Планетарная коробка передач Советский патент 1991 года по МПК F16H3/44 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве коробки передач транспортного средства.

Цель изобретения - облегчение эксплу- атации путем бесступенчатого изменения передаточного отношения.

На фиг. 1 представлена кинематическая схема коробки передач с четырьмя планетарными рядами; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - оазо&з А-А на Фиг, 2,

Коробка переда содержит корпус I, входной вал 2, выходной вал 3, четыре планетарных ряда, первые три из которых включают центральное колесо с наружными зубьями, центральное колесо с внутренними зубьями и водило с сателлитами, а последний планетарный ряд включает два центральных колеса 4 и 5 с наружны мм зубьями, причем число зубьев колеса 5 богьше числа зубьев колеса 4, центральное ко песо 6 с внутренними зубьями, и водило 7 с двух- венцовыми сателлитами 8, два управляемы тормоза 9, 10, муфты 11 свободного хода, число которых равно числу планетарных ря- дов, элементы 12 сцепления число которых на единицу больше числа планетарных рядов.

Центральное колесо 13 с наружными зубьями первого эяда связано с входным валом 2, центральное колесо 14 с внутренними зубьями первого ряда посредством муфты 11 свободного хода и элемента 12 сцепления связано с корпусом 1 и посредством элемента 12 сцепления - с водилом 15 первого ряда, связанным также с центральным колесом 16 с наружными зубьями второго ряда. Центральное колесо 17с внутренними зубьями второго ряда связгно посредством муфты 11 свободного хода с корпусом 1 и посредством элементов 12 сцепления - с води чем 18 второго ряда, связанным с центральным колесом 19 с наружными зубьями трет ьего ряда, центральное колесо 20 с внутренними зубьями связано посредством муфты 11 свободного хода с корпусом 1 и посредством элемента 12 сцепления - с водилом 21 третьего ряда, связанным с центральным колесом 4 четвертого ряда. Центральное колесо 6 связано посредством муфты 11 свободного хода с первым управляемым тормозом 9 и посредством элемента 12 сцепления - с водилом 7 четвертого ряда, связанным также с выходным валом 3, а второе центральное колесо 5 с наружными зубьями связано с вторым управляемым тормозом 10.

Муфты 11 свободного хода установлены таким образом, что препятствуют вращению центральных колес 6, (14, 17, 20 с внутренними зубьями в сторону, противоположную направлению вращения центральных колес 4, 13, 16, 19с наружными зубьями соответственно. Каждый из элементов 12 сцепления выполнен 5 виде ведущего 22 и ведомого 23 дисков, ходовых винтов 24, жестко установленных в осевом направлении на периферии ведущего диска 22, эксцентрично установленных на ходовых винтах 24 грузиков 25, центр масс каждого из которых смещен к оси дисков 22. 23, на боковой поверхности, обращенной к ведомому диску 23, каждого из которых имеется фрикционная поверхность 26 для взаимодействия с ведомым диском 23, м пружин 27, установленных в окружном направлении между грузикам1/ 25 и ведущим диском 22, опарированиых на заданное усилие.

Коробка передач работает следующим образом.

Для движения вперед включают управляемый тормоз 9. Вращение входного вала 2 передается центральному колесу 13 первого ряда. Центральное колесо 14 вместе с ведущим диском 22 элемента 12 сцепления

вращается, До достижения входным валом некоторой частоты вращения центробеж- 45 ная сила, отклоняющая грузики 25, уравновешивается силой упругости пружин 27, вследствие чего контакта фрикционных поверхностей 26 грузиков с ведомым диском 23 не происходит, т.е. элемент 12 сцепле- 50 ния, связывающий центральное колесо 14 с корпусом, выключен. Опора момента в первом планетарном ряду отсутствует, вследствие чего выходной вал 3 коробки неподвижен.55

При увеличении частоты вращения входного вала 2 центробежная сила, отклоняющая грузики 25 элемента 12 сцепления, связывающего центральное колесо 14с корпусом 1, превышает силу упругости пружин 27, грузики 25 смещаются по ходовым винтам 24 в сторону ведомых дисков 23, фрик- ционные поверхности 26 начинают взаимодействовать с ведомым диском 23. Центральное колесо 14 начинает тормо- 5 зиться, а водило 15 раскручиваться. Вращение от водила 15 передается через центральное колесо 16, водило 18, центральное колесо 19, водило 21, центральное колесо 4 на водило 7, связанное с выходным 10 валом, который также начинает вращаться.

Передаточное отношение коробки передач при этом изменяется от 0 до

+5

, (1+2Н)(1 + iH)(l +M)(1

4213 16Z19 v

гдеz 14,13,17,16,20.19, 6,4-числозубьев соответствующего центрального колеса.

При достижении входным валом 2 определенной частоты вращения элемент 12 сцепления, связывающий центральное колесе 14 с корпусом, полностью включается, центральное колесо 14 останавливается. При этом также частично включается элемент 12 сцепления, связывающий водило 15 с центральным колесом 14.

Вследствие остановки центрального ко- песа 14 центробежная сила, действующая на грузики 25 элемента 12 сцепления, свя- зывающего колесо 14 с корпусом 1, исчезает, а колесо 14 освобождается для вращения. Вследствие частичного включения элемента 12 сцепления, связывающего колесо 14 с водилом 15, колесо 14 начинает вращаться в том же направлении, что и водило 15 Передаточное отношение коробки при этом с увеличением частоты вращения входного вала 2 изменяется от

1 до

о+Ј).3

1 (1 + -)(1 +-)(1 + -)

vZ16 VZ19 /V24

при полном включении элемента сцепления, связывающего колесо 14 и водило 18, блокирующее первый планетарный ряд.

При дальнейшем увеличении частоты вращения входного вала 2,постепенно включается также элемент 12 сцепления, связывающий колесо 17с водилом 18.

При этом передаточное отношение коробки передач изменяется от

, и )м +«0)(1 +«)

vяе VТА

Z16

Z19

Z4

ДО

I (1 +)(1 +)

zig v ТА

5 10

15

2025

30 35 40

при полном включении вышеупомянутого элемента 12 сцепления.

Дальнейшее увеличение частоты вращения приводит к тому, что наряду с блоки- рованными первым и вторым рядами начинает блокироваться третий планетарный ряд при помощи элемента 12 сцепления, связывающего колесо 17с водилом 18. При этом передаточное отношение изменяется от

1 (1 +)(1 +) доН (1 +-)

vZ19 VZ4 VZ4

Еще большее увеличение частоты вращения входного вала 2 приводит к тому, что четвертый планетарный ряд также начинает блокироваться посредством элемента 12 сцепления, связывающего колесо 20 с водилом 21.

Передаточное отношение коробки передач п ри этом изменяется от i ( 1 -f -6- ) до 1,

Таким образом, полный диапазон изменения передаточного отношения коробки равен 0 I 1.

При необходимости движения назад (получения отрицательных передаточных отношений) управляемый тормоз 9 выключают, а второй управляемый тормоз 10 включают. При этом передаточное отношение последнего планетарного ряда

Р) . Z5

где ZE и - соответственно числа зубьев венцов двухвенцового сателлита, a .

Процесс изменения передаточного числа происходит аналогично описанному, а полный диапазон изменения передаточного числа при этом равен

О 1.

Таким образом, коробка передач осуществляет бесступенчатое регулирование частоты вращения выходного вала в широком

14 1 -:

0

диапазоне от 0 до n inBx, где пвх - частота вращения входного вала 2. При изменении частоты вращения вводного вала 2 изменяется частота вращения вала двигателя, применяемого совместно с настоящей коробкой передач.

Коробка передач исключает необходимость муфты сцепления в составе трансмиссии, а также позволяет отказаться от переключения передач вручную, за исключением случаев изменения направления вращения выходного вала 3, что значительно упрощает эксплуатацию коробки передач.

Формула изобретения 1. Планетарная коробка передач, содержащая корпус, входной и выходной валы, по меньшей мере три последовательно соединенных планетарных ряда, включающих первые - центральные колеса с наружными и внутренними зубьями и водило с сателлитами, связанное с центральным колесом с наружными зубьями следующего ряда, а последний - центральное колесо с внутренними зубьями, два центральных колеса с наружными зубьями, число зубьев второго больше числа зубьев первого, и водило с двухвенцовыми сателлитами, и два управляемых тормоза; отличающаяся тем, что, с целью облегчения эксплуатации, коробка снабжена муфтами свободного хода, число которых равно числу планетарных рядов, и элементами сцепления, число которых на единицу больше числа планетарных рядов, центральное колесо с наружными зубьями д

0

5

0

5

0

5

первого ряда связано с входным валом, центральное колесо с внутренними зубьями каждого среднего ряда связано с водилом того же ряда посредством элемента сцепления и с корпусом посредством муфты свободного хода, центральное колесо с внутренними зубьями первого ряда связано с корпусом посредством муфты свободного хода и элемента сцепления и с водилом посредством другого элемента сцепления, центральное колесо с внутренними зубьями последнего ряда связано посредством муфты свободного хода с первым управляемым тормозом и посредством элемента сцепления - с водилом последнего ряда, последнее связано с выходным валом, а второе центральное колесо с наружными зубьями последнего ряда связано с вторым управляемым тормозом.

2. Коробка передач по п.1, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что каждый элемент сцепления выполнен в виде ведущего и ведомого дисков, ходовых винтов, жестко установленных в осевом направлении на периферии ведущего диска, эксцентрично установленных на ходовых винтах грузиков, центр масс каждого из которых смещен к оси дисков и имеющих на боковой поверхности, обращенной к ведомому диску, фрикционную поверхность для взаимодействия с последним, и пружин, оттарированных на заданное усилие и установленных в окружном направлении между грузиками и ведущим диском.

Изобретение относится к транспортному машиностроению. Цель изобретений об- легчение эксплуатации путем бесступенчатого изменения передаточного отношения. Для движения вперед включают управляемый тормоз 9. При частоте вращения входного вала 2, меньшей определенной величины, задаваемой усилием пружин элемента 12 сцепления, связывающего колесо 14 с корпусом 1, центробежная сила, действующая на грузики, уравновешивается силой упругости пружин. Контакта фрикционных поверхностей с ведомым диском элемента 12 сцепления не происходит, колесо 14 свободно вращается. При этом выходной вал 3 коробки передач неподвижен. При достижении входным валом 2 некоторой частоты вращения центробежная сила превышает силу упругости пружин и грузики, отклоняясь на значительный угол, смещаются в осевом направлении по ходовым вин- там в сторону ведомого диска. Фрикционные поверхности грузиков взаимодействуют с ведомым диском, что вызывает остановку колеса 14 и раскрутку выходного вала 3. Дальнейшее увеличение частоты вращения вала 2 вызывает включение элемента 12 сцепления, связывающего колесо 14с водилом 15. При этом вследст

25

Составитель И. Бонев Техред М.Моргентал

А Риг. 2 Редактор А. Мотыль

Заказ 2989Тираж 373Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и Открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Фиг.З

Корректор В. Гирняк

/А-А

(Ј

Фиг.З

Корректор В. Гирняк