RU2083384C1 - Vehicle transmission - Google Patents

Abstract

FIELD: transport engineering. SUBSTANCE: transmission has gearbox and clutch and differentials whose gears are coupled with transmission drive shaft. Clutch is made in form of disk brake mechanisms whose shafts are arranged coaxially with transmission drive shaft. Shafts of these mechanisms can rotate at different angular velocities independently from each other. EFFECT: enlarged operating capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области автотранспорта, в частности к конструкции ступенчатой механической трансмиссии транспортных средств, и может быть использовано в грузовом и легковом автотранспорте, а также в машиностроении, в механизмах, где необходимо изменение крутящего момента. The invention relates to the field of motor vehicles, in particular to the design of a step mechanical transmission of vehicles, and can be used in freight and passenger vehicles, as well as in mechanical engineering, in mechanisms where a change in torque is necessary.

Известны гидромеханические трансмиссии, содержащие трехступенчатую коробку передач и трехколесный комплексный гидротрансформатор [1] Включение передач в ней осуществляется тремя фрикционными муфтами и двумя ленточными тормозными механизмами, что позволяет изменять передаточное отношение в автоматическом режиме. Known hydromechanical transmissions containing a three-stage gearbox and a three-wheeled complex torque converter [1] The gears are engaged in it by three friction clutches and two tape brake mechanisms, which allows you to change the gear ratio in automatic mode.

Недостатком известной конструкции трансмиссии является сложность в изготовлении, эксплуатации, ремонте и необходимость применения специальной жидкости. Указанная трансмиссия не позволяет включить две скорости одновременно. A disadvantage of the known transmission design is the complexity in the manufacture, operation, repair and the need to use a special fluid. The specified transmission does not allow the inclusion of two speeds simultaneously.

Известна трансмиссия, состоящая из многовальной, многоступенчатой коробки передач и сухого постоянного замкнутого фрикционного сцепления, выбранная в качестве прототипа [2] Конструктивно сцепление состоит из корзины и диска сцепления. Known transmission, consisting of a multi-shaft, multi-stage gearbox and dry permanent closed friction clutch, selected as a prototype [2] Structurally, the clutch consists of a basket and a clutch disc.

Недостатком известной трансмиссии является разрыв механической связи в момент переключения передач между двигателем и коробкой передач. Кроме того, в момент переключения передач создается осевая нагрузка на коленчатый вал, что приводит к износу упорного подшипника коленчатого вала. Наличие корзины в конструкции сцепления увеличивает массу трансмиссии, усложняет конструкцию, создает дополнительные осевые нагрузки на коленчатый вал в момент выключения сцепления. Конструкция описанной трансмиссии сложна при изготовлении, обслуживании и ремонте. A disadvantage of the known transmission is the rupture of mechanical communication at the time of gear shifting between the engine and gearbox. In addition, at the time of gear shifting, an axial load is created on the crankshaft, which leads to wear of the thrust bearing of the crankshaft. The presence of the basket in the clutch design increases the mass of the transmission, complicates the design, creates additional axial loads on the crankshaft at the time of disengagement of the clutch. The design of the described transmission is complicated in the manufacture, maintenance and repair.

Поставленной задачей является создание устройства, позволяющего устранить перечисленные в прототипе недостатки. Предлагается такая конструкция трансмиссии, которая позволила бы при более простой механической связи создать возможность изменения передаточного отношения в процессе движения. The task is to create a device that allows to eliminate the disadvantages listed in the prototype. A transmission design is proposed that would allow for a simpler mechanical connection to create the possibility of changing the gear ratio during movement.

Техническим результатом предложенного технического решения является возможность изменения передаточного отношения, не разрывая механической связи, т.е. возможность переключения скоростей без разрыва механической связи между двигателем, трансмиссией и ходовой частью. The technical result of the proposed technical solution is the possibility of changing the gear ratio without breaking the mechanical connection, i.e. the ability to switch speeds without breaking the mechanical connection between the engine, transmission and chassis.

