ПЕРЕДАЧА Российский патент 1994 года по МПК F16H3/02 F16H3/62 

Изобретение относится к передачам, в частности к зубчатым передачам с переменной скоростью, и прежде всего к передачам, используемым в транспортных средствах.

Широко известны передачи, содержащие установленные в корпусе входной и выходной валы, с которыми соединена солнечная шестерня трехзвенного механизма, водило которого и другая солнечная шестерня имеет возможность соединения с выходным валом, а коронная шестерня соединена с корпусом, и муфту соединения входного и выходного валов [1].

При использовании этой дополнительной передачи обеспечено три передаточных отношения при трех различных положениях муфты. Переключить такие передачи даже при наличии синхронизаторов сложно. Переключение требует от водителя большой сноровки и физического напряжения в связи с необходимостью выключения сцепления и отнимает много времени. Сложен механизм переключения из-за необходимости трех рабочих его положений, при этом для отсоединения трансмиссии нужно разорвать кинематическую связь в основной коробке передач. При этом велики потери передаваемой мощности из-за вращения многочисленных шестерен основной и дополнительной коробок передач даже на прямой передаче. Велики размеры трехзвенного механизма, поскольку он расположен в кинематической цепи на выходе, что вызывает увеличение размеров подшипников сателлитов, несущая способность которых, тем не менее, мала.

Известны передачи, содержащие установленные в корпусе вал отбора мощности, входной и выходной валы, с которыми соединена солнечная шестерня трехзвенного механизма, водило которого соединено с выходным валом, а коронная шестерня имеет возможность соединения с корпусом и выходным валом [2].

При использовании этой дополнительной передачи обеспечено два передаточных отношения при двух различных положениях муфты. Переключение передач обеспечено пневмоприводом, достаточно сложным по устройству и имеющим сравнительно большие габариты. Потери передаваемой мощности из-за сокращения числа вращающих шестерен меньше, чем в [1]. Заметно меньше размеры трехзвенного механизма, поскольку по крайней мере часть мощности передают через вал отбора мощности, но несущая способность подшипников сателлитов невелика, при этом чрезмерно велики по сравнению с трехзвенным механизмом размеры механизма переключения, конструкция которого сложна.

Известны передачи, содержащие установленные в корпусе валы, с двумя из которых соединены зацепленные между собой шестерня и зубчатое колесо, блокируемый трехзвеннный механизм, водило которого соединено с шестерней, а другое из звеньев имеет возможность соединения с корпусом, и муфту, установленную на валу, с которым соединено зубчатое колесо [3].

В этих передачах образованы две кинематические цепи: повышающая и понижающая передачи с трехзвенным механизмом. Потери передаваемой мощности невелики, особенно в случае передачи момента через повышающую передачу. Размеры блокируемого трехзвенного механизма определяются прежде всего размерами механизмов включения. Поскольку они выполнены дисковыми фрикционными, то размеры передачи велики. Эксплуатационные возможности передачи ограничены, поскольку трехзвенный механизм отделен от стенки установки солнечной шестерни механизмами, а передача момента по другой ветви включения сопряжена с дополнительными потерями. Перекомпоновка передачи приведет к усложнению ее конструкции.

Цель изобретения - повышение несущей способности и уменьшение габаритов.

Для этого в передаче, содержащей установленные в корпусе валы, с двумя из которых соединены зацепленные между собой шестерня и зубчатое колесо, блокируемый трехзвенный механизм, водило которого соединено с шестерней, а другое из звеньев имеет возможность соединения с корпусом и муфту, элементы которой установлены на валу, с которыми соединено зубчатое колесо, входной и выходной валы передачи расположены соосно, механизм блокировки трехзвенного механизма выполнен с кольцами, имеющими возможность перемещения коронной шестерни трехзвенного механизма, зубья и конические поверхности для взаимодействия с коническими поверхностями зубчатых венцов, один из которых закреплен на корпусе со стороны входного вала, а другой - на водиле. Солнечная шестерня трехзвенного механизма размещена у плиты корпуса со стороны входного вала.

