this gearbox is the output shaft 5 of the planetary demultiplier. Gear 6 is freely mounted on the input (primary) shaft 2. Gears 7, 8, 9, and 10 are fixed on the additional shaft 4. Gears 11 and 12 are freely mounted on the output (secondary) shaft 3 of the basic gearbox and are combined into a block 13, as well as gears 14, 15 and 16. Gears 6 and 11, 7 and 12, 8 and 14, 9 and 12 are interlocked. Between the gears 10 and 16, the reverse gear 17 is located. At the output of the secondary shaft 3, the sun gear 18 of the planetary mechanism (PM) is fixed. This gear is engaged with the satellites 19 mounted on the axles of the carrier 20, which is fixed to the shaft 5. The satellites 19 are also engaged with the epicyclic wheel 21, which is mounted on a tubular shaft located on the shaft 5. The coupling 22 (A) is located on the input shaft 2 between gears 6 and 7. Between 23 (B) is located on the secondary shaft 3 between the gear block 13 and gear 14, the coupling 24 (C) is between the gears 15 and 16. The coupling 25 (D) is located on the crown of the tubular shaft of the epicyclic wheel 21.

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

1-я передача
Муфты A, C и D находятся в левом положении, муфта B - в нейтральном.1st gear
Clutches A, C and D are in the left position, clutch B is in neutral.

Крутящий момент от первичного вала 2 муфтой A в левом положении передается на пару шестерен 6-11, далее по блоку 13 на пару шестерен 12-7, затем по валу 4 и паре шестерен 9-15, по муфте C в левом положении на вторичный вал 3, по валу на солнечную шестерню (a) 18. Сателлиты 19, обкатываясь по эпициклическому колесу (b) 21, остановленному относительно корпуса 1 муфтой D в левом положении, вращают водило (h) 20 и выходной вал 5. The torque from the input shaft 2 by the clutch A in the left position is transmitted to a pair of gears 6-11, then through block 13 to a pair of gears 12-7, then along the shaft 4 and a pair of gears 9-15, through the clutch C in the left position to the secondary shaft 3, along the shaft to the sun gear (a) 18. The satellites 19, rolling around on the epicyclic wheel (b) 21, stopped relative to the housing 1 by the clutch D in the left position, rotate the carrier (h) 20 and the output shaft 5.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена четырьмя последовательно взаимосвязанными лучами: 6-11 пологий направо вниз, 12-7 направо вверх, 9-15 направо вниз и далее самый пологий луч к т. 1. Этот луч характеризует режим работы ПМ: верхний индекс (b) указывает на остановленное звено, нижние индексы (a и h) на звенья входа и выхода крутящего момента. Внутренний параметр ПМ "K" равен отношению чисел зубьев эпициклического колеса (b) и солнечной шестерни (a). Чем положе луч, тем больше величина передаточного числа пары шестерен или ПМ. Для ПМ - (K + 1). On the radiation diagram (see Fig. 2) this transmission is reflected by four successively interconnected beams: 6-11 shallow right down, 12-7 right up, 9-15 right down and then the most gentle beam to t. 1. This beam characterizes the mode PM operation: the upper index (b) indicates the stopped link, the lower indices (a and h) to the input and output torque links. The internal PM parameter “K” is equal to the ratio of the tooth numbers of the epicyclic wheel (b) and the sun gear (a). The more positive the beam, the greater the gear ratio of a pair of gears or PM. For PM - (K + 1).

2-я передача
Переключаем муфту B в правое положение, а муфту C - в нейтральное. Вместо пары шестерен 9-5 в работу включается пара шестерен 8-14.2nd gear
Switch clutch B to the right position and clutch C to neutral. Instead of a pair of gears 9-5, a pair of gears 8-14 is included in the work.

3-я передача
Переключаем муфту B в левое положение. От трехпарного зацепления в базовом редукторе переходим к однопарному, две пары шестерен: 12-7 и 8-14 выключаются из работы. Крутящий момент от пары шестерен 6-11 по блоку 13 и муфте B в левом положении поступает на ПМ и далее как на предыдущих передачах. На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: 6-11 и далее луч ПМ к т. 3.3rd gear
Switch clutch B to the left position. From three-pair gearing in the basic gearbox, we turn to single-pair gear, two pairs of gears: 12-7 and 8-14 are turned off. The torque from a pair of gears 6-11 in block 13 and clutch B in the left position is supplied to the PM and then as in previous gears. On the beam diagram, this transmission is represented by two rays: 6-11 and then the PM beam to t. 3.

4-я передача
Переключаем муфту: A - в правое положение, B - в нейтральное, C - в левое. Вместо пары шестерен 6-11 в работу включается пара 9-15.4th gear
We switch the clutch: A - to the right position, B - to neutral, C - to left. Instead of a pair of gears 6-11, a pair of 9-15 is included in the work.

5-я передача
Переключаем муфту B в правое положение. Вместо пары шестерен 9-15 в работу включается пара 8-14.5th gear
Switch clutch B to the right position. Instead of a pair of gears 9-15, a pair of 8-14 is included in the work.

6-я передача
Переключаем муфту B в левое положение. Вместо пары шестерен 8-14 в работу включается пара 12-7. На лучевой диаграмме видно, что луч 12-7 наклонен влево. Левый наклон луча указывает на ускоряющую передачу в этой паре шестерен.6th gear
Switch clutch B to the left position. Instead of a pair of gears 8-14, a pair of 12-7 is included in the work. On the beam diagram it is seen that the ray 12-7 is tilted to the left. The left tilt of the beam indicates an accelerating transmission in this pair of gears.

