КОРОБКА ПЕРЕДАЧ С ДВУХРЯДНЫМ ПЛАНЕТАРНЫМ ДЕМУЛЬТИПЛИКАТОРОМ
GEARBOX WITH TWO-ROW PLANETARY AUXILIARY GEARBOX

Изобретение относится к самоходным внедорожным транспортным средствам. Оно касается многоступенчатой коробки передач с планетарным демультипликатором, используемой в трансмиссиях для передачи крутящего момента от вала двигателя к ведущим колесам транспортного средства.
В трансмиссиях внедорожных транспортных средств целесообразно устанавливать коробки передач с планетарным демультипликатором, дающим возможность расширить диапазон передаточных чисел без усложнения самой коробки передач. В заявке DE 102013217187 (см. фиг. 1), опубликованной в ФРГ, показана многоступенчатая коробка передач с планетарным демультипликатором, содержащая первичный, промежуточный и вторичный валы, зубчатые колеса, установленные свободно с возможностью вращения относительно первичного вала и зацепленные с зубчатыми колесами, закрепленными на промежуточном валу, зубчатые муфты двухстороннего действия для связи с первичным валом свободно установленных на нем зубчатых колес и зубчатую муфту двухстороннего действия для связи с первичным валом шестерни реверсивной передачи и вторичного вала. Планетарный демультипликатор этой коробки передач содержит трехзвенный планетарный ряд, состоящий из водила с сателлитами, солнечной шестерни и коронного зубчатого колеса. Однако эта коробка передач имеет повышенную металлоемкость и пониженную жесткость ее валов по причине использования шести рядов зубчатых колес для получения пяти передач переднего хода и одной передачи заднего хода.
Более близким аналогом по технической сущности является коробка передач с двухрядным планетарным демультипликатором, представленная в заявке DE 102013202045 (см. фиг. 6). Она содержит первичный вал, два промежуточных вала с закрепленными на них шестернями, вторичный вал, расположенный соосно с первичным валом. На первичном валу установлена свободно с возможностью вращения относительно него шестерня, зацепленная с шестернями промежуточных валов. На вторичном валу установлены свободно с возможностью вращения относительно него шестерни, зацепленные с шестернями промежуточных валов. Демультипликатор этой коробки передач содержит два трехзвенных планетарных ряда, каждый из которых состоит из водила с сателлитами, солнечной шестерни и коронного зубчатого колеса. Солнечная шестерня первого планетарного ряда закреплена на вторичном валу коробки передач, водило этого 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. Эта коробка передач содержит муфту для связи с первичным валом шестерни, установленной на этом валу, и шестерни, установленной на вторичном валу, муфту двухстороннего действия и муфту одностороннего действия для связи с вторичным валом установленных на нем шестерен, муфту двухстороннего действия для связи водила первого планетарного ряда с корпусом и с шестерней, установленной на вторичном валу, и муфту двухстороннего действия для связи солнечной шестерни второго планетарного ряда с корпусом и с выходным валом. Однако с указанным демультипликатором эта коробка передач имеет сравнительно большую длину.
Задача - создание простой и надежной коробки передач с двухрядным планетарным демультипликатором, обеспечивающей большой диапазон передаточных чисел и имеющей сравнительно небольшую длину.
Решение задачи создания коробки передач с двухрядным планетарным демультипликатором, имеющей сравнительно небольшую длину, обеспечено тем, что в коробке передач с двухрядным планетарным демультипликатором, содержащей корпус, в котором расположены первичный вал, промежуточные валы с закрепленными на них шестернями, вторичный вал, расположенный соосно с первичным валом, шестерни, расположенные на первичном и вторичном валах и зацепленные с шестернями промежуточных валов, шестерня реверсивной передачи, зацепленная с промежуточными шестернями, зацепленными с шестернями промежуточных валов, муфты для соединения шестерен с валами, упомянутый двухрядный планетарный демультипликатор состоит из двух трехзвенных планетарных рядов, солнечная шестерня первого планетарного ряда соединена с вторичным валом коробки передач, водило этого планетарного ряда соединено с солнечной шестерней второго планетарного ряда, водило второго планетарного ряда соединено с выходным валом, демультипликатор содержит муфту для поочередной связи коронного зубчатого колеса первого планетарного ряда с корпусом и с водилом этого планетарного ряда, муфту для поочередной связи коронного зубчатого колеса второго планетарного ряда с корпусом и с любым водилом демультипликатора.
