Патент на изобретение №2347965

(54) ПЛАНЕТАРНАЯ ПЕРЕДАЧА С РЕГУЛИРУЕМЫМ ПЕРЕДАТОЧНЫМ ОТНОШЕНИЕМ

(57) Реферат:

Изобретение относится к зубчатым передачам с автоматическим изменением передаточного отношения в зависимости от нагрузки на привод и может быть использовано преимущественно для автомобильного транспорта. Планетарная передача содержит внутреннее центральное цилиндрическое зубчатое колесо (3), цилиндрический сателлит (4), установленный на внутреннем водиле (6), наружное центральное цилиндрическое колесо (5) с внутренними зубьями, наружное водило (7). Два центральных конических зубчатых колеса (9, 10) соединены с наружным центральным цилиндрическим колесом (5). Конический сателлит (8) установлен на наружном водиле (7) и зацеплен с центральными коническими колесами. Одна из полумуфт (13) кулачковой муфты закреплена на внутреннем водиле (6), а другая (14) – на выходном валу (12) с возможностью осевого перемещения и кинематической связью – с подпружиненным штоком (15) управляющего гидроцилиндра (16), полость которого соединена трубопроводом с полостью тормозного гидроцилиндра (19). На штоке установлен тормозной ролик (21), взаимодействующий с тормозным ободом (22). Ведомая полумуфта (24) муфты сцепления соединена с наружным водилом (7), а ведущая (25) – с подвижной полумуфтой (14) кулачковой муфты. Это позволит увеличить тяговую способность, сократить габаритные размеры и обеспечить возможность автоматического регулирования передаточного отношения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к зубчатым передачам с возможностью автоматического изменения передаточного отношения в зависимости от изменения нагрузки на привод и может быть использовано преимущественно для автомобильного транспорта.

Известна планетарная передача с автоматически изменяемым передаточным числом, содержащая корпус, ведущий и ведомый валы, центральное колесо, водило, сателлит и обгонную муфту, причем передача имеет балансировочный груз и балансировочное зубчатое колесо в виде сателлита, ось которого соединена только с водилом (см. патент RU №2036361, МПК⁸ F16H 29/22, 1/32, опубл. 27.05.1995 г.).

Недостатками аналога является несоответствие отношения оптимальному значению в условиях частых изменений нагрузки при движении автомобиля, большие габаритные размеры передачи, возникновение гироскопических моментов и сил, отрицательно влияющих на управляемость автомобиля, высокая стоимость и низкое значение КПД.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является планетарная передача, включающая корпус, ведущий вал, жестко соединенный с внутренним центральным цилиндрическим зубчатым колесом, цилиндрический сателлит, шарнирно установленный на внутреннем водиле, наружное центральное цилиндрическое колесо с внутренними зубьями, наружное водило и выходной вал (см. Кудрявцев В.Н. Детали машин. Л.: Машиностроение, 1980, с.210, рис.12.5).

Недостатками прототипа являются ограниченная тяговая способность и большие габаритные размеры, связанные с использованием фрикционного вариатора; необходимость ручного управления для изменения передаточного отношения.

Задачей предлагаемого технического решения является увеличение тяговой способности, сокращение габаритных размеров.

Технический результат заключается в обеспечении автоматического регулирования передаточного отношения.

Решение технической задачи достигается тем, что известная планетарная передача с регулируемым передаточным отношением, включающая корпус, ведущий вал, жестко соединенный с внутренним центральным цилиндрическим зубчатым колесом, цилиндрический сателлит, шарнирно установленный на внутреннем водиле, наружное центральное цилиндрическое колесо с внутренними зубьями, наружное водило и выходной вал, дополнительно снабжена двумя центральными коническими зубчатыми колесами, соединенными с наружным центральным цилиндрическим колесом, при этом одно из конических колес соединено жестко, а второе – с помощью муфты свободного хода одностороннего действия и скреплено с соосным тормозным ободом, коническим сателлитом, шарнирно установленном на наружном водиле и входящим в зацепление с центральными коническими колесами, кулачковой муфтой с торцовыми кулачками, одна из полумуфт которой закреплена на внутреннем водиле, а другая – на выходном валу с возможностью осевого перемещения и кинематической связью с подпружиненным штоком управляющего гидроцилиндра, полость которого соединена трубопроводом с полостью тормозного гидроцилиндра, на штоке которого установлен тормозной ролик, взаимодействующий с тормозным ободом, муфтой сцепления, одна из полумуфт которой соединена с наружным водилом, а другая – с подвижной полумуфтой кулачковой муфты, муфтой свободного хода одностороннего действия, установленной между наружным водилом и корпусом.

