С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Восьмиступенчатая коробка передач

Восьмиступенчатая коробка передач


Восьмиступенчатая АКПП – предел развития технологий

Компания ZF завершает работу над восьмиступенчатым «автоматом», немецким ответом на аналогичную КПП от Lexus. Заказчики новой коробки -- концерны BMW и Volkswagen, причем последний планирует устанавливать ее даже на компактные модели Audi.

Когда-то, на заре массового автомобилизма, степень крутизны машины определялась не цифрами, характеризующими мощность и динамику, а просто количеством цилиндров двигателя. Четыре цилиндра или меньше -- начальный уровень, шесть -- солидно, но не верх роскоши, а вот с восьми «горшков» под капотом начиналась настоящая респектабельность. Прямой впрыск, турбонаддув и прочие инженерные изыски давно и окончательно свели на нет такую градацию, но ей на смену пришел новый показатель технического совершенства, формально очень похожий: число передач в коробке-«автомате».

История автоматических трансмиссий начиналась в конце 30-х годов прошлого века с двух и трех ступеней, а годов с 60-х почти до конца двадцатого столетия в порядке вещей были четырехступенчатые АКПП. Более низкая по сравнению с «механикой» надежность и ремонтопригодность, повышенный расход топлива и «задумчивость» при смене передач воспринимались водителями как неизбежная плата за избавление от необходимости дергать рычаг и топтать педаль сцепления. Но развитие технологий (в первую очередь -- в сфере электронных систем управления, пришедших на смену гидравлическим) дало мощный толчок гонке передач, и с начала 90-х годов на немецких моделях премиум-класса начали появляться пятиступенчатые коробки.

Дальше -- больше: в 2002 году компания ZF, один из лидеров в данной области, удивила мир шестиступенчатым «автоматом», еще через год Mercedes представил свою АКПП с красноречивым названием 7G-Tronic. А в 2007-м дебютировал Lexus LS460 с силовым агрегатом, состоящим сразу из двух «восьмерок» -- двигателя и коробки передач, -- и тут же удостоился титула World Car Of The Year 2007. В Европе к этому явно были не готовы: сообщения о разработке восьмиступенчатого «автомата» от ZF появились сразу же после сенсационной премьеры «Лексуса», но лишь сейчас немецкие «коробочники» объявили о готовности поставлять оный на конвейеры VW и BMW начиная с будущего года.

В планетарном масштабеПланетарная передача представляет собой частный случай зубчатой передачи, состоящей из трех звеньев. Если рассматривать вариант с прямозубыми шестернями, в центре находится так называемое солнечное колесо, соосно с ним располагается кольцевая шестерня, а между ними, в зацеплении с тем и другим, -- несколько (число может быть разным) колес-сателлитов одинакового размера. Оси сателлитов соединяет деталь под названием водило, вращающаяся, в свою очередь, вокруг того же центра, что и два главных зубчатых колеса.

Почему же конструкторы идут на такие ухищрения ради того, чтобы добавить лишнюю ступень в коробке? Ведь в отличие от механических коробок, где для этого нужно, грубо говоря, поставить еще одну пару шестерен, в традиционных «автоматах» используются более сложные и громоздкие планетарные механизмы, где зубчатые колеса находятся в постоянном зацеплении, а смена передач осуществляется посредством блокировки вращения одного из трех звеньев передачи. И если первые АКПП имели один планетарный ряд, то в четырехступенчатой коробке их уже два, а при количестве передач от пяти до восьми -- три. Очевидно, именно поэтому ZF не увеличила количество ступеней до девяти: потребовалось бы вводить четвертый планетарный ряд, что неоправданно усложнило бы конструкцию, и без того уже сверхсложную.

Но не будем углубляться в технические дебри, а вернемся к преимуществам многоступенчатых «автоматов» -- точнее, к главному из них, которое весьма наглядно иллюстрируют цифры расхода топлива, приводимые производителями. Например, пресловутый Lexus LS460 расходует на 100 километров пути в среднем на литр бензина меньше, чем предыдущая модель, имевшая менее мощный двигатель и пятиступенчатую АКПП. В зависимости от режима движения это составляет от 6 до 13%экономии топлива. А новая восьмиступенчатая коробка от ZF дает еще более потрясающие результаты, если верить данным Audi, чья модель А8 последнего поколения станет первым автомобилем концерна VW, получившим данный агрегат. По сравнению с прежней «восьмеркой», оснащенной аналогичным двигателем в блоке с шестиступенчатым «типтроником», расход сократился на 1,0-2,4 л/100 км, или на 14-18%, -- и это при выросшей массе автомобиля и лучшей разгонной динамике!

Основная причина такого «ухудшения аппетита» довольно проста -- если, опять же, не вдаваться в тонкости. Каждый ДВС имеет режим максимальной эффективности, лежащий в довольно узком диапазоне оборотов, и чем более продолжительное время он работает в этом режиме, тем меньше расходует топлива. Отсюда и раздражающее многих из нас стремление современных «автоматов», чуть что, перейти на повышенную ступень, а чем этих ступеней больше, тем, соответственно, больше и возможностей это делать. Правда, в случае с ZF дело не только в этом, но еще и в том, что немецкие инженеры научили свою коробку работать совместно с системой «старт-стоп», которая глушит двигатель при остановках и запускает при трогании.

