ПЛАНЕТАРНЫЙ ДЕМУЛЬТИПЛИКАТОР МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ
PLANET RANGE GEAR OF MULTIPLE-SPEED GEARBOX

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к трансмиссиям транспортных средств.
Известны агрегаты трансмиссии со ступенчатым изменением передаточных чисел, содержащие шестерни, валы, их опоры, устройства переключения передач, применяемые в отечественных и зарубежных автомобилях. (Автомобили: Конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия. Под ред. А.И. Гришкевича, Мн.: Высш. шк., 1985, 240 с.).
В качестве прототипа, по совокупности существенных признаков, выбран демультипликатор многоступенчатой коробки передач (МКП) 2Е.
Демультипликатор многоступенчатой коробки передач состоит из корпуса с соосно размещенными в нем входным и выходным валами и планетарного механизма (ПМ), который состоит из солнечной шестерни, сцепленной через объединенные в блоки двух шестерен сателлиты, установленные на водиле, с коронным зубчатым колесом. С входным валом демультипликатора жестко соединена солнечная шестерня ПМ. Коронное зубчатое колесо жестко связано с корпусом демультипликатора. Первая муфта включения жестко соединяет водило с выходным валом, а вторая муфта включения обеспечивает прямую передачу крутящего момента с входного на выходной вал демультипликатора. В рамках патента обозначена возможность установки муфт включения по отдельности или их объединения в двух или трехпозиционные (см. заявку DE 102012216228 А1, от 13.03.2014 г., фиг. 9).
Недостаток прототипа - нерациональная установка муфты включения на выходном валу демультипликатора. В результате чего первая муфта передает многократно увеличенный крутящий момент, что приводит к увеличению ее размеров и металлоемкости.
Цель изобретения - варианты конструкции демультипликатора, состоящего из планетарного механизма с блочными сателлитами, обеспечивающего снижение металлоемкости вального редуктора многоступенчатой коробки передач с этим демультипликатором.
Указанная цель достигается тем, что в планетарном демультипликаторе многоступенчатой коробки передач, состоящем из корпуса, валов, солнечной шестерни, сцепленной с коронным зубчатым колесом через сателлиты, состоящие из двух шестерен, объединенных в блок и расположенных на водиле, муфт включения, при этом солнечная шестерня жестко соединена с входным валом демультипликатора, который одновременно является вторичным валом многоступенчатой коробки передач или соединяется с ним при помощи одной из муфт включения, при этом с выходным валом демультипликатора жестко соединено водило планетарного механизма, первая муфта включения обеспечивает блокировку планетарного механизма, а вторая муфта включения обеспечивает возможность соединения коронного зубчатого колеса с корпусом демультипликатора.
Возможно, что с блочными сателлитами сцеплена вторая солнечная шестерня и/или второе коронное зубчатое колесо с возможностью жесткого соединения при помощи, по меньшей мере, одной муфты включения - с корпусом демультипликатора и/или с вторичным валом вального редуктора многоступенчатой коробки передач.
Также возможно, что одна из муфт включения объединена с муфтой включения, соединяющей жесткой связью ведомую шестерню передачи заднего хода с входным валом демультипликатора.
Возможно, что муфты включения могут быть выполнены зубчатыми или фрикционными и установлены по отдельности или объединены в двух- или трехпозиционные.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что с выходным валом демультипликатора многоступенчатой коробки передач жестко соединено водило планетарного механизма, первая муфта включения обеспечивает блокировку планетарного механизма, а вторая муфта включения обеспечивает возможность соединения коронного зубчатого колеса с корпусом демультипликатора, позволяет снизить металлоемкость коробки передач за счет уменьшения передаточного числа ее низшей передачи и, значит, межцентрового расстояния между валами -благодаря увеличенному передаточному числу первого режима демультипликатора.
Заявителю не известен планетарный демультипликатор многоступенчатой коробки передач с указанной совокупностью существенных признаков, и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из уровня техники, что дает основание предположить соответствие заявляемого технического решения условиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».
Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых представлены:
На фиг. 1 показана кинематическая схема планетарного двухрежимного (двухступенчатого) демультипликатора,
соответствующего пункту 1 формулы изобретения.
На фиг. 2-5 показаны кинематические схемы трехрежимных демультипликаторов, соответствующих пункту 2 формулы изобретения.
На фиг. 6 показана кинематическая схема пятирежимного демультипликатора, соответствующего пункту 2 формулы изобретения.
На фиг. 7 и 8 показаны кинематические схемы четырехрежимных демультипликаторов, соответствующих пункту 2 формулы изобретения.
На фиг. 9 показана кинематическая схема шестирежимного демультипликатора, соответствующего пункту 2 формулы изобретения.
