RU2752437C1

RU2752437C1 - Transmission with planetary demultiplier of the vehicle transmission

Info

Publication number: RU2752437C1
Application number: RU2020137995A
Authority: RU
Inventors: Ирек Флорович Гумеров; Алексей Владимирович Горбатовский; Александр Васильевич Рябев; Дмитрий Николаевич Палеев; Юрий Леонидович Евтодеев; Максим Валерьевич Вязников; Сергей Викторович Гаев; Алексей Радиевич Репин
Priority date: 2020-11-19
Filing date: 2020-11-19
Publication date: 2021-07-28

Abstract

FIELD: mechanical engineering.SUBSTANCE: invention relates to gearboxes with a planetary demultiplier. The gearbox contains a housing in which the primary shaft, intermediate shafts parallel to it, a secondary shaft located coaxially with the primary shaft, gears and a reverse gear, clutches are located. The planetary demultiplier consists of two three-link planetary rows, the solar gears of which are connected to the shaft, the crown gears are connected to each other, the carrier of the second planetary row is connected to the output shaft. The demultiplier contains a two-way gear coupling for communication with the gearbox housing of either the carrier of the first planetary row, or crown gears, a two-way gear coupling for alternating communication with the shaft of either the driver or the reverse gear.EFFECT: design of the gearbox is simplified and metal consumption is reduced.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к самоходным внедорожным транспортным средствам. Оно касается коробки передач с двухрядным планетарным демультипликатором, используемой в трансмиссиях для передачи крутящего момента от вала двигателя к ведущим колесам транспортного средства.The invention relates to self-propelled off-road vehicles. It concerns a dual-row planetary range gearbox used in transmissions to transfer torque from the engine shaft to the drive wheels of a vehicle.

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 коробка передач с планетарным демультипликатором, содержащая первичный, промежуточный и вторичный валы, шестерни, установленные свободно с возможностью вращения относительно первичного вала и зацепленные с шестернями, закрепленными на промежуточном валу, зубчатые муфты двухстороннего действия для связи с первичным валом свободно установленных на нем шестерен 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 шестерен для получения пяти передач переднего хода и одной передачи заднего хода.In transmissions of off-road vehicles, it is advisable to install gearboxes with a planetary range, which makes it possible to expand the range of gear ratios without complicating the gearbox itself. In the application DE 102013217187 (see Fig. 1), published in Germany, shows a gearbox with a planetary range, containing a primary, intermediate and secondary shafts, gears mounted freely with the possibility of rotation relative to the input shaft and meshed with gears fixed on the intermediate shaft , double-acting gear couplings for communication with the input shaft of gears freely installed on it and a double-acting gear clutch for communication with the input shaft of the reverse gear and the secondary shaft. The planetary range of this transmission contains a three-link planetary set, consisting of a planet carrier with satellites, a sun gear and a ring gear. However, this gearbox has an increased metal content and reduced stiffness of its shafts due to the use of six rows of gears to obtain five forward gears and one reverse gear.

Более близким аналогом по технической сущности является коробка передач с планетарным демультипликатором трансмиссии транспортного средства, 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. Планетарный 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, зубчатую муфту двухстороннего действия и зубчатую 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.A closer analogue in technical essence is a gearbox with a planetary demultiplier of a vehicle transmission, presented in the application DE 102013202045 (see Fig. 6). It contains a primary shaft, two intermediate shafts with gears fixed to them, a secondary shaft located coaxially with the primary shaft. On the input shaft, a gear is freely rotatable relative to it, meshed with the gears of the intermediate shafts. On the secondary shaft gears are mounted freely with the possibility of rotation relative to it, which are meshed with the gears of the intermediate shafts. The planetary range of this gearbox contains two three-link planetary sets, each of which consists of a planet carrier with satellites, a sun gear and a ring gear. The sun gear of the first planetary set is fixed on the secondary shaft of the gearbox, the carrier of this planetary set is connected to the ring gear of the second planetary set, the ring gear of the first planetary set is connected to the sun gear of the second planetary set, the carrier of the second planetary set is connected to the output shaft. This gearbox contains a clutch for communication with the input shaft of a gear mounted on this shaft and a gear mounted on the output shaft, a double-acting clutch and a single-acting clutch for communication with the secondary shaft of the gears mounted on it, a double-acting clutch for linking the carrier of the first planetary set with a housing and with a gear mounted on the output shaft, and a double-acting clutch for connecting the sun gear of the second planetary set with the housing and with the output shaft. However, with the specified range, this transmission has a relatively long length.

