ПЛАНЕТАРНАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ Российский патент 1998 года по МПК F16H3/74 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к системам передач. Известна планетарная автоматическая коробка передач, содержащая корпус, ведущий и нагрузочный валы, планетарный механизм, охваченный подвижным зубчатым венцом, и управляющее гидроустройство (патент Австралии N 239293, кл. 60.2, 1962). На нагрузочном валу, который включает в себя дополнительные функции гидропитателя и дозирующего нагнетателя, жестко закреплен ротор управляющего гидроустройства. Это чрезвычайно сложная конструкция, так как содержит радиально расположенную поршневую группу, подплунжерные пространства которой связаны с общим гидронагнетательным каналом. Назначение поршней состоит в повороте лопаток ротора для изменения живого сечения гидрополости, образованной контуром лопаток и внутренней поверхностью подвижного зубчатого венца. Различным угловым расположениям лопаток (но одинаковым между собой) соответствует различная сопротивляемость относительному перемещению подвижного зубчатого венца и лопастного ротора. Таким образом генерируется опорное сопротивление сателлитам при изменяющейся нагрузке. Питательно-дозирующее устройство может быть выполнено в различных конструктивных вариантах, как это следует из патента N 239293. Командой для действия управляющего устройства является изменение нагрузки (изменение частоты вращения нагрузочного вала), в результате чего порция рабочей жидкости либо поступает в подплунжерные пространства дополнительно, либо вытесняется из него. При всей сложности противопоставленного устройства конечный эффект зависит от своевременности и скорости поворота лопаток, что при импульсивной и часто меняющейся нагрузке весьма сомнительно. Ведь для поворота лопаток требуется время, в течение которого нагрузка может резко измениться, и положение лопаток назвать строго соответствующим нагрузке нельзя. Оно будет постоянно запаздывающим. А если учесть, что работа питательно-дозирующего устройства тоже растянута во времени, то характеристика коробки передач еще более искажается. Таким образом, и ступенчатой эту передачу назвать нельзя, и бесступенчатой ее можно назвать с натяжкой.

Итак, главный недостаток австралийского изобретения заключается в отсутствии своевременной (мгновенной) реакции управляющего устройства на изменяющуюся нагрузку. Причина же, порождающая перечисленные недостатки, как следствия промежуточных систем и технических ухищрений, состоит в неиспользовании уникальных возможностей планетарной передачи задействовать напрямую управляющее гидроустройство. Это обстоятельство и не дает дороги в жизнь патенту 239293, а многоступенчатая шестеренчатая коробка передач является более предпочтительной.

Задачей заявляемого технического решения является экономия расхода топлива, увеличение амортизационного срока двигателя, трансмиссии, ходовой части и машины в целом, а также повышение комфортности в управлении в связи с отсутствием рычага переключения передач.

Решение задачи достигается тем, что в планетарной автоматической коробке передач, содержащей корпус, ведущий и нагрузочный валы, планетарный механизм, охваченный подвижным зубчатым венцом, управляющее устройство выполнено в виде гидропередачи, ведущее звено которой связано с подвижным зубчатым венцом посредством обгонной муфты и зубчатого зацепления, а неподвижное звено - жестко с корпусом.

Новизна изобретения усматривается в том, что ось ведущего звена гидропередачи не совпадает с осью планетарного механизма и отстоит на величину, обеспечивающую зубчатое зацепление ведущего звена гидропередачи и подвижного зубчатого венца. В результате обеспечивается автоматическое и плавное изменение частоты вращения и крутящего момента на выходном валу в зависимости от нагрузки.

По данным патентной и научно-технической литературы заявляемая конструкция не обнаружена, что позволяет судить об изобретательском уровне изобретения. Промышленная применимость обусловлена тем, что использование планетарной автоматической коробки передач возможно в автомобиле и тракторостроении.

На чертеже представлена принципиальная схеме планетарной автоматической коробки передач.

