ПЛАНЕТАРНАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ Российский патент 1997 года по МПК F16H3/44 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано, в частности на автомобилях и тракторах.

В трансмиссиях транспортных средств большой мощности широко используются планетарные коробки передач, имеющие минимальный вес и габариты. При этом отмечается тенденция к увеличению общего числа передач до восьми-девяти, что дает возможность повысить производительность и экономичность.

Известна планетарная коробка передач фирмы Аллисон, в состав которой входит четыре планетарных ряда, четыре тормоза и две муфты [1] Эта коробка передач имеет пять передач переднего хода и по крайней мере одну заднего хода. Недостатком является малое число передач при относительно большом числе планетарных рядов и элементов управления. Для получения максимальной производительности транспортной машины требуется большее число передач.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является планетарная коробка передач [2] содержащая расположенные в корпусе входной и выходной валы, 2 управляемые муфты, 5 управляемых тормозов, 4 планетарных ряда, включающий каждый центральное колесо с наружными зубьями, центральное колесо с внутренними зубьями и водило с сателлитами, при этом центральное колесо с наружными зубьями первого ряда связано с входным валом, водило первого ряда - с центральным колесом с внутренними зубьями четвертого ряда, центральные колеса с наружными зубьями второго, третьего и четвертого рядов соединены между собой, центральное колесо с внутренними зубьями второго ряда связано с водилом третьего ряда, центрально колесо с внутренними зубьями третьего ряда соединено с водилом четвертого ряда и с выходным валом, первый, второй третий и четвертый тормозы связаны с центральным колесом с внутренними зубьями первого ряда, центральным колесом с наружными зубьями второго ряда, водилом второго ляда и водилом третьего ряда соответственно. В этой коробке передач имеется пятый планетарный ряд, водило которого связано с пятым тормозом, центральное колесо с наружными зубьями с входным валом, центральное колесо с внутренними зубьями с входным валом, центральное колесо с внутренними зубьями с водилом первого ряда. При этом обеспечивается получение восьми передач переднего хода и нескольких передач заднего хода. Недостатком прототипа является наличие большого числа планетарных рядов, что приводит к увеличению габаритов, массы и усложняет в итоге конструкцию.

Техническая сущность изобретения состоит в том, что в планетарной коробке передач, содержащей расположенные в корпусе входной и выходной валы, 2 управляемые муфты, 5 управляемых тормозов, 4 планетарных ряда, включающий каждый центральное колесо с наружными зубьями, центральное колесо с внутренними зубьями и водило с сателлита, при этом центральное колесо с наружными зубьями первого ряда связано с входным валом, водило первого ряда - с центральным колесом с внутренними зубьями четвертого ряда, центральные колеса с наружными зубьями второго, третьего и четвертого рядов соединены между собой, центральное колесо с внутренними зубьями второго ряда связано с водилом третьего ряда, центральное колесо с внутренними зубьями третьего ряда соединено с водилом четверного ряда и с выходными валом, первый, второй, третий и четвертый тормозы связаны с центральным колесом с внутренними зубьями первого ряда, центральным колесом с наружными зубьями второго ряда, водилом второго ряда и водилом третьего ряда соответственно, согласно изобретению водило первого ряда соединено с пятым тормозом, первая муфта предназначена для связи входного вала и водила первого ряда, вторая муфта центрального колеса с внутренними зубьями первого ряда и центрального колеса с наружными зубьями второго ряда.

Заявляемая планетарная коробка передач содержит 4 планетарных ряда, 2 муфты, 5 тормозов и обеспечивает получение 9 передач переднего хода и передачи заднего хода. По сравнению с прототипом уменьшено число планетарных рядов с 5 до 4, при этом число передач переднего хода возросло с 8 до 9. Упрощение конструкции достигнуто путем введения новых связей между звеньями планетарных рядов и элементов управления.

По структуре коробка содержит два последовательно связанных двухстепенных механизма. К первому двухстепенному механизму относится первый ряд с первой муфтой и первым тормозом, три других ряда с тормозами образуют другой двухстепенной механизм. У заявляемой коробки передач с помощью второй муфты введена дополнительная связь между двухстепенными механизмами. Это позволило увеличить частоту использования элементов управления, сократив при этом число рядов в коробке передач до четырех при сохранении неизменным общего числа передач.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема коробки передач; на фиг. 2 - второй вариант коробки передач, у которого изменена компоновка и переставлены местами второй и четвертый ряды.