На фиг. 10 показана кинематическая схема возможной 12-ступенчатой КП с планетарным демультипликатором, соответствующим пункту 2 формулы изобретения. Яркими линиями обозначены детали, участвующие в данном изобретении, а бледными линиями остальные детали КП. Они в данном изобретении не рассматриваются и соответствуют известному уровню техники.
На фиг. 11 показана кинематическая схема возможной 12-ступенчатой КП с планетарным демультипликатором, соответствующим пункту 3 формулы изобретения.
В состав представленной на фиг. 1 кинематической схемы входят установленные в опорах корпуса 1 входной вал 2, который одновременно является вторичным валом вального редуктора МКП, и соосный ему выходной вал 3. Солнечная шестерня 4 ПМ жестко установлена на входном валу 2 и сцеплена с сателлитом 5, объединенным в блок двух шестерен, с сателлитом 6, и установленными на водиле 7. Сателлит 6 сцеплен с коронным зубчатым колесом 8. Водило 7 жестко связано с выходным валом 3. ПМ может быть заблокирован при помощи первой муфты включения А(9), соединяющей водило 7 и коронное зубчатое колесо 8. Блокирование демультипликатора возможно альтернативным соединением двух любых звеньев планетарного механизма. Например, муфта А может соединять водило 7 или коронное зубчатое колесо 8 с солнечной шестерней 4. Коронное зубчатое колесо 8 имеет возможность жесткого соединения с корпусом 1 демультипликатора при помощи второй муфты включения В(10).
В состав представленной на фиг. 2 кинематической схемы входят такие же детали, что и в состав кинематической схемы, рассмотренной выше, и дополнительно, с сателлитом 5 сцеплено второе коронное зубчатое колесо 11, которое имеет возможность жесткого соединения с корпусом 1 при помощи муфты включения С(12). Муфта включения А(9) соединяет водило 7 и коронное зубчатое колесо 11.
В состав представленной на фиг. 3 кинематической схемы входят такие же детали, что и в состав рассмотренного выше демультипликатора, представленного на фиг. 1. И дополнительно, с сателлитом 6 сцеплена вторая солнечная шестерня 13 с возможностью жесткого соединения с корпусом 1 при помощи муфты включения D(14).
В состав представленной на фиг. 4 кинематической схемы входят такие же детали, что и в состав демультипликатора, представленного на фиг. 2, но отсутствует муфта В, коронное зубчатое колесо 8 соединяется с вторичным валом 15 вального редуктора МКП при помощи муфты включения Е(16), а входной вал 2 соединяется с вторичным валом 15 вального редуктора МКП при помощи муфты включения К(17).
В состав представленной на фиг. 5 кинематической схемы входят такие же детали, что и в состав демультипликатора, представленного на фиг. 3, но отсутствует муфта D, вторая солнечная шестерня 13 соединяется с вторичным валом 15 вального редуктора МКП при помощи муфты включения М(18), а входной вал 2 соединяется с вторичным валом 15 вального редуктора МКП при помощи муфты включения К(17).
В состав представленной на фиг. 6 кинематической схемы входят такие же детали, что и в состав демультипликатора, представленного на фиг. 2. И дополнительно, с сателлитом 6 сцеплена вторая солнечная шестерня 13, которая имеет возможность жесткого соединения с вторичным валом 15 вального редуктора МКП при помощи муфты включения М(18). А входной вал 2 соединяется с вторичным валом 15 вального редуктора МКП при помощи муфты включения К(17).
В состав представленной на фиг. 7 кинематической схемы входят такие же детали, что и в состав демультипликатора, представленного на фиг. 3. И дополнительно, с вторичным валом 15 вального редуктора МКП при помощи муфт включения К(17) и М(18) соединяются, соответственно, входной вал 2 и вторая солнечная шестерня 13.
В состав представленной на фиг. 8 кинематической схемы входят такие же детали, что и в состав демультипликатора, представленного на фиг. 2. И дополнительно, с вторичным валом 15 вального редуктора МКП при помощи муфт включения Е(16) и К(17) соединяются, соответственно, коронное зубчатое колесо 8 и входной вал 2.
В состав представленной на фиг. 9 кинематической схемы входят такие же детали, что и в состав демультипликатора, представленного на фиг. 6. И дополнительно, вторая солнечная шестерня 13 имеет возможность жесткого соединения с корпусом 1 при помощи муфты включения D (14).