При таком устройстве коробки передач с двухрядным планетарным демультипликатором путем рационального выполнения ее звеньев и связей между ними обеспечено увеличение до четырех числа передач переднего хода в демультипликаторе. Это позволило, сохранив диапазон передаточных чисел, укоротить коробку передач и, значит, увеличить жесткость ее валов для уменьшения их деформации под нагрузкой, что улучшило условия работы зацепленных между собой шестерен, повысило срок их службы. В таком демультипликаторе его зубчатые муфты можно размещать на коронных зубчатых колесах, что обеспечивает его компактность и уменьшение длины коробки передач в сборе с демультипликатором. В результате улучшены эксплуатационные характеристики коробки передач с двухрядным планетарным демультипликатором, упрощена ее конструкция и снижена металлоемкость, что является важным техническим результатом.
В коробке передач с указанным двухрядным планетарным демультипликатором шестерня, расположенная на первичном валу, может быть установлена на нем свободно с возможностью соединения с ним муфтой, соединяющей в другой ее позиции первичный вал с шестерней, установленной свободно на вторичном валу с возможностью соединения с ним муфтой, соединяющей в другой ее позиции с вторичным валом другую свободно установленную на вторичном валу шестерню.
В коробке передач с двухрядным планетарным демультипликатором на промежуточных валах могут быть закреплены дополнительные шестерни, зацепленные с дополнительной шестерней, установленной свободно на вторичном валу с возможностью соединения с ним муфтой, соединяющей в другой ее позиции с вторичным валом шестерню реверсивной передачи.
Коробка передач с двухрядным планетарным демультипликатором может содержать муфту для поочередного соединения с вторичным валом свободно установленной на нем шестерни и первичного вала, муфту для поочередного соединения с вторичным валом другой свободно установленной на нем шестерни и шестерни реверсивной передачи, при этом шестерня, расположенная на первичном валу, закреплена на нем.
Коробка передач с двухрядным планетарным демультипликатором может содержать муфту для поочередного соединения с вторичным валом свободно установленной на нем шестерни и первичного вала, муфту для поочередного соединения с вторичным валом других свободно установленных на нем шестерен и муфту для соединения с вторичным валом шестерни реверсивной передачи, при этом шестерня, расположенная на первичном валу, закреплена на нем.
Коробка передач с двухрядным планетарным демультипликатором может содержать муфту для поочередного соединения с первичным валом свободно установленной на нем шестерни и вторичного вала, муфту для поочередного соединения с первичным валом другой свободно установленной на нем шестерни и шестерни реверсивной передачи, при этом шестерня, расположенная на вторичном валу, закреплена на нем.
Коробка передач с двухрядным планетарным демультипликатором может содержать муфту для поочередного соединения с вторичным валом свободно установленной на нем шестерни и первичного вала, муфту для поочередного соединения с первичным валом свободно установленных на нем шестерен, муфту для соединения с первичным валом шестерни реверсивной передачи.
Коробка передач с двухрядным планетарным демультипликатором может быть снабжена фрикционным тормозом для связи промежуточного вала с корпусом.
Водило первого планетарного ряда в демультипликаторе 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 муфтами двухстороннего действия обоих коронных зубчатых колес демультипликатора.
Водило второго планетарного ряда демультипликатора 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 муфтой двухстороннего действия коронного зубчатого колеса второго планетарного ряда демультипликатора.
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.
На фигуре 3 показана кинематическая схема коробки передач с двухрядным планетарным демультипликатором, содержащей фрикционный тормоз.