Технический результат достигается тем, что в трансмиссии транспортного средства, содержащей многовальную коробку передач и сцепление, введены дифференциалы, шестерни корпусов которых связаны с ведущим валом трансмиссии, а сцепление выполнено в виде дисковых тормозных механизмов, валы которых соосно расположены с ведущим валом трансмиссии, при этом одни промежуточные валы дифференциалов связаны через шестерни с валами тормозных механизмов, а другие являются промежуточными валами коробки передач, причем шестерни корпусов дифференциалов могут быть выполнены с различным передаточным отношением при одинаковом межцентровом расстоянии. Соединение корпусов дифференциалов непосредственно с ведущим валом и расположение соосно с ним двух валов дисковых тормозных механизмов, которые могут вращаться с различной угловой скоростью относительно друг друга и ведущего вала и могут быть в неподвижном состоянии относительно друг друга и ведущего вала, позволяет достичь указанного технического результата. The technical result is achieved by the fact that in the transmission of a vehicle containing a multi-shaft gearbox and clutch, differentials are introduced, the gears of the housings of which are connected to the drive shaft of the transmission, and the clutch is made in the form of disc brakes, the shafts of which are coaxially located with the drive shaft of the transmission some intermediate shafts of the differentials are connected through gears to the shafts of the brake mechanisms, while others are intermediate shafts of the gearbox, and the gears of the differential housings s can be made with a different gear ratio at the same center distance. The connection of the differential housings directly to the drive shaft and the arrangement of two shafts of disc brakes coaxially with it, which can rotate at different angular speeds relative to each other and the drive shaft and can be stationary relative to each other and the drive shaft, allows to achieve the specified technical result.

На чертеже показан продольный разрез трансмиссии транспортного средства. Она содержит коробку передач 1 и сцепление 2, дифференциалы 3, 4, шестерни 5, 6 корпусов которых связаны с ведущим валом 7. На ведущем валу 7 соосно расположены два вала 8, 9, которые могут вращаться с различной скоростью относительно друг друга и ведущего вала 7 и могут быть в неподвижном состоянии относительно друг друга и ведущего вала 7. На каждом из расположенных соосно ведущему валу 7 валах 8, 9 насажены тормозные механизмы 10, 11. Тормозные механизмы 10, 11 через пары шестерен 12, 13 соединены с первичными промежуточными валами 14, 15 дифференциалов 3, 4. Вторичные промежуточные валы 16, 17 дифференциалов 3, 4 являются одновременно промежуточными валами коробки передач 1 с ведомым валом 18. На вторичные промежуточные валы 16, 17 свободно насажены шестерни 19 23, находящиеся в постоянном зацеплении с зубчатыми колесами 24 28, жестко закрепленными на ведомом валу 18. Каждый из дифференциалов 3, 4 включает в себя ось сателлитов 29, 30, сателлиты 31 34, промежуточные шестерни 35, 36 и 37, 38, насаженные соответственно на промежуточные валы 14, 15, и 16, 17. Кроме того, на промежуточных валах 16, 17 коробки передач 1 неподвижно закреплены синхронизаторы 39 41. The drawing shows a longitudinal section of a vehicle transmission. It contains a gearbox 1 and a clutch 2, differentials 3, 4, gears 5, 6 of the housings of which are connected to the drive shaft 7. On the drive shaft 7, two shafts 8, 9 are arranged coaxially, which can rotate at different speeds relative to each other and the drive shaft 7 and can be stationary relative to each other and the drive shaft 7. On each of the shafts 8, 9 located coaxially to the drive shaft 7, the brake mechanisms 10, 11 are mounted. The brake mechanisms 10, 11 are connected to the primary intermediate shafts through pairs of gears 12, 13 14, 15 differentials 3, 4. In the original intermediate shafts 16, 17 of the differentials 3, 4 are simultaneously the intermediate shafts of the gearbox 1 with the driven shaft 18. Gears 19 23 are freely mounted on the secondary intermediate shafts 16, 17, which are in constant gearing with gears 24 28 rigidly mounted on the driven shaft 18. Each of the differentials 3, 4 includes the axis of the satellites 29, 30, satellites 31 34, the intermediate gears 35, 36 and 37, 38, mounted respectively on the intermediate shafts 14, 15, and 16, 17. In addition, on the intermediate shafts 16, 17 of the gearbox 1 still epleny synchronizers 39 41.

