МНОГОСТУПЕНЧАТАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ ПЛАНЕТАРНОГО ТИПА
PLANETARY MULTI-SPEED GEARBOX

Изобретение относится к многоступенчатой коробке передач планетарного типа, прежде всего к дополнительной коробке передач рабочей машины, с корпусом, в котором размещены четыре планетарных ряда и несколько валов, и с органами переключения, которые образованы по меньшей мере одним тормозом и сцеплением и посредством целенаправленного приведения в действие которых могут быть получены различные передаточные отношения между ведущим валом и ведомым валом.
Предпочтительно, подобная многоступенчатая коробка передач используется в качестве дополнительной коробки передач у рабочих машин, причем получаемые передачи дополнительной коробки передач определяются посредством целенаправленного приведения в действие переключающих элементов и, соответственно, эффективного потока мощности внутри планетных рядов. Понятием «дополнительная коробка передач» при этом обычно обозначается приводной механизм, с помощью которого может быть установлено много передаточных отношений посредством небольшого числа интервалов передаточных чисел соседних ступеней. В общей коробке передач сельскохозяйственной рабочей машины, например трактора, подобная дополнительная коробка передач в качестве переключаемой под нагрузкой передачи обычно комбинируется с еще одной многоступенчатой коробкой передач в форме раздаточной коробки передач с высокими интервалами передаточных чисел соседних ступеней, так что благодаря этой комбинации достигается общая коробка передач с большим числом получаемых ступеней скорости при одновременном большом диапазоне передаточных отношений. Зачастую при этом добавляются дополнительные приводные механизмы в форме понижающих коробок передач и/или поворотных устройств.
Из EP 0495942 B1 известна многоступенчатая коробка передач планетарного типа, которая комбинируется как дополнительная коробка передач сельскохозяйственной рабочей машины с раздаточной коробкой передач. При этом эта дополнительная коробка передач имеет корпус, в котором расположены четыре планетарных ряда и несколько валов, из которых один является ведущим валом, а другой ведомым валом многоступенчатой коробки передач. Кроме того, в области валов предусмотрено несколько переключающих элементов, посредством целенаправленного приведения в действие которых изменяется поток мощности внутри четырех планетарных рядов и, тем самым, передаточные отношения между ведущим валом и ведомым валом. В целом, благодаря этому могут устанавливаться восемь передаточных отношений многоступенчатой коробки передач.
Целью настоящего изобретения является предложение многоступенчатой коробки передач названного в начале типа, посредством которой может быть реализовано большое число передаточных отношений при небольшом числе деталей и, тем самым, малом весе и малых производственных расходах. Кроме того, должен получаться почти геометрический ряд передаточных отношений, а также снижены нагрузки на отдельные элементы коробки передач. Помимо этого, должны быть возможны небольшие и почти геометрические ступени скорости между отдельными передаточными отношениями, а также компактная конструкция. Наконец, должны быть достижимыми высокие коэффициенты полезного действия зубчатых зацеплений.
Эта задача решена исходя из ограничительной части п.1 формулы изобретения в сочетании с характеризующими ее признаками. Следующие за ним зависимые пункты формулы изобретения соответственно демонстрируют предпочтительные усовершенствования изобретения.
Согласно этому предлагается многоступенчатая коробка передач планетарного типа согласно изобретению, которая имеет в корпусе ведущий и ведомый вал, а также дополнительные вращающиеся валы и четыре планетарных ряда. При этом планетарные ряды, при рассмотрении в осевом направлении, расположены, предпочтительно, в последовательности: первый планетарный ряд, второй планетарный ряд, третий планетарный ряд и четвертый планетарный ряд, и, предпочтительно, выполнены соответственно в виде планетарных рядов с отрицательным внутренним передаточным отношением. Однако также возможно на местах, где это допускается возможностью связи, преобразовать отдельные или несколько планетарных рядов с отрицательным внутренним передаточным отношением в планетарные ряды с положительным внутренним передаточным отношением, когда одновременно обмениваются соединение с водилом и соединение с коронной шестерней и величина передачи при неподвижном водиле увеличивается на единицу. Кроме того, в рамках изобретения возможно иное расположение планетарных рядов в осевом направлении, чем описанное выше.
Как известно, планетарный ряд с отрицательным внутренним передаточным отношением содержит солнечную шестерню, коронную шестерню и водило, которое несет на себе на подшипниках с возможностью вращения планетарные шестерни, которые находятся в зацеплении, соответственно, с солнечным колесом и коронной шестерней. При этом при неподвижном водиле достигается противоположное солнечной шестерне направление вращения коронной шестерни.
В противоположность этому простой планетарный ряд содержит солнечную шестерню, коронную шестерню и водило, которое несет на себе на подшипниках с возможностью вращения внутренние и наружные планетарные шестерни. При этом все внутренние планетарные шестерни входят в зацепление с солнечной шестерней, а все наружные планетарные шестерни - с коронной шестерней, причем, кроме того, каждая внутренняя планетарная шестерня находится в зацеплении с наружной планетарной шестерней. При этом при неподвижном водиле достигается одинаковое направление вращения коронной шестерни относительно солнечной шестерни.
Согласно изобретению ведущий вал соединен с водилом третьего планетарного ряда и через первое сцепление может быть соединен с третьим валом, который соединен с коронной шестерней второго планетарного ряда и посредством второго сцепления является соединяемым с возможностью разъединения с четвертым валом. Этот четвертый вал далее находится в соединении с солнечной шестерней третьего планетарного ряда, причем пятый вал соединен с солнечной шестерней второго планетарного ряда и посредством первого тормоза может быть неподвижно соединен с корпусом.
