ДЕМУЛЬТИПЛИКАТОР КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ ТРАНСМИССИИ ВНЕДОРОЖНИКА
OFF-ROAD VEHICLE TRANSMISSION GEARBOX DEMULTIPLIER

Техническое решение относится к самоходным колесным транспортным средствам, преимущественно к вездеходам и внедорожникам, используемым в тяжелых природных условиях. Оно касается устройства демультипликатора коробки передач трансмиссии, служащей для передачи крутящего момента от вала двигателя к колесам транспортного средства.
В трансмиссиях внедорожных транспортных средств целесообразно устанавливать коробки передач с демультипликаторами, дающими возможность расширить диапазон передаточных чисел без усложнения самой коробки передач. В заявке DE 102013202045, опубликованной в ФРГ, показан демультипликатор коробки передач, содержащий два трехзвенных планетарных ряда, состоящих из водила с сателлитами, солнечной шестерни и коронного зубчатого колеса. Солнечная шестерня первого планетарного ряда закреплена на вторичном валу коробки передач, водило первого планетарного ряда соединено с коронным зубчатым колесом второго планетарного ряда, коронное зубчатое колесо первого планетарного ряда соединено с солнечной шестерней второго планетарного ряда, водило второго планетарного ряда соединено с выходным валом. Демультипликатор содержит также муфту для связи водила первого планетарного ряда с корпусом и муфту для попеременной связи солнечной шестерни второго планетарного ряда с корпусом и с выходным валом. Этот демультипликатор имеет только два передаточных числа прямого вращения выходного вала. Такой демультипликатор используется при необходимости обратного вращения выходного вала для движения транспортного средства задним ходом.
Более близким аналогом по технической сущности является демультипликатор, представленный в заявке DE 102014217809. Он содержит два трехзвенных планетарных ряда, каждый из которых состоит из водила с сателлитами, солнечной шестерни и коронного зубчатого колеса. Солнечная шестерня первого планетарного ряда соединена с валом коробки передач, водило первого планетарного ряда соединено с солнечной шестерней второго планетарного ряда, водило второго планетарного ряда соединено с выходным валом, при этом коронные зубчатые колеса обоих планетарных рядов соединены между собой. Кроме того, этот демультипликатор содержит муфты для связи водила первого планетарного ряда и коронных зубчатых колес с корпусом демультипликатора и муфту для связи коронных зубчатых колес с водилом первого планетарного ряда (см. фиг. 1). Этот демультипликатор обеспечивает получение только двух передач переднего хода и одну передачу заднего хода, что недостаточно для вездеходов и внедорожников, используемых в разнообразных природных условиях при движении по грунтовым дорогам и вне их по полям, по кустарникам, по холмам, по косогорам, вброд через ручьи с топкими берегами, по заболоченной местности.
Задача - создание демультипликатора коробки передач трансмиссии внедорожника, обеспечивающего большой диапазон передаточных чисел.
Решение задачи создания демультипликатора коробки передач, при котором получается большой диапазон передаточных чисел, обеспечено путем рационального выполнения его звеньев и установления надлежащих связей между ними. Созданный демультипликатор содержит два трехзвенных планетарных ряда, каждый из которых состоит из водила с сателлитами, солнечной шестерни и коронного зубчатого колеса. Солнечная шестерня первого планетарного ряда соединена с вторичным валом коробки передач, водило первого планетарного ряда соединено с солнечной шестерней второго планетарного ряда, водило второго планетарного ряда соединено с выходным валом. Демультипликатор содержит муфту двухстороннего действия для поочередной связи коронного зубчатого колеса первого планетарного ряда с корпусом и с водилом этого планетарного ряда и муфту двухстороннего действия для поочередной связи коронного зубчатого колеса второго планетарного ряда с корпусом и с любым водилом демультипликатора.
В демультипликаторе с двумя трехзвенными планетарными рядами, в котором солнечная шестерня первого планетарного ряда закреплена на валу коробки передач, а водило второго планетарного ряда соединено с выходным валом, при наличии муфты двухстороннего действия для поочередной связи коронного зубчатого колеса первого планетарного ряда с корпусом и с водилом этого планетарного ряда и муфты двухстороннего действия для поочередной связи коронного зубчатого колеса второго планетарного ряда с корпусом и с любым водилом, увеличивается количество передаточных чисел, что расширяет диапазон передаточных чисел коробки передач, при этом упрощается конструкция звеньев планетарных рядов и становятся проще связи между ними.
В демультипликаторе водило первого планетарного ряда может быть сделано с шлицевым венцом, расположенным между шлицевыми венцами коронных зубчатых колес и имеющим одинаковый с ними диаметр для возможности связи с водилом первого планетарного ряда обоих коронных зубчатых колес.
В демультипликаторе водило второго планетарного ряда может быть выполнено с шлицевым венцом, расположенным между водилом первого планетарного ряда и коронным зубчатым колесом второго планетарного ряда для возможности связи с водилом второго планетарного ряда коронного зубчатого колеса второго планетарного ряда.
На фигуре 1 показана кинематическая схема коробки передач с двухрядным планетарным демультипликатором.