Еще одно достижение немецкой компании -- компактность новой конструкции, дающая возможность устанавливать восьмиступенчатый «автомат» не только на топ-модели. Помимо Audi A8 и будущей А7, вскоре такую трансмиссию получит и VW Passat в самых мощных версиях, а инсайдеры в той же Audi утверждают, что в перспективе не исключено ее применение даже в моделях «гольф-класса», таких как новая А3. Уточним еще раз: речь идет не о роботизированной механической коробке типа DSG с двумя сцеплениями, которая в семиступенчатом варианте ставится даже на VW Polo, а о настоящем, классическом «автомате». Похоже, полноценной альтернативы ему по-прежнему нет, и специалисты компании ZF в очередной раз блестяще это доказали.

Четырехступенчатая коробка передач и пятиступенчатая КПП: что лучше

Долгое время основными типами КПП на легковых авто оставалась четырехступенчатая «механика» и  трехступенчатый автомат. Далее, с учетом увеличения мощности ДВС и максимальной скорости, указанные трансмиссии получили по одной дополнительной ступени.  

Что касается МКПП, пятиступенчатая коробка передач сменила 4-х ступенчатый агрегат, при этом такая доработка фактически имеет только плюсы. В случае с АКПП, старые 3-х ступенчатые автоматы были доработаны и получили 4-ю повышающую передачу, что также оказалось преимуществом.

Однако позже, с учетом более жестких требований  касательно экономичности и экологичности автомобилей, появились 6-и ступенчатые версии МКПП, пятиступенчатые автоматы, шестиступенчатые АКПП и т.д. В этой статье мы рассмотрим, какие плюсы и минусы имеет пятиступенчатая механика по сравнению с 4-х ступенчатой, а также поговорим о преимуществах и недостатках, которые имеет четырехступенчатая КПП автомат по сравнению с 5 или 6 ступенчатыми АКПП.

Четырехступенчатая и пятиступенчатая МКПП

Итак, на смену так называемой «четырехступке» достаточно быстро пришла «пятиступка». Сразу отметим, пятиступенчатая коробка передач механика не сильно отличается от 4-х ступенчатой КПП по устройству (форма задней крышки и другие элементы похожи). Главной отличительной особенностью является размещение пятой ступени (скорости, передачи), которая стоит в конце вторичного вала.

Пятиступенчатая коробка передач получила такие же передаточные числа, как и четырехступенчатая коробка передач. Большинство деталей также одинаковые, так как пятиступенчатая коробка изготовлена на основе четырехступенчатой. Коробка 5МТ имеет первичный, вторичный и промежуточный валы. Конструктивно первичный вал такой же, как и у четырехступенчатой коробки, однако вторичный вал получил несколько отличную заднюю часть, где установлены элементы пятой передачи.

Если точнее, в заднем торце промежуточного вала имеется резьбовое отверстие, куда вкручивается болт крепления блока шестерен пятой передачи, а также заднего хода. Сама пятая передача и задний ход находятся в полости задней крышки, ступица муфты синхронизатора пятой передачи установлена вместе с ведомой шестерней заднего хода на вторичном валу. Далее, за ступицей, установлена упорная шайба и втулка, где стоит шестерня пятой передачи.

Указанная дополнительная пятая передача была использована для того, чтобы позволить двигателю работать с меньшими оборотами при езде на высокой скорости. С одной стороны, такое решение увеличивает ресурс ДВС и КПП, а с другой позволяет экономить топливо.

Простыми словами, владельцам автомобилей с 4-х ступенчатой МКПП хорошо знакома ситуация, когда при движении по трассе со скоростью от 100-120 км/ч и выше на четвертой передаче обороты двигателя высокие, двигатель и коробка сильно шумят под нагрузкой, повышен расход топлива. Чтобы повысить комфорт, остается только снизить скорость.

Именно для решения указанной задачи конструкторы и внедрили 5 передачу, чтобы снизить нагрузку на двигатель и КПП, уменьшить шумы и повысить топливную экономичность.

Как правило, пятая передача является повышающей (повышенной), включать ее рекомендуется на скорости от 80-100 км/ч на ровной дороге. При этом дальнейшее увеличение количества ступеней возможно и практикуется (например, МТ6), однако зачастую большинство МКПП имеют 5 передач. Причина — необходимость постоянно переключать передачи самим водителем, что затрудняет управление ТС.

Если говорить о недостатках, 5-и ступенчатая коробка более требовательна к уровню масла в КПП, чем четырехступка. Если масла в коробке недостаточно, часто бывает так, что именно 5 передача первой выходит из строя, КПП начинает выть и сильно шуметь под нагрузкой.

Пятиступенчатая коробка передач автомат и четырехступенчатая АКПП

Хорошо известно, что в основе гидромеханических АКПП лежит планетарная передача. При этом достаточно долго самым распространенным оставался 4-х ступенчатый автомат, который сегодня считается устаревшим на фоне АКПП с большим количеством ступеней. Так вот, в свое время владельцы 3-х ступенчатых автоматов после появления версий с 4-й передачей отмечали значительное повышение комфорта, снижение расхода топлива и ряд других положительных моментов.

При этом новая АКПП не стала менее надежной, то есть сохранился ресурс, которым славился старый 3-х ступенчатый автомат. Казалось бы, дальнейшее увеличение числа передач  до 5, 6 и выше позволит еще больше улучшить АКПП, которую не нужно переключать вручную (как на МКПП). Однако на практике это не совсем так. Давайте разбираться.  