Планетарная коробка передач (фиг. 1) содержит соосно расположенные входной 1, промежуточный 2 и выходной 3 валы, пять управляемых тормозов 4, 5, 6, 7, 8, две управляемые муфты 9 и 10, и четыре планетарных ряда. Первый планетарный ряд содержит центральное колесо с наружными зубьями 11, водило 12 с сателлитами 13, центральное колесо с внутренними зубьями 14, второй ряд
центральное колесо с наружными зубьями 15, водило 16 с сателлитами 17, центральное колесо с внутренними зубьями 18, третий ряд центральное колесо с наружными зубьями 19, водило 20 с сателлитами 21, центральное колесо с внутренними зубьями 22, четвертый ряж центральное колесо с наружными зубьями 23, водило 24 с сателлитами 25, центральное колесо с внутренними зубьями 26.

Входной вал 1 связан с центральным колесом с наружными зубьями 11 и через муфту 9 с водилом 12, промежуточный вал 2 соединен с водилом 12 и с центральным колесом с внутренними зубьями 26, выходной вал 3 связан с центральным колесом с внутренними зубьями 22 и водилом 24. Центральные колеса с наружными зубьями 15, 19, 23 соединены между собой и через муфту 10 с центральным колесом внутренними зубьями 14. Центральное колесо с внутренними зубьями 18 связано с водилом 20, тормоза 4 8 соединены с водилом 12, центральным колесом 14, центральным колесом 15, водилом 16, и водилом 20 соответственно.

Планетарная коробка (фиг. 2) имеет аналогичные связи звеньев. Отличие состоит в том, что четвертый планетарный ряд со звеньями 23 26 расположен между первым и вторым рядами, а выходной вал 3 проходит внутри центральных колес 23, 15, 19.

Коробка передач работает следующим образом.

При включении двух элементов управления из числа указанных тормозов и муфт звенья коробки передач соединяются определенным способом, в результате чего реализуются передаточные отношения на передачах. Последовательность включения тормозов и муфт на передачах следующая:
I муфта 10 и тормоз 8;
II муфта 10 и тормоз 7;
III тормоза 5 и 8;
IV тормоза 5 и 7;
V тормоза 5 и 6;
VI муфта 9 и тормоз 8;
VII муфта 9 и тормоз 7
VIII муфта 9 и тормоз 6;
IX муфты 9 и 10;
X муфта 10 и тормоз 4.

В таблице указаны включаемые на передачах муфты и тормозы и даны значения передаточных чисел, рассчитанные для следующих соотношений чисел зубьев центральных колес:
Z₁₄/Z₁₁= 1,7; Z₁₈/Z₁₅= 3,0; Z₂₂/Z₁₉ 3,0; Z₂₆/Z₂₃= 3,5.

На первой передаче переднего хода включены муфта 10 и тормоз 8. Нагрузка передается с входного вала 1 на выходной вал 3 двумя потоками. Первый поток направлен через центральное колесо 11, водило 12, промежуточный вал 2 на центральное колесо 26 и далее по двум ветвям на выходной вал 3. Первая ветвь направлена через водило 24, вторая ветвь последовательно через центральные колеса 23, 19, 22. Второй поток передается последовательно через центральное колесо 14, муфту 10, центральное колесо 19 и 22.

На второй передаче переднего хода включены муфта 10 и тормоз 7. Нагрузка также передается на выходной вал 3 двумя потоками. Первый поток направлен через центральное колесо 11, водило 12, промежуточный вал 2 на центральное колесо 26, где разделяется на две ветви. Первая ветвь нагрузки передается на выходной вал 3 через водило 24, вторая ветвь нагрузки направлена через центральное колесо 23 на центральные колеса 15 и 19. С центрального колеса 19 нагрузка передается на центральное колесо 22, с центрального колеса 15 через центральное колесо 18, водило 20, центральное колесо 22 на выходной вал 3.

На третьей передаче переднего хода включены тормоза 5 и 8. Нагрузка передается через центральное колесо 11, водило 12, на центральное колесо 26 и далее двумя потоками на выходной вал 3. Первый поток направлен через водило 24, второй поток через центральные колеса 23, 19, 22.

На четвертой передаче переднего хода включены тормоза 5 и 7. Нагрузка передается через центральное колесо 11, водило 12, на центральное колесо 26, где разделяется на два потока. Первый поток направлен через водило 24, второй поток через центральное колесо 23 на центральные колеса 15 и 19.

С центрального колеса 19 мощность передается на центральное колесо 22, с центрального колеса 15 через центральное колесо 18, водило 20 на центральное колесо 22.