Расположение входного и выходного валов соосно, выполнение механизма блокировки и соединения с корпусом с кольцами, имеющими возможность перемещения коронной шестерней трехзвенного механизма, зубья и конические поверхности для взаимодействия с коническими поверхностями зубчатых венцов, один из которых закреплен на корпусе со стороны входного вала, а другой на водиле, при этом солнечная шестерня трехзвенного механизма размещена у стенки корпуса со стороны входного вала, в передаче, содержащей установленные в корпусе валы, с двумя из которых соединены зацепленные между собой шестерня и зубчатое колесо, блокируемый трехзвенный механизм, водило которого соединено с шестерней, а другое из звеньев имеет возможность соединения с корпусом, и муфту, элементы которой установлены на валу, соединенным с зубчатым колесом, улучшит эксплуатационные свойства передачи при упрощении конструкции и уменьшении размеров, поскольку прямая передача из-за соосного расположения входного и выходного валов осуществлена без трансформации момента, блокируемому состоянию трехзвенного механизма соответствуют потери в одной зубчатой паре. Низшее передаточное число соответствует широкому диапазону передачи, поскольку трансформируется момент при остановленной коронной шестерне, при этом размеры механизма блокировки и соединения с корпусом невелики из-за выполнения его с блокирующими кольцами, перемещаемыми коронной шестерней. Реактивный момент замкнут на плиту установки передачи в коробке передач.

Расширению эксплуатационных возможностей передачи при упрощении ее конструкции и сокращении размеров и веса способствует то, что в передаче, охарактеризованной вышеприведенной совокупностью признаков, выходной вал выполнен со шлицами, контактирующими со шлицами зубчатого колеса и имеющими возможность зацепления со шлицами перемещаемого по входному валу элемента, и установка его на подшипнике, размещенном в стакане, на котором установлены ролики подшипника зубчатого колеса, а также установка шестерни на подшипнике, между внутренней обоймой которого и шестерней размещена ступица водила, соединенного с шестерней по шлицам, в выходной канавке которых размещено кольцо. Расширению эксплуатационных возможностей передачи при упрощении ее конструкции и сокращении размеров и веса способствует и то, что в передаче, охарактеризованной приведенной выше совокупностью признаков, перемещаемый элемент выполнен с имеющими блокирующие фаски зубьями и канавкой для размещения упругого толкателя, установленного в канавке кольца, оснащенного зубьями с блокирующими фасками, и относительно которого элемент имеет возможность осевого перемещения. Перемещаемый элемент выполнен со ступенчатыми зубьями, канавка в которых и упругий толкатель выполнены с прилегающими коническими поверхностями, а его ступица размещена в зоне коронной шестерни, снабженной зубчатой муфтой, в которой установлены зубчатые вкладыши, размещенные между ней и кольцами, на которых выполнены пазы для вкладышей и между которыми размещен толкатель, установленный в муфте, имеющей возможность центрирования по шайбе, закрепленной между зубчатым венцом и плитой корпуса, в котором установлено водило, через подшипник установленное на втором ведущем валу, с которым через зубчатую втулку соединена солнечная шестерня, осевое перемещение которой ограничено стопорным кольцом, размещенным в канавках солнечной шестерни и второго ведущего вала.

На фиг. 1 изображена передача, продольный разрез; на фиг. 2 - двухступенчатый механизм передачи; на фиг. 3 - механизм блокировки; на фиг. 4 - муфта прямой передачи; на фиг. 5 - муфта, включенное состояние; на фиг. 6 - муфта, блокирующее кольцо и вкладыши; на фиг. 7 - муфта и толкатель; на фиг. 8 - элементы синхронизирующего устройства, вид сверху; на фиг. 9 - элементы муфты.

