ПЛАНЕТАРНАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ
PLANETARY AUTOMATIC GEARBOX

Изобретение относится к сложным зубчатым механизмам, используемым в автотракторной технике.
Известен зубчатый механизм планетарного дифференциального редуктора с большим передаточным отношением, состоящим из вала с насаженным на него эксцентриком с подшипником, на котором находится зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с зубчатым венцом, при этом зубчатый венец соединен с выходным валом, а зубчатое колесо посредством скобы вращает второй выходной вал (см. патент РФ №2064622, МПК F16H 48/06, F16H 37/08, опубл. 27.07 1996 г.). Также известны планетарные редукторы, где зубья передач выполнены в виде роликов. См. «Механизмы» C.Н.Кожевников, Я.И.Есипенко, Я.М.Раскин. М.: Машиностроение, 1976 г., стр.156-157, рис.3.25. Такие кинематические пары профилируются как цевочное зацепление.
Недостатком данных технических решений является отсутствие возможности изменять передаточное отношение и то, что наилучшие характеристики данных передач проявляются при больших передаточных отношениях, которые мало востребованы в автотракторной технике.
Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является планетарная коробка передач, содержащия корпус, входной и выходной валы, пять планетарных рядов, пять управляемых тормозов и две сцепные муфты. См. патент RU №2093737, МПК F16H 3/44, опубл. 20.10.1997 г.
Критика прототипа. Эти коробки не имеют механизмов автоматического переключения скоростей и им требуется отдельный дифференциал, кроме того коробка довольно сложна и тяжела в изготовлении и управлении.
Техническим результатам изобретения является уменьшение размеров, веса и стоимости коробки передач.
Технический результат в планетарной автоматической передаче, содержащей корпус, по центру которого проходит вал, с насаженным на него эксцентриком, на котором через подшипники насажены сателлиты, сопряженные с зубчатыми венцами, отводящими один из потоков вращения, при этом сателлиты также сопряжены со стопорами, которые отводят второй поток вращения, достигается тем, что на эксцентрике насажено несколько сателлитов последовательно, больший на меньший, концентрическими кругами, при этом сателлиты сопряжены с зубчатыми венцами, которые закреплены на диске с такой же последовательностью, причем на периметре диска находится зубчатое колесо для передачи вращения на первую полуось, а с противоположной стороны от этого диска на сателлитах расположены по два выступа, которые могут сопрягаться со стопорами, находящимися на другом диске, по периметру которого закреплен зубчатый венец для передачи вращения на вторую полуось.
Технический результат достигается также тем, что на вал насажено центральное колесо, сопряженное с тремя сателлитами, которые установлены на маховике двигателя, при этом на сателлиты надет диск сцепления с зубчатым венцом, а по периметру диск обхватывает ленточный тормоз, а с торца сцепления диска с зубчатым венцом расположены кулачки-эксцентрики для прижима к сателлитам, с целью реверса.
Технический результат достигается также тем, что сопряжение сателлитов двумя выступами производится двумя стопорами, перемещающимися в радиальных прорезях, посредством тяг для включения скоростей. Технический результат достигается также тем, что фиксация стопоров обеспечивается прижимом грузила в виде ролика к направляющей рейки.
Существенными отличительными признаками заявленного изобретения являются следующие:
- на эксцентрик насажено несколько сателлитов последовательно, больший на меньший концентрическими кругами, при этом сателлиты сопряжены с зубчатыми венцами, которые закреплены на диске с такой же последовательностью, при этом на периметре диска находится зубчатое колесо для передачи вращения на первую полуось, а с противоположной стороны от этого диска на сателлитах расположено по два выступа, которые могут сопрягаться со стопорами, находящимися на другом диске, по периметру которого закреплен зубчатый венец для передачи вращения на вторую полуось;
- на вал насажено центральное колесо, сопрягаемое с тремя сателлитами, которые установлены на маховике двигателя, при этом на сателлиты насажен диск сцепления с зубчатым венцом, а по периметру диск сцепления с зубчатым венцом обхватывает ленточный тормоз, а с торца диска сцепления с зубчатым венцом расположены эксцентрики-кулачки для прижима к сателлитам, с целью реверса;
- сопряжение с одним из сателлитов производится двумя стопорами, перемещающимися в радиальных прорезях диска с зубчатым венцом, посредством тяг для включения скоростей, при этом ручное переключение скоростей производится поворотной муфтой, а автоматическое переключение скоростей - за счет центробежной силы грузилами в виде роликов.