Предпочтительно ведущий вал служит в качестве привода многоступенчатой коробки передач, то есть для подачи вращающего момента в многоступенчатую коробку передач. Поэтому он может приводиться в движение, прежде всего, приводным двигателем, например двигателем внутреннего сгорания или электродвигателем. Ведомый вал, соответственно этому, служит, предпочтительно, в качестве выходного вала многоступенчатой коробки передач, прежде всего для отвода вращающего момента от многоступенчатой коробки передач, прежде всего для приведения в действие агрегата, например насоса, или электрического генератора, или привода транспортного средства, например колеса транспортного средства или гусеничной ленты транспортного средства.
В усовершенствованном варианте изобретения четвертый вал, кроме того, соединен с солнечной шестерней четвертого планетарного ряда и посредством третьего сцепления может быть соединен с ведомым валом. Ведомый вал далее через четверное сцепление является соединяемым с седьмым валом, который соединен с водилом первого планетарного ряда. Кроме того, солнечная шестерня первого планетарного ряда соединена с пятым валом и коронная шестерня первого планетарного ряда - с шестым валом. Наконец, еще одна коронная шестерня четвертого планетарного ряда соединена с восьмым валом, который посредством второго тормоза может быть неподвижно соединен с корпусом.
Согласно альтернативному варианту осуществления изобретения четвертый вал, кроме того, соединен с солнечной шестерней четвертого планетарного ряда и посредством третьего сцепления является соединяемым с ведомым валом. При этом шестой вал через четвертое сцепление может быть соединен с седьмым валом, который находится в соединении с коронной шестерней первого планетарного ряда. Помимо этого, солнечная шестерня первого планетарного ряда соединена с пятым валом и водило первого планетарного ряда - с ведомым валом, тогда как коронная шестерня четвертого планетарного ряда соединена с восьмым валом, который посредством второго тормоза может быть неподвижно соединен с корпусом.
В качестве другой альтернативы четвертый вал, кроме того, соединен с солнечной шестерней четвертого планетарного ряда и посредством третьего сцепления является соединяемым с ведомым валом. Пятый вал через четвертое сцепление может быть соединен с седьмым валом, который находится в соединении с солнечной шестерней первого планетарного ряда. Кроме того, водило первого планетарного ряда соединено с ведомым валом и коронная шестерня первого планетарного ряда - с шестым валом. Наконец, коронная шестерня четвертого планетарного ряда соединена с восьмым валом, который посредством второго тормоза может быть неподвижно соединен с корпусом.
В соответствии с еще одним, альтернативным вариантом осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению четвертый вал, кроме того, соединен с солнечной шестерней четвертого планетарного ряда и посредством третьего сцепления может быть соединен с восьмым валом, который соединен с коронной шестерней четвертого планетарного ряда и через второй тормоз может быть неподвижно соединен с корпусом. Далее, пятый вал посредством четвертого сцепления является соединяемым с седьмым валом, который находится в соединении с солнечной шестерней первого планетарного ряда. Наконец, водило первого планетарного ряда соединено с ведомым валом и коронная шестерня первого планетарного ряда - с шестым валом.
В качестве еще одной альтернативы четвертый вал, кроме того, соединен с солнечной шестерней четвертого планетарного ряда и посредством третьего сцепления является соединяемым с восьмым валом, который соединен с коронной шестерней четвертого и через второй тормоз может быть неподвижно соединен с корпусом. Кроме того, шестой вал посредством четвертого сцепления является соединяемым с седьмым валом, который находится в соединении с коронной шестерней первого планетарного ряда. Помимо этого, водило первого планетарного ряда соединено с ведомым валом и солнечное колесо первого планетарного ряда - с пятым валом.
Согласно еще одному альтернативному варианту осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению четвертый вал, кроме того, соединен с солнечной шестерней четвертого планетарного ряда и посредством третьего сцепления может быть соединен с восьмым валом, который соединен с коронной шестерней четвертого планетарного ряда и через второй тормоз может быть неподвижно соединен с корпусом. Ведомый вал далее посредством четвертого сцепления является соединяемым с седьмым валом, который находится в соединении с водилом первого планетарного ряда. Наконец, солнечная шестерня первого планетарного ряда соединена с пятым валом и коронная шестерня первого планетарного ряда - с шестым валом.
В качестве другой альтернативы ведомый вал посредством третьего сцепления может быть соединен с восьмым валом, который соединен с коронной шестерней четвертого планетарного ряда и через второй тормоз может быть неподвижно соединен с корпусом. Кроме того, четвертый вал находится в соединении с солнечной шестерней четвертого планетарного ряда, тогда как пятый вал через четвертое сцепления является соединяемым с седьмым валом, который соединен с солнечной шестерней первого планетарного ряда. Наконец, водило первого планетарного ряда соединено с ведомым валом и коронная шестерня первого планетарного ряда - с шестым валом.
Согласно еще одному альтернативному варианту многоступенчатой коробки передач согласно изобретению ведомый вал посредством третьего сцепления является соединяемым с восьмым валом, который соединен с коронной шестерней четвертого планетарного ряда и через второй тормоз может быть неподвижно соединен с корпусом. Далее, четвертый вал находится в соединении с солнечной шестерней четвертого планетарного ряда, причем шестой вал через четвертое сцепления является соединяемым с седьмым валом, который соединен с коронной шестерней первого планетарного ряда. Кроме того, водило первого планетарного ряда соединено с ведомым валом и солнечная шестерня первого планетарного ряда - с пятым валом.
В качестве еще одной альтернативы, ведомый вал посредством третьего сцепления может быть соединен с восьмым валом, который соединен с коронной шестерней четвертого планетарного ряда и через второй тормоз может быть неподвижно соединен с корпусом. Помимо этого, четвертый вал находится в соединении с солнечной шестерней четвертого планетарного ряда и ведомый вал дополнительно через четвертое сцепления является соединяемым с седьмым валом, который соединен с водилом первого планетарного ряда. Наконец, коронная шестерня первого планетарного ряда соединена с шестым валом и солнечная шестерня первого планерного ряда - с пятым валом.