С одной стороны, всего 4 передачи по сравнению с 5 или 6 скоростями вполне можно считать устаревшим решением. Коробка автомат 4AT переключается медленнее, отличается некоторой задумчивостью, в момент переключений (особенно на холодную) водитель может ощущать небольшие толчки и т.д. Также данные АКПП расходуют много горючего (в среднем, на 20-30% больше, чем МКПП и на 10-15% больше, чем пятиступенчатые автоматы).

Еще при езде по трассе с высокой скоростью обороты двигателя высокие, что изнашивает мотор и коробку, а также снижает комфорт. Также нужно отметить, что указанные коробки нуждаются в большом количестве трансмиссионной жидкости ATF (8-10 литров и более). 

Однако с другой стороны огромным плюсом таких коробок является надежность, большой ресурс и отличная ремонтопригодность, чего не скажешь о более современных аналогах. Автомат 4-х ступенчатый был создан давно, наибольшее распространение такая АКПП получила в середине 90-х и с тех пор хорошо изучена. Обслуживание не является сложным, замену масла в АКПП и масляных фильтров в коробке автомат вполне можно осуществить своими руками.

Также нет ничего сложно в том, чтобы снять гидроблок, заменит соленоиды, осуществить демонтаж всей коробки, снять гидротрансформатор с АКПП и т.д. Еще данные автоматы не так склонны к перегреву, не отличаются предельно высокой требовательностью к качеству масла.

Их можно вполне нормально эксплуатировать в городе, где не предполагается постоянная езда с высокой скоростью. На трассе же 4-х передач хватает для комфортного перемещения со средними скоростями около 120-130 км/ч.   

На многих моделях автомобилей с 4-х ступенчатой АКПП прямо с завода стоит отдельный масляный радиатор, что значительно улучшает охлаждение масла в коробке автомат. На практике, старая 4-х ступенчатая АКПП (при условии соблюдения правил по уходу, обслуживанию и эксплуатации) вполне может отходить 250-300 тыс. км. и более.

Добавим, что сегодня также можно встретить новые модели авто (преимущественно бюджетные), где стоит указанная АКПП. В среднем и премиальном сегменте такие автоматы больше не ставят, заменив их, как минимум, 5-и ступенчатыми агрегатами. При этом на вторичном рынке старые 4-х ступенчатые коробки по понятным причинам пользуются большим спросом.

  • Теперь перейдем к более современным 5 и 6 ступенчатым АКПП, которые имеют широкое распространение. Указанные АКПП разработаны не так давно, всего лет 10 назад их можно было встретить только не машинах высокого класса. Однако сегодня пятиступка автомат стоит даже на бюджетных моделях.

Коробки данного типа работают лучше, плавно и быстро переключают передачи, более экономичны. Разгон получается более активным, горючее расходуется почти также, как и на 5-и ступенчатых МКПП. Также данные автоматы требуют меньше масла, а также зачастую официально считаются и вовсе необслуживаемыми (жидкость залита в АКПП на весь срок службы агрегата). 

Рекомендуем также прочитать статью о том, какие коробки автомат самые надежные. Из этой статьи вы узнаете об автоматических трансмиссиях, которые отличаются большим сроком службы и долговечностью.

Так вот, вроде бы одни плюсы. На самом деле, основной проблемой таких КПП стало снижение ресурса на 30-50% по сравнению со старыми 4-х ступенчатыми автоматами. Более того, раз АКПП необслуживаемая, конструктивно такие коробки могу и вовсе не иметь поддона, а фильтры спрятаны глубоко внутри самой АКПП.

Получается, если коробку нужно обслужить, эта процедура становится сложной и трудоемкой, так как требуется разбирать сам агрегат. Как показывает практика, в обслуживании нуждается любая АКПП, то есть масло нужно менять. Также в замене нуждаются и фильтры. Причем, комплексное обслуживание АКПП должно выполняться не через 100-150 тыс. км, а каждые 40-50 тыс. В противном случае коробка может начать пинаться уже к 80-120 тыс. км, а на 150 и вовсе выйдет из строя.

Еще современные автоматы часто могут иметь радиатор охлаждения масла АКПП, который интегрирован в основной радиатор системы охлаждения двигателя. Другими словами, отдельного радиатора АКПП не предусмотрено. На деле, охлаждения современному автомату может быть недостаточно, коробка автомат перегревается, особенно в пробках или под нагрузками.

Что в итоге

Если суммировать приведенную выше информацию, то в случае с МКПП увеличение числа передач принесло только плюсы. При этом с автоматами дела обстоят иначе. Современные автоматические коробки попросту не имеют ресурса своих более простых предшественников.

Часто срок безотказной службы АКПП на новых авто не превышает отметку в 150 тыс. км. С одной стороны, при покупке новой машины такого ресурса вполне хватит на 3-5 лет, а более высокая экономичность и отсутствие необходимости обслуживать коробку позволяет заметно экономить деньги владельца. Есть примеры, когда при правильном подходе сэкономленных средств даже хватало на то, чтобы через 3 года поменять весь автомобиль или капитально отремонтировать АКПП.