Проведенные патентные исследования показали, что заявленное техническое решение неизвестно из патентной и научно-технической информации, что соответствует критерию «Новизна».
Существенные отличительные признаки не являются очевидными для среднего специалиста в данной области знаний, что соответствует критерию «Изобретательский уровень».
Заявленное техническое решение может быть успешно реализовано на всех автомобильных заводах России и зарубежья, что соответствует критерию «Промышленная применимость».
Сущность изобретения заключается в том, что на валу насажен эксцентрик, на который последовательно круг за кругом, через подшипники насажены сателлиты, которые находятся в постоянном зацеплении с зубчатыми венцами. Венцы закреплены на диске с зубчатым колесом по периметру, для зацепления с полуосью. Второе зацепление с полуосью происходит с зубчатым венцом другого диска, расположенным с противоположной стороны от диска из сателлитов и подшипников. Сателлиты имеют выступы, с целью зацепления со стопорами, которые находятся в радиальных прорезях на другом диске с зубчатым венцом. На этом же диске расположены грузила для автоматического переключения скоростей посредством центробежной силы и ручной привод переключения скоростей.
Устройство коробки позволяет использовать передаточные числа, от 100 до 800, которые обеспечивают многопарность зацепления.
Данное изобретение поясняется с помощью фиг.1, где показана коробка планетарной автоматической передачи, вид спереди. На фиг.2 - механизм коробки планетарной автоматической передачи в продольном разрезе. На фиг.3 - планетарная автоматическая коробка, вид сбоку. На фиг.4 - фронтальный вид механизма планетарной автоматической коробки передач. На фиг.5 - механизм переключения скоростей. На фиг.6 - мультипликатор-сцепление-реверс. На фиг.7 - кинематическая схема.
Планетарная автоматическая коробка передач состоит из корпуса 1, в центре которого проходит вал 2. Вал 2 находится на оси маховика 3. Внутри корпуса 1 на валу 2 расположены три механизма, мультипликатор-сцепление-реверс - фиг.6, коробка скоростей, фронтальное изображение - фиг.4.6 и устройство переключения скоростей - фиг.5. На маховике 3 установлены три сателлита 4, которые находятся в зацеплении с центральным колесом 5, установленным на валу 2, и находится в зацеплении с зубчатым венцом на диске сцепления 6. Ленточный тормоз 7 стопорит диск сцепления с зубчатым венцом 6, выполняя функцию сцепления. С торца диск сцепления с зубчатыми венцами 6 может поджиматься кулачками-эксцентриками 8, которые закреплены на штифтах 9, установленных в корпусе 1. Кулачки 8, прижимая диск сцепления с зубчатым венцом 6 к сателлитам 4, стопорят их, производя реверс на пониженных оборотах, при отпущенном ленточном тормозе 7.
Коробка скоростей является набором зубчатых, двухзвенных планетарных редукторов с большим передаточным отношением. Зубчатое колесо с диском 10 и зубчатый венец с другим диском 11 отводят два потока на полуоси. Зубчатые венцы 12-16 планетарных редукторов закреплены на диске с зубчатым колесом 10 концентрическими кругами. Сателлиты 17-22 получают планетарное движение от одного эксцентрика 23, насаженного на вал 2. На эксцентрик 23 и между сателлитами 17-22 посажены подшипники 24-29.