Между управляющим гидроцилиндром и кулачковой муфтой установлен двуплечий рычаг, шарнирно закрепленный на корпусе, и соединенный с помощью кинематических пар с одной стороны со штоком управляющего гидроцилиндра, а с другой – с подвижной полумуфтой кулачковой муфты.

Ведомая полумуфта муфты сцепления соединена с наружным водилом посредством двухступенчатой соосной передачи из цилиндрических колес.

Данная конструкция позволит увеличить тяговую способность, сократить габаритные размеры и обеспечить возможность автоматического регулирования передаточного отношения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена общая кинематическая схема планетарной передачи, а на фиг.2 – вид А на фиг.1.

Планетарная передача с регулируемым передаточным отношением состоит из корпуса 1, ведущего вала 2, на котором закреплено внутреннее центральное цилиндрическое зубчатое колесо 3, входящее в зацепление с цилиндрическим сателлитом 4, который с противоположной стороны входит во внутреннее зацепление с наружным центральным цилиндрическим колесом 5. Сателлит 4 шарнирно установлен на внутреннем водиле 6, а колесо 5 жестко соединено с наружным водилом 7, на наружном водиле 7 шарнирно установлен конический сателлит 8, входящий в зацепление с двумя центральными коническими колесами 9 и 10, одно из которых 9 жестко соединено с наружным водилом 7, а другое 10 посредством муфты свободного хода одностороннего действия 11. Внутреннее водило 6 соединено с выходным валом 12 с помощью кулачковой муфты с двусторонними торцовыми кулачками и состоит из двух полумуфт 13 и 14, при этом полумуфта 13 жестко закреплена на внутреннем водиле 6, а полумуфта 14 с возможностью осевого перемещения вдоль выходного вала 12. Кроме того, полумуфта 14 кинематически соединена с подпружиненным штоком 15 управляющего гидроцилиндра 16. В поршневой полости гидроцилиндра 16 установлена пружина сжатия 17. Поршневая полость управляющего гидроцилиндра 16 трубопроводом 18 соединена с поршневой полостью тормозного гидроцилиндра 19. В тормозном гидроцилиндре 19 установлен поршень со штоком 20, на котором смонтирован тормозной ролик 21, взаимодействующий с тормозным ободом 22, соосно закрепленный на коническом колесе 10. Тормозной обод 22 может быть выполнен из упругого материала или пневмошины. Между корпусом управляющего гидроцилиндра 16 и поршнем 20 установлена пружина сжатия 23. Между наружным водилом 7 и кулачковой муфтой 13, 14 установлена муфта сцепления, состоящая из двух полумуфт 24, 25, одна из которых ведомая 24 кинематически соединена с наружным водилом 7, а другая ведущая 25 с подвижной полумуфтой 14 кулачковой муфты. Между наружным водилом 7 и корпусом 1 установлена муфта свободного хода одностороннего действия 26.

Кинематическое соединение подвижной полумуфты 14 с подпружиненным штоком 15 управляющего гидроцилиндра 16 выполнено с помощью двуплечего рычага 27, шарнирно установленного на корпусе 1, и соединенного с помощью кинематических пар с одной стороны с полумуфтой 14, а с другой – со штоком 15 управляющего гидроцилиндра 16.

Кинематическое соединение ведомой полумуфты 24 муфты сцепления с наружным водилом 7 осуществляется через двухступенчатую соосную передачу, состоящую из цилиндрических зубчатых колес 28, 29, 30, 31, образующих возвратный ряд.

Планетарная передача с регулируемым передаточным отношением работает следующим образом.

При пуске на привод действует повышенный момент сопротивления на выходном валу 12. Это вызывает осевое перемещение подвижной полумуфты 14 вправо (см. фиг.1).

