RU2235238C1

RU2235238C1 - Gear box

Info

Publication number: RU2235238C1
Application number: RU2003105428/11A
Authority: RU
Inventors: В.М. Сергеев (RU); В.М. Сергеев
Original assignee: Южно-Уральский государственный университет
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-08-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: gear box has driven shaft (1) with clutch (4) and two gears (5) and (6) mounted on shaft (1) for rotation, intermediate shaft (10), gears (7)-(9) mounted on it and engaging gears (5) and (6) of the driving shaft, hollow driven shaft (14) with gear wheels (11)-(13) permanently engaging all gears of intermediate shaft (10), additional shaft (21) with parasitic pinions (20) and (23), differential, and clutches (15) and (16). The driven shaft is secured to housing (17) of the differential. Gear (20) engages rim (19) of clutch (4). Gear (21) engages gear (7) of intermediate shaft (10).

EFFECT: decreased friction losses.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к трансмиссиям автомобилей, а именно к механическим ступенчатым коробкам передач с неподвижными осями валов.The invention relates to transmissions of cars, namely to mechanical speed gearboxes with fixed axles of shafts.

Известны трансмиссии автомобилей с поперечной установкой двигателя, объединяющую в себе коробку передач и главную передачу (Прокшат А. Шасси автомобиля: Типы приводов / Под. ред. Раймпеля; Пер. с нем. В.И.Губы; Под. ред. А.К.Миллера. -М.: Машиностроение, 1989. с.67-71). Трансмиссия содержит три параллельных несоосных вала, расстояние между осями которых выбрано таким образом, чтобы вывести за радиальные габариты картера сцепления подшипниковый узел главной передачи. На первых двух валах расположены постоянно зацепленные друг с другом цилиндрические шестерни, которые на ведущем валу закреплены, а на ведомом могут свободно вращаться. Между шестернями ведомого вала расположены вращающиеся вместе с ним муфты для соединения одной из шестерен с валом, а на конце вала закреплена шестерня главной передачи, зацепленная с зубчатым колесом, которое жестко связано с корпусом дифференциала и полым валом с проходящими внутри него выходными валами.Transmissions of cars with a transverse engine mounting are known, combining the gearbox and the main gear (Prokshat A. Car chassis: Drive types / Ed. By Reimpel; Translated from German by V.I. Guba; Ed. By A.K. .Miller. -M .: Mechanical Engineering, 1989.p.67-71). The transmission contains three parallel non-axial shafts, the distance between the axes of which is selected in such a way as to move the bearing assembly of the main gear beyond the radial dimensions of the clutch housing. On the first two shafts, cylindrical gears are constantly engaged with each other, which are fixed on the drive shaft and can rotate freely on the driven shaft. Between the gears of the driven shaft, couplings rotating with it are located to connect one of the gears to the shaft, and on the shaft end there is a final drive gear engaged with a gear wheel, which is rigidly connected to the differential housing and the hollow shaft with output shafts passing inside it.

Достоинством такой трансмиссии является передача момента на всех передачах вперед лишь через две пары шестерен, а также использование только цилиндрических зубчатых зацеплений, что обусловливает низкие механические потери и минимальное количество регулировок.The advantage of such a transmission is the transmission of torque in all gears forward through only two pairs of gears, as well as the use of only cylindrical gears, which leads to low mechanical losses and a minimum number of adjustments.

Недостатком служит низкая степень использования шестерен низких передач, которые лишь малую часть времени работы трансмиссии нагружены моментом. А это в свою очередь предполагает большое количество шестерен и развитые осевые размеры всего моторно-трансмиссионного агрегата, что затрудняет его установку в пространстве между поворотными передними колесами. В то же время зубчатое зацепление главной передачи отличает высокая степень загрузки, поскольку через него идет силовой поток на всех передачах. А это обусловливает развитые геометрические размеры передачи с целью обеспечения необходимой усталостной прочности.The disadvantage is the low degree of use of low gears, which are only a small part of the transmission’s operating time loaded with torque. And this, in turn, implies a large number of gears and developed axial dimensions of the entire motor-transmission unit, which makes it difficult to install it in the space between the rotary front wheels. At the same time, the gearing of the main gear is distinguished by a high degree of load, since through it there is a power flow in all gears. And this determines the developed geometric dimensions of the transmission in order to ensure the necessary fatigue strength.