Предложенное устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

Крутящий момент от ведущего вала 7 передается на две шестерни 5, 6 корпусов дифференциалов 3, 4, имеющих различные передаточные отношения. Вращаясь, они передают вращение на сателлиты 31 34 дифференциалов 3, 4, которые в свою очередь вращают шестерни 35 38 промежуточных валов 14 17 коробки передач 1. Изменение передаточного отношения осуществляется шестернями 19 23, свободно насаженными на промежуточных валах 16, 17 и находящихся в постоянном зацеплении с неподвижно закрепленными шестернями 24 28 ведомого вала 18 коробки передач 1. Переключение передач производится синхронизаторами 39 41, находящимися в постоянном зацеплении с промежуточными валами 16, 17 коробки передач 1. The torque from the drive shaft 7 is transmitted to two gears 5, 6 of the differential housings 3, 4 having different gear ratios. Rotating, they transmit rotation to the satellites 31 34 differentials 3, 4, which in turn rotate the gears 35 38 of the intermediate shafts 14 17 of the gearbox 1. The gear ratio is changed by gears 19 23, freely mounted on the intermediate shafts 16, 17 and are in constant meshing with the fixed gears 24 28 of the driven shaft 18 of the gearbox 1. Gear shifting is performed by synchronizers 39 41, which are in constant gearing with the intermediate shafts 16, 17 of the gearbox 1.

Рассмотрим несколько примеров для разных рабочих режимов в коробки передач: 1 начало движения; 2 в процессе движения. Consider a few examples for different operating modes in the gearbox: 1 start of movement; 2 in the process of moving.

1. Двигатель работает, автомобиль стоит. 1. The engine is running, the car is standing.

Дифференциалы 3, 4 вращаются с заданными угловыми скоростями, которые через оси сателлитов 29, 30 передаются шестернями 31 34, а через них на шестерни 35 38 и соответственно на их промежуточные валы 14 17. Differentials 3, 4 rotate at given angular speeds, which are transmitted through gears 31, 34 through the axles of satellites 29, and through them to gears 35 38 and, accordingly, to their intermediate shafts 14 17.

При этом тормозные диски 10, 11 не заторможены и вращаются свободно вместе с промежуточными валами 16, 17 коробки передач 1 и валами 14, 15 сцепления с одинаковой угловой скоростью. In this case, the brake discs 10, 11 are not braked and rotate freely together with the intermediate shafts 16, 17 of the gearbox 1 and the clutch shafts 14, 15 with the same angular speed.

С помощью синхронизатора 40 включаем пару шестерен 21, 28 первая скорость. При этом происходит выравнивание угловой скорости между промежуточным валом 16 коробки передач 1 и шестерней 21, находящейся в неподвижном состоянии. Разность этих угловых скоростей передается через сателлитные шестерни 31, 32, вращающиеся на своей оси 29, 30 вместе с корпусом дифференциала 3, на промежуточный вал 14 сцепления и далее через пару шестерен 13 на вал 9 тормозного механизма 10, угловая скорость которого будет равна его начальной угловой скорости плюс разность угловых скоростей вала 16 и шестерни 21. Using the synchronizer 40, we turn on a pair of gears 21, 28 the first speed. When this happens, the alignment of the angular velocity between the intermediate shaft 16 of the gearbox 1 and the gear 21 is in a stationary state. The difference of these angular velocities is transmitted through satellite gears 31, 32, rotating on its axis 29, 30 together with the differential case 3, to the clutch intermediate shaft 14 and then through a pair of gears 13 to the shaft 9 of the brake mechanism 10, the angular velocity of which will be equal to its initial angular velocity plus the difference in angular velocities of the shaft 16 and gear 21.

2. Автомобиль начал движение. 2. The car began to move.

Для того чтобы автомобиль начал движение, тормозим тормозной диск 10. При этом шестерня 35 промежуточного вала 14 дифференциала уменьшает свою угловую скорость и через сателлитные шестерни 31, 32 дифференциала начинает передавать вращение на шестерню 36 промежуточного вала 16, который в свою очередь передает вращение через пару шестерен 21, 28 на ведомый вал 18. In order for the car to start moving, we brake the brake disk 10. In this case, the gear 35 of the intermediate differential shaft 14 decreases its angular velocity and through the satellite gears 31, 32 of the differential starts transmitting rotation to the gear 36 of the intermediate shaft 16, which in turn transmits rotation through a pair gears 21, 28 on the driven shaft 18.