Передача содержит корпус 1, присоединенный к картеру 2 коробки передач 3. В корпусе 1 установлены валы 4, 5, 6 и 7. С валом 6 соединена шестерня 8, а с валом 5 - зубчатое колесо 9. Передача содержит блокируемый трехзвенный механизм 10. Водило 11 трехзвенного механизма 10 соединено с шестерней 8. Другое из звеньев механизма 10 имеет возможность соединения с корпусом 1. Передача содержит муфту 12. Элементы муфты 12 установлены на валу 5. Шестерня 8 и колесо 9 зацеплены между собой. Входной вал 4 и выходной вал 5 расположены соосно. В связи с этим элемент 13 муфты 12 установлен на валу 4. Механизм блокировки 14 трехзвенного механизма 10 выполнен с кольцами 15 и 16. Кольца 15 и 16 имеют возможность перемещения коронной шестерней 17 трехзвенного механизма 10. Кольца 15 и 16 выполнены с зубьями 18 и 19 и с коническими поверхностями 20 и 21 для взаимодействия с коническими поверхностями 22 и 23 зубчатых венцов 24 и 25. Венец 24 закреплен на корпусе 1 со стороны входного вала 4, венец 25 - на водиле 11. Солнечная шестерня 26 трехзвенного механизма 10 размещена у плиты 27 корпуса 1 со стороны входного вала 4. Расположение валов 4 и 5 соосно, выполнение механизма блокировки с кольцами 15 и 16, имеющими возможность перемещения коронной шестерней 17, зубья 18 и 19 и конические поверхности 20 и 21 для взаимодействия с коническими поверхностями 22 и 23 зубчатых венцов 24 и 25, один из которых, а именно венец 24 на корпусе 1 со стороны вала 4, а другой - на водиле 11. Солнечная шестерня 26 размещена у плиты 27 корпуса 1 со стороны вала 4, в передаче, содержащей валы 4, 5, 6 и 7, с двумя из которых, а именно 6 и 5 соединены зацепленные между собой шестерня 8 и зубчатое колесо 9, блокируемый механизм 10, водило 11 которого соединено с шестерней 8, а другое из звеньев имеет возможность соединения с корпусом 1, и муфту 12, элементы которой установлены на валу 5, соединенным с зубчатым колесом 9, улучшит эксплуатационные свойства передачи при упрощении конструкции и уменьшении размеров, поскольку прямая передача из-за соосного расположения валов 4 и 5 осуществлена без трансформации, блокируемому состоянию механизма 10 соответствуют потери в паре шестерня 8 - колесо 9, а меньшее передаточное число соответствует широкому диапазону передачи, поскольку трансформируется момент при остановленной коронной шестерне 17. Размеры механизма 10 невелики из-за выполнения его с кольцами 15 и 16, перемещаемыми шестерней 17, при этом реактивный момент замкнут на плиту 27. Установленный на входном валу 4 элемент 13 выполнен со шлицами 28, взаимодействующими со шлицами 29 вала 4. Элемент 13 имеет шлицы 30. Шлицы 30 выполнены для зацепления со шлицами 31 вала 5. Со шлицами 31 взаимодействуют шлицы 32, выполненные на колесе 9. Вал 5 установлен на подшипнике 33, размещенном в стакане 34, установленном в крышке 35, прикрепленной к корпусу 1. На стакане 34 установлены ролики 36 подшипника 37, установленного в колесе 9. В валу 5 размещен подшипник 38. Шестерня 8 установлена на подшипниках 39 и 40. Конические двойные подшипники 39 установлены в стакане 41 с буртом 42. Подшипник 40 размещен в перемычке 43. Между внутренней обоймой подшипника 40 и шестерней 8 размещено водило 11. Водило 11 по шлицам 44 соединено с шестерней 8. Их осевое перемещение ограничено кольцом, установленным в выходной канавке шлиц 44.

