ДВУХСТУПЕНЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 1994 года по МПК F16H3/78 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двухступенчатым передачам, которые используют в коробках передач транспортных машин.

Известны двухступенчатые передачи, содержащие соединенный с картером коробки передач корпус, в котором установлено центральное колесо с наружными зубьями, зацепленное с установленными на водиле сателлитами, с которыми зацеплено центральное колесо с внутренними зубьями, оснащенное устройством поочередного соединения с корпусом и с центральным колесом с наружными зубьями. Устройство соединения содержит зубчатую муфту, наружные зубья которой имеют возможность взаимодействия с зубчатым венцом, выполненным на корпусе, а внутренние зубья, по которым она установлена на зубчатом венце, выполненном на центральном колесе с внутренними зубьями, - с зубчатым венцом, закрепленным на центральном колесе с наружными зубьями. На зубчатой муфте установлен толкатель, фиксируемый относительно нее под действием пружины и обеспечивающий перемещение конических блокирующих колец к соответствующим коническим поверхностям, которыми оснащен корпус и зубчатый венец, закрепленный на центральном колесе с наружными зубьями [1].

Эти двухступенчатые передачи предназначены, прежде всего, для применения на автомобиле. В этом случае размер их, особенно осевой, будет чрезвычайно велик, поскольку для обеспечения их работоспособности нужны значительные фрикционные конические поверхности.

Известны двухступенчатые передачи, содержащие соединенные с картером трансмиссии корпус, в котором установлено центральное колесо с наружными зубьями, зацепленное с установленными на водиле сателлитами, с которыми зацеплено центральное колесо с внутренними зубьями, имеющее возможность перемещения в осевом направлении для соединения с зубчатыми венцами, один из которых связан с водилом, а другой - с корпусом [2].

Осевой размер этих передач меньше, однако невозможно переключение передач на ходу, что исключает применение их в коробках передач автомобилей, поскольку нет синхронизации элементов при переключении передач.

Известны двухступенчатые передачи, содержащие прикрепленный к картеру коробки передач корпус, в котором установлено центральное колесо с наружными зубьями, зацепленное с установленными на водиле сателлитами, с которыми зацеплено центральное колесо с внутренними зубьями, имеющее возможность перемещения в осевом направлении для соединения с блокирующими кольцами, имеющими конические поверхности для взаимодействия с коническими поверхностями зубчатых венцов, один из которых связан с водилом, а другой - с картером коробки передач [3].

Эти двухступенчатые передачи предназначены для использования в коробках передач транспортных машин, поскольку взаимодействие зубчатой муфты с зубчатыми венцами происходит только после их синхронизации. При использовании этой совокупности признаков в качестве демультипликатора и соединении центрального колеса с наружными зубьями с элементами коробки передач по условиям размещения центрального колеса с внутренними зубьями замыкают на неподвижное звено - корпус, закрепленный на картере коробки передач, и, в данном случае, передающий реактивный момент на длине, определяемой осевыми габаритами двухступенчатой передачи. Величина этого момента почти равна трансформированному трансмиссией до водила моменту. Она значительна, что требует выполнение корпуса двухступенчатой передачи достаточной прочности и жесткости, а это вызывает резкое увеличение массы корпуса. Масса двухступенчатой передачи увеличивается и из-за выполнения одинаковыми зубьев центрального колеса с внутренними зубьями и зубьев синхронизатора. Конструкция двухступенчатой передачи сложна хотя бы потому, что установлены толкатели для каждого из блокирующих колес. Невелика работоспособность и мал срок службы этой передачи и из-за центровки зубчатой муфты только по зубьям сателлитов.

Цель изобретения - повышение надежности и срока службы передачи при сокращении ее размеров и веса путем изменения взаимного расположения элементов передачи и характера их взаимодействия.