Через двуплечий рычаг 27 усилие передается на поршень управляющего гидроцилиндра 16. Масло под давлением по трубопроводу 18 поступает в тормозной гидроцилиндр 19. При движении поршня 20 вниз преодолевается усилие сжатия от пружины 23 и тормозной ролик 21 выходит из контакта с тормозным ободом 22. В этом режиме передача имеет максимальное передаточное отношение. Вращению наружного водила 7 с центральным колесом 5 от реактивного момента препятствует муфта свободного хода одностороннего действия 26. Применительно к автомобильному транспорту такой режим должен соответствовать первой передаче. По мере разгона автомобиля по горизонтальной дороге происходит уменьшение момента сопротивления движению на выходном валу, что вызывает смещение подвижной полумуфты 14 влево. Это приводит к замыканию муфты сцепления 24, 25. Наружное водило 7 начинает принудительно вращаться вместе с центральным колесом 5 в том же направлении как внутреннее водило 6. Передаточное отношение уменьшается и может быть доведено до уровня второй – третьей передачи в автомобиле. Пружина 17 перемещает поршень управляющего гидроцилиндра 15 вправо и давление масла в трубопроводе и соответственно в поршневой полости тормозного гидроцилиндра 19 падает. Под действием пружины 23 шток 15 выдвигается и тормозной ролик 21 прижимается к тормозному ободу 22. При этом происходит торможение центрального конического колеса 10, а вращение конического сателлита 8 увеличивает угловую скорость вращения центрального конического колеса 9 и соответственно колеса 5. При полном затормаживании колеса 10 скорость вращения колес 9 и 5 возрастает вдвое. Передаточное отношение в этом случае может быть плавно доведено до уровня прямой передачи в автомобиле и даже до уровня повышающей передачи (мультипликатор), если это потребуется.

При движении автомобиля на спуск происходит изменение направления крутящего момента на выходном валу 12. Применение кулачковой муфты с торцовыми кулачками с двусторонним симметричным скосом обеспечивает движение автомобиля на спуск на той же скорости как и при подъеме, что является правилом движения на наклонных участках трассы.

Использование планетарной передачи с регулируемым передаточным отношением по сравнению с прототипом позволит увеличить тяговую способность, сократить габаритные размеры и обеспечить возможность автоматического регулирования передаточного отношения.

Формула изобретения

1. Планетарная передача с регулируемым передаточным отношением, включающая корпус, ведущий вал, жестко соединенный с внутренним центральным цилиндрическим зубчатым колесом, цилиндрический сателлит, шарнирно установленный на внутреннем водиле, наружное центральное цилиндрическое колесо с внутренними зубьями, наружное водило, выходной вал, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена двумя центральными коническими зубчатыми колесами, соединенными с наружным центральным цилиндрическим колесом, при этом одно из конических колес соединено жестко, а второе – с помощью муфты свободного хода одностороннего действия и скреплено с соосным тормозным ободом, коническим сателлитом, шарнирно установленным на наружном водиле и входящим в зацепление с центральными коническими колесами, кулачковой муфтой с торцовыми кулачками, одна из полумуфт которой закреплена на внутреннем водиле, а другая – на выходном валу с возможностью осевого перемещения и кинематической связью – с подпружиненным штоком управляющего гидроцилиндра, полость которого соединена с полостью тормозного гидроцилиндра с подпружиненным штоком, на котором смонтирован тормозной ролик, взаимодействующий с тормозным ободом, муфтой сцепления, одна из полумуфт которой соединена с наружным водилом, а другая – с подвижной полумуфтой кулачковой муфты, муфтой свободного хода одностороннего действия, установленной между наружным водилом и корпусом.

2. Планетарная передача по п.1, отличающаяся тем, что между управляющим гидроцилиндром и кулачковой муфтой установлен двуплечий рычаг, шарнирно закрепленный на корпусе и соединенный с помощью кинематических пар с одной стороны со штоком гидроцилиндра, а с другой – с подвижной полумуфтой кулачковой муфты.

3. Планетарная передача по п.1, отличающаяся тем, что ведомая полумуфта муфты сцепления соединена с наружным водилом посредством двухступенчатой соосной передачи из цилиндрических колес.

РИСУНКИ