В вышеназванных случаях первое передаточное отношение получается путем замыкания второго тормоза, а также первого и второго сцепления, тогда как второе передаточное отношение является выбираемым путем приведения в действие обоих тормозов, а также второго сцепления. Третье передаточное отношение включается путем замыкания обоих тормозов, а также первого сцепления. Кроме того, четвертое передаточное отношение получается путем приведения в действие обоих тормозов, а также четвертого сцепления, причем пятое передаточное отношение может быть включено путем замыкания первого тормоза, а также первого и четвертого сцепления. Далее, шестое передаточное отношение является устанавливаемым путем приведения в действие первого тормоза, а также второго и четвертого сцепления, тогда как седьмое передаточное отношение получается путем замыкания первого тормоза, а также третьего и четвертого сцепления. Альтернативно этому восьмое передаточное отношение может быть установлено также путем замыкания первого, второго и четвертого сцепления, или путем приведения в действие первого, второго и третьего сцепления, или путем замыкания первого, третьего и четвертого сцепления. Наконец, девятое передаточное отношение является выбираемым путем приведения в действие первого тормоза, а также второго и третьего сцепления, тогда как десятое передаточное отношение получается путем замыкания первого тормоза, а также первого и третьего сцепления. Следовательно, благодаря вариантам многоступенчатой коробки передач согласно изобретению могут быть установлены десять передаточных отношений.
В усовершенствованном варианте изобретения первое дополнительное передаточное отношение получается путем замыкания второго тормоза, а также второго и четвертого сцепления, и второе дополнительное передаточное отношение - путем приведения в действие второго тормоза, а также первого и четвертого сцепления. За счет этого число устанавливаемых передач может быть повышено в целом до двенадцати.
Соответственно альтернативному варианту осуществления изобретения ведомый вал кроме того, через третье сцепление является соединяемым с возможностью разъединения с четвертым валом, и посредством четвертого сцепления - седьмым валом, который соединен с водилом первого планетарного ряда. Далее, солнечная шестерня первого планетарного ряда соединена с пятым валом и коронная шестерня первого планетарного ряда - с шестым валом. Наконец, коронная шестерня четвертого планетарного ряда еще неподвижно соединена с корпусом и четвертый вал посредством пятого сцепления является соединяемым с восьмым валом, который находится в соединении с солнечной шестерней четвертого планетарного ряда.
Альтернативно этому, ведомый вал, кроме того, через третье сцепление может быть соединен с возможностью разъединения с четвертым валом и шестой вал посредством четвертого сцепления - с седьмым валом, который соединен с коронной шестерней первого планетарного ряда. Кроме того, водило первого планетарного ряда находится в соединении с ведомым валом и солнечная шестерня первого планетарного ряда - с пятым валом. Наконец, коронная шестерня четвертого планетарного ряда неподвижно соединена с корпусом, и четвертый вал посредством пятого сцепления является соединяемым с восьмым валом, который находится в соединение с солнечной шестерней четвертого планетарного ряда.
В качестве еще одного, альтернативного варианта осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению ведомый вал, кроме того, через третье сцепление может быть соединен с возможностью разъединения с четвертым валом и пятый вал посредством четвертого сцепления - с седьмым валом, который соединен с солнечной шестерней первого планетарного ряда. Помимо этого, водило первого планетарного ряда находится в соединении с ведомым валом и коронная шестерня первого планетарного вала - с шестым валом, тогда как коронная шестерня четвертого планетарного ряда неподвижно соединена с корпусом и четвертый вал посредством пятого сцепления является соединяемым с восьмым валом, который находится в соединении с солнечной шестерней четвертого планетарного ряда.
В вышеназванных случаях первое передаточное отношение получается путем замыкания первого, второго и пятого сцепления, тогда как второе передаточное отношение является выбираемым путем приведения в действие первого тормоза, а также второго и пятого сцепления. Далее, третье передаточное отношение включается путем замыкания первого тормоза, а также первого и пятого сцепления. Кроме того, четвертое передаточное отношение получается путем приведения в действие первого тормоза, а также четвертого и пятого сцепления, следующее, пятое передаточное отношение, - путем замыкания первого тормоза, а также первого и четвертого сцепления. Шестое передаточное отношение включается путем приведения в действие первого тормоза, а также второго и четвертого сцепления, тогда как седьмое передаточное отношение является выбираемым путем замыкания первого тормоза, а также третьего и четвертого сцепления. Далее, восьмое передаточное отношение получается путем приведения в действие второго, третьего и четвертого сцепления. Альтернативно этому, восьмое передаточное может быть установлено также посредством замыкания первого, второго и четвертого сцепления, или путем приведения в действие первого, второго и третьего сцепления, или путем замыкания первого, третьего и четвертого сцепления. Девятое передаточное отношение получается путем приведения в действие первого тормоза, а также второго и третьего сцепления, причем десятое передаточное отношение включается путем замыкания первого тормоза, а также первого и третьего сцепления. Также и в этом случае этим самым реализуется многоступенчатая коробка передач с десятью устанавливаемыми передаточными отношениями.
В усовершенствованном варианте изобретения первое дополнительное передаточное отношение получается путем замыкания второго, четвертого и пятого тормоза, и второе дополнительное передаточное отношение может быть включено путем приведения в действие первого, четвертого и пятого сцепления. За счет этого снова является возможным расширение в целом до двенадцати устанавливаемых передач.
В усовершенствованном варианте изобретения ведущий вал многоступенчатой коробки передач для реализации отвода мощности проведен прежде всего насквозь через многоступенчатую коробку передач и при этом наряду с ведомым валом служит как дополнительный второй ведомый вал, например, в смысле вала отбора мощности для заменяемых вспомогательных агрегатов.
