Коробка передач Советский патент 1983 года по МПК B60K20/14 

Изобретение относится к транспорту, в частности к коробкам передачпланетарного типа, и может найти применение в трансмиссиях транспортных средств, преимущественно большой единичной мощности. . Известна коробка передач, содержа щая корпус с планетарными рядами и фрикционными муфтами с пакетами дисков, при этом пакет дисков фрикционной муфты каждого планетарного ряда раз мещен между поршнем первого непод вижного кольцевого гидроцилиндра и ограничителем хода дисков, и гидравлическую систему управления, включаю щую в себя источник давления рабочей жидкости, соедин енный через механизм управления с входами первых гидроцилиндров 1. Недостатком данной коробки передач является снижение момента трения многодисковых тормозов вследствие Неравномерности сжатия пакетов фрикционных дисков по длине и радиусу па кета, обусловленной силами трения в |шлицевых соединениях и деформацией ограничителя хода дисков под действи ем усилия сжатия. К,ель изобретения - повышение надежности работы путем обеспечения равномерного сжатия пакетов дисков. Поставленная цель достигается тем что в коробке передач, содержащей корпус с планетарными рядами и фрикционными муфтами с пакетами дисков, при этом йакет дисков фрикционной муфты каждого планетарного ряда размещен между поршнем первого неподвиж ного кольцевого гидроцилиндра и огра ничителем хода дисков, и гидравличес кую систему управления, включающую в себя источник давления рабочей жидкости, соединенный через Механизм уп равления с входами первых гидроцилиндров, ограничители хода дисков представляют собой вторые гидроцилин дры с поршнями, площсщи которых равны площадям упомянутых поршней первых идроцилиндров, а система управления снабжена гидролиниями для сооб щения источника давления рабочей жид кости через механизм управления с входами вторых гидроцилиндров, при этом между механизмом управления и гидроцилиндрами установлены постоянные дроссели разного сечения. Кроме того, вторые гидроцилиндры выполнены в общем корпусе с первыми гидроцилиндрами следующего планетарного ряда. На фиг.1 показана кинематическая схема коробки передач с системой управления, на фиг,2 - коробка передач с одним из многодисковых торг/юзов. Коробка передач 1 планетарного ти :па содержит последовательно располо1женные планетарные MexaHHSNbi (ряды) 2, первый из которых связан с входным валом 3, а последний - с выходным валом 4. Кинематические cxe№i меха- , низмов 2 и порядок их взаимосвязи между собой получают с помощью специальных методов синтеза в зависимосуд от заданных технических требований к конкретной коробке передач и,в частности, от заданной гаммы ее передаточных чисел. В связи с этим в качестве примера изображена кинематическая схема только одного из планетарных механизмов 2 известной конструкции, эпицикл которого связан со ступицей тормоза 5. Аналогично каждый из остальныхмеханизмов 2 имеет элемент, связанный со ступицей соответствующего тормоза 5. Кинематические связи между механизмами 2 упрощенно изображены стрелками. Тормозы 5 имеют одинаковую конструкцию и могут отличаться между собой в пределах одной коробки передач числом дисков в пакете, а в некоторых случаях - и диаметрами деталей, хотя последнее и не желательно по соображениям унификации. Коробка передач 1 может также иметь и фрикционные муфтн (не показаны), которые располагаются внутри механизмов 2. Каждый из тормозов 5 расположен в картере коробки передач 1 по периферии соответствующего планетарнЪго механизма 2 и содержит первый и второй . неподвижные нажимные кольцевые гидроцилиндры 6 и 7 с встречно направленными поршнями, между которыми расположен пакет фрикционных дисков. Гидролиниями 8 гидроцилиндры б и 7 подключены к механизму управления 9 любой из известных конструкций. Механизм управления 9 подключен к источнику давления 10 с регулятором 11, имеющему привод от элементов коробки передач. На входах в гидроцилиндры 6 и 7 из гидролиний 8 установлены постоянные дроссели 12 и 13 неодинакового проходного сечения. Входной вал 3 связан с двигателем, а выходной вал 4 - с движителем транспортного средства (не показаны). Пакет дисков каждого тормоза 5 содержит чередующиеся фрикционные диски 14 и 15 с наружными и внутренними шлицами, входящими в ршицы соответственно венца 16, зафиксированного в картере коробки передач 1, и ступицы 17, связанной с одним из элементов планетарного механизма 2. В ступице имеются осевые и радиальные отверстия для подачи смазывающе-охлаждающей жидкости к парам трения. Гидроцилиндры б и 7 и их поршни 18 и 19 имеют неодинаковую длину и ход. Рабочий ход порсшя 18 равен суммарному максимальному зазору в пакете дисков с учетом их износа в. эксплуатации. При этом поршень 19 гидроци- линдра 7 имеет меньший