Однако с другой стороны, а именно для вторичного рынка, данная ситуация по понятным причинам неприемлема. Мало кто хочет купить машину от первого владельца, где через 10-15 тыс. км. необходим дорогостоящий ремонт АКПП или замена всей коробки на контракт с неизвестной историей.

Именно по этой причине старые и надежные автоматы на 4 передачи продолжают оставаться самым востребованным и дорогостоящим решением на рынке б/у авто как на фоне вариаторов и роботов, так и на фоне современных гидромеханических коробок автомат.

Ступенчатая коробка передач. Устройство и принцип действия

Механическая коробка (переключения) передач (МКПП или МКП) — разновидность коробки передач, механизм, предназначенный для ступенчатого изменения передаточного отношения, в котором выбор передачи осуществляется оператором (водителем) вручную. Названа так, поскольку весь её основной функционал реализуется исключительно за счёт механических устройств, без применения гидравлических или электрических элементов (в отличие от гидромеханической или электромеханической трансмиссий, содержащих в своей конструкции, соответственно, гидравлические и электрические элементы).

Ступенчатые простые коробки передач широко применяются в трансмиссиях транспортных средств, так как отличаются простотой конструкции и надежностью в эксплуатации. К коробкам передач этого вида предъявляются следующие требования:

  • высокие тягово-динамические качества ТС
  • высокая прочность, жесткость, надежность и долговечность
  • высокий КПД, особенно на наиболее употребляемых передачах
  • легкость управления и бесшумность работы
  • надежное фиксирование включенной и выключенной передач, недопущение одновременного включения двух передач
  • малые размеры и масса

Предъявляемые требования определяют рациональную конструкцию коробки передач и ее отдельных частей.

На большинстве изучаемых колесных транспортных средствах устанавливаются пятиступенчатые трехходовые простые коробки передач (пять ступеней для движения вперед и одна ступень заднего хода). Число «ходов» коробки передач соответствует числу подвижных элементов, с помощью которых осуществляется включение тех или иных передач.

Пятиступенчатая коробка передач имеет 3 вала:

  • ведущий 7, связанный при помощи сцепления с коленчатым валом двигателя
  • ведомый 5, установленный соосно с ведущим валом 7 и соединенный с карданной передачей
  • промежуточный вал 6 с закрепленными на нем шестернями

Валы установлены на подшипниках качения в картере, служащем одновременно и масляным резервуаром, с наливным, контрольным и сливным отверстиями, а также вентиляционным устройством. В картере закреплена ось с установленным на ней на подшипниках блоком 7 шестерен ЗХ. Шестерня 17 выполнена заодно с ведущим валом и находится в постоянном зацеплении с соответствующей шестерней 16 промежуточного вала, в результате чего промежуточный вал получает от ведущего вала вращение с постоянным передаточным числом, которое определяется отношением числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей. Шестерни ведомого вала (кроме шестерни I передачи и ЗХ) находятся в постоянном зацеплении с соответствующими шестернями промежуточного вала, но установлены на ведомом валу свободно (могут вращаться относительно вала, но не перемещаться вдоль него). Поэтому, хотя промежуточный вал при работе двигателя и включенном сцеплении будет вращаться, вращение к ведомому валу, а следовательно, и к ведущим колесам движителя передаваться не будет (нейтральное положение).

Рис. Схема пятиступенчатой коробки передач

Включение передач обеспечивается двумя синхронизаторами — 2 и 3 и шестерней 4 I передачи и ЗХ, которые установлены на ведомом валу на шлицах и могут перемещаться вдоль вала. Механизм переключения передач содержит рычаг управления, валики (штоки) с вилками, перемещающими синхронизаторы и каретку 4, фиксаторы и предохранительное замковое устройство, установленные в крышке коробки передач. Синхронизаторы имеют зубчатые венцы, которые при включении передач входят в зацепление с соответствующими зубчатыми венцами шестерен постоянного зацепления, что обеспечивает передачу вращающего момента на ведомый вал и далее к ведущим колесам движителя. Передаточное число между промежуточным и ведомым валами определяется отношением числа зубьев шестерни ведомого вала к числу зубьев шестерни промежуточного вала. Передаточное число между ведущим и ведомым валами, т. е. общее передаточное число коробки передач представляет собой произведение двух передаточных чисел, одно из которых — между ведущим и промежуточным валами, а другое — между промежуточным и ведомым валами.

Чем больше передаточное число коробки передач, тем больше при одном и том же вращающем моменте двигателя вращающий момент, передаваемый к ведущим колесам, а скорость движения ТС соответственно меньше. На I передаче, когда передаточное отношение самое большое, обычно осуществляют трогание ТС с места и первоначальный разгон, а также движение в особо трудных условиях. Включение I передачи обеспечивается передвижением шестерни 4 вперед и введением ее в зацепление с шестерней 8 промежуточного вала. По мере улучшения условий движения осуществляется включение более высоких передач с меньшими передаточными числами, когда не требуется значительного увеличения тяговой силы на ведущих колесах, а скорость движения ТС возрастает.

Высшей в приведенной схеме коробки передач является V передача, которая получается соединением ведущего 1 и ведомого 5 валов при помощи зубчатых венцов ведущего вала и синхронизатора 2; передаточное число в этом случае равно единице (прямая передача).

При движении ТС на прямой передаче промежуточный вал коробки передач вращается вхолостую.