Известны трансмиссии полноприводных автомобилей, в которых наряду с коробкой передач имеется раздаточная коробка, которая играет роль дополнительной коробки передач с ограниченным числом передач и обеспечивает разделение по ведущим мостам подводимого к ней силового потока (Проектирование трансмиссий автомобилей: Справочник/Под общ. ред. А.И.Гришкевича. -М.: Машиностроение, 1984, с.218). Такая коробка содержит три параллельных вала: ведущий с двумя шестернями с возможностью свободно вращаться и муфтой между ними для соединения одной из них с валом, промежуточный с двумя закрепленными на нем шестернями, зацепленными с шестернями ведущего вала, и ведомый полый вал, соединенный с зацепленным с одной из шестерен промежуточного вала зубчатым колесом и корпусом дифференциала, выходные полувалы которого проходят через этот вал.There are known transmissions of four-wheel drive vehicles, in which, along with the gearbox, there is a transfer case that plays the role of an additional gearbox with a limited number of gears and ensures separation of the power flow supplied to it along the drive axles (Design of vehicle transmissions: Handbook / Ed. A. I. Grishkevich. -M .: Mechanical Engineering, 1984, p.218). Such a box contains three parallel shafts: a drive with two gears with the ability to rotate freely and a coupling between them to connect one of them to the shaft, an intermediate one with two gears fixed to it, engaged with gears of the drive shaft, and a driven hollow shaft connected to the engaged gear one of the gears of the intermediate shaft with a gear wheel and a differential housing, the output half-shafts of which pass through this shaft.

Обусловленная наличием только двух рядов зубчатых зацеплений компактность коробки в продольном направлении при агрегатировании через сцепление с двигателем может обеспечить малые осевые размеры всего моторно-трансмиссионного агрегата. А разнесение на значительное расстояние осей ведущего и ведомого валов за счет промежуточного вала между ними позволяет вынести выходные валы за габариты картеров сцепления и двигателя и использовать ее как для привода левого и правого колес ведущей оси в случае поперечной установки двигателя, так и для привода мостов спереди и сзади полноприводного автомобиля при продольной установке двигателя. В последнем случае отпадает принципиальная потребность в дополнительной раздаточной коробке.Due to the presence of only two rows of gears, the compactness of the box in the longitudinal direction when aggregated through the clutch with the engine can provide small axial dimensions of the entire motor-transmission unit. And the separation of the axes of the driving and driven shafts to a considerable distance due to the intermediate shaft between them allows the output shafts to be moved beyond the dimensions of the clutch and engine housings and used both to drive the left and right wheels of the drive axle in the case of transverse engine installation, and to drive axles in front and rear-wheel drive car with longitudinal installation of the engine. In the latter case, there is no fundamental need for an additional transfer case.

Недостатком такой коробки передач является малое число передач, что наряду с отсутствием возможности реверсирования вращения выходного вала не позволяет использовать ее в качестве основной коробки передач.The disadvantage of this gearbox is the small number of gears, which, along with the lack of the ability to reverse the rotation of the output shaft, does not allow using it as the main gearbox.

Изобретение решает задачу увеличения числа передач и обеспечения передачи заднего хода.The invention solves the problem of increasing the number of gears and providing reverse gear.

Это достигается тем, что в коробке передач, содержащей ведущий вал с муфтой для соединения с ним одной из двух шестерен, установленных на валу с возможностью свободно вращаться, промежуточный вал с закрепленными на нем шестернями, зацепленными с шестернями ведущего вала, и полый ведомый вал с закрепленным на нем зубчатым колесом, зацепленным с одной из шестерен промежуточного вала и соединенным с корпусом дифференциала, один из выходных валов которого проходит через него, на ведомом валу установлены с возможностью свободного вращения зубчатые колеса, число которых равно количеству шестерен промежуточного вала и которые постоянно зацеплены с последними, при этом между зубчатыми колесами на ведомом валу размещены муфты для соединения одного из них с валом, кроме того, коробка передач снабжена дополнительным валом с паразитными шестернями с возможностью соединения друг с другом, причем одна из которых постоянно зацеплена с зубчатым венцом муфты ведущего вала, а другая - с шестерней промежуточного вала.This is achieved by the fact that in a gearbox containing a drive shaft with a clutch for connecting one of two gears to it mounted on the shaft with the ability to rotate freely, an intermediate shaft with gears fixed on it, engaged with gears of the drive shaft, and a hollow driven shaft with A gear mounted on it, engaged with one of the gears of the intermediate shaft and connected to the differential case, one of the output shafts of which passes through it, has a tooth mounted on the driven shaft for free rotation coupling wheels, the number of which is equal to the number of gears of the intermediate shaft and which are constantly engaged with the latter, while between the gears on the driven shaft there are couplings for connecting one of them to the shaft, in addition, the gearbox is equipped with an additional shaft with spurious gears with the possibility of connecting each other with the other, one of which is constantly engaged with the ring gear of the drive shaft coupling, and the other with the gear of the intermediate shaft.