ход, например 2-3 мм. Поршни 18 и 19 установлен в гидроцилиндрах с радиальными зазорами (не показаны), исключаптими возможность их заклинивания, и эти зазоры уплотнены кольцами 20 и 21. В пределах указанных зазоров поршни могут самоустанавливаться в гидроцилиндрах относительно поверхностей соседних дисков. Величина радиального зазора зависит от размеров конкретного гидроцилиндра и в среднем может составлять, например, 0,3-0,5 мм. Отношения площадей проходного сечения дросселей 12 и 13 равны отноше нию ходов поршней 18 и 19. Между поршнями 18 и 19 установлен комплект возвратных пружин 22, одна из Которых упрощенно показана на фиг.2. Коробка передач работает следующим образом. При включенных тормозах и муфтах коробка передач 1 имеет избыточное число степеней свободы, вследствие чего входной и выходной валы 3 и 4 не имеют жесткой кине матической связи между собой. КороГжа находится на нейтр али. Вал 3 вращается вместе с двигателем-, а вал 4, связанный с дви жителем, неподвижен. Источник давления 10 подает рабочую жидкость в механизм управления 9 под определенным давлением, задаваемым настройкой регулятора 11. Механизм управления 9 находится в нейтральном положении,пр котором гидролинии 8 сообщены со сливом. Поршни 18 и 19 гидроцилиндров 6 и 7 удерживаются в исходных положениях (фиг.2) пружинами 22. Пакеты дисков тормозов 5 находятся в свободном состоянии, при котором за счет наличия зазоров между дисками 14 и 15, ступицы 17 имеют возможност вращаться вместе с дисками 15. Для включения нужной ступени подают давление в„гидроцилиндры тормозов 5и, при наличии муфт, в их гидроцилиндры (не показаны), соответствующие этой ступени. Общее число включаемых муфт и тормозов на каждой ступени, как известно, на единицу меньше числа степеней свободы коробки передач Включение тормоза 5 происходит следующим образом. По гидролинии 8 подают- от механиз ма управления 9 рабочую жидкость через дроссели 12 и 13 в гидроцилиндры 6и 7. Жидкость заполняет рабочие по лости гидроцилиндров и давление в ни возрастает до величины, соответствую щей сопротивлению движению поршней 18 и 19, после чего последние начина ют двигаться навстречу друг к другу, сжимая диски. При равных размерах поршней и уплотнительных колец 20 и 21 и наличии общих возвратных пружин 22 давления в 1гидроцилиндрах 6 и 7 на данном этапе практически одинаковы. Тогда количества жидкости, поступающей в гидроиилиндры б и 7 в единицу времени, пропорциональны площадям поперечных сечений дросселей 12 и 13. Например, при диаметрах дросселей 12 и 13 равных б мм и 3 мм в гидроцилиндр б поступает в 4 раза больше жидкости, чем в гидроцилиндр 7, и скорость движения поршня 18 в чет:ъфе раза больше скорости поршня 19. После выбора зазоров и возникновения фрикционного контакта пакет дисков 14 и 15 начинает создавать тормозной момент, воздействующий на ступицу 17, и силы трения в i-шицевых соединениях дисков 14 и 15 со ступицей 17 и венцом 16 возрастают пропорционально передаваемому тормозному моменту. В это время осевые перемещения всех деталей прекрао1аются, поскольку осевые силы сжатия пакета от поршней 18 и 19 взаимно уравновешиваются (вследствие равенства их размеров и давлений жидкости), и для преодоления трения в шлицах нет избыточной силы. Таким образом, пакет дисков фиксируется в том положении, в котором он оказался в юмeнт уравновешивания осевых сил. Фиксация происходит в результате действия сил трения в цши цевых соединениях, а положение пакета определяется с ходами, пройденными поршнями 18 и 19 к моменту фиксации. В свою очередь, эти ходы зависят от количества поступившей в гидроцилиндры б и 7 жидкости, т.е. от сечений дросселей 12 и 13. При указанных размерах отно иение ходов равно 4, т.е. пакет зафиксирован ближе к опорному гидроцилиндру 7, поршень которого прошел 1/5 суммарного хода поршней, а поршень 18 - 4/5 этого хода. При остановке поршней 18 и 19 расход жидкости на заполнение освобождаемых ими объемов прекращается, и в результате уравнивания давлений по длине гидролиний 8 давление в гпдроцилийдрах 6 и 7 нарастает до максимальной величины, соответствующей настройке регулятора 17. В соответствии с нарастанием давления увеличивается сила сжатия дисков и развиваемый момент трения. При достижении равенства момента трения и момента сопротивления, приложенного к ступице 17, диски 15 со ступицей 17 останавливаются и включение тормоза 5 заканчивается. Нарастание давления и момента трения в процессе буксования тормоза (после остановки поршнеп 18 и 19) регулируется по определенному закону с помощью устройств известной конструкции, входящих в состав механизма управления 9. Для выключения тормоза 5 гидролинию 8 сообщают со сливом. При этом поршни 18 и 19 разводятся в исходные положения пружинами 22, ступица 17 и связанные с