Задний ход обеспечивается перемещением шестерни 4 назад и введением ее в зацепление с одной шестерней блока 7 3Х. Другая шестерня блока находится в постоянном зацеплении с шестерней 11, жестко связанной (закрепленной с помощью шпонки) с промежуточным валом.

Вращающий момент передается от ведущего вала к ведомому через следующие детали:

  • при включении I передачи — через шестерни 16, 17, 8 и 4
  • II — через шестерни 16, 17, 9, 10 и синхронизатор 3
  • III — через шестерни 16,17, 12, 13 и синхронизатор 3
  • VI — через шестерни 16,17,14, 15 и синхронизатор 2
  • V — через шестерню 16 и синхронизатор 2
  • ЗХ — через шестерни 16, 17, 11, блок шестерен 7 и шестерню 4

Для более плавного зацепления и бесшумной работы шестерни постоянного зацепления обычно выполняют косозубыми. Углы и направление наклона зубьев на различных парах шестерен подбирают так, чтобы осевые силы на валах получались наименьшими. Эти осевые силы обычно воспринимаются радиальным шариковым подшипником, устанавливаемым на одном из концов вала. Другой конец вала опирается на роликовый цилиндрический подшипник. Этим предотвращается возникновение дополнительных напряжений в подшипниках в результате теплового удлинения валов. Гнезда подшипников закрываются крышками с уплотнительными прокладками. В случае выхода конца вала наружу в крышках устанавливают уплотнения, предотвращающие вытекание смазки. Этому же способствуют маслосгонные канавки на валах.

Смазывание деталей в коробке передач осуществляется разбрызгиванием при вращении шестерен или с помощью масляного насоса. Для смазывания используют специальные трансмиссионные масла.

Коробка передач обычно крепится к картеру сцепления и устанавливается вместе с двигателем на эластичных опорах на раме.

Для примера на рисунке приведен продольный разрез коробки передач автомобиля КамАЗ.

В последнее время наблюдается тенденция к установке на транспортных средствах большой грузоподъемности, предназначенных для тяжелых условий работы, дополнительной коробкой передач — понижающей или ускоряющей (в некоторых случаях — одновременно обеих). Наличие понижающей дополнительной коробки передач, обычно устанавливаемой за основной в одном и том же картере, позволяет увеличить общее передаточное число между двигателем и ведущими колесами при движении на всех передачах в основной коробке передач. Ускоряющая дополнительная коробка передач, устанавливаемая обычно перед основной в одном с нею картере, позволяет увеличить скорость движения ТС и уменьшить вращающие моменты на валах основной коробки передач. Кроме того, в основной коробке передач устанавливают 2 промежуточных вала, а шестерни постоянного зацепления выполняют прямозубыми, что позволяет уменьшить размеры и массу коробки передач.

Рис. Коробка передач (продольный разрез) автомобиля КамАЗ: 1 — ведущий вал; 2 — крышка заднего подшипника ведущего вала; 3 — регулировочная прокладка; 4 — шток рычага; 5 — опора штока; 6 — пружина; 7 — опора рычага переключения передач; 8 — ось блока шестерен ЗХ; 9 — блок шестерен ЗХ; 10 — роликоподшипник; 11 — верхняя крышка; 12 — крышка заднего подшипника ведомого вала; 13 — задний шарикоподшипник ведомого вала; 14 — втулка; 15 — фланец крепления карданного вала; 16 — крышка подшипника; 17— сферический роликоподшипник; 18 — промежуточный вал; 19 — картер коробки передач; 20 — ведомый вал; 21 — крышка переднего подшипника промежуточного вала; 22 — картер сцепления; 23 — вилка выключения сцепления; 24 — вал вилки выключения сцепления; 25 — муфта выключения сцепления

Восьмиступенчатая коробка передач

Изобретение относится к транспортному машиностроению, трансмиссии транспортных машин.

Известны агрегаты трансмиссии - коробки передач (КП) со ступенчатым изменением передаточных чисел, содержащие шестерни, валы, опоры, устройства переключения передач, применяемые на отечественных и зарубежных автомобилях. (1. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета. - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с; 2. Автомобиль: Основы конструкции/ Вишняков Н.Н. и др. - М.: Машиностроение, 1986. - 304 с).

Эти агрегаты конструктивно сложны и металлоемки.

Наиболее близкой к предлагаемой восьмиступенчатой КП является коробка передач автомобиля КА3-4540.

Восьмиступенчатая КП автомобиля КА3-4540 (1. стр.68, рис.40; 2. стр.139, рис.106,6) состоит из основной четырехступенчатой коробки передач и двухступенчатого встроенного делителя, которые обеспечивают 8 передач переднего хода и две передачи заднего хода.

Недостатки описанного трансмиссионного агрегата заключаются в недостаточном диапазоне КП (отношение передаточных чисел низшей и высшей передач), который ограничен из-за увеличенного диаметра шестерни входного вала, так как в торце расположена опора выходного вала, длина КП увеличена из-за удлинителя для наружной опоры входного вала.