Муфта для соединения одного из зубчатых колес с ведомым валом может быть размещена на корпусе дифференциала.A clutch for connecting one of the gears to the driven shaft can be placed on the differential housing.

Такая коробка передач объединяет в себе двухскоростную зубчатую передачу и многоскоростную главную передачу, которые имеют общий промежуточный вал. Благодаря этому можно получить число передач, равное удвоенному количеству скоростей главной передачи при ограниченном общем числе шестерен, что обуславливает высокую интенсивность их использования и равномерность износа, а также компактность и низкую материалоемкость коробки передач.Such a gearbox combines a two-speed gear train and a multi-speed main gear, which share a common countershaft. Due to this, you can get the number of gears equal to twice the number of speeds of the main gear with a limited total number of gears, which leads to high intensity of use and uniform wear, as well as compactness and low material consumption of the gearbox.

Наличие на ведущем валу только двух шестерен с муфтой между ними, расположение в плоскости с ними остальных зубчатых передач и размещение дополнительных зубчатых пар с дифференциалом со стороны двигателя позволяет сократить расстояние между наружной торцевой стенкой коробки передач и плоскостью, по которой она стыкуется с двигателем, что в итоге определяет малые размеры всего моторно-трансмиссионного агрегата.The presence on the drive shaft of only two gears with a coupling between them, the location of the remaining gears in the plane with them and the placement of additional gear pairs with a differential on the engine side, reduces the distance between the outer end wall of the gearbox and the plane along which it meets the engine, which as a result, it determines the small dimensions of the entire motor-transmission unit.

На фиг.1 показана кинематическая схема шестискоростной коробки передач, а на фиг.2 - ее вариант с муфтой блокировки одного из зубчатых колес с ведомым валом на корпусе дифференциала.In Fig. 1, a kinematic diagram of a six-speed gearbox is shown, and in Fig. 2 is a variant thereof with a lock clutch of one of the gears with a driven shaft on the differential case.

Коробка передач содержит ведущий вал 1, который с помощью сцепления 2 может соединяться с коленчатым валом двигателя 3. На валу закреплена муфта 4 для блокировки с ним одной из шестерен 5 и 6, которые могут свободно вращаться на валу и которые зацеплены с шестернями 7 и 8, жестко связанными вместе с шестерней 9 с промежуточным валом 10. Все шестерни промежуточного вала зацеплены с зубчатыми колесами 11, 12 и 13, установленными с возможностью свободного вращения на ведомом полом валу 14 и соединения с ним муфтами 15 и 16, размещенными между колесами. Ведомый вал 14 жестко связан с корпусом дифференциала 17, выходные валы которого 18 проходят через вал 14. Муфта 4 имеет зубчатый венец 19, которым она зацеплена с паразитной шестерней 20, установленной с возможностью свободно вращаться на дополнительном валу 21 и блокироваться муфтой 22 с шестерней 23, которая зацеплена в свою очередь с шестерней 7 промежуточного вала 10.The gearbox contains a drive shaft 1, which can be connected to the crankshaft of the engine 3 using a clutch 2. A coupling 4 is fixed to the shaft to block one of the gears 5 and 6, which can rotate freely on the shaft and which are engaged with gears 7 and 8 rigidly connected together with the gear 9 with the intermediate shaft 10. All the gears of the intermediate shaft are engaged with gears 11, 12 and 13, mounted with the possibility of free rotation on the driven hollow shaft 14 and connecting couplings 15 and 16 to it, located between the wheels. The driven shaft 14 is rigidly connected to the differential housing 17, the output shafts of which 18 pass through the shaft 14. The coupling 4 has a gear ring 19, which it engages with the spurious gear 20, mounted with the ability to freely rotate on the additional shaft 21 and be blocked by the coupling 22 with the gear 23 , which is engaged in turn with the gear 7 of the intermediate shaft 10.

В коробке передач одна из муфт 16 ведомого вала 14 может размещаться на корпусе дифференциала 17 (фиг.2).In the gearbox, one of the clutch 16 of the driven shaft 14 can be placed on the differential housing 17 (figure 2).

Коробка передач действует следующим образом.The gearbox operates as follows.