ней диски 15 приходят во вращение, в процессе которого происходит равномерное расхождение дисков 14 и 15 в осевом направлении на величину конструктивных зазоров. Аналогично происходит включение и выключение других тормозов 5 коробки передач 1. Из изложенного следует,что в предлагаемой конструкции при сжатии дисков 14 и 15 поршнем 18 нажимного гид роцилиндра б опорой пакета служит поршень 19 гидроцилиндра 7. Посколь ку поршни 18 и 19 могут самоустанавч ливаться в гидроцилиндрах 6 и 7, это обеспечивает их прилегание к соседни дисками 14 по всей боковой поверхности и,соответственно,равномерное распределение сжимающих усилий по радиусу дисков. Осевые деформации гидроцилин дров б и 7 под действием реактивных сил компенсируются упомянутой самоус тановкой поршней 18 и 19. в случае выхода из строя гидроцилиндра 7 поршень 19 может остаться либо в исходном положении (фиг.2), либо у например, в правом крайнем положении, упираясь в торец венца 16. В обоих случаях хода поршня 18 основ ного гидроцилиндра достаточно для сжатия пакета дисков, причем поршень 19 работает как обычный упорный диск а несущая способность тормоза 5 снижается до В1еличины, соответствующей известным конструкциям с таким же числом дисков. Выход из строя уплотнительных колец 20 г и 21 опорного гидцэоцилиндра 7 также не приводит к полному отказу тормоза 5, поскольку утечка через уп лотнения ограничена дросселем-13, и вследствие малых разме1Х)в последнего не вызывает ощутимого падения давления в гидролинии д. Однако, как и в предыдущим случае, поршень 19 остается в исходном положении и работает как обычный упорный диск Оба пбршня 18 и 19 в процессе буксования тормоза 5, а также после окончания буксования опираются только на пакет дисков, и создаваемое ими осевое усилие не воспришиивется никакими другими деталями. Таким образом, пакет дисков. 14 и 15 и поршни 18 и 19 находятся в плавающем состоянии, которое позволяет прикладывать осевое усилие к пакету с обоих сторон. Двухстороннее сжатие обеспечивает равномерное приложение осевого усилия по длине пакета по сравнению с другими конструкциями,в которых на дальних от поршйя дисках оно может уменьшаться до 50%. В даном устройстве сохраняется некоторое снижение усилия на центральных дисках, однако по сравнению с известными конструкциями оно пренеб Ьежимо мало. Очевидно целесообразно обеспечить минимальный рабочий ход поршня 19 опорного гидроцилиндра 7, достаточный лишь для того, чтобы поршень 19 при . самоустановке в гидроцилиндре 7 не касался внутренней торцевой поверхтности последнего. В большинстве реальных конструкций для этого достаточно хода порядка 1-3 мм. При такой величине раб.очего хода опорный гидроцилиндр 7 имеет малые осевые размеры, близкие к толщине упорных дисков при достаточной жест-; кости. Поскольку за счет двухстороннего сжатия может уменьшится число пар трения тормоза, можно считать,что дополнительный гидроцилиндр 7 не увеличивает его осевых габаритов при той же несущей способности. Однако при этом значительно улучшаются условия работы и долговечность дисков, а уменьшение их числа в пакете снижает также стоимость коробки и по-., выаает ее КПД. Предлагаемая конструкция позволяет за счет двухстороннего сжатия увеличить момент трения тормоза без увеличения диаметра дисков за счет увеличения их числа, поскольку предельное число пар трения в пакете может быть увеличено с 16-1-8 в известных конструкциях до 20-25 и более. Это, в свою очередь, позволяет увеличить передаваемую мощность без увеличения поперечных габаритов коробки передач, что весьма существенно для. ряда машин со c-ife сиен ной компо- . новкой моторно-трансмиссионного отсека.

1. КОРОБКА ПЕРЕДАЧ, содер- ; жащая корпус с планетарными рядами и фрикгдаонными муфтамис пакетами дисков, при этом пакет дисков фрикционной муфты каждого планетарного ряда размещен между поршнем первого иепэдвижного кольцевого гидроцилйнд-: ра и бграничителем хода дисков, и гидравлическую систему управления, включающую в себя источник давления рабочей жидкости соединенный через . механизм управления с входами гидаоцилйндров, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы путем обеспечения равномерного сжатия пакетов дисков, ограничители хода дисков представляют собой вторые гидроцилиндры с поршнями, плошади которых равны площадям, упомянутых поршней первых гидроцилиндров, а система управления снабжена . :гидролиниями для сообщения источника давления рабочей жидкости через ме:ханизм управления с входами вторых гидроцили{,цров, при этом между меха.низмом управления и гидроцилиндрами установлены постоянные дроссели раз- § но1х сечения. .. 2. Коробка передач по п.1, q т ли чаю мая с я тем, что втоЕме гидроцилин;:шы выполнены в общем корпусе с первыми гидроцилиндрами следукяцего планетарного ряда.