На пятой передаче переднего хода включены тормоза 5 и 6. Нагрузка передается последовательно одним потоком через центральное колесо 11, водило 12, центральное колесо 26, водило 24 на выходной вал 3.

На шестой передаче переднего хода включены муфта 9 и тормоз 8. Нагрузка передается с вала 1 и через муфту 9 на вал 2, и центральное колесо 26, которые вращаются с одинаковыми скоростями. Далее мощность направлена на выходной вал 3 по двум потокам. Первый поток передается через водило 24, второй поток через центральные колеса 23, 19, 22.

На седьмой передаче переднего хода включены муфта 9 и тормоз 7. Нагрузка передается через муфту 9, вал 2 на центральное колесо 26 и далее двумя потоками на выходной вал 3. первый поток направлен через водило 24, второй поток через центральное колесо 23 на центральные колеса 15, 19. С центрального колеса 19 мощность передается на центральное колесо 22, с центрального колеса 15 через центральное колесо 18, водило 20 на центральное колесо 22.

На восьмой передаче переднего хода включены муфта 9 и тормоз 6. Нагрузка передается последовательно одним потоком через муфту 9, вал 2, центральное колесо 26, водило 24 на выходной вал 3.

На девятой передаче переднего хода муфты 9 и 10. Все звенья коробки передач, в том числе входной вал 1 и выходной вал 3 вращаются с одинаковыми угловыми скоростями.

На передаче заднего хода включены тормоз 4 и муфта 10. Центральное колесо 11 вращает центральное колесо 14 при остановленном водиле 12 в обратную сторону по отношению к входному валу 1. С центрального колеса 14 движения передается через муфту 10, центральное колесо 23 на водило 24 и выходной вал 3 при неподвижном центральном колесе 26.

Аналогичным образом включается передачи и во втором варианте исполнения коробки передач (фиг. 2). Оба варианта имеют лишь конструктивные отличия, связанные с соединением выходного вала 3 со звеньями 22 и 24. В первом варианте выходной вал 3 выполнен в виде барабана, консольно расположенного над центральным колесом 26. Во втором варианте этот барабан отсутствует, что позволило получить более благоприятное расположение опор выходного вала 3.

Таким образом, заявляемая коробка передач благодаря созданию новых связей в схеме обеспечивает более эффективное использование элементов управления, что позволило уменьшить по сравнению с известными аналогами общее число планетарных рядов и упростить конструкцию коробки передач.

Использование: в машиностроении. Сущность изобретения: планетарная коробка передач содержит входной, промежуточный и выходной валы, пять управляемых тормозов, две управляемые муфты, четыре планетарных ряда. Входной вал связан с центральным колесом с наружными зубьями первого ряда и через муфту с водилом первого ряда. Промежуточный вал соединен с тормозом, водилом и центральным колесом с внутренними зубьями четвертого ряда. Выходной вал связан с центральным колесом с внутренними зубьями третьего ряда и водилом четвертого ряда. Центральные колеса с наружными зубьями второго, третьего и четвертого рядов соединены между собой и с тормозом, а также через муфту с центральным колесом с внутренними зубьями первого ряда. Центральное колесо с внутренними зубьями второго ряда связано с водилом третьего ряда и с тормозом. Центральное колесо с внутренними зубьями первого ряда и водило второго ряда также соединены с тормозами. Коробка передач обеспечивает получение девяти передач переднего хода и одной передачи заднего хода, при этом на каждой передаче включаются два элемента управления. 2 ил., 1 табл.

Планетарная коробка передач, содержащая расположенные в корпусе входной и выходной валы, две управляемые муфты, пять управляемых тормозов, четыре управляемых ряда, включающих каждый центральное колесо с наружными зубьями, центральное колесо с внутренними зубьями и водило с сателлитами, центральное колесо с наружными зубьями первого ряда связано с входным валом, водило первого ряда с центральным колесом с внутренними зубьями четвертого ряда, центральные колеса с наружными зубьями второго, третьего и четвертого рядов соединены между собой, центральное колесо с внутренними зубьями второго ряда связано с водилом третьего ряда, центральное колесо с внутренними зубьями третьего ряда соединено с водилом четвертого ряда и с выходным валом, первый, второй, третий и четвертый тормозы связаны с центральным колесом с внутренними зубьями первого ряда, центральным колесом с наружными зубьями второго ряда, водилом второго и водилом третьего ряда соответственно, отличающаяся тем, что водило первого ряда соединено с пятым тормозом, первая муфта предназначена для связи входного вала и водила первого ряда, а вторая муфта центрального колеса с внутренними зубьями первого ряда и центрального колеса с наружными зубьями второго ряда.