В принципе, изобретение содержит также варианты осуществления многоступенчатой коробки передач, у которых подвод мощности и отбор мощности могут быть кинематически взаимно переставлены. При этом упомянутый ведомый вал многоступенчатой коробки передач служит для подвода мощности к ней, например, для введения вращающего момента в многоступенчатую коробку передач, например, посредством приводного двигателя, и упомянутый ведущий вал многоступенчатой коробки передач служит для отбора вращающего момента из многоступенчатой коробки передач, например, для приведения в действие агрегата или автомобильной трансмиссии. Тогда в схеме переключения многоступенчатой коробки передач последовательность передаточных отношения соответственно изменяется на противоположную.
Посредством отдельных вариантов осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению можно реализовать соответствующие передаточные отношения с небольшим числом деталей и за счет этого поддерживать малыми затраты на производство и вес. Помимо этого, при этом получается подходящий, прежде всего, для дополнительной коробки передач рабочей машины почти геометрический ряд передаточных отношений и, соответственно, небольшие интервалы передаточных чисел, которые также выполнены почти геометрически.
Кроме того, отдельные варианты осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению отличаются низкими абсолютными и относительными скоростями вращения, а также низкими моментами силы в планетарных рядах и переключающих элементах, что оказывает положительное влияние на их размеры и срок службы. Помимо этого, могут быть достигнуты в целом хорошие коэффициенты полезного действия зубчатых зацеплений, а также компактная конструкция.
Изобретение не ограничено приведенными комбинациями признаков основного пункта формулы изобретения и зависимых пунктов. Кроме того, появляются возможности комбинировать друг с другом отдельные признаки, даже когда они следуют из пунктов формулы изобретения, нижеследующего писания примеров осуществления или непосредственно из чертежей. Ссылки в пунктах формулы изобретения на чертежи путем использования ссылочных обозначений не должны ограничивать объем охраны пунктов формулы изобретения.
Дополнительные улучшающие изобретение меры будут более подробно описаны ниже вместе с описанием предпочтительных вариантов осуществления изобретения.
Показано на:
Фиг.1 - схематический вид первого предпочтительного варианта осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению,
Фиг.2 - приведенная в качестве примера схема переключений для многоступенчатой коробки передач согласно фиг.1,
Фиг.3 - схематический вид второго предпочтительного варианта осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению,
Фиг.4 - схематический вид еще одного, третьего, предпочтительного варианта осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению,
Фиг.5 - схематический вид еще одного, четвертого, предпочтительного варианта осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению,
Фиг.6 - схематический вид пятого предпочтительного варианта осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению,
Фиг.7 - еще один схематический вид шестого предпочтительного варианта осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению,
Фиг.8 - схематический вид еще одного, седьмого, предпочтительного варианта осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению,
Фиг.9 - схематическое представление восьмого предпочтительного варианта осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению,
Фиг.10- схематический вид еще одного, девятого, предпочтительного варианта осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению,
Фиг.11 - еще один схематический вид десятого предпочтительного варианта осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению,
Фиг.12 - схематический вид еще одного, одиннадцатого, предпочтительного варианта осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению, и
Фиг.13 - схематический вид двенадцатого предпочтительного варианта осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению.
Из фиг.1 следует первый предпочтительный вариант осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению, в котором, предпочтительно, речь идет о дополнительной коробке передач общей трансмиссии рабочей машины. При этом в общей трансмиссии подобная дополнительная коробка передач обычно используется в качестве переключаемой под нагрузкой коробки передач в комбинации с раздаточной коробкой передач, так что благодаря дополнительной коробке передач с низкими ступенями скорости в сочетании с раздаточной коробкой передач с высокими ступенями скорости возможно очень большое число получаемых передаточных отношений и большой диапазон передаточных отношений общей трансмиссии. По причине этого большого числа получаемых ступеней передачи образованная таким образом общая трансмиссия пригодна для использования в сельскохозяйственной рабочей машине. Кроме того, также происходит предпочтительно комбинирование с понижающей передачей и/или поворотным устройством. При этом в принципе является свободно выбираемой геометрическая последовательность отдельных приводных механизмов в общей трансмиссии.
Как видно на фиг.1, многоступенчатая коробка передач согласно изобретению имеет корпус 1, который вмещает ведущий вал 2, ведомый вал 3, а также четыре планетарных ряда 4, 5, 6 и 7. Планетарные ряды 4, 5, 6 и 7 при этом выполнены в виде планетарных рядов с отрицательным внутренним передаточным отношением, причем, однако, согласно изобретению также возможно выполнение по меньшей мере одного из планетарных рядов с отрицательным внутренним передаточным отношением как планетарного ряда с положительным внутренним передаточным отношением. При этом следует, впрочем, одновременно взаимно поменять подключения водила и коронной шестерни и увеличить вклад фиксированного передаточного отношения в сравнении с выполнением как планетарного ряда с отрицательным внутренним передаточным отношением на единицу. В данном случае планетарные ряды 4, 5, 6 и 7, при рассмотрении в осевом направлении расположены в последовательности 4, 5, 6, 7.
Как, кроме того, видно на фиг.1, многоступенчатая коробка передач согласно изобретению имеет в целом шесть переключающих элементов, которые состоят из двух тормозов 8 и 9 и четырех сцеплений 10, 11, 12 и 13. Пространственное расположение этих переключающих элементов при этом может быть любым и ограничивается лишь их размерами, а также внешним выполнением. В данном случае тормоза 8 и 9 и сцепления 10, 11, 12 и 13 выполнены как пластинчатые переключающие элементы, причем, однако, согласно изобретению возможно также исполнение в виде переключающих элементов с геометрическим замыканием или других фрикционных переключающих элементов.
Посредством целенаправленного приведения в действие переключающих элементов возможно избирательное включение различных передаточных отношений между ведущим валом 2 и ведомым валом 3. Помимо этого, в корпусе 1 размещены, в целом, восемь вращающихся валов, которые, наряду с ведущим валом 2 и ведомым валом 3, образованы третьим валом 14, четвертым валом 15, пятым валом 16, шестым валом 17, седьмым валом 18 и восьмым валом 19.