Выполнение выходного вала 5 со шлицами 31, контактирующими со шлицами 32 колеса 9 и имеющими возможность зацепления со шлицами 30 перемещаемого по входному валу 4 элемента 13, и установка его на подшипнике 33, размещенном в стакане 34, на котором установлены ролики 36 подшипника 37 колеса 9, а также установка шестерни 8 на подшипнике 40, между внутренней обоймой которого и шестерней 8 размещено водило 11, по шлицам 44 соединенное с шестерней 8, в выходной канавке которых размещено кольцо, в передаче, охарактеризованной вышеприведенной совокупностью признаков, способствует улучшению эксплуатационных свойств передачи при упрощении ее конструкции и уменьшении размеров, поскольку при прямой передаче обеспечена надежная передача момента с вала 4 на вал 5, обеспечивающего за счет подшипников 38, 33 и 37 соосное их расположение и правильность зацепления колеса 9 с шестерней 8, опертой на подшипники 39 и 40, которые, помимо того, что содействуют этому контакту шестерни 8 и колеса 9, располагают в разных с подшипником 37 плоскостях, что при малых габаритах передачи обеспечивает ей высокую работоспособность. Перемещаемый элемент 13 выполнен с зубьями 47. Зубья 47 выполнены с блокирующими фасками 48. В зубьях 47 выполнена канавка 49. В канавке 49 размещен упругий толкатель 50. Толкатель 50 размещен в канавке 51 конического кольца 52. Кольцо 52 оснащено зубьями 53. Зубья 53 выполнены с блокирующими фасками 54. Толкатель 50 имеет возможность осевого перемещения относительно элемента 23. Элемент 13 выполнен со ступенчатыми в осевом направлении зубьями 47. Канавка 49 выполнена с конической поверхностью 55. Толкатель 50 имеет ответную коническую поверхность 56. Ступица 57 перемещаемого элемента 13 размещена в зоне торца коронной шестерни 17. Коронная шестерня 17 с противоположной стороны снабжена зубчатой муфтой 58. В муфте 58 установлены зубчатые вкладыши 59. Зубчатые вкладыши 59 размещены между муфтой 58 и кольцами 15 и 16. На кольцах 15 и 16 выполнены пазы 60 для размещения вкладышей 59. Вкладыши 59 установлены в кольцах 15 и 16 с зазором. Между кольцами 15 и 16 размещен толкатель 61, установленный в муфте 58. Между плитой 27 и зубчатым венцом закреплена шайба 62. По шайбе 62 имеет возможность центрирования коронная шестерня 17. В зубчатом венце 24 на подшипнике 63 установлено водило 11. Водило 11 и шестерня 8 через подшипник 64 установлены на втором ведущем валу 6. С валом 6 через зубчатую втулку 65 соединена солнечная шестерня 26. Осевое перемещение шестерни 26 ограничено стопорным кольцом 66. Стопорное кольцо 66 установлено в канавках солнечной шестерни 26 и вала 6. Выполнение перемещаемого элемента 13 с имеющими блокирующие фаски 48 зубьями 47 и канавкой 49 для размещения толкателя 50, установленного в канавке 51 кольца 52, оснащенного зубьями 53 с блокирующими фасками 54, и относительно которого толкатель 50 имеет возможность осевого перемещения. Элемент 13 выполнен со ступенчатыми зубьями, канавка 49 в которых и толкатель 50 выполнены с прилегающими коническими поверхностями 55 и 56, а его ступица 57 размещена в зоне коронной шестерни 17, снабженной зубчатой муфтой 58, в которой установлены зубчатые вкладыши 59, размещенные между ней и кольцами 15 и 16, на которых выполнены пазы 60 для вкладышей 59 и между которыми размещен толкатель 61, установленный в муфте 58, имеющей возможность центрирования по шайбе 62, закрепленной между зубчатым венцом 24 плитой 27 корпуса 1, в котором установлено водило 11, через подшипник 64 установленное на втором ведущем валу 7, с которым через зубчатую втулку 65 соединена солнечная шестерня 26, осевое смещение которой ограничено стопорным кольцом 66, размещенным в канавках солнечной шестерни 26 и вала 7, в передаче, охарактеризованной вышеприведенной совокупностью признаков, способствует улучшению эксплуатационных возможностей передачи при упрощении ее конструкции, поскольку при существе изначально обеспечено взаимодействие элемента 13 и кольца 52. Площадь их взаимодействия достаточно велика, что обеспечивает сравнительно малые усилия при взаимодействии и их равномерное распределение, которое обеспечивает перемещение без перекосов кольца 52, надежную блокировку перемещения элемента 13 и четкую разблокировку кольца 52 и элемента 13 для обеспечения элементов муфты 12 соединения по шлицам 28 и 29. Ступенчатые зубья 47 обеспечивают надежное срабатывание толкателя 50 как в процессе включения и выключения муфты 12 и пропорциональное нарастанию усилия, зависящего, в частности, от угла наклона конических поверхностей 55 и 56 толкателя 50 и элемента 13, и поскольку реактивный момент замкнут на корпус 1, ориентированные по зубьям муфты 58 шестерни 17 вкладыши 59 обеспечивают четкое взаимодействие муфты 58 и колец 15 и 16. Конические поверхности 20, 21 и 22, 23 выполнены на большем диаметре, что обеспечило большую поверхность взаимодействия колец 15 и 16 и венцов 24 и 25, несмотря на меньшие диаметральные размеры зубьев синхронизирующего устройства, малые осевые размеры которого тем более способствуют четкому взаимодействию его элементов. При фиксированном положении водила 11 и шестерни 17, последней при включении низшей передачи, и плавающей установке шестерни 26 высокая работоспособность обеспечена равномерным распределением нагрузок в зубчатом зацеплении и между зубьями устройства синхронизации, а сокращение размеров достигнуто как размещением подшипника 63, так и кольца 66.