Задачами изобретения являются: расширение эксплуатационных и компоновочных характеристик транспортного средства при увеличении диапазона КП, уменьшении длины КП, повышении долговечности.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что:

Восьмиступенчатая коробка передач содержит картер с размещенными в нем входным, выходным и промежуточным валами, входной и выходной валы установлены соосно, а промежуточный вал установлен параллельно этим валам, на валах расположены пары шестерен переднего хода и на выходе коробки передач ряд шестерен заднего хода, причем ведущая шестерня заднего хода зацеплена с ведомой через дополнительную шестерню, установленную на отдельной оси, трехпозиционная муфта выходного вала расположена между шестернями, которые свободно установлены на валу, ведущая шестерня входного вала и три шестерни промежуточного вала закреплены на валах, при этом наконечник выходного вала с двухпозиционной муфтой переключения установлен в опоре промежуточной стенки, в этом наконечнике расположена опора входного вала, трехпозиционная муфта переключения входного вала расположена между шестернями, которые свободно установлены на валу рядом с опорой, трехпозиционная муфта промежуточного вала расположена между шестернями, свободно установленными на валу и зацепленными с ведущими шестернями, закрепленными на входном валу.

Допускается, что ряд шестерен заднего хода расположен на входе коробки передач, на входном валу свободно установлена шестерня с двухпозиционной муфтой переключения, на зубчатом венце наконечника выходного вала установлена трехпозиционная муфта переключения.

На фиг.1 изображена кинематическая схема трехвальной сосной КП 8R4 (8 передач переднего хода и 4 передачи заднего хода), содержащей 10 шестерен для передач переднего хода и 3 шестерни для передач заднего хода, 4 муфты переключения передач, в нижней части приведены номера пар шестерен переднего хода (1П-5П) и обозначение ряда шестерен заднего хода -R.

На фиг.2 приведена лучевая диаграмма этой КП с таблицей положений муфт переключения на различных передачах. В верхней части таблиц обозначены включенные в работу пары шестерен (1П-5П) или ряд шестерен заднего хода (R). На горизонтальных шкалах приведены в логарифмическом виде величины передаточных чисел пар шестерен и передач. Крайние горизонтали соответствуют входному и выходному валам, а средняя - промежуточному. Входной вал соответствует Т8 на верхней горизонтали слева. Чем значительнее наклон луча направо, тем больше передаточное число. Левый наклон луча (Л) указывает на ускоряющий режим работы пары шестерен. Наклон луча каждой пары шестерен постоянный на любом участке лучевой диаграммы.

На фиг.3 на входном валу 2 закреплена ведущая шестерня заднего хода 7, зацепленная с ведомой шестерней заднего хода 18 через дополнительную шестерню 19, установленную на отдельной оси 20, ведомая шестерня переднего хода 12 свободно установлена на выходном валу 3 и зацеплена с ведущей шестерней 13, закрепленной на промежуточном валу 4.

На фиг.4 приведена лучевая диаграмма КП с таблицей положений муфт переключения на различных передачах.

В опорах картера КП 1 расположены входной 2, выходной 3 и промежуточный 4 валы. Входной 2 и выходной 3 валы расположены соосно, а промежуточный вал 4 установлен параллельно им. В опоре промежуточной стенки 5 картера КП 1 установлен наконечник 6 выходного вала 3. Внутренний конец входного вала 2 расположен в наконечнике 6. На входном валу 2 закреплены или изготовлены совместно с валом ведущие шестерни переднего хода 7, 8 и свободно установлены шестерни 9, 10. Ведомые шестерни 11 и 12 свободно установлены на выходном валу 3. На промежуточном валу 4 закреплены ведущая шестерня заднего хода 13 и три шестерни переднего хода 14, 15, 16, свободно установлены ведомые шестерни переднего хода 17 и 18, зацепленные соответственно с шестернями 8, 7 входного вала 2. Ведомая шестерня заднего хода 12 свободно установлена на выходном валу 3, зацеплена с дополнительной шестерней заднего хода 19, закрепленной на отдельной оси 20. Трехпозиционная муфта 21 (A) промежуточного вала 4 расположена между шестернями 17 и 18, которые свободно установлены на валу 4. Трехпозиционная муфта 22 (B) входного вала 2 расположена между шестернями 9 и 10, которые свободно установлены на валу 2, двухпозиционная муфта 23 (C) установлена на наконечнике 6 выходного вала 3, трехпозиционная муфта 24 (D) выходного вала 3 расположена на между шестернями 11 и 12, которые свободно установлены на валу 3.

Работа восьмиступенчатой КП осуществляется следующим образом (см. фиг.1-4):

Первая передача

Муфты А и D в левом положении (Л), муфта В - в нейтральном, а муфта С - в правом положении (см. фиг.2, табл. справа над т. 1). В работу включены 1-я и 5-я пары шестерен.

Крутящий момент (см. фиг.1) от входного вала 2 передается парой шестерен 7-18, муфтой 21 (А) на промежуточный вал 4, далее парой шестерен 14-11 и муфтой 24 (D) на выходной вал 3.

На лучевой диаграмме (см. фиг.2) эта передача представлена двумя лучами: луч 1Л выходит из Т8 слева на верхней горизонтали и направлен направо вниз к средней горизонтали, далее луч 5Л к Т1 справа на верхней горизонтали.

Вторая передача

Переключаем муфту А в правое положение - выключаем из работы 1-ю пару шестерен 7-18, включаем в работу 2-ю пару шестерен 8-17.

Крутящий момент от входного вала 2 по паре шестерен 8-17 муфтой А передается на промежуточный вал 4 и далее как на первой передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами:

2Л и 5Л от Т8 к Т2.