Согласно изобретению ведущий вал 2 соединен с водилом третьего планетарного ряда 6 и посредством первого сцепления 10 может быть соединен с третьим валом 14, который находится в соединении с коронной шестерней второго планетарного ряда 5. Кроме того, третий вал 14 через второе сцепление 11 является соединяемым с возможностью разъединения с четвертым валом 15, причем четвертый вал 15 соединяет солнечную шестерню третьего планетарного ряда 6 с солнечной шестерней четвертого планетарного ряда 7.
Пятый вал соединяет солнечную шестерню первого планетарного ряда 4 с солнечной шестерней второго планетарного ряда 5 и далее через первый тормоз 8 может быть неподвижно соединен с корпусом 1. Коронная шестерня первого планетарного ряда 4 через шестой вал 17 соединена с водилом второго планетарного ряда 5 и коронной шестерней третьего планетарного ряда 6. Кроме того, ведомый вал 3 находится в соединении с водилом четвертого планетарного ряда 7 и может быть, во-первых, посредством третьего сцепления 12 соединен с четвертым валом 15, а во-вторых, через четвертое сцепление 13 - с седьмым валом 18. Седьмой вал 18, с другой стороны, далее находится в соединении с водилом первого планетарного ряда 4. Наконец, коронная шестерня четвертого планетарного ряда 7 соединена с восьмым валом 19, который посредством второго тормоза 9 может быть неподвижно соединен с корпусом 1.
Из фиг.2 следует приведенная в качестве примера схема переключений многоступенчатой коробки передач согласно фиг.1, причем при этом для включения каждого передаточного отношения три из шести переключающих элементов замкнуты и для переключения в соответствующее соседнее передаточное отношение следует изменять состояние вторых переключающих элементов. При этом из приведенной в качестве примера схемы переключений могут быть взяты для примера соответствующие передачи i в отдельных передаточных отношениях, а также получающиеся изменения φ передаточных отношений относительно соседних передач. При этом эти величины достигаются при предпочтительных величинах передачи с неподвижным водилом планетарных рядов 4, 5, 6 и 7, которые у первого планетарного ряда 4 и второго планетарного ряда 5 составляют -3,300, у третьего планетарного ряда 6 составляют -1,800, и у четвертного планетарного ряда 7 составляют -2,300. Далее, из фиг.2 может быть получен диапазон передаточных отношений коробки передач, равный 4,681.
Как следует из фиг.2, ряд передаточных отношений многоступенчатой коробки передач согласно изобретению соответственно фиг.1 содержит десять передаточных отношений, причем дополнительно могут быть получены еще два передаточных отношения, которые обозначены через Z1 и Z2. Кроме того, восьмое передаточное отношение может быть получено посредством в целом четырех вариантов переключения.
Первое передаточное отношение получается путем замыкания второго тормоза 9, а также первого сцепления 10 и второго сцепления 11. Для переключения в следующее, второе передаточное отношение следует разомкнуть первое сцепление 10 и привести в действие первый тормоз 8, причем для получения следующего на ним, третьего передаточного отношения, следует разомкнуть второе сцепление 11 и снова привести в действие первое сцепление 10. Исходя из третьего передаточного отношения четвертое передаточное отношение получается тем, что первое сцепление 10 снова размыкается, а четвертое сцепление 13 замыкается, в то время как для выбора пятого передаточного отношения следует разомкнуть второй тормоз 9 и снова привести в действие первое сцепление 10. Шестое передаточное отношение получается тем, что исходя из пятого передаточного отношения снова должно быть разомкнуто первое сцепление 10 и приведено в действие второе сцепление 11. Для дальнейшего переключения с низших передач на высшие в седьмое передаточное отношение затем снова должно быть разомкнуто второе сцепление 11 и замкнуто третье сцепление 12. Для выбора следующего, более высокого, восьмого передаточного отношения затем должен быть разомкнут первый тормоз 8 и приведено в действие второе сцепление 11, причем, альтернативно этому, возможно также получение восьмого передаточного отношения путем замыкания первого сцепления 10, второго сцепления 11 и четвертого сцепления 13, или путем приведения в действие первого сцепления 10, второго сцепления 11 и третьего сцепления 12, или путем замыкания первого сцепления 10, третьего сцепления 12 и четвертого сцепления 13. Эти возможности переключений в приведенной в качестве примера схеме переключений на фиг.2 обозначены как M1-M3. Кроме того, девятое передаточное отношение получается путем приведения в действие первого тормоза 8, а также второго сцепления 11 и третьего сцепления 12. Наконец, десятое передаточное отношение включается тем, что исходя из девятого передаточного отношения должно быть разомкнуто второе сцепление 11 и приведено в действие первое сцепление 10.
На фиг.3 представлен второй предпочтительный вариант осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению. В отличие от описанного ранее варианта шестой вал 20 соединяет водило второго планетарного ряда 5 с коронной шестерней третьего планетарного ряда 6 и через четвертое сцепление 21 может быть соединен с седьмым валом 22, который находится в соединении с коронной шестерней первого планетарного ряда. Далее, ведомый вал 23, наряду с возможным соединением через третье сцепление 12 с четвертым валом 15, соединяет водило четвертого планетарного ряда 7 с водилом первого планетарного ряда 4.
При этом конструкция согласно второму варианту осуществления согласно фиг.3 эквивалентна предшествующему варианту осуществления соответственно фиг.1, так что в отдельных передаточных отношениях при одинаковых величинах передач при неподвижном водиле планетарных рядов 4-7 достигаются передачи i, а также изменения φ передаточных отношений согласно приведенной в качестве примера схеме из фиг.2. Также переключение отдельных передаточных отношений отличается относительно описания к фиг.2 лишь в том отношении, что вместо четвертого сцепления 13 на фиг.1 соответственно должно быть приведено в действие четвертое сцепление 21 на фиг.3.