На фигуре 4 показана другая кинематическая схема коробки передач с двухрядным планетарным демультипликатором.
На фигуре 5 показана третья кинематическая схема коробки передач с двухрядным планетарным демультипликатором.
На фигуре 6 показана четвертая кинематическая схема коробки передач с двухрядным планетарным демультипликатором.
На фигуре 7 показана пятая кинематическая схема коробки передач с двухрядным планетарным демультипликатором.
На фигуре 8 показана шестая кинематическая схема коробки передач с двухрядным планетарным демультипликатором.
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 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 с 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.
Коробка передач с двухрядным планетарным демультипликатором, показанная на фигуре 3, снабжена фрикционным тормозом 36 для обеспечения возможности связи промежуточного вала с корпусом при переключении передач.
Кинематическая схема коробки передач с двухрядным планетарным демультипликатором, показанная на фигуре 4, отличается от кинематической схемы, показанной на фигуре 1, тем, что на промежуточных валах 37 и 38 закреплены дополнительные шестерни 39 и 40, зацепленные с дополнительной шестерней 41, установленной свободно на вторичном валу 42 с возможностью соединения с ним муфтой 43, соединяющей в другой ее позиции с вторичным валом шестерню 44 реверсивной передачи. При таком выполнении кинематической схемы коробки передач с двухрядным планетарным демультипликатором число возможных передач переднего хода получается равным восемнадцати.
Коробка передач с двухрядным планетарным демультипликатором показанная на фигуре 5, содержит муфту 45 для поочередного соединения с вторичным валом 46 свободно установленной на нем шестерни 47 и первичного вала 48, муфту 49 для поочередного соединения с вторичным валом 46 другой свободно установленной на нем шестерни 50 и шестерни 51 реверсивной передачи. При этом шестерня, расположенная на первичном валу, закреплена на нем.
Коробка передач с двухрядным планетарным демультипликатором, показанная на фигуре 6, содержит муфту 52 для поочередного соединения с вторичным валом 53 свободно установленной на нем шестерни 54 и первичного вала 55, муфту 56 для поочередного соединения с вторичным валом 53 других свободно установленных на нем шестерен 57 и 58 и муфту 59 для соединения с вторичным валом 53 шестерни 60 реверсивной передачи. При этом шестерня, расположенная на первичном валу, закреплена на нем.
Коробка передач с двухрядным планетарным демультипликатором, показанная на фигуре 7, содержит муфту 61 для поочередного соединения с первичным валом 62 свободно установленной на нем шестерни 63 и вторичного вала 64, муфту 65 для поочередного соединения с первичным валом 62 другой свободно установленной на нем шестерни 66 и шестерни 67 реверсивной передачи. При этом шестерня, расположенная на вторичном валу, закреплена на нем.
Коробка передач с двухрядным планетарным демультипликатором, показанная на фигуре 8, содержит муфту 68 для поочередного соединения с вторичным валом 69 свободно установленной на нем шестерни 70 и первичного вала 71, муфту 72 для поочередного соединения с первичным валом 71 свободно установленных на нем шестерен 73 и 74, муфту 75 для соединения с первичным валом 71 шестерни 76 реверсивной передачи.
При таких кинематических схемах коробки передач с двухрядным планетарным демультипликатором, содержащем муфту для поочередной связи коронного зубчатого колеса первого планетарного ряда с корпусом и с водилом этого планетарного ряда и муфту для поочередной связи коронного зубчатого колеса второго планетарного ряда с корпусом и с любым водилом этого демультипликатора, получается множество передач переднего хода, получаемых с помощью двух простых трехзвенных планетарных рядов с двумя муфтами двухстороннего действия, расположенными на коронных зубчатых колесах, обеспечивается простыми средствами необходимый диапазон передаточных чисел, что дает возможность успешно преодолевать различные сложные препятствия на пути транспортного средства и тем самым повысить его проходимость.