Для достижения этой цели в двухступенчатой передаче, содержащей прикрепленный к картеру коробки передач корпус, в котором установлено центральное колесо с наружными зубьями, зацепленными с установленными на водиле сателлитами, с которыми зацеплено центральное колесо, и внутренними зубьями, имеющее возможность перемещения в осевом направлении для соединения с блокирующими кольцами, имеющими конические поверхности для взаимодействия с коническими поверхностями зубчатых венцов, один из которых соединен с водилом, а другой связан с картером коробки передач, центральное колесо с внутренними зубьями жестко связано с зубчатой муфтой, в которой установлены зубчатые вкладыши, размещенные между ней и блокирующими кольцами, на которых выполнены пазы для вкладышей и между которыми размещен толкатель, установленный в муфте. Жесткое соединение зубчатой муфты и центрального колеса с внутренними зубьями, в котором установлены зубчатые вкладыши, размещенные между ней и блокирующими кольцами, на которых выполнены пазы для вкладышей и между которыми размещен толкатель, установленный в муфте, повысит надежность и срок службы передачи при сокращении ее размеров и веса, поскольку реактивный момент непосредственно замкнут на картер коробки передач. Ориентированные по зубьям зубчатой муфты вкладыши обеспечивают четкое взаимодействие последней и блокирующих колец. Конические поверхности выполнены на большем диаметре, что обеспечило большую поверхность взаимодействия колец и венцов, несмотря на меньшие диаметральные размеры зубчатых венцов синхронизирующего устройства, малые осевые размеры которого способствуют четкому взаимодействию его элементов. Повышению срока службы передачи при сокращении ее размеров и веса способствует и то, что зубчатая муфта имеет возможность центрирования по шайбе, установленной на картере коробки передач между стенкой и зубчатым венцом, в котором на подшипнике установлено водило, через подшипник установленное на ведущем валу передачи, с которым через зубчатую втулку соединено центральное колесо с наружными зубьями, осевое перемещение которого ограничено стопорным кольцом, размещенным в канавках последнего и ведущего вала.

Возможность центрирования центрального колеса с внутренними зубьями по шайбе, закрепленной между картером коробки передач и зубчатым венцом, в котором на размещенном в зоне осей сателлитов подшипника установлено водило, через подшипник установленное на ведущем валу передачи, с которым через зубчатую втулку соединено центральное колесо с наружными зубьями, осевое перемещение которого ограничено стопорным кольцом, размещенным в канавках последнего и ведущего вала, в передаче, охарактеризованной вышеприведенной совокупностью признаков, способствует повышению срока службы передачи при сокращении ее размеров и веса, поскольку при фиксированном положении водила и центрального колеса с внутренними зубьями в процессе включения низшей передачи, и плавающей установке центрального колеса наружными зубьями высокая работоспособность обеспечена равномерным распределением нагрузок в зубчатом зацеплении и между зубьями устройства синхронизации. Сокращение размеров достигнуто как размещением подшипника водила, так и стопорного кольца.

На фиг. 1 изображена двухступенчатая передача, продольный разрез; на фиг. 2 - муфта, блокирующая кольцо и вкладыши; на фиг. 3 - муфта и толкатель; на фиг. 4 - элементы синхронизирующего устройства, вид сверху.

К картеру 1 коробки 2 передач прикреплена плита 3 и корпус 4 двухступенчатой передачи. С валом 5 коробки 2 передач связано центральное колесо 6 с наружными зубьями. Центральное колесо 6 зацеплено с установленными на водиле 7 сателлитами 8. С сателлитами 8 зацеплено центральное колесо 9 с внутренними зубьями. Центральное колесо 9 имеет возможность перемещения в осевом направлении для соединения с блокирующими кольцами 10 и 11. Блокирующие кольца 10 и 11 имеют конические поверхности 12 и 13 для взаимодействия с коническими поверхностями 14 и 15 зубчатых венцов 16 и 17 Зубчатый венец 17 соединен с водилом 7. Зубчатый венец 16 связан с картером 1 коробки передач 2. Передача содержит толкатель 18. Центральное колесо 9 жестко связано с зубчатой муфтой 19. В зубчатой муфте 19 установлены зубчатые вкладыши 20. Зубчатые вкладыши 20 размещены в радиальном направлении между муфтой 9 и блокирующими кольцами 10 и 11. На блокирующих кольцах 10 и 11 выполнены пазы 21 для размещения вкладышей 20. Вкладыши 20 установлены в блокирующих кольцах 10 и 11 с зазором, что обеспечивает ограниченный поворот каждого из них относительно муфты 19. Между кольцами 10 и 11 размещен толкатель 18, установленный в муфте 19. Ориентированные по зубьям муфты 19 вкладыши 20 обеспечивают четкое взаимодействие муфты 19 и блокирующих колец 10 и 11. Конические поверхности 12, 13 и 14, 15 выполнены на большем диаметре, что обеспечило большую поверхность взаимодействия колец 10 и 11 и венцов 16 и 17, несмотря на меньшие диаметральные размеры зубьев синхронизирующего устройства, малые осевые размеры которого тем более способствуют четкому взаимодействию его элементов. На плите 3 установлена шайба 22. Шайба 22 размещена между стенкой картера 1 коробки 2 передач и зубчатым венцом 16. По шайбе 22 имеет возможность центрирования центральное колесо 9. В зубчатом венце 16 на подшипнике 23 установлено водило 7. Подшипник 23 размещен в зоне осей 24 сателлитов 8. Водило 7 через подшипник 25 установлено на ведущем валу 5 передачи. С валом 5 через зубчатую втулку 26 соединено центральное колесо 6. Осевое перемещение центрального колеса 6 ограничено стопорным кольцом 27. Стопорное кольцо 27 размещено в канавке 28 центрального колеса 6 и в канавке 29 вала 5. Возможность центриpования центрального колеса 9 по шайбе 22, закрепленной между картером 1 коробки передач 2 и зубчатым венцом 16, способствует повышению срока службы передачи при сокращении ее размеров и веса, поскольку при фиксированном положении водила 7 и центрального колеса 9 в процессе включения низшей передачи и плавающей установке центрального колеса 6 высокая работоспособность обеспечена равномерным распределением нагрузок в зубчатом зацеплении и между зубьями устройства синхронизации. Сокращение размеров достигнуто как размещением подшипника 23 водила 7, так и кольца 27.