На фиг.4 представлен еще один, третий, предпочтительный вариант осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению. В отличие от варианта осуществления изобретения согласно фиг.1 ведомый вал 23, наряду с соединением с водилом четвертого планетарного ряда 7 и возможным сцеплением с четвертым валом 15, посредством третьего сцепления 12 соединен с водилом первого планетарного ряда 4. Кроме того, пятый вал 24 через четвертое сцепление 25 может быть дополнительно соединен с седьмым валом 26, который соединен с солнечной шестерней первого планетарного ряда 4.
Также и вариант осуществления согласно фиг.4 представляет собой вариант коробки передач, эквивалентный варианту осуществления согласно фиг.1. По причине этого факта снова достигаются приведенные на фиг.2 передачи i, а также изменения φ передаточных отношений. Также включение отдельных передаточных отношений соответствует описанному в отношении фиг.2, причем вместо четвертого сцепления 13 на фиг.1 соответственно должно приводиться в действие четвертое сцепление 25 на фиг.4.
Далее, из фиг.5 следует еще один, четвертый, вариант осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению. В отличие от варианта осуществления согласно фиг.1, четвертый вал 27, наряду с соединением с солнечной шестерней третьего планетарного ряда 6, солнечной шестерней четвертого планетарного ряда 7 и возможным соединением с третьим валом 14 через второе сцепление 11, может быть посредством третьего сцепления 28 соединен с восьмым валом 29. Этот восьмой вал 29 находится в соединении с коронной шестерней четвертого планетарного ряда 7 и через второй тормоз 9 может быть неподвижно соединен с корпусом 1. Кроме того, как и в варианте согласно фиг.4, пятый вал 24 посредством четвертого сцепления 25 является соединяемым с возможностью разъединения с седьмым валом 26, который соединен с солнечной шестерней первого планетарного ряда 4. Наконец, ведомый вал 30 соединяет водило первого планетарного ряда 4 с водилом четвертого планетарного ряда 7, причем отвод мощности происходит перпендикулярно подводу мощности через ведущий вал 2. Следовательно, многоступенчатая коробка передач согласно фиг.5 выполнена в фронтально-поперечной конструкции.
Вариант осуществления согласно фиг.5 также представляет собой вариант осуществления многоступенчатой коробки передач, эквивалентный варианту согласно фиг.1. Следовательно, схема переключения согласно фиг.2 снова может быть применена к фиг.5, причем при включении передаточных отношений описание к фиг.2 должно быть изменено в том отношении, что вместо третьего сцепления 12 на фиг.1 соответственно должно приводиться в действие третье сцепление 28 на фиг.5 и вместо четвертого сцепления 13 на фиг.1 - соответственно четвертое сцепление 25 на фиг.5.
Далее, из фиг.6 следует еще один, пятый, вариант осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению. Отличным от варианта осуществления согласно фиг.1 при этом является то, что четвертый вал 27, как и в предшествующем варианте согласно фиг.5, посредством третьего сцепления 28 может быть соединен с восьмым валом 29, который соединен с коронной шестерней четвертого планетарного ряда 7 и через второй тормоз 9 может быть неподвижно соединен с корпусом 1. Кроме того, ведомый вал 30 снова соединяет водило первого планетарного ряда 4 с водилом четвертого планетарного ряда 7, причем отбор мощности происходит перпендикулярно подводу мощности через ведущий вал 2. Кроме того, шестой вал 20, наряду с соединением с коронной шестерней третьего планетарного ряда 6 и водилом второго планетарного ряда 5, посредством четвертого сцепления 21 соединяется с седьмым валом 22, который находится в соединении с коронной шестерней первого планетарного ряда 4.
Приведенная в качестве примера схема переключений согласно фиг.2 при этом снова может быть привлечена к варианту осуществления согласно фиг.6 в отношении включения и достижимых передаточных отношений i, а также изменений φ передаточных отношений, причем относительно включения передаточных отношений схема переключений должна быть изменена в том отношении, что вместо третьего сцепления 12 на фиг.1 соответственно следует привести в действие третье сцепления 28 на фиг.6, а вместо четвертого сцепления 13 на фиг.1 - соответственно четвертое сцепление 21 на фиг.6.
На фиг.7 представлен шестой предпочтительный вариант осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению. В отличие от варианта осуществления согласно фиг.1 и в соответствии с фиг.5 и 6 четвертый вал 27 посредством третьего сцепления 28 может быть соединен с восьмым валом 29, который соединен с коронной шестерней четвертого планетарного ряда 7 и через второй тормоз 9 может быть неподвижно соединен с корпусом 1. Далее, в отличие от варианта осуществления согласно фиг.1, ведомый вал 31, наряду с соединением с водилом четвертого планетарного ряда 7, через четвертое сцепление 32 является соединяемым с седьмым валом 33, который находится в соединении с водилом первого планетарного ряда 4.
Также и в случае варианта согласно фиг.7 приведенная в качестве примера схема переключений согласно фиг.2 при этом снова может быть привлечена в отношении включения и достижимых передаточных отношений i и изменений φ передаточных отношений, а также включения передаточных отношений, причем для этого приведенная в качестве примера схема переключений согласно фиг.2 должна быть изменена в том отношении, что вместо третьего сцепления 12 на фиг.1 соответственно должно быть приведено в действие третье сцепление 28 на фиг.7 и вместо четвертого сцепления 13 на фиг.1 - соответственно четвертое сцепление 32 на фиг.7.