Благодаря свойству дифференциала, позволяющему промежуточным валам 14 - 17 вращаться с неодинаковыми угловыми скоростями, мы можем изменять передаточные отношения коробки передач при различных режимах ее работы и осуществлять передачу вращения в обратном направлении. Применение дифференциала позволяет уменьшить плотность ряда, т.к. в момент торможения дифференциал приобретает свойства вариатора, позволяющие бесступенчато (плавно) передавать вращение на ходовую часть между скоростями коробки передач. В процессе движения ведомый вал 18 имеет определенную угловую скорость, заданную промежуточным валом 16 через пару шестерен 21, 28. При этом промежуточный вал 17, дифференциал 4 и тормозной механизм 11 имеют свою угловую скорость. На промежуточном валу 17 с помощью синхронизатора 41 происходит включение следующей пары шестерен 22, 25 вторая скорость. При этом происходит выравнивание угловой скорости между шестерней 22 и промежуточным валом 17. Разность угловых скоростей вала 17 и шестерни 22 через дифференциал 4 передается на тормозной механизм 11. При этом механическая связь между двигателем и ходовой частью была непрерывной, т.е. тормозной механизм 10 был заторможен. Due to the property of the differential, which allows the intermediate shafts 14 - 17 to rotate with different angular speeds, we can change the gear ratios of the gearbox under various modes of operation and transmit the rotation in the opposite direction. The use of a differential reduces the density of the row, because at the time of braking, the differential acquires the properties of a variator, allowing stepless (smooth) transmission of rotation to the chassis between gearbox speeds. In the process of movement, the driven shaft 18 has a certain angular velocity defined by the intermediate shaft 16 through a pair of gears 21, 28. In this case, the intermediate shaft 17, the differential 4 and the brake mechanism 11 have their angular velocity. On the intermediate shaft 17 using the synchronizer 41 is the inclusion of the next pair of gears 22, 25 the second speed. In this case, the angular velocity is equalized between the gear 22 and the intermediate shaft 17. The difference in the angular velocities of the shaft 17 and gear 22 is transmitted through the differential 4 to the brake mechanism 11. In this case, the mechanical connection between the engine and the running gear was continuous, i.e. the brake mechanism 10 was inhibited.

Передача силового вращения от элементов одного промежуточного вала 16 осуществляется растормаживанием тормозного механизма 10 и одновременным затормаживанием тормозного механизма 11. The transmission of power rotation from the elements of one intermediate shaft 16 is carried out by braking the brake mechanism 10 and simultaneously braking the brake mechanism 11.

Таким образом мы достигли технического результата изменения передаточных отношений коробки передач, не разрывая механической связи двигателя, трансмиссии и ходовой части. Thus, we have achieved the technical result of changing the gear ratios of the gearbox without breaking the mechanical connection of the engine, transmission and chassis.

Предложенное техническое решение позволит уменьшить габариты трансмиссии и упростить управление автомобилем. Описанная трансмиссия выполнена из известных серийно выпускаемых элементов. The proposed technical solution will reduce the dimensions of the transmission and simplify driving. The described transmission is made of known commercially available items.

Claims (1)

Трансмиссия транспортных средств, содержащая сцепление и двухпоточную коробку передач с коаксиально расположенными входными валами, одни концы которых соединены с разными фрикционными дисками сцепления, а на других концах входных валов закреплены зубчатые колеса приводов промежуточных валов с блоками шестерен для передачи вращения с помощью зубчатых муфт выходному валу посредством установленных на нем зубчатых колес, каждое из которых зацеплено с двумя шестернями, установленными на различных промежуточных валах, отличающаяся тем, что в коробку передач введены дифференциалы, расположенные на промежуточных валах между блоками шестерен и зубчатыми колесами приводов промежуточных валов, а зубчатые колеса корпусов дифференциалов зацеплены с жестко сидящей на ведущем валу шестерней, причем зубчатые колеса корпусов дифференциалов выполнены с различным или одинаковым передаточным отношением при одинаковом межцентровом расстоянии. A vehicle transmission comprising a clutch and a two-threaded gearbox with coaxially located input shafts, one ends of which are connected to different friction clutch disks, and gear wheels of the drives of the intermediate shafts with gear blocks for transmitting rotation with gear couplings to the output shaft are fixed on the other ends of the input shafts by means of gears mounted on it, each of which is engaged with two gears mounted on different intermediate shafts, characterized in that then the differential gears are introduced into the gearbox, located on the intermediate shafts between the gear blocks and the gear wheels of the drives of the intermediate shafts, and the gears of the gears of the differential gears are engaged with the gear rigidly mounted on the drive shaft, and the gears of the gears of the differential gears are made with different or identical gear ratios with the same center-to-center ratio distance.