Устройство переключения скоростей находится на другом диске с зубчатым венцом 11 и на втулке 30, соединенной с другим диском с зубчатым венцом 11. Втулка 30, соединенная с другим диском с зубчатом венцом 11, насаженна на вал 2, через подшипники 31-32. На сателлитах 17-22 выполнены два выступа 33, которые входят в зацепление со стопорами 34. Стопоры 34 перемещаются в радиальных прорезях 35 другого диска с зубчатым венцом 11. Под углом 90° от радиальных прорезей 35 расположены две стойки 36 и направляющие рейки 37, по которым перемещаются два грузила 38, выполненные в форме роликов. Вдоль направляющих реек 37, на стойках 36 расположены подпружиненные фиксаторы 39, которые поджимают роликами 40 грузила 38, образуя фиксирующие выемки. Два грузила 38 и два стопора 34 соединены между собой тягами 41 в виде четырехугольника. Грузила 38 соединены с поворотной муфтой 42 дугообразными коромыслами 43. Муфта 42 установлена с возможностью поворачивания на винтовой паре 44, установленной на втулке 30. Муфта 42 выполнена с возможностью поступательного движения, посредством вилки 45, через выжимной подшипник 46.
Так как планетарные передачи здесь работают как дифференциалы, зубчатым колесом с диском 10 и с зубчатым венцом с другим диском 11 осуществляется передача вращения на полуоси 47. При требовании повышенного КПД и долговечности планетарные пары могут изготавливаться в цевочном исполнении.
Сцепление и мультипликатор в планетарной автоматической коробке работает следующим образом. Вращение маховика 3 передается на вал 2 посредством сопряжения трех сателлитов 4 с центральным колесом 5. Зажимая ленточный тормоз 7, стопорится диск сцепления с зубчатым венцом 6. Три сателлита 4, закрепленных на маховике 3, передают вращение на вал 2, посредством центрального зубчатого колеса 6.
При стопорении сателлитов 4, диском сцепления с зубчатым колесом 6, путем прижатия к ним кулачков-эксцентриков 8, и при отпущенном ленточном тормозе 7, происходит реверс на пониженных оборотах.
Планетарная автоматическая коробка передач работает следующим образом. Сателлиты 17-22 получают планетарное движение от эксцентрика 23, посаженного на вал 2. Сателлиты 17-22 находятся в постоянном зацеплении с зубчатыми венцами 12-16. Стопоры 34, перемещаясь в радиальных прорезях 35, входят в зацепление с выступами 33 одного из сателлитов 17-22. Так как сателлиты 17-22 имеют другое направление вращения, чем зубчатые венцы 12-16, передача вращения на колеса полуосями 47 осуществляется зубчатым колесом с диском 10 и зубчатым венцом другим диском 11.
Устройство переключения скоростей находится на другом диске с зубчатым венцом 11 и на втулке 30, соединенной с ней. Отпуская ленточный тормоз 7, включают скорость вилкой 45, которая двигает муфту 42 через выжимной подшипник 46. Муфта 42, поворачиваясь на винтовой паре 44, установленной на втулке 30, посредством двух дугообразных тяг 43 и может перемещать стопоры 34.
В автоматическом режиме планетарная автоматическая коробка передач работает следующим образом: зажимая ленточным тормозом 7 диск с зубчатым венцом 6, позволяет сателлитам 4 передать вращение маховика 3 на вал 2. Вал 2 эксцентриком 23 создает планетарное вращение сателлитов 17-22. Первую скорость создает крайняя пара сателлита 23 и зубчатого венца 12, при набольшем передаточным числе. Эта пара, при отсутствии вращения, находится в сопряжении с другим диском с зубчатым венцом 11. Так как любой планетарный механизм может работать как дифференциал, вращение от вала 2 распределяется на два потока, зубчатый венец 12, закрепленный на диске с зубчатым колесом 10, вращает первую полуось 47, а сателлит 17, сопряженный с другим диском с зубчатым венцом 11, - вторую полуось. Дальнейшее автоматическое переключение передач происходит центробежной силой массы грузил 38, которые перемещаются к краю диска при увеличении числа оборотов. Грузила 38 тягами 41 перемещают стопоры 34, которые переключаются скачками посредством фиксаторов 39. Стопоры 34, перемещаясь в радиальных прорезях 35, сопрягают последующие пары - зубчатый венец 13 и сателлит 18 и так далее.