В состав кинематической схемы демультипликатора МКП, представленной на фиг. 10, входят такие же детали, что и в состав демультипликатора, изображенного на фиг. 5. Но на фиг. 10 показан один из возможных вариантов объединения муфт включения А, В, К и М. Принцип объединения муфт основан на рациональности и/или экономической эффективности. А именно, в данном случае, в 12-ступенчатой КП - зубчатые муфты А(9) и В(10) объединены в муфту АВ(19), а муфта К(17) объединена в муфту включения КМ(20) с муфтой М(18). В результате четыре муфты включения управляются двумя вилками (на фиг. 10 не показаны). Ступицы муфт включения АВ(19) и КМ(20) установлены, соответственно, на коронном зубчатом колесе 8 и вторичном валу 15 вального редуктора МКП.
В состав кинематической схемы демультипликатора МКП, представленной на фиг. 11, входят такие же детали, что и в состав демультипликатора, изображенного на фиг. 2. Но на фиг. 11 показан один из возможных вариантов объединения муфт включения А, В и С. Принцип объединения муфт основан на рациональности и/или экономической эффективности. А именно, в данном случае, в 12-ступенчатой КП - зубчатые муфты В(10) и С(12) объединены в муфту ВС(21), а муфта А(9) объединена в муфту включения АК(22) с муфтой К, соединяющей ведомую шестерню 23 передачи заднего хода с входным валом 2 демультипликатора, который одновременно является вторичным валом 15 вального редуктора МКП. В результате, четыре муфты включения управляются двумя вилками (на фиг. 11 не показаны). Ступицы муфт включения ВС(21) и АК(22) установлены, соответственно, на корпусе 1 и входном валу 2.
В соответствии с поставленной целью изобретения, из-за необходимости краткого изложения, но с полнотой достаточной для понимания специалистом - рассмотрим работу представленных выше вариантов конструкции демультипликаторов на примере одного из них, например, представленного на фиг. 5 и входящего в состав МКП, изображенной на фиг. 10.
Работа демультипликатора, представленного на фиг. 5, осуществляется следующим образом.
I режим.
Муфта В находится в замкнутом положении и жестко связывает с корпусом 1 коронное зубчатое колесо 8. Муфта К находится в замкнутом положении и жестко связывает с вторичным валом 15 вального редуктора МКП входной вал 2.
Крутящий момент с вторичного вала 15 через муфту К поступает на входной вал 2, солнечную шестерню 4, сателлиты 5 и 6, передается на водило 7 и выходной вал 3. Передаточное число демультипликатора на данном режиме равняется 8-15 единицам, а при необходимости и более. Это позволяет уменьшить передаточное число первой передачи в вальном редукторе МКП, при сохранении диапазона передаточных чисел МКП от 15 до 35 единиц.
II режим.
Выключаем муфту К, замыкаем муфту М - жестко соединяем с вторичным валом 15 вального редуктора МКП вторую солнечную шестерню 13.
Крутящий момент с вторичного вала 15 через муфту М поступает на вторую солнечную шестерню 13, сателлит 6, водило 7 и выходной вал 3. Общее передаточное число демультипликатора на данном режиме - до 5 единиц.
III режим.
Выключаем муфту В, замыкаем муфту А - жестко соединяем коронное зубчатое колесо 8 с водилом 7. В результате, ПМ блокируются и крутящий момент с вторичного вала 15, через муфту М и входной вал 2 поступает на выходной вал 3 без трансформации, с передаточным числом демультипликатора равным единице.
Рассмотренный трехрежимный демультипликатор утраивает число передач вальной КП. Например, в МКП, изображенной на фиг. 10, вальная КП обеспечивает получение четырех передач переднего хода и двух передач назад. Соответственно, трехрежимный демультипликатор увеличивает число передач МКП до 12 вперед и 6 назад.
Представленные на других фигурах демультипликаторы работают аналогичным образом и отличаются друг от друга числом различных допустимых комбинаций соединения муфт включения (числом режимов работы) и получаемыми при этом передаточными числами.
Техническим результатом использования демультипликаторов с планетарным механизмом с блочными сателлитами является возможность обеспечения вальной коробке передач меньшей металлоемкости за счет уменьшения передаточного числа ее низшей передачи и, значит, межцентрового расстояния между валами - благодаря увеличенному передаточному числу первого режима демультипликатора.
На кинематических схемах, подтверждающих возможность получения конструкций многоступенчатых коробок передач с планетарными демультипликаторами, предлагаемыми данным изобретением, представлены только некоторые варианты, отличающиеся от других возможных вариантов, с указанными признаками, существенными и взаимосвязанными между собой, образующими устойчивую совокупность существенных признаков, достаточную для получения технического результата - альтернативной расстановкой на валах пар шестерен, муфт включения, опор в корпусе КП и/или поперечной перегородке (при наличии), числом промежуточных валов и т.д.