Планетарна коробка передач
Винахід відноситься до машинобудування і може бути використане в багатоступінчастих коробках транспортних засобів. Торець водила планетарного механізму взаємодіє з синхронізуючим кільцем понижувальної передачі, має циліндричний поясок, що забезпечує радіальний зазор між кільцем і водилом у положенні включеної прямої передачі та менший радіального зазору між конічними поверхнями синхронізуючого кільця та зубчастої напівмуфти знижувальної передачі. На коронній шестірні кожної стінці з боку фіксаторних штифтів виконані обмежувальні уступи, що забезпечують стабільний зазор між конічними поверхнями. Реалізоване технічне рішення виключає зіткнення конічних поверхонь синхронізуючого кільця і напівмуфти зубчастої понижувальної передачі. При цьому не потрібно додаткової механічної обробки неробочих поверхонь синхронізуючого кільця та його балансування. 4 іл.
Винахід відноситься до машинобудування і може бути використане в багатоступінчастих коробках транспортних засобів. У важких транспортних засобах планетарну двоступінчасту коробку передач (демультиплікатор) приєднують до основної коробки для збільшення вдвічі числа передач.
Найбільш близькою до заявленого винаходу є планетарна коробка передач, захищена патентом Україна 31835889 (1). Для почергового з'єднання коронної шестерні або з корпусом, або з вихідним валом ця коробка передач має дві розташовані по рівні сторони від коронної шестерні зубчасті напівмуфти із зовнішніми конусами тертя і два кільця, що синхронізують, з внутрішніми конусами тертя. Одна з напівмуфт з'єднана з корпусом, інша з вихідним валом. Коронна шестерня має по торцях два зубчасті вінці з внутрішніми зубами і аксіальноспрямовані пази з блокуючими та фіксаторними скосами, а синхронізуючі кільця мають радіальні виступи, розміщені у зазначених пазах. На радіальних виступах виконані також блокуючі скоси, що взаємодіють у процесі перемикання передач з блокуючими скосами пазів коронної шестерні за допомогою пружин і завзятих штифтів фіксаторів, встановлених у тангенціально спрямованих гніздах радіальних виступів синхронізуючих кілець. Головки штифтів взаємодіють із фіксаторними скосами пазів коронної шестерні.
Коронна шестерня рухома в осьовому напрямку та пов'язана з механізмом перемикання передач. Крайні положення коронної шестерні відповідають включенню або понижувальної передачі при з'єднанні шестерні через напівмуфту з корпусом, або прямої передачі при з'єднанні коронної шестерні через напівмуфту з вихідним валом. Для перемикання передач коронну шестерню переміщають в осьовому напрямку з крайнього положення в інше.
Установка в робоче положення блокуючих та фіксаторних скосів пазів коронної шестерні щодо блокуючих скосів та фіксаторних штифтів виступів синхронізуючих кілець проводