Планетарная коробка передач Советский патент 1993 года по МПК F16H3/62 

Изобретение относится к машиностроению и касается планетарной коробки передач, предназначенной в частности для трансмиссии автомобиля.

Задачей, решаемой изобретением, является обеспечение возможности получения оптимального отношения передаточных чисел понижающих ступеней планетарной коробки передач, обеспечение плавности работы коробки передач при включении прямой ступени, снижение потерь энергии в муфтах и тормозах в разомкнутом их состоянии.

Для решения указанной задачи планетарная коробка передач, содержащая корпус, расположенные в нем входной и выходной валы, три трехзвенных планетарных ряда, каждый из которых включает цен- тральные колеса с наружными и внутренними зубьями и водило с сателлитами, муфту для связи центрального колеса с наружными зубьями второго ряда с входным валом, тормоз для связи центрального колеса с наружными зубьями первого ряда с корпусом, снабжена муфтами для поочередной связи центрального колеса с наружными зубьями третьего планетарного ряда с центральным колесом с внутренними зубьями второго планетарного ряда и с выходным валом, муфтой для связи центральных колес с наружными зубьями первого и второго планетарных рядов между собой и тормозом для связи водила первого и третьего планетарных рядов с корпусом, центральное колесо с внутренними зубьями второго планетарного ряда соединено с входным валом, а центральное колесо с внутренними зубьями третьего планетарно- го,ряда соединено с выходным валом, причем центральное колесо с внутренними зубьями первого планетарного ряда соединено с водилом второго ряда, а водило первого и третьего планетарных рядов соединены между собой.

В такой планетарной коробке передач получаются надлежащие отношения передаточных чисел ее ступеней переднего хода даже при одинаковом выполнении сателлитов во всех трех планетарных рядах. Это улучшает тягово-скоростные качества автомобиля при использовании на нем такой коробки передач и обеспечивает унификацию зубчатых колес коробки передач, что облегчает ее производство. При этом в коробке передач для переключения всех ступеней переднего хода необходимо переключать только одну пару фрикционных элементов (муфт и тормозов), что облегчает управление коробкой передач и позволяет обеспечить необходимую плавность ее работы во время переключения упомянутых фрикционных элементов.

Эта планетарная коробка передач может быть снабжена тормозом для связи центрального колеса с наружными зубьями третьего планетарного ряда с корпусом для получения ускоряющей дополнительной ступени.

На фиг.1 приведена кинематическая

схема четырехступенчатой планетарной коробки передач для переднеприводного автомобиля.

На фиг.2 показана кинематическая схема пятиступенчатой планетарной коробки

5 передач для полноприводного автомобиля. Планетарная коробка передач содержит входной вал 1, выходной вал 2 и три трехзвенных планетарных ряда, каждый из которых включает центральные колеса с на0 ружными и внутренними зубьями и водило с сателлитами. Центральное колесо с наружными зубьями будем называть в дальнейшем солнечным зубчатым колесом, а центральное колесо с внутренними зубьями

5 будем называть коронным зубчатым колесом.

Первый планетарный ряд состоит из солнечного зубчатого колеса 3, водила 4 с сателлитами и коронного зубчатого колеса

0 5. Второй планетарный ряд состоит из солнечного зубчатого колеса 6, водила 7, жестко соединенного с коронным зубчатым колесом 5 первого планетарного ряда, и коронного зубчатого колеса 8, жестко соеди5 ненного с входным валом 1. Третий планетарный ряд состоит из солнечного зубчатого колеса 9, водила 10, жестко соединенного с водилом 4 первого планетарного ряда, и коронного зубчатого колеса 11, жес0 тко соединенного с выходным валом 2 коробки передач, В коробке передач имеются фрикционная муфта 12 (С1), служащая для связи солнечного зубчатого колеса 6 второго планетарного ряда с входным валом 1,

5 фрикционная муфта 13 (С2), служащая для связи между собой солнечных зубчатых колес 3 и 6 первого и второго планетарных рядов, фрикционная муфта 14(СЗ), служащая для связи коронного зубчатого колеса 8

0 второго планетарного ряда с солнечным зубчатым колесом 9 третьего планетарного ряда, и фрикционная муфта 15 (С4), служащая для связи между собой солнечного и коронного зубчатых колес третьего ряда.

5 Кроме того, в этой планетарной коробке передач имеются фрикционный тормоз 1 б ) и муфта свободного хода 17 (М), служащие для связи с корпусом 18 коробки передач солнечного зубчатого колеса 3 первого планетарного ряда, и тормоз 19 (Т2), служащий

для связи с корпусом коробки передач водила 4 и водила 10 первого и третьего планетарных рядов.

Выходной вал коробки передач посредством зубчатых колес 20 и 21 кинематически связан с валом 22 угловой передачи привода переднего ведущего моста автомобиля, состоящей из конических зубчатых колес 23 и 24 и межколесного дифференциала 25. С дифференциалом 25 соединены валы 26 и 27 привода колес автомобиля.

Во всех трех планетарных рядах сателлиты выполнены одинаковыми. Одинаковым выполнено и число зубьев у солнечных зубчатых колес 3, 6 и 9, равное двадцати восьми. Соответственно одинаковым является число зубьев у коронных зубчатых колес 5, 8 и 11, равное семидесяти. При указанных числах зубьев в коробке передач при включении муфт и тормозов получаются следующие передаточные числа, представленные в табл.1.

Как видно из этой таблицы, отношение передаточных чисел третьей и четвертой ступеней равно 1,4. Отношение передаточных чисел второй и третьей ступеней составляет тоже 1,4. А отношение передаточных чисел первой и второй ступеней равно 1,62, то есть оно больше отношений передаточных чисел других ступеней, как это и положено с точки зрения обеспечения оптимальных тя- гово-скоростных качеств автомобиля.

Для получения а коробке передач первой ступени включают муфты 13 (С2) и 14 (СЗ), при этом автоматически замыкается муфта свободного хода 17 (М), которая может быть заблокирована посредством тор- моза 16 (Т1) при торможении автомобиля двигателем. Для получения второй ступени размыкают муфту 14 (СЗ) и замыкают муфту 15 (С4), при этом остаются замкнутыми муфта 13 (С2) и муфта свободного хода 17 (М). Для получения третьей ступени размыкают муфту 13 (С2) и включают муфту 12 (С1), при этом остаются замкнутыми муфта 15 (С4) и муфта свободного хода 17 (М). Для включения четвертой (прямой) ступени замыкают муфту 13 (С2), при этом муфта свободного хода 17 (М) автоматически размыкается, а муфты 12 (С1) и 15 (С4) остаются замкнутыми. То есть на прямой ступени включены три фрикционные муфты, При переходе с прямой ступени на понижающие ступени переключение муфт происходит в обратной последовательности.

Для включения ступени заднего хода необходимо включить муфту 14 (СЗ) и тормоз 19 (Т2),

Крутящий момент с выходного вала 2 коробки передач передается через зубчатые

колеса 20 и 21 к валу 22 угловой передачи, затем через зубчатые колеса 23 и 24 поступает к дифференциалу 25 и от него к валам 26 и 27 для привода колес автомобиля. 5 . Пятиступенчэтая коробка передач, представленная на фиг.2, дополнительно содержит тормоз 28 (ТЗ), служащий для связи солнечного зубчатого колеса 9 третьего планетарного ряда с корпусом коробки пе- 0 редач. Зубчатое колесо 20, закрепленное на выходном валу 2 коробки передач, кинематически связано с зубчатым колесом 29. жестко соединенным с коронным зубчатым колесом 30 межосевого дифференциала, 5 Водило 31, несущее спаренные сателлиты, жестко соединено с валом 32, служащим для привода заднего ведущего моста. Солнечное зубчатое колесо 33 закреплено на валу 34 привода переднего ведущего моста. 0Включение прямой и понижающих ступеней в коробке передач, представленной на фиг.2, производится так же, как в коробке передач, показанной на фиг.1. Для включения пятой (повышающей) ступени при пере- 5 ходе на ней с четвертой ступени нужно выключить муфту 15 (С4) и замкнуть тормоз 28 (ТЗ), при этом вместе с тормозом 28 (ТЗ) остаются замкнутыми муфты 12 (С1) и 13 (С2).

0 Передаточные числа в коробке передач, изображенной на фиг.2, при упомянутых выше числах зубьев солнечных и коронных зубчатых колес, приведены в табл. 2.

При работе планетарной коробки пере- 5 дач крутящий момент с ее выходного вала 2 через зубчатые колеса 20 и 29 поступает к коронному зубчатому колесу 30 межосевого дифференциала, от которого крутящий момент через водило 31 поступает к валу 32 0 привода заднего ведущего моста автомобиля и через солнечное зубчатое колесо 33 поступает к валу 34 привода переднего ведущего моста.

Таким образом, при кинематической 5 схеме планетарной коробки передач, представленной на фиг.1 и 2, получаются, согласно таблицам 1 и 2, оптимальные отношения передаточных чисел всех ее ступеней переднего хода, что при использовании этой ко- 0 робки передач в трансмиссии автомобиля позволяет удовлетворить требования, предъявляемые к его тягово-скоростным характеристикам. При этом легко может быть обеспечена необходимая плавность работы 5 коробки передач при переключении ее ступеней, т.к. последнее производится путем переключения лишь одной пары фрикционных элементов. Причем может быть обеспечена очень высокая плавность включения прямой ступени, т.к. при переходе с третьей

ступени на четвертую ступень достаточно лишь замкнуть еще одну фрикционную муфту, после замыкания которой автоматически размыкается муфта свободного хода. Кроме того, при указанной кинематической схеме коробки передач в ней получаются сравнительно небольшие относительные скорости вращения деталей фрикционных элементов, в том числе и на повышающей ступени, что снижает потери энергии в этих фрикционных элементах при вращении их вхолостую.

Форму л а изо бретен и я 1. Планетарная коробка передач, содержащая корпус, расположенные в нем входной и выходной валы, три трехэвенных планетарных ряда, каждый из которых включает центральные колеса с наружными и внутренними зубьями и водило с сателлитами, центральное колесо с внутренними зубьями соединено с водилом второго планетарного ряда, водила первого и третьего планетарных рядов соединены между собой, муфту для связи центрального колеса с

наружными зубьями второго ряда с входным валом, тормоз для связи центрального колеса с наружными зубьями первого ряда с корпусом, отличающаяся тем, что

она снабжена муфтами для поочередной связи центрального колеса с наружными зубьями третьего планетарного ряда с центральным колесом с внутренними зубьями второго планетарного ряда и с выходным

валом, муфтой для связи центральных колес с наружными зубьями первого и второго планетарных рядов между собой и тормозом для связи водила первого и третьего планетарных рядов с корпусом, централь ное колесо с внутренними зубьями второго планетарного ряда соединено с входным валом, а центральное колесо с внутренними зубьями третьего планетарного ряда - с выходным валом.

2, Коробка передач по п.1, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что она снабжена тормозом для связи центрального колеса с наружными зубьями третьего планетарного ряда с корпусом.

.Использование: машиностроение. Сущность изобретения: планетарная коробка передач содержит три трехзвенных планетарных ряда, четыре муфты 12, 13, 14 и 15 , два тормоза 16 и 19 и муфту свободного хода 17. Коробка передач обеспечивает четыре передачи переднего хода, одну передачу заднего хода. При включении третьего тормоза для связи центрального колеса с наружными зубьями третьего планетарного ряда с корпусом - ускоряющую передачу. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Таблица 1

Таблица 2