Задача - создание простой и надежной коробки передач с планетарным демультипликатором, обеспечивающей большой диапазон передаточных чисел и имеющей сравнительно небольшую длину.The challenge is to create a simple and reliable gearbox with a planetary range multiplier, providing a wide range of gear ratios and having a relatively short length.

Решение задачи создания коробки передач с планетарным демультипликатором, имеющей сравнительно небольшую длину, обеспечено тем, что коробка передач с планетарным демультипликатором содержит корпус, в котором расположены первичный вал, промежуточные валы с закрепленными на них шестернями, вторичный вал, расположенный соосно с первичным валом, шестерни, установленные свободно 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 первичным и вторичным валами, планетарный демультипликатор состоит из двух трехзвенных планетарных рядов, солнечные шестерни которых соединены с вторичным валом, коронные зубчатые колеса соединены между собой, водило второго планетарного ряда соединено с выходным валом, демультипликатор содержит зубчатую муфту двухстороннего действия для попеременной связи с корпусом коробки передач либо водила первого планетарного ряда, либо коронных зубчатых колес, зубчатую муфту двухстороннего действия для попеременной связи с вторичным валом коробки передач либо водила первого планетарного ряда, либо шестерни реверсивной передачи.The solution to the problem of creating a gearbox with a planetary demultiplier, having a relatively short length, is provided by the fact that a gearbox with a planetary demultiplier contains a housing in which the input shaft is located, intermediate shafts with gears fixed to them, a secondary shaft located coaxially with the input shaft, gears , installed freely on the input and output shafts and meshed with the gears of the countershafts, the reverse gear gear meshed with the intermediate gears meshed with the gears of the countershafts, couplings for connecting the gears with the input and output shafts, the planetary reducer consists of two three-link planetary sets, sun the gears of which are connected to the secondary shaft, the crown gears are connected to each other, the carrier of the second planetary set is connected to the output shaft, the demultiplier contains a double-acting toothed clutch for alternating communication with the gearbox housing or in the wheel of the first planetary set, or ring gears, a double-acting toothed clutch for alternating communication with the output shaft of the gearbox, or the carrier of the first planetary set, or the reverse gear.

При таком устройстве коробки передач путем рационального выполнения ее звеньев и связей между ними при использовании с этой коробкой передач двухрядного планетарного демультипликатора обеспечено увеличение до двенадцати числа передач переднего хода и до шести числа передач заднего хода. 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 результате улучшены эксплуатационные характеристики коробки передач с планетарным демультипликатором, упрощена ее конструкция и снижена металлоемкость, что является важным техническим результатом.With such a gearbox arrangement, by rationalizing its links and connections between them when using a two-row planetary demultiplier with this gearbox, an increase to twelve forward gears and up to six reverse gears is provided. This made it possible, while maintaining the range of gear ratios, to shorten the gearbox and, therefore, to increase the rigidity of its shafts to reduce their deformation under load, which improved the working conditions of the gears meshed with each other, and increased their service life. As a result, the operational characteristics of the gearbox with a planetary range are improved, its design is simplified and the metal consumption is reduced, which is an important technical result.

Коробка передач с планетарным демультипликатором трансмиссии транспортного средства, кинематическая схема которой представлена на фигуре, содержит корпус 1, в котором расположены первичный вал 2, имеющий привод от двигателя через фрикционное сцепление (не показано), промежуточные валы 3, 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 5, 6 промежуточных валов 3, 4. На вторичном валу 11 установлены свободно с возможностью вращения относительно него шестерни 13, 14, зацепленные с шестернями 7, 8 и 9, 10 промежуточных валов 3, 4, и шестерня 15 реверсивной передачи, зацепленная с расположенными на собственных опорах промежуточными шестернями 16,17, имеющими зацепление с шестернями 9,10 промежуточных валов 3, 4.A gearbox with a planetary demultiplier of a vehicle transmission, the kinematic diagram of which is shown in the figure, contains a housing 1, in which the input shaft 2 is located, which is driven from the engine through a friction clutch (not shown), intermediate shafts 3, 4 with gears 5 fixed to them -10, the secondary shaft 11, located coaxially with the primary shaft 2. On the primary shaft 2, a gear 12 is freely rotatable relative to it, meshed with the gears 5, 6 of the intermediate shafts 3, 4. On the secondary shaft 11, they are freely rotatable relative to its gears 13, 14 meshed with gears 7, 8 and 9, 10 of intermediate shafts 3, 4, and gear 15 of the reverse gear, meshed with intermediate gears 16,17 located on their own supports, meshing with gears 9,10 of intermediate shafts 3 , 4.