Третья передача

Перемещаем муфту В в левое положение, включаем в работу пару шестерен 9-16, муфту А - в нейтральное положение.

Крутящий момент передается от входного вала 2 муфтой В, парой шестерен 9-16 на промежуточный вал 4, далее как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: ЗЛ и 5Л от Т8 к Т3.

Четвертая передача

Перемещаем муфту В в правое положение - включаем в работу пару шестерен 10-15.

Крутящий момент от входного вала 2 по паре шестерен 10-15 передается муфтой 22 (В) на промежуточный вал 4, далее как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 4Л и 5Л от Т8 к Т4.

Пятая передача

Перемещаем муфты А и С в левое положение, включаем пару шестерен 8-17, муфты В и D перемещаем в нейтральное положение.

Крутящий момент передается от входного вала 2 парой шестерен 8-17, муфтой 21(A) на промежуточный вал 4, далее парой шестерен 15-10, муфтой 23(C) на выходной вал 3.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: 1Л и 4Л от Т8 к Т5.

Шестая передача

Перемещаем муфту А в правое положение, включаем в работу пару шестерен 8-17.

Крутящий момент передается от входного вала 2 парой шестерен 8-17 по муфте 21 (А), на промежуточный вал 4, далее как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: 2Л и 4Л от Т8 к Т6.

Седьмая передача

Перемещаем муфту В в левое положение включаем пару шестерен 9-16, муфту А - в нейтральное положение.

Крутящий момент передается от входного вала 2 муфтой В, парой шестерен 9-16 на промежуточный вал 4, далее как на предыдущих двух передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: 3Л и 4Л от Т8 к Т7.

Восьмая передача - прямая

Перемещаем муфту В в правое положение.

Крутящий момент передается от входного вала 2 муфтой В, корпусом шестерни 10, муфтой С на наконечник 6 и выходной вал 3. На лучевой диаграмме эта передача представлена в Т8

Первый задний ход - 1R

Муфту А перемещаем в левое положение, муфты С и D - в правое положение, муфту В - в нейтральное (см. фиг.2, табл. справа над 1R)

Крутящий момент от входного вала 2 передается по шестерням 7-18, муфтой А на промежуточный вал 4, рядом шестерен 13-19-12, муфтой D на выходной вал 3, который вращается в направлении противоположном вращению входного вала 2.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: луч 1Л из Т8 слева на верхней горизонтали направо вниз к средней горизонтали, далее пологий луч R также направо вниз к т.1R на нижней горизонтали.

Второй задний ход - 2R

Муфта А перемещаем в правое положение, включаем пару шестерен 8-17. Крутящий момент передается от входного вала 2 парой шестерен 8-17, муфтой А на промежуточный вал 4, далее как на предыдущей передаче. На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи 2Л и R.

Третий задний ход - 3R

Муфту В перемещаем в левое положение, включаем пару шестерен 9-16, муфту А - в нейтральное положение.

Крутящий момент передается от входного вала 2 муфтой В, парой шестерен 9-16 на промежуточный вал 4, далее как на предыдущих передачах. На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи 3Л и R.

Четвертый задний ход - 4R

Муфту В перемещаем в правое положение, включаем пару шестерен 10-15.

Крутящий момент передается от входного вала 2 муфтой В, парой шестерен 10-15 на промежуточный вал 4, далее как на предыдущих передачах. На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи 4Л и R.

Первая передача (см. фиг.3 и 4)

Муфты А, В и D в правом положении (П), а муфта С - в нейтральном (см. фиг.4, табл. над т.1). В работу включены 1-я и 5-я пары шестерен.

Крутящий момент (см. фиг.3) от входного вала 2 передается парой шестерен 8-17, муфтой 21 (А) на промежуточный вал 4, далее парой шестерен 13-12 и муфтой 24 (D) на выходной вал 3.

На лучевой диаграмме (см. фиг.4) эта передача представлена двумя лучами: луч 1Л выходит из Т8 слева на верхней горизонтали и направлен направо вниз к средней горизонтали, далее луч 8Л к Т1 справа на верхней горизонтали.

Вторая передача

Муфту В перемещаем в левое положение - включаем в работу пару шестерен 9-16, муфту А - в нейтральное положение.

Крутящий момент от входного вала 2 по паре шестерен 9-16 муфтой В передается на промежуточный вал 4 и далее как на первой передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: 2Л и 5Л от Т8 к Т2.

Третья передача

Возвращаем муфты А и В в правое положение, включаем в работу пару шестерен 8-17, муфту (D) перемещаем в левое положение.

Крутящий момент передается от входного вала 2 парой шестерен 8-17, муфтой А на промежуточный вал 4, далее парой шестерен 14-11, муфтой D на выходной вал 3.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: 1Л и 4Л от Т8 к Т3.

Четвертая передача

Перемещаем муфту В в левое положение - включаем в работу пару шестерен 9-16, муфту А - в нейтральное положение.

Крутящий момент от входного вала 2 муфтой В по паре шестерен 9-16 передается на промежуточный вал 4, далее как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 2Л и 4Л от Т8 к Т4.

Пятая передача

Перемещаем муфты А, В и С в правое положение, включаем пару шестерен 8-17, муфту D перемещаем в нейтральное положение.