На фигуре 2 показана кинематическая схема коробки передач с двухрядным планетарным демультипликатором при другом его выполнении.
Коробка передач с двухрядным планетарным демультипликатором, кинематическая схема которой представлена на фигуре 1, содержит корпус 1, в котором расположены первичный вал 2, имеющий привод от двигателя через фрикционное сцепление (не показано), промежуточные валы 3 и 4 с закрепленными на них шестернями 5-10, вторичный вал 11, расположенный соосно с первичным валом 2. На первичном валу 2 установлена свободно с возможностью вращения относительно него шестерня 12, зацепленная с шестернями промежуточных валов 3 и 4. На вторичном валу 11 установлены свободно с возможностью вращения относительно него шестерни 13 и 14, зацепленные с шестернями промежуточных валов 3 и 4, и шестерня 15 реверсивной передачи, зацепленная с расположенными на собственных опорах промежуточными шестернями 16 и 17, имеющими зацепление с шестернями 9 и 10 промежуточных валов 3 и 4.
Коробка передач содержит зубчатые муфты 18 и 19 двухстороннего действия и зубчатую муфту 20 одностороннего действия. Зубчатая муфта 18 предназначена для поочередной связи с первичным валом 2 шестерни 12, установленной на этом валу, и шестерни 13, установленной на вторичном валу 11. Зубчатая муфта 19 предназначена для поочередной связи с вторичным валом 11 установленных на нем шестерен 13 и 14. Зубчатая муфта 20 служит для соединения с вторичным валом шестерни 15 реверсивной передачи. В этой кинематической схеме коробки передач шестерня 12, расположенная на первичном валу 2, установлена на нем свободно с возможностью соединения с ним муфтой 18, соединяющей в другой ее позиции первичный вал с шестерней 13, установленной свободно на вторичном валу 11 с возможностью соединения с ним муфтой 19, соединяющей в другой ее позиции с вторичным валом 11 другую свободно установленную на вторичном валу шестерню 14.
Планетарный демультипликатор коробки передач состоит из двух трехзвенных планетарных рядов. Первый планетарный ряд демультипликатора содержит водило 21 с сателлитами 22, солнечную шестерню 23 и коронное зубчатое колесо 24. Второй планетарный ряд содержит водило 25 с сателлитами 26, солнечную шестерню 27 и коронное зубчатое колесо 28. Солнечная шестерня 23 первого планетарного ряда соединена с вторичным валом 11, водило 21 этого планетарного ряда соединено с солнечной шестерней 27 второго планетарного ряда, водило 25 второго планетарного ряда соединено с выходным валом 29.
В демультипликаторе на коронных зубчатых колесах 24 и 28 размещены зубчатые муфты 30 и 31 двухстороннего действия. Зубчатая муфта 30 предназначена для поочередной связи коронного зубчатого колеса 24 первого планетарного ряда с корпусом 1 и с водилом 21 этого планетарного ряда. Зубчатая муфта 31 предназначена для поочередной связи коронного зубчатого колеса 28 второго планетарного ряда с корпусом 1 и с водилом 21 первого планетарного ряда. Водило 21 первого планетарного ряда демультипликатора сделано с наружным шлицевым венцом, расположенным между шлицевыми венцами коронных зубчатых колес 24 и 28 и имеющим одинаковый с ними диаметр для возможности связи с водилом 21 муфтами 30 и 31 обоих коронных зубчатых колес демультипликатора.
Работа этой коробки передач с двухрядным планетарным демультипликатором происходит следующим образом.
Перед началом движения в трудных природных условиях по пересеченной местности соединяют коронные зубчатые колеса 24 и 28 демультипликатора муфтами 30 и 31 с корпусом 1 коробки передач. Затем соединяют зубчатой муфтой 18 с первичным валом 2 шестерню 13 и зубчатой муфтой 19 с вторичным валом 11 шестерню 14 и включают первую передачу в коробке передач путем замыкания сцепления. От первичного вала 2 через муфту 18, шестерню 13 и зацепленные с ней шестерни 7 и 8 крутящий момент передается на промежуточные валы 3 и 4. От валов 3 и 4 через шестерни 9 и 10, зацепленную с ними шестерню 14 и зубчатую муфту 19 крутящий момент передается на вторичный вал 11 и закрепленную на нем солнечную шестерню 23 первого планетарного ряда. Вращаясь, солнечная шестерня 23 перекатывает сателлиты 22 по коронному зубчатому колесу 24, поворачивая водило 21, тем самым передавая крутящий момент на соединенную с ним солнечную шестерню 27 второго планетарного ряда. Вращаясь, солнечная шестерня 27 перекатывает зацепленные с ней сателлиты 26 по коронному зубчатому колесу 28, поворачивая водило 25. Таким образом крутящий момент передается на выходной вал 29.
Для включения второй передачи соединяют зубчатой муфтой 18 с первичным валом 2 шестерню 12. В этом случае крутящий момент от первичного вала 2 через муфту 18, шестерню 12 и зацепленные с ней шестерни 5 и 6 крутящий момент передается на промежуточные валы 3 и 4. От валов 3 и 4 крутящий момент передается так же, как при включении первой передачи.