Планетарная автоматическая коробка передач устроена следующим образом. В корпусе передачи 1 расположен ведущий вал 2, на котором закреплено центральное колесо 3 для передачи вращающего момента водилу 4 посредством сателлитов 5. Вал 6, на котором закреплено водило 4, является ведомым (нагрузочным) валом. Планетарный механизм охвачен подвижным зубчатым венцом 7 внутреннего зацепления. На венце 7 имеется также зубчатый венец 8 внешнего зацепления для связи с шестерней 9 привода гидропередачи. Шестерня 9 расположена на приводном валу 10 посредством обгонной муфты (на чертеже не показана) для обеспечения вращения вала 10 только в одном направлении. На валу 10 жестко закреплено ведущее звено гидропередачи 11, охваченное объемным ведомым звеном 12, которое жестко присоединено к корпусу передачи 1, и является неподвижным. Внутренняя полость между ведущим звеном 11 и неподвижным звеном 12 заполнена рабочей жидкостью.

Для уяснения рабочего процесса планетарной автоматической коробки передач рассмотрим случай средней нагруженности, при котором зубчатый венец 7 неподвижен. Этот режим характерен тем, что управляющее устройство внешне себя не проявляет. С увеличением нагрузки на вал 6 водило 4 начинает терять обороты и сразу же приходит в движение зубчатый венец 7 в обратном вращению водила 4 направлении. При этом механизм сработал как дифференциал, приведя в движение зубчатый венец 7, который, двигаясь, должен одновременно выполнять и функцию опоры для сателлитов 5, перемещающих водило 6. Причем с увеличением частоты вращения венца 7, что соответствует увеличению нагрузки, противодействие этой нагрузке должно возрастать. В связи с изложенным венец 8 внешнего зацепления посредством шестерни 9 и вала 10 начинает раскручивать ведущее звено гидропередачи 11, находящееся в рабочей жидкости, относительно неподвижного звена 12. Главное свойство такой гидропередачи состоит в том, что с увеличением частоты вращения ведущего звена гидропередачи 11 сопротивление этому вращению возрастает, т.е. противодействие нагрузке увеличивается. Другими словами, гидропередача является непосредственным силовым генератором опорного сопротивления сателлитам. При снижении нагрузки увеличивается частота вращения водила 4 и уменьшается частота вращения зубчатого венца 8, т.е. уменьшается соответствующее противодействие нагрузке. Наконец, нагрузка достигает таких значений, при которых венец 7 останавливается. При дальнейшем снижении нагрузки за счет наката сателлитов на внутренние зубья венца 7 последний начинает постепенное раскручивание в том же направлении, что и водило 4, осуществляя прямую передачу. Ясно, что при изменении направления вращения венца 7 гидропередача должна быть отключена, что и обеспечивается обгонной муфтой привода гидропередачи.

В результате предлагаемого решения резко упрощается управляющее гидроустройство, отпадает необходимость в питательно-дозирующей системе, удешевляются узлы и детали коробки передач, а главное - обеспечивается мгновенная реакция управляющего устройства на изменяющуюся нагрузку.

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: в планетарной автоматической коробке передач планетарный механизм охвачен подвижным зубчатым венцом, управляющее гидроустройство выполнено в виде гидропередачи. Ведущее звено гидропередачи связано с подвижным зубчатым венцом посредством обгонной муфты и зубчатого зацепления. Неподвижное звено гидропередачи жестко связано с корпусом. 1 ил.

Планетарная автоматическая коробка передач, содержащая корпус, ведущий и нагрузочный валы, планетарный механизм, охваченный подвижным зубчатым венцом, управляющее гидроустройство, отличающаяся тем, что управляющее гидроустройство выполнено в виде гидропередачи, ведущее звено которой связано с подвижным зубчатым венцом посредством обгонной муфты и зубчатого зацепления, а неподвижное звено жестко с корпусом.