Крутящий момент передается от входного вала 2 парой шестерен 8-17, муфтой 21 (A) на промежуточный вал 4, далее парой шестерен 15-10, муфтой 23 (C) на выходной вал 3.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: 1Л и 3Л от Т8 к Т5.

Шестая передача

Перемещаем муфту В в левое положение, включаем в работу пару шестерен 9-16, а муфту А - в нейтральное положение.

Крутящий момент передается от входного вала 2 муфтой В, парой шестерен 9-16, на промежуточный вал 4, далее как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: 2Л и 3Л от Т8 к Т6.

Седьмая передача

Перемещаем муфты А и В в правое положение, включаем пару шестерен 8-17, муфту С перемещаем в левое положение.

Крутящий момент передается от входного вала 2 муфтой А, парой шестерен 8-17 на промежуточный вал 4, далее парой шестерен 16-9, муфтой С на выходной вал 3.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: 1Л и 2Л от Т8 к Т7.

Восьмая передача - прямая

Муфту В перемещаем в левое положение.

Крутящий момент передается от входного вала 2 через шестерню 8 муфтой В на шестерню 9, муфтой С на выходной вал 3. На лучевой диаграмме эта передача представлена в Т8

Первый задний ход - 1R

Муфту А перемещаем в левое положение, муфты В и D - в правое положение, муфту С - в нейтральное (см. фиг.4, табл. над т.1R).

Крутящий момент от входного вала 2 передается по шестерням 7-19-18, муфтой А на промежуточный вал 4, парой шестерен 13-12, муфтой D на выходной вал 3, который вращается в направлении противоположном вращению входного вала 2.

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: луч 1Л из Т8 слева на верхней горизонтали направо вниз к средней горизонтали, далее пологий луч R также направо вниз к T.1R на нижней горизонтали.

Второй задний ход - 2R

Муфту D перемещаем в левое положение.

Крутящий момент передается от входного вала 2 рядом шестерен 7-19-18, муфтой А на промежуточный вал 4, далее парой шестерен 14-11, муфтой D на выходной вал 3. На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи R и 2Л.

Третий задний ход - 3R

Муфту С перемещаем в правое положение включаем пару шестерен 15-10, муфту D - в нейтральное положение.

Крутящий момент передается от входного вала 2 рядом шестерен 7-19-18, муфтой А на промежуточный вал 4, далее парой шестерен 15-10, муфтой С на выходной вал 3. На лучевой диаграмме этой соответствуют лучи R и 3Л.

Четвертый задний ход - 4R

Муфту С перемещаем в левое положение, включаем пару шестерен 16-9.

Крутящий момент передается от входного вала 2 рядом шестерен 7-19-18, муфтой А на промежуточный вал 4, далее парой шестерен 16-9, муфтой С на выходной вал 3. На лучевой диаграмме этой передаче соответствуют лучи R и 4Л.

Технико-экономическая эффективность заключается в следующем:

1. Устранение опоры выходного вала из торца входного вала позволяет увеличить величину передаточного числа пары шестерен привода промежуточного вала без увеличения межосевого расстояния, габаритов и массы КП, что расширяет диапазон КП и эксплуатационные возможности транспортного средства. КП автомобиля КАЗ 4500 имеет диапазон 9,42 при среднем интервале 1,378. На фиг.2 и 4 приведены данные для диапазона 12 при среднем интервале между передачами 1,426. При этом на фиг.1 и 2 передаточные числа пар шестерен составят: U1=1,3783=2,901; U5=1,3784=4,137; диапазон - D=U1×U5=2,901×4,137=12. Если уравнять передаточные числа крайних пар шестерен, то для того же диапазона 12 получим U1=U5=1,4263,5=3,464.

2. Размещение обеих опор входного вала внутри картера КП уменьшает длину агрегата за счет устранения удлинителя для внешней опоры входного вала.

3. Установка дополнительной опоры выходного и входного валов в средней части КП повышает долговечность КП за счет улучшения условий работы зубчатых зацеплений при уменьшении изгибных деформаций валов при снижении их длины.

1. Восьмиступенчатая коробка передач, содержащая картер с размещенными в нем входным, выходным и промежуточным валами, входной и выходной валы установлены соосно, а промежуточный вал установлен параллельно этим валам, на валах расположены пары шестерен переднего хода и на выходе коробки передач ряд шестерен заднего хода, причем ведущая шестерня заднего хода зацеплена с ведомой через дополнительную шестерню, установленную на отдельной оси, трехпозиционная муфта выходного вала расположена между шестернями, которые свободно установлены на валу, ведущая шестерня входного вала и три шестерни промежуточного вала закреплены на валах, отличающаяся тем, что наконечник выходного вала с двухпозиционной муфтой переключения установлен в опоре промежуточной стенки, в этом наконечнике расположена опора входного вала, трехпозиционная муфта переключения входного вала расположена между шестернями, которые свободно установлены на валу рядом с опорой, трехпозиционная муфта промежуточного вала расположена между шестернями, свободно установленными на валу и зацепленными с ведущими шестернями, закрепленными на входном валу.

2. Восьмиступенчатая коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что ряд шестерен заднего хода расположен на входе коробки передач, на входном валу свободно установлена шестерня с двухпозиционной муфтой переключения, на зубчатом венце наконечника выходного вала установлена трехпозиционная муфта переключения.

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости