ПЛАНЕТАРНАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ

Техническое решение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в качестве трансмиссий самоходных машин, например, автомобилей.
Известны планетарные коробки передач, содержащие соосные входной промежуточный и выходной валы, кинематически соединяемые между собой на различных ступенях коробки передач с помощью включаемых поршнями управляющих цилиндров фрикционных муфт и фрикционных тормозов, а также планетарных рядов, содержащих солнечные шестерни, сателлиты и коронные шестерни.
Например, 5-ти ступенчатая планетарная коробка передач по германскому патенту №4224341 A1 по кл. F16H 3/62.
Известна также 6-ти ступенчатая гидромеханическая передача HD-4060 фирмы «Allison» [Л1] и выполненная по аналогичной кинематической схеме гидропередача МЗКТ [Л2], применяемые на грузовых автомобилях.
Существенным недостатком этих планетарных коробок передач является большая требуемая величина крутящего момента фрикционного тормоза заднего хода (UR), в 8-9 раз превосходящего величину подводимого к коробке передач крутящего момента. Поэтому, на практике фрикционный тормоз заднего хода содержит 8-9 фрикционных дисков большого диаметра. При этом тормоз заднего хода включается и на первой ступени коробки передач, когда требуемый крутящий момент в 2-2,5 раза меньше.
В этих коробках передач, при движении автомобиля с включением ступеней U2-U6, фрикционные диски выключенного фрикционного тормоза заднего хода и других выключенных ступеней проскальзывают относительно своих корпусов, что приводит к потерям мощности. Наибольшие потери мощности наблюдаются на ступени U6 в тормозе заднего хода при максимальной частоте вращения двигателя автомобиля. Так, при мощности двигателя 600 л.с. потери мощности только в выключенном тормозе заднего хода достигают 9-10 л.с., что требует охлаждения тормоза путем прокачки через него масла.
Проскальзывание фрикционных дисков в выключенных фрикционных муфтах и тормозах, приводящее к износам и разрушениям фрикционных дисков, является основной причиной поломок планетарных коробок передач.
В [Л3] приведены кинематические схемы планетарных коробок передач легковых автомобилей, где ступень первой передачи включается муфтой свободного хода. Такое техническое решение несколько упрощает конструкцию коробки передач, но ликвидирует на первой ступени режим торможения автомобиля двигателем.
Задачей настоящего технического решения является снижение потерь мощности в фрикционном тормозе заднего хода и уменьшение динамических нагрузок в трансмиссии при включении первой ступени в планетарной коробке передач.
Это достигается тем, что фрикционный тормоз заднего хода снабжен секцией, в которой часть фрикционных дисков тормоза, постоянно сжатых диафрагменной пружиной, соединены с коронной шестерней планетарного ряда муфтой свободного хода.
На фиг.1 - приведена кинематическая схема планетарной коробки передач; на фиг.2 - Таблица 1 с требуемыми включениями фрикционных муфт и тормозов на различных ступенях коробки передач. Планетарная коробка передач (Фиг.1) содержит корпус передачи 1, входной вал 2, промежуточный вал 3 и выходной вал 4, с которыми кинематически соединены фрикционные муфты 5 (C1), 6 (C2) и фрикционные тормозы 7 (T1), 8 (T2) и 9 (T3), содержащие фрикционные диски, соединенные с шестернями планетарных рядов 10-12.
Фрикционные муфты 5 (C1), 6 (C2) и фрикционные тормозы 7 (T1), 8 (T2) и 9 (T3) с помощью поршней управляющих цилиндров 13-17 обеспечивают избирательное включение ступеней коробки передач в соответствии с Таблицей 1 на Фиг.2.
В соответствии с Таблицей 1 каждая ступень планетарной коробки передач включается заданным в Таблице 1 сочетанием фрикционных муфт (C) и фрикционных тормозов (T).
Фрикционные диски муфт и тормозов, например, диски 18 фрикционного тормоза 7 (T1) размещены с возможностью их осевого перемещения и передачи крутящего момента.
Фрикционный тормоз 7 (T1), в котором размещены фрикционные диски 18, содержит секцию 19, в которой расположена часть фрикционных дисков 20, постоянно сжатых диафрагменной пружиной 21. При этом, фрикционные диски 20 соединены через муфту свободного хода 22 и цилиндрическую поверхность 23 с коронной шестерней 24 планетарного ряда 12.
Муфта свободного хода 22 замкнута при подведении к коронной шестерни 23 отрицательного крутящего момента при включении ступени заднего хода UR, когда включены фрикционные тормозы 7 (T1) и 9 (T3). Поэтому, при включении ступени UR, реактивный крутящий момент в фрикционном тормозе 7 (T1) передают все фрикционные диски 18 и 20. Однако, когда включена первая передача (U1), т.е. замкнуты фрикционная муфта 5 (C1) и фрикционный тормоз 7 (T1), на коронную шестерню 24 действует положительный крутящий момент через включенные фрикционные диски 18. При этом муфта свободного хода 22 разомкнута и фрикционные диски 20 не принимают участие в передаче крутящего момента и не проскальзывают относительно корпуса фрикционного тормоза 7 (T1).
Если включены ступени U2-U6, то коронная шестерня 24 вращается в положительном направлении, поэтому муфта свободного хода 22 находится в режиме свободного хода, т.е. не передает крутящий момент. Следовательно, на ступенях U2-U6 в фрикционном тормозе 7 (T1) проскальзывают только фрикционные диски 18, что снижает потери мощности. При этом, на ступени U6 потери мощности в фрикционном тормозе 7 (T1) уменьшаются в 2-2,5 раза.
В схеме по Фиг.1 на ступени UR обеспечивается режим торможения автомобиля двигателем, благодаря фрикционным дискам 18, включенным с помощью цилиндра 13.
К преимуществам планетарной коробки передач по Фиг.1 следует отнести снижение динамических нагрузок в трансмиссии при включении ступени U1, т.к. максимальный крутящий момент в тормозе 7 (T1) создается только включаемыми фрикционными дисками 18, а фрикционные диски 20 в процессе включения ступени U1 участия не принимают.
Изложенное показывает, что на всех ступенях в планетарной коробке передач по Фиг.1 фрикционные диски 20 никогда не проскальзывают, следовательно не требуют охлаждения. Поэтому фрикционные диски 20 можно изготавливать из стали, без металлокерамических фрикционных накладок, что упрощает их изготовление и повышает коэффициент трения.
В схеме по Фиг.1 секция 19 фрикционного тормоза 7 (T1), содержащая постоянно сжатые диафрагменной пружиной фрикционные диски 20, имеет значительный момент трения, равный, приблизительно, 0,5 от полного момента трения тормоза 7 (T1).
Поэтому, при использовании схемы по Фиг.1, для осуществления плавного трогания автомобиля с места на ступени UR необходимо последовательное включение фрикционных тормозов 7(Т1) и 9(Т3).
Литература
1. А.Н. Нарбут «Новое поколение ГМП фирмы Allison». Тракторы и сельскохозяйственные машины, 1995, №4
2. Ю.И. Николаев «Гидромеханические передачи производства МЗКТ». Самоходные машины и механизмы 02-2011
3. «Проектирование трансмиссий автомобилей». Справочник. Москва. Машиностроение. 1984