Передача работает так.

При вращении ведущего вала 4 вращается и элемент 13. При перемещении элемента 13 к зубчатому колесу 9 коническая поверхность кольца 52 взаимодействует с конической поверхностью колеса 9. Поскольку колесо 9 неподвижно, происходит поворот на некоторый угол элемента 13 относительно кольца 52, при этом взаимодействуют поверхности фасок 47 и 54. Из-за взаимного смещения фасок 47 и 54 и их упора друг в друга, обеспечено препятствие перемещению элемента 13 в сторону колеса 9. Трение между коническими поверхностями обеспечивает разгон колеса 9. После того, как частоты вращения вала 4 и колеса 9 сравняются под действием усилия, приложенного к элементу 13 произойдет взаимный проворот элемента 13 и кольца 52 по поверхностям фасок 47 и 54 и совпадение зубьев и впадин соответственно элемента 13 и кольца 52. В связи с этим элемент 13 получает возможность дальнейшего перемещения к колесу 9. Упругий толкатель 50 размыкается при взаимном смещении конических поверхностей 55 и 56 соответственно элемента 13 толкателя 50, что позволит элементу 13 сместиться в крайнее положение и обеспечить зацепление внутренних шлиц 30 со шлицами 31 вала 5, т.е. обеспечена передача момента от ведущего 4 к ведомому валу передачи. Передача момента обеспечена без потерь в зубчатых зацеплениях, находящихся под нагрузкой.

Выключение прямой передачи осуществляется в обратном порядке, при этом упругий толкатель 50 сжимается при движении его конической поверхности 56 по конической поверхности 55 элемента 13, обеспечивая в крайнем положении фиксированное размещение на элементе 13 кольца 52, что исключает непроизводительные затраты мощности в паре кольцо 52 - колесо 9. При вращении второго ведущего вала 7 вращается и солнечная шестерня 26. Для включения понижающей ступени коронную шестерню 17 перемещают в осевом направлении к плите 27. Муфта 58 шестерни 17 увлекает за собой толкатель 61. Толкатель 61 перемещает кольцо 15. Кольцо 15 конической поверхностью 20 взаимодействует с конической поверхностью 22 венца 24. Вращение солнечной шестерни 26 вызывает вращение сателлитов относительно остановленного водила 11. Вращение сателлита вызывает вращение шестерни 17. Вращение шестерни 17 приводит к повороту кольца 15 относительно муфты 58. Поворот кольца 15 относительно муфты 58 осуществляется в пределах зазора между вкладышем 59 и кольцом 15. При это блокирующие фаски на зубьях муфты 58 упираются в фаски на зубьях кольца 15. До установки муфты 58 ее нельзя продвинуть далее. После остановки муфты 58 происходит разблокировка, т.е. разворот кольца 15 под действием усилия, приложенного к муфте 58. При дальнейшем перемещении муфты 58 сжимается толкатель 61, и зубья муфты 58 входят в зацепление с зубьями венца 24. Шестерня 17 затормаживается, и вращение солнечной шестерни 26 вызывает обкатку сателлитов по шестерне 17, что вызывает вращение водила 11. Момент с водила 11 через шлицы 44 поступает на шестерню 8. Шестерня 8 передает вращение колесу 9. Колесо 9 передает момент через шлицы 32 шлицам 31 выходного вала 5. При блокировке трехзвенного механизма 10 происходят аналогичные действия, только зубья муфты 58 входят в зацепление с зубьями венца 25. В этом случае водило 11 вращается с той же частотой, что и солнечная шестерня 26, т.е. второй входной вал 7. При трансформации момента в коробке передач второй входной вал 7 может изменять частоту своего вращения в широких пределах. Диапазон этого изменения частоты вращения за счет двух ступеней, обеспечиваемых механизмом 10, существенно расширяется, при этом при его блокировке нет потерь передаваемой мощности в механизме 10, как нет их при осуществлении прямой передачи с входного вала 4 на выходной вал 5. Тем самым расширены эксплуатационные возможности передачи при малых ее габаритах, и весе, надежна и работоспособна при моментах, характеризующих грузовые транспортные средства большой грузоподъемности.