Двухступенчатая передача работает следующим образом.

При вращении вала 5 коробки 2 передач вращается центральное колесо 6. Для включения понижающей ступени центральное колесо 9 перемещают в осевом направлении к плите 3. Муфта 19 увлекает за собой толкатель 18. Толкатель 18 перемещает блокирующее кольцо 10. Кольцо 10 конической поверхностью 12 взаимодействует с конической поверхностью 14 венца 16. Вращение центрального колеса 6 вызывает вращение сателлитов 8 относительно остановленного водила 7. В свою очередь вращение сателлитов 8 вызывает вращение центрального колеса 9. Вращение колеса 9 приводит к повороту блокирующего кольца 10 относительно муфты 19. Поворот кольца 10 относительно муфты 19 осуществляется в пределах зазора между вкладышем 20 и кольцом 10. При этом блокирующие фаски на зубьях муфты 19 упираются в фаски на зубьях кольца 10. До остановки муфты 19 ее нельзя продвинуть далее. После остановки муфты 19 происходит разблокировка, т. е. разворот кольца 10 под действием усилия, приложенного к муфте 19. При дальнейшем перемещении муфты 19 сжимается толкатель 18, и зубья муфты 19 входят в зацепление с зубьями венца 16. Колесо 9 затормаживается, и вращение центрального колеса 6 вызывает обкатку сателлитов 8 по колесу 9, что вызывает вращение водила 7. При включении прямой передачи происходят аналогичные действия, только зубья муфты 19 входят в зацепление с зубьями венца 16, что приводит к блокировке трехзвенного механизма, и водило 7 вращается с той же частотой, что и центральное колесо 6.

Использование: в машиностроении. Сущность изобретения: передача содержит центральные колеса, водило с сателлитами, зубчатые венцы с коническими поверхностями, блокирующие кольца с зубьями и коническими поверхностями, зубчатую муфту и толкатель. В блокирующих кольцах выполнены пазы. Зубчатые вкладыши размещены в пазах. Толкатель расположен в зубчатой муфте между зубчатыми вкладышами. Шайба установлена между корпусом и зубчатым венцом. Стопорное кольцо размещено в канавках центрального колеса с наружными зубьями. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. ДВУХСТУПЕНЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА, содержащая корпус, установленные в нем центральное колесо с наружными зубьями, центральное колесо с внутренними зубьями, установленное с возможностью осевого перемещения, водило с сателлитами, зубчатые венцы с коническими поверхностями, один из которых связан с водилом, другой - с корпусом, блокирующие кольца с зубьями и коническими поверхностями для взаимодействия с коническими поверхностями зубчатых венцов и зубчатую муфту, жестко связанную с центральным колесом с внутренними зубьями для взаимодействия с зубчатыми венцами и блокирующими кольцами, и толкатель, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и срока службы передачи при сокращении ее размеров и веса путем взаимного расположения элементов и характера их взаимодействия, в блокирующих кольцах выполнены пазы, передача снабжена размещенными в пазах зубчатыми вкладышами, а толкатель расположен между последними и установлен в зубчатой муфте. 2. Передача по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена установленной между стенкой корпуса и зубчатым венцом шайбой для центрирования зубчатой муфты, зубчатой втулкой, с помощью которой с ведущим валом соединено центральное колесо с наружными зубьями, и размещенным в канавках последнего стопорным кольцом для ограничения осевого перемещения центрального колеса с наружными зубьями, а водило через подшипник установлено на ведущем валу.