Кроме того, на фиг.8 представлен седьмой вариант осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению, который отличается от варианта осуществления согласно фиг.1 в том отношении, что пятый вал 24, как уже в вариантах согласно фиг.4 и фиг.5, посредством четвертого сцепления 25 может быть соединен с седьмым валом 26, который соединен с солнечной шестерней первого планетарного ряда 4. Помимо этого, ведомый вал 34, наряду с соединением с водилом первого планетарного ряда 4 и водилом четвертого планетарного ряда 7, через третье сцепление 35 является соединяемым с возможностью разъединения с восьмым валом 36, который снова соединен с коронной шестерней четвертого планетарного ряда 7 и через второй тормоз 9 может быть неподвижно закреплен на корпусе 1. Наконец, четвертый вал 37 только через второе сцепление 11 является соединяемым с третьим валом 14 и соединяет солнечную шестерню третьего планетарного ряда 6 с солнечной шестерней четвертого планетарного ряда 7.
Относительно включения передаточных отношений многоступенчатой коробки передач согласно фиг.8 приведенная в качестве примера схема переключений согласно фиг.2 должна быть изменена в том отношении, что вместо третьего сцепления 12 на фиг.1 соответственно должно быть приведено в действие сцепление 35 на фиг.8 и вместо четвертого сцепления 13 на фиг.1 - соответственно четвертое сцепление 25 на фиг.8. Достижимые передаточные отношения i и изменения φ передаточных отношений при этом снова соответствуют при соответствующих величинах передачи при неподвижном водиле планетарных рядов 4-7 считываемым величинам из фиг.2.
Еще один, восьмой, предпочтительный вариант осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению следует из фиг.9. В отличие от варианта осуществления согласно фиг.1, причем шестой вал 20, наряду с соединением с водилом второго планетарного ряда 5 и коронной шестерней третьего планетарного ряда 6, через четвертое сцепление 21 является соединяемым с седьмым валом 22, который находится в соединении с коронной шестерней первого планетарного ряда 4.
Кроме того, как и в предшествующем варианте, ведомый вал 34, наряду с соединением с водилом первого планетарного ряда 4 и водилом четвертого планетарного ряда 7, посредством третьего сцепления 36 является соединяемым с возможностью разъединения с восьмым валом 36. Этот восьмой вал 36 в дальнейшем прохождении соединен с коронной шестерней четвертого планетарного ряда 7 и через второй тормоз 9 может быть неподвижно соединен с корпусом 1. Наконец, четвертый вал соединен только с солнечными шестернями третьего планетарного ряда 6 и четвертого планетарного ряда 7, а также посредством второго сцепления 11 является соединяемым с третьим валом 14.
В отношении получаемых передаточных отношений i, а также изменений φ передаточных отношений между отдельными передаточными отношениями, вариант согласно фиг.9 также соответствует варианту осуществления согласно фиг.1. В отношении включения отдельным передаточных отношений требуется только вместо третьего сцепления 12 из фиг.1 соответственно приводить в действие третье сцепление 35 из фиг.9 и вместо четвертого сцепления 13 из фиг.1 - соответственно четвертое сцепление 21 на фиг.9.
Далее, из фиг.10 следует еще один, девятый, предпочтительный вариант осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению. Отличным от варианта согласно фиг.1 при этом является то, что ведомый вал 38, наряду с соединением с водилом четвертого планетарного ряда 7 и возможным соединением посредством четвертого сцепления 13 с седьмым валом 18, через третье сцепление 35 является соединяемым с возможностью разъединения с восьмым валом 36. Этот восьмой вал, как, например, у предшествующего варианта согласно фиг.9, снова соединен с коронной шестерней четвертого планетарного ряда 7 и через второй тормоз 9 может быть неподвижно соединен с корпусом 1. Помимо этого, четвертый вал 37 снова соединен только с солнечными шестернями третьего планетарного ряда 6 и четвертого планетарного ряда 6, а также со вторым сцеплением 11.
В отношении включения передаточных отношений варианта коробки передач согласно фиг.10 приведенная в качестве примера схема переключений согласно фиг.2 должна быть изменена в том отношении, что вместо третьего сцепления 12 на фиг.1 соответственно должно быть приведено в действие третье сцепление 35 на фиг.10. Также девятый предпочтительный вариант осуществления представляет собой вариант, эквивалентный варианту осуществления согласно фиг.1.
Еще один, десятый, предпочтительный вариант осуществления многоступенчатой коробки передач виден из фиг.11. Отличным от варианта согласно фиг.1 при этом является то, что четвертый вал 39 дополнительно через пятое сцепление 40 может быть соединен с восьмым валом 41, который находится в соединении с солнечной шестерней четвертого планетарного ряда 7. Кроме того, коронная шестерня четвертого планетарного ряда 7 соединена без возможности проворачивания с корпусом 1.
Включение передаточных отношений многоступенчатой коробки передач согласно фиг.11 при этом происходит в соответствии с приведенной в качестве примера схемой согласно фиг.2, причем вместо второго тормоза 9 на фиг.1 соответственно должно быть замкнуто пятое сцепление 40 на фиг.11. Также и десятый вариант осуществления многоступенчатой коробки передач представляет собой вариант, эквивалентный варианту осуществления согласно фиг.1.
Кроме того, из фиг.12 следует еще один, одиннадцатый, предпочтительный вариант осуществления многоступенчатой коробки передач. При этом этот вариант отличается от варианта осуществления согласно фиг.1 в том отношении, что ведомый вал 23 соединяет водило первого планетарного ряда 4 с водилом четвертого планетарного ряда 7. Кроме того, шестой вал 20, наряду с соединением с водилом второго планетарного ряда 5 и коронной шестерней третьего планетарного ряда 6, посредством четвертого сцепления 21 может быть соединен с седьмым валом 22, который находится в соединении с коронной шестерней первого планетарного ряда 4. Далее, четвертый вал 39 снова дополнительно посредством пятого сцепления 40 является соединяемым с возможностью разъединения с восьмым валом 41, который соединен с солнечной шестерней четвертого планетарного ряда 7. Наконец, коронная шестерня четвертого планетарного ряда 7 еще соединена без возможности проворачивания с корпусом 1.