Коробка передач содержит зубчатые муфты 18, 19 двухстороннего действия. Муфта 18 предназначена для поочередной связи с первичным валом 2 шестерни 12, установленной на этом валу, и шестерни 13. Муфта 19 предназначена для поочередной связи с вторичным валом 11 шестерен 13,14. Шестерня 12, расположенная на первичном валу 2 коробки передач, установлена на нем свободно с возможностью соединения с ним муфтой 18, соединяющей в другой ее позиции первичный вал с шестерней 13, установленной с возможностью соединения с вторичным валом муфтой 19, соединяющей в другой ее позиции с вторичным валом 11 свободно установленную на нем шестерню 14.The gearbox contains double-acting gear couplings 18, 19. The clutch 18 is designed for alternate communication with the input shaft 2 of the gear 12 mounted on this shaft, and the gear 13. The clutch 19 is designed for alternate communication with the secondary shaft 11 of the gears 13, 14. The gear 12, located on the input shaft 2 of the gearbox, is freely mounted on it with the possibility of being connected to it by the clutch 18, connecting in its other position the input shaft with the gear 13, which is mounted with the possibility of connection with the secondary shaft by the clutch 19, connecting in its other position with a secondary shaft 11 a gear 14 freely installed on it.

Планетарный демультипликатор коробки передач состоит из двух трехзвенных планетарных рядов. Первый планетарный ряд демультипликатора содержит водило 20 с сателлитами 21, солнечную шестерню 22 и коронное зубчатое колесо 23. Второй планетарный ряд содержит водило 24 с сателлитами 25, солнечную шестерню 26 и коронное зубчатое колесо 27. Солнечные шестерни 22, 26 обоих планетарных рядов соединены с вторичным валом 11, коронные зубчатые колеса 23, 27 соединены между собой, а водило 24 второго планетарного ряда соединено с выходным валом 28.The planetary gearbox range consists of two three-link planetary gear sets. The first planetary gear set of the demultiplier contains a carrier 20 with satellites 21, a sun gear 22 and a ring gear 23. The second planetary set contains a carrier 24 with satellites 25, a sun gear 26 and a ring gear 27. The sun gears 22, 26 of both planetary sets are connected to the secondary shaft 11, crown gears 23, 27 are interconnected, and carrier 24 of the second planetary gear set is connected to the output shaft 28.

Демультипликатор содержит зубчатые муфты 29, 30 двухстороннего действия. Муфта 29 предназначена для попеременной связи с корпусом 1 коробки передач либо водила 20 первого планетарного ряда, либо коронных зубчатых колес 23, 27. Муфта 30 предназначена для попеременной связи с вторичным валом 11 коробки передач либо водила 20 первого планетарного ряда, либо шестерни 15 реверсивной передачи. Водило 20 и коронное зубчатое колесо 23 первого планетарного ряда демультипликатора сделаны с наружными шлицевыми венцами одинакового диаметра для возможности попеременной связи с корпусом 1 коробки передач муфтой 29 водила 20 и обоих коронных зубчатых колес 23, 27 демультипликатора.The demultiplier contains double-acting gear couplings 29, 30. The clutch 29 is intended for alternating communication with the gearbox housing 1 of either the carrier 20 of the first planetary set, or ring gears 23, 27. The clutch 30 is intended for alternating communication with the secondary shaft 11 of the gearbox or the carrier 20 of the first planetary set, or the gear 15 of the reverse gear ... Drove 20 and ring gear 23 of the first planetary gear set of the demultiplier are made with external spline rims of the same diameter for the possibility of alternating communication with the case 1 of the gearbox by the clutch 29 of the carrier 20 and both ring gears 23, 27 of the demultiplier.

Работа этой коробки передач с планетарным демультипликатором происходит следующим образом.The operation of this gearbox with a planetary range is as follows.

Перед началом движения транспортного средства по пересеченной местности в тяжелых условиях при отсутствии дорог или по грунтовой дороге соединяют водило 20 первого планетарного ряда демультипликатора муфтой 29 с корпусом 1 коробки передач. Затем соединяют зубчатыми муфтами 18, 19 с первичным и вторичным валами 2, 11 шестерни 12, 13, 14, включая таким образом первые четыре передачи переднего хода. Первая передача получается при соединении муфтой 18 шестерни 13 с первичным валом 2 и муфтой 19 шестерни 14 с вторичным валом 11, вторая передача получается при соединении муфтой 18 шестерни 12 с первичным валом 2, третья передача получается при соединении муфтами 18, 19 шестерни 13 одновременно с валами 2,11, четвертая передача получается при соединении муфтой 18 шестерни 12 с валом 2.Before starting the movement of the vehicle over rough terrain in difficult conditions in the absence of roads or on a dirt road, the carrier 20 of the first planetary gear set of the demultiplier is connected by the clutch 29 to the gearbox housing 1. Then, gear couplings 18, 19 are connected to the primary and secondary shafts 2, 11 of the gears 12, 13, 14, thus including the first four forward gears. The first gear is obtained when the clutch 18 of the gear 13 is connected to the input shaft 2 and the clutch 19 of the gear 14 with the secondary shaft 11, the second gear is obtained when the clutch 18 of the gear 12 is connected to the input shaft 2, the third gear is obtained when the clutches 18, 19 of the gear 13 are connected simultaneously with shafts 2.11, the fourth gear is obtained when the coupling 18 of the gear 12 is connected to the shaft 2.