С помощью муфт 4, 15 и 16 при отключенной муфте 22 можно получить варианты соединения ведущего вала 1 с ведомым валом 14 через промежуточный вал 10 с помощью следующих шестерен и зубчатых колес: 5-7-9-13, 6-8-9-13, 5-7-8-12, 5-7-11, 6-8-12 и 6-8-7-11. Такие комбинации кинематической цепи обеспечивают шесть передач переднего хода. При установке муфты 4 в нейтральное положение и перемещении муфты 22 влево в кинематическую цепь между ведущим валом 1 и промежуточным валом 10 через зубчатый венец 19 включаются паразитные шестерни 20 и 23, в результате чего шестерни 7, 8, 9 и, соответственно, зубчатые колеса 11, 12 и 13 с ведомым валом 14 изменяют направление вращения. В этом случае при помощи муфт 15 и 16 можно обеспечить принципиально три передачи заднего хода.With the help of couplings 4, 15 and 16 with the clutch 22 disconnected, it is possible to obtain options for connecting the drive shaft 1 to the driven shaft 14 through the intermediate shaft 10 using the following gears and gears: 5-7-9-13, 6-8-9-13 , 5-7-8-12, 5-7-11, 6-8-12 and 6-8-7-11. These kinematic chain combinations provide six forward gears. When the clutch 4 is installed in the neutral position and the clutch 22 is moved to the left in the kinematic chain between the drive shaft 1 and the intermediate shaft 10, spurious gears 20 and 23 are turned on through the gear ring 19, as a result of which the gears 7, 8, 9 and, respectively, the gears 11 12 and 13 with the driven shaft 14 change the direction of rotation. In this case, using clutches 15 and 16, it is possible to provide basically three reverse gears.

Благодаря ограниченному числу зубчатых пар и их расположению в три ряда уменьшаются осевые размеры коробки передач. При этом ряд, включающий шестерню 9 и зубчатое колесо 13, не захватывает ведущий вал 1, что позволяет элементы привода сцепления 2 разместить над шестерней 9 и опорой промежуточного вала 10, тем самым дополнительно приблизить коробку передач к двигателю и сократить осевой габарит всего моторно-трансмиссионного агрегата. В еще большей степени уменьшить этот размер можно переносом муфты 16 на другую сторону зубчатого колеса 13 с установкой на корпусе дифференциала 17 (фиг.2), что дает возможность сблизить между собой ряды зубчатых пар 6,8, 12 и 9, 13. Дифференциал 17 в этом случае располагается за пределами окружных габаритов сцепления 2 и не определяет осевых размеров коробки передач.Due to the limited number of gear pairs and their arrangement in three rows, the axial dimensions of the gearbox are reduced. At the same time, a row including gear 9 and gear 13 does not capture the drive shaft 1, which allows the clutch drive elements 2 to be placed above the gear 9 and the support of the intermediate shaft 10, thereby further bringing the gearbox closer to the engine and reducing the axial dimension of the entire motor-transmission unit. To further reduce this size, you can transfer the clutch 16 to the other side of the gear 13 with the installation on the differential case 17 (figure 2), which makes it possible to bring together the rows of gear pairs 6.8, 12 and 9, 13. Differential 17 in this case, it is located outside the circumferential dimensions of the clutch 2 and does not determine the axial dimensions of the gearbox.

В такой коробке передач используется десять шестерен и зубчатых колес (без дифференциала), что на семь меньше, чем в двухвальной коробке передач традиционной конструкции с аналогичным числом передач. Каждая зубчатая пара используется как минимум в двух передачах, что предполагает высокую интенсивность использования шестерен и равномерность их износа.In such a gearbox, ten gears and gears (without differential) are used, which is seven less than in a twin-shaft gearbox of a traditional design with the same number of gears. Each gear pair is used in at least two gears, which implies a high intensity of use of gears and uniform wear.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет упростить и снизить материалоемкость и стоимость конструкции трансмиссии, уменьшить размеры моторно-трансмиссионного агрегата, сократить число зубчатых зацеплений, повысить интенсивность их использования и снизить потери на трение.Thus, the proposed technical solution allows to simplify and reduce the material consumption and cost of the transmission design, reduce the size of the motor-transmission unit, reduce the number of gears, increase the intensity of their use and reduce friction losses.

Claims

1. A gearbox containing a drive shaft with a clutch for connecting one of two gears mounted thereon with a possibility to rotate freely, an intermediate shaft with gears fixed thereto, engaged with gears of the drive shaft, and a hollow driven shaft with a gear mounted thereon a wheel engaged with one of the gears of the intermediate shaft and connected to the differential housing, one of the output shafts of which passes through it, characterized in that the gears are rotatably mounted on the driven shaft, of which is equal to the number of gears of the intermediate shaft and which are constantly engaged with the latter, while between the gears on the driven shaft there are couplings for connecting one of them to the shaft, in addition, the gearbox is equipped with an additional shaft with spurious gears with the possibility of connection with each other, one of which is constantly engaged with the gear ring of the drive shaft clutch, and the other with the pinion shaft gear.

2. The gearbox according to claim 1, characterized in that the clutch for connecting one of the gears to the driven shaft is located on the differential housing.