Для включения третьей передачи соединяют зубчатыми муфтами 18 и 19 шестерню 13 одновременно с первичным валом 2 и с вторичным валом 11. В этом случае крутящий момент от первичного вала 2 через муфту 18, шестерню 13 и муфту 19 передается на вторичный вал 11. Далее крутящий момент передается так же, как при включении первой передачи.
Для включения четвертой передачи соединяют зубчатой муфтой 18 с первичным валом 2 шестерню 12. Крутящий момент от первичного вала 2 через муфту 18, шестерню 12 и зацепленные с ней шестерни 5 и 6 передается на промежуточные валы 3 и 4. От валов 3 и 4 через шестерни 7 и 8, зацепленную с ними шестерню 13 и зубчатую муфту 19 крутящий момент передается на вторичный вал 11 и затем как на первой передаче.
После включения в коробке передач четвертой передачи включают вторую передачу в демультипликаторе. Для этого соединяют муфтой 30 коронное зубчатое колесо 24 первого планетарного ряда с водилом 21 этого планетарного ряда, блокируя этот планетарный ряд, и включают в коробке передач пятую передачу, осуществляя при этом те же действия, как при включении первой передачи. После блокировки первого планетарного ряда работает только второй планетарный ряд. Тогда солнечная шестерня 27 второго планетарного ряда вращается с частотой вращения вторичного вала 11. В этом случае крутящий момент передается от солнечной шестерни 27 через сателлиты 26 и водило 25 второго планетарного ряда на выходной вал 29. Включение в коробке передач шестой, седьмой и восьмой передач производят аналогично включению второй, третьей и четвертой передач. После включения в коробке передач восьмой передачи включают в демультипликаторе при необходимости третью передачу.
Третья передача получается в демультипликаторе при соединении коронного зубчатого колеса 24 первого планетарного ряда с корпусом 1 муфтой 30 и при соединении коронного зубчатого колеса 28 второго планетарного ряда с водилом 21 первого планетарного ряда муфтой 31. В этом случае происходит блокировка второго планетарного ряда, после чего работает только первый планетарный ряд. При его работе солнечная шестерня 23, вращаемая вторичным валом 11 коробки передач, перекатывает сателлиты 22 по коронному зубчатому колесу 24, вращая водило 21 и вместе с ним весь заблокированный второй планетарный ряд. После этого включают в коробке передач девятую передачу и продолжают разгонять транспортное средство, если происходит его движение в хороших дорожных условиях. Включение в коробке передач десятой передачи производят аналогично включению четвертой передачи.
Включение в коробке передач одиннадцатой, двенадцатой, тринадцатой и четырнадцатой передач производят аналогично включению первой, второй, третьей и четвертой передач, но q заблокированными планетарными рядами демультипликатора. Для этого соединяют с водилом 21 первого планетарного ряда оба коронных зубчатых колеса 24 и 28 муфтами 30 и 31, тем самым блокируя весь демультипликатор. Тогда частота вращения выходного вала 29 становится равной частоте вращения вторичного вала 11 коробки передач.
При попадании транспортного средства опять в тяжелые природные условия переключение передач в демультипликаторе производят в обратной последовательности.
Включение передач заднего хода производят аналогично включению передач переднего хода с той разницей, что передачу крутящего момента к вторичному валу 11 производят от шестерней 9 и 10, закрепленных на промежуточных валах, через зацепленные с ними промежуточные шестерни 16 и 17, шестерню 15 реверсивной передачи, зацепленную с шестернями 16 и 17, и муфту 20, соединяющую шестерню 15 с вторичным валом 11.
Коробка передач с двухрядным планетарным демультипликатором, кинематическая схема которой представлена на фигуре 2, отличается от коробки передач с двухрядным планетарным демультипликатором, показанной на фигуре 1, тем, что водило 32 второго планетарного ряда демультипликатора выполнено с шлицевым венцом, расположенным между водилом 33 первого планетарного ряда и коронным зубчатым колесом 34 второго планетарного ряда для возможности связи с водилом 32 зубчатой муфтой 35 коронного зубчатого колеса 34.
Работа коробки передач с двухрядным планетарным демультипликатором, показанным на фигуре 2, происходит аналогично работе коробки передач с двухрядным планетарным демультипликатором, показанным на фигуре 1. Однако при включении третьей передачи в демультипликаторе для блокировки второго планетарного ряда его коронное зубчатое колесо 34 соединяют зубчатой муфтой 35 с водилом 32 второго планетарного ряда. Четвертая передача в демультипликаторе получается при блокировке обоих планетарных рядов путем соединения водила первого планетарного ряда с коронным зубчатым колесом первого планетарного ряда и соединения водила второго планетарного ряда с коронным зубчатым колесом второго планетарного ряда.
При таком демультипликаторе коробки передач, имеющем четыре передачи переднего хода, получаемые с помощью двух простых трехзвенных планетарных рядов и двух муфт двухстороннего действия, обеспечивается большой диапазон передаточных чисел, что дает возможность преодолевать различные сложные препятствия на пути транспортного средства и тем самым повысить его проходимость.