После включения в коробке передач четвертой передачи включают вторую передачу в демультипликаторе. Для этого соединяют муфтой 29 коронные зубчатые колеса 23, 27 обоих планетарных рядов с корпусом 1 коробки передач и включают муфтами 18, 19 пятую, шестую, седьмую и восьмую передачи.After engaging in the gearbox of the fourth gear, they include the second gear in the range. For this, the crown gears 23, 27 of both planetary gears are connected by the clutch 29 to the gearbox housing 1 and the fifth, sixth, seventh and eighth gears are switched on by the clutches 18, 19.

После включения в коробке передач восьмой передачи включают в демультипликаторе третью передачу. Третья передача получается в демультипликаторе при соединении водила 20 первого планетарного ряда с вторичным валом 11 муфтой 30, блокируя тем самым первый планетарный ряд, а вместе с ним и весь демультипликатор, затем включают муфтами 18, 19 девятую, десятую, одиннадцатую и двенадцатую передачи.After engaging the eighth gear in the gearbox, the third gear is included in the range. The third gear is obtained in the range multiplier when the carrier 20 of the first planetary gear is connected to the output shaft 11 by the clutch 30, thereby blocking the first planetary gear set, and with it the entire range, then the ninth, tenth, eleventh and twelfth gears are switched on by the clutches 18, 19.

При включении передач заднего хода передачу крутящего момента к вторичному валу 11 производят от шестерен 9, 10, закрепленных на промежуточных валах, через зацепленные с ними промежуточные шестерни 16, 17, шестерню 15 реверсивной передачи и муфту 30, соединяющую шестерню 15 с вторичным валом 11.When reverse gears are engaged, torque is transmitted to the secondary shaft 11 from gears 9, 10 fixed on the intermediate shafts, through the intermediate gears 16, 17 meshed with them, the reverse gear 15 and the clutch 30 connecting the gear 15 with the secondary shaft 11.

При такой кинематической схеме коробки передач с планетарным демультипликатором трансмиссии транспортного средства, содержащим муфту для поочередной связи водила первого планетарного ряда либо коронных зубчатых колес обоих планетарных рядов с корпусом коробки передач и муфту для поочередной связи водила первого планетарного ряда либо шестерни реверсивной передачи с вторичным валом коробки передач, получается множество передач переднего хода, получаемых с помощью двух простых трехзвенных планетарных рядов с двумя муфтами двухстороннего действия, 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.With such a kinematic scheme of a gearbox with a planetary demultiplier of a vehicle transmission, containing a clutch for alternately connecting the carrier of the first planetary set or ring gears of both planetary gears with the gearbox housing and a clutch for alternately connecting the carrier of the first planetary set or the reversing gear with the secondary shaft of the box gears, a lot of forward gears are obtained, obtained with the help of two simple three-link planetary sets with two double-acting clutches, the required range of gear ratios is provided by simple means, which makes it possible to successfully overcome various complex obstacles in the path of the vehicle and thereby increase its cross-country ability.

Claims

A gearbox with a planetary range of a vehicle transmission, containing a housing in which the input shaft is located, intermediate shafts with gears fixed to them, a secondary shaft located coaxially with the input shaft, gears mounted freely on the input and output shafts and meshed with the gears of the intermediate shafts , a reversing gear meshed with intermediate gears meshed with the intermediate shaft gears, couplings for connecting the gears with the primary and secondary shafts, the planetary demultiplier consists of two three-link planetary sets, the sun gears of which are connected to the secondary shaft, the crown gears are interconnected, the carrier of the second planetary set is connected to the output shaft, the demultiplier contains a double-acting toothed clutch for alternating communication with the gearbox housing of either the carrier of the first planetary set or ring gears, a double-sided toothed clutch It is necessary for alternating communication with the output shaft of the gearbox of either the carrier of the first planetary set or the gear of the reverse gear.