Также и вариант согласно фиг.12 представляет собой эквивалентный варианту осуществления согласно фиг.1 вариант, причем приведенная в качестве примера схема переключений согласно фиг.2 в отношении включения передаточных отношений должна быть изменена в том отношении, что вместо четвертого сцепления 13 на фиг.1 соответственно должно быть приведено в действие четвертое сцепления 21 на фиг.1 и вместо второго тормоза 9 на фиг.1 - соответственно пятое сцепление 40 на фиг.12.
Наконец, из фиг.13 следует еще один последний, двенадцатый, предпочтительный вариант осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению. Также и в этом случае ведомый вал 23, в отличие от варианта осуществления согласно фиг.1, соединяет водило первого планетарного ряда 4 с водилом четвертого планетарного ряда 7. Далее, четвертый вал 39 через пятое сцепление 40 также дополнительно соединен с возможностью разъединения с восьмым валом 41, который находится в соединении с солнечной шестерней четвертого планетарного ряда 7, в то время как коронная шестерня четвертого планетарного ряда 7 соединена без возможности проворачивания с корпусом 1. Наконец, еще один пятый вал 24 может быть соединен через четвертое сцепление 25 с седьмым валом 26. В дальнейшем прохождении этот седьмой вал 26 находится в соединении с солнечной шестерней первого планетарного ряда 4.
Также и последний, двенадцатый, вариант осуществления многоступенчатой коробки передач представляет собой вариант, эквивалентный коробке передач согласно фиг.1. При этом схема переключения согласно фиг.2 должна быть изменена в том отношении, что вместо четвертого сцепления 13 на фиг.1 соответственно должно приводиться в действие четвертое сцепление 25 на фиг. 13 и вместо второго тормоза 9 на фиг.1 - соответственно пятое сцепление 40 на фиг.13.
Посредством отдельных вариантов осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению может быть достигнута дополнительная коробка передач для рабочей машины с низкими производственными затратами и малым весом. Кроме того, у многоступенчатой коробки передач согласно изобретению возникают низкие абсолютные и относительные скорости вращения, а также низкие моменты планетарных рядов и переключающих элементов. Наконец, достигаются хороший ряд передаточных отношений и хорошие коэффициенты полезного действия зубчатых зацеплений при одновременно почти геометрических ступенях скорости.
При этом многоступенчатые коробки передач согласно изобретению построены предпочтительно коаксиально, однако отвод мощности может быть так же, как в случае вариантов осуществления согласно фиг.5, фиг.6 и фиг.7, реализован в сторону от коробки передач (с параллельными осями).
Помимо этого, согласно изобретению можно или исключить отдельные переключающие элементы или заменить неподвижными соединениями, вследствие чего получается многоступенчатая коробка передач с уменьшенным числом устанавливаемых передаточных отношений. Предпочтительным в случае варианта осуществления согласно фиг.1 было бы предпринять отбрасывание третьего сцепления 12 или второго тормоза 9, что соответственно привело бы к многоступенчатой коробке передач с меньшим числом устанавливаемых ступеней передач. Еще один предпочтительный вариант осуществления с уменьшенным числом передач получается путем замены первого тормоза 8 неподвижным соединением между пятым валом (16; 24) и корпусом 1.
В рамках одного предпочтительного усовершенствования соответствующий ведущий вал при необходимости может быть отсоединен от приводного двигателя, причем в качестве соединительного элемента могут быть использованы гидродинамический преобразователь вращающего момента, гидродинамическое сцепление, сухое включаемое при трогании с места сцепление, мокрое включаемое при трогании с места сцепление, порошковая электромагнитная муфта, центробежное сцепление и т.п. Кроме того, можно расположить подобный пусковой элемент в направлении потока силы после коробки передач, причем в этом случае соответствующий ведущий вал постоянно соединен с коленчатым валом приводного двигателя. Альтернативно один переключающий элемент многоступенчатой коробки передач может быть использован как внутренний пусковой элемент. Этот внутренний пусковой элемент в потенциальных передачах, используемых при трогании с места, должен быть замкнут, то есть он замыкается во время процесса трогания с места.
Кроме того, между приводным двигателем и коробкой передач может быть расположен демпфер крутильных колебаний.
Наконец, в рамках изобретения также можно расположить на каждом из валов, предпочтительно на соответствующем ведущем валу и соответствующие ведомом валу, электрическую машину в качестве генератора и/или дополнительной приводной машины. Разумеется, любое конструктивное выполнение, прежде всего любое пространственное расположение планетарных рядов и переключающих элементов самих по себе или относительно друг друга, и насколько это технически рационально, подпадает под объем охраны настоящих пунктов формулы изобретения без оказания влияния на функционирование коробки передач, как оно описывается в пунктах формулы изобретения, даже если это выполнение не представлено на чертежах и в описании в явном виде.
ССЫЛОЧНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
1 корпус
2 ведущий вал
3 ведомый вал
4 первый планетарный ряд
5 второй планетарный ряд
6 третий планетарный ряд
7 четвертый планетарный ряд
8 первый тормоз
9 второй тормоз
10 первое сцепление
11 второе сцепление
12 третье сцепление
13 четвертое сцепление
14 третий вал
15 четвертый вал
16 пятый вал
17 шестой вал
18 седьмой вал
19 восьмой вал
20 шестой вал
21 четвертое сцепление
22 седьмой вал
23 ведомый вал
24 пятый вал
25 четверное сцепление
26 седьмой вал
27 четвертый вал
28 третье сцепление
29 восьмой вал
30 ведомый вал
31 ведомый вал
32 четвертое сцепление
33 седьмой вал
34 ведомый вал
35 третье сцепление
36 восьмой вал
37 четвертый вал
38 ведомый вал
39 четвертый вал
40 пятое сцепление
41 восьмой вал