Изобретение относится к передачам, в частности к передачам с переменной скоростью, и прежде всего в передачам, используемым в транспортных средствах. Для этого входной и выходной валы передачи расположены соосно, механизм блокировки трехзвенного механизма выполнен с кольцами, имеющими возможность перемещения коронной шестерней трехзвенного механизма. Зубья и конические поверхности для взаимодействия с коническими поверхностями зубчатых концов, один из которых закреплен на корпусе со стороны входного вала, а другой - на водиле. Солнечная шестерня размещена у плиты корпуса со стороны входного вала. При вращении ведущего вала вращается и перемещаемый элемент. При его перемещении к зубчатому колесу коническая поверхность кольца взаимодействует с конической поверхностью колеса. Поскольку колесо неподвижно, происходит поворот на некоторый угол перемещаемого элемента относительно кольца. При этом взаимодействуют поверхности фасок и их упора друг в друга, обеспечено препятствие перемещению элемента в сторону колеса. Трение между коническими поверхностями обеспечивает разгон колеса. После того, как частоты вращения входного вала и колеса сравняются под действием усилия, приложенного к перемещаемому элементу, произойдет взаимный проворот элемента и кольца по поверхностям фасок и совпадение зубьев и впадин перемещаемого элемента и кольца. Перемещаемый элемент получает возможность дальнейшего перемещения к колесу, упругий толкатель разжимается при взаимном смещении конических поверхностей элемента и толкателя. Это позволит перемещаемому элементу сместиться в крайнее положение и обеспечить зацепление внутренних шлиц со шлицами выходного вала, т.е. обеспечивается передача момента от ведущего к ведомому валу передачи. 1 з.п.ф-лы, 9 ил.

1. ПЕРЕДАЧА, содержащая корпус с плитой, установленные в нем входной, выходной и промежуточные валы, шестерню и зубчатое колесо, находящиеся в зацеплении и установленные каждое на своем валу, блокируемый планетарный трехзвенный механизм с установленным на валу шестерни водилом, механизм блокировки, зубчатую скользящую муфту, установленную на валу зубчатого колеса, отличающаяся тем, что, с целью повышения несущей способности и уменьшения габаритов, входной и выходной валы расположены соосно, солнечная шестерня трехзвенного механизма установлена на промежуточном валу со стороны плиты корпуса и входного вала, скользящая муфта выполнена со ступенчатыми по длине зубьями, каждый из которых выполнен с блокирующими фасками и пазом, передача снабжена установленными на зубчатом колесе зубчатым кольцом, выполненным с пазом и блокирующими фасками на зубчатом венце, упругим толкателем, установленным в пазу кольца с возможностью радиального перемещения относительно кольца и взаимодействия с пазом скользящей муфты. 2. Передача по п.1, отличающаяся тем, что механизм блокировки выполнен с двумя зубчатыми синхронизирующими кольцами, зубчатыми венцами по числу колец с коническими фрикционными поверхностями на ступице, зубчатой муфтой, жестко связанной с коробкой шестерней трехзвенного механизма, каждое из синхронизирующих колец выполнено с коническими опорными поверхностями и установлено с возможностью взаимодействия с зубчатой муфтой на ступице своего зубчатого венца.