7-я передача
Переключаем муфты A и C в левое положение, муфту B - в нейтральное, D - в правое (см. табл. фиг. 2). Крутящий момент передается как на 1-й передаче, но ПМ изменил свое состояние. Муфта D в правом положении заблокировала ПМ, соединив венцы валов водила 20 и эпициклического колеса 21. Передаточное число ПМ при этом режиме равно единице и на лучевой диаграмме отражено вертикальным лучом.7th gear
We switch clutches A and C to the left position, clutch B to neutral, D to right (see table. Fig. 2). Torque is transmitted as in 1st gear, but the PM has changed its state. Clutch D in the right position blocked the PM, connecting the crowns of the shafts of the carrier 20 and the epicyclic wheel 21. The gear ratio of the PM in this mode is equal to unity and is reflected in the beam diagram by a vertical beam.

8-я передача
Переключаем муфту B в правое положение, А муфту C - в нейтральное. Работа агрегата соответствует 2-й передаче, но ПМ заблокирован.8th gear
We turn clutch B to the right position, A clutch C to neutral. The operation of the unit corresponds to the 2nd gear, but the PM is blocked.

9-я передача
Переключаем муфту B в левое положение. Работа КП соответствует 3-й передаче, но при заблокированном ПМ.9th gear
Switch clutch B to the left position. The operation of the gearbox corresponds to 3rd gear, but with the PM locked.

10-я передача
Муфту A переключаем в правое положение, муфту B - в нейтральное, а муфту C - в левое. Крутящий момент передается как на 4-й передаче, но в ПМ напрямую.10th gear
We turn clutch A to the right position, clutch B to neutral, and clutch C to left. Torque is transmitted as in 4th gear, but in PM directly.

11-я передача
Муфту B переключаем в правое положение, а муфту C - в нейтральное. Крутящий момент передается как на 5-й передаче, но в ПМ напрямую.11th gear
Clutch B is switched to the right position, and clutch C is in neutral. Torque is transmitted as in 5th gear, but in PM directly.

12-я передача
Муфту B переключаем в левое положение. Крутящий момент передается как на 6-й передаче, но в ПМ напрямую.12th gear
Clutch B is switched to the left position. Torque is transmitted as in 6th gear, but in PM directly.

1-й задний ход
Муфты A и D в левом положении, муфта B - в нейтральном и муфта C - в правом положении (см. фиг. 2, вторая горизонталь).1st reverse
Clutches A and D are in the left position, clutch B is in the neutral position and clutch C is in the right position (see Fig. 2, second horizontal).

До вала 4 крутящий момент передается как на 1-й и 2-й передачах, далее по ряду шестерен заднего хода 10, 17 и 16, по муфте C в правом положении, затем на ПМ в замедляющем режиме. Соответствует 1-й передаче, но вместо пары шестерен 9-15 работает ряд шестерен заднего хода. Up to shaft 4, the torque is transmitted both in 1st and 2nd gears, then along a number of reverse gears 10, 17 and 16, through clutch C in the right position, then to the PM in the decelerating mode. Corresponds to 1st gear, but instead of a pair of gears 9-15, a number of reverse gears work.

2-й задний ход
Переключаем муфту A в правое положение. Состояние агрегата соответствует 4-й передаче, но вместо пары шестерен 9-15 работает ряд шестерен заднего хода.2nd reverse
Switch clutch A to the right position. The state of the unit corresponds to 4th gear, but instead of a pair of gears 9-15, a number of reverse gears work.

3-й задний ход
Муфту A переключаем в левое положение, а муфту D - в правое. Крутящий момент передается как на 7-й передаче, но вместо пары шестерен 9-15 работает ряд шестерен заднего хода.3rd reverse
Clutch A is switched to the left position, and clutch D to the right. Torque is transmitted as in 7th gear, but instead of a pair of gears 9-15, a number of reverse gears work.

4-й задний ход
Переключаем муфту A в правое положение. От первичного вала 2 муфтой A крутящий момент передается на вал 4, трансформируется рядом шестерен заднего хода 10-17-16, муфтой C передается на вторичный вал 3 и по заблокированному ПМ на выходной вал 5.4th reverse
Switch clutch A to the right position. From the input shaft 2 by the coupling A, the torque is transmitted to the shaft 4, is transformed by a number of reverse gears 10-17-16, the coupling C is transmitted to the secondary shaft 3 and through the blocked PM to the output shaft 5.

Положительный эффект выражается в том, что предлагаемая КП имеет меньшую металлоемкость, вместо 13 шестерен 11, при увеличении числа передач с 10 до 12, а также возможности увеличения диапазона передаточных чисел за счет реализации низших передач трехпарным зацеплением в базовом редукторе вместо двухпарного. A positive effect is expressed in the fact that the proposed gearbox has a lower metal consumption, instead of 13 gears 11, with an increase in the number of gears from 10 to 12, as well as the possibility of increasing the range of gear ratios due to the implementation of lower gears with three-pair gearing in the base gear instead of two-pair.

Claims

A gearbox comprising a housing with shafts, gears, a planetary gear, gearshift clutches housed in it, the gears being mounted on the output shaft freely, and the planetary gear installed at the gearbox output, characterized in that the output shaft is parallel to the input shaft, an additional shaft with four gears fixed on it, located coaxially to the input shaft, a gear is freely mounted on the input shaft, a coupling is located between this gear and the additional shaft, on the output shaft located two couplings, one between the block and two pinions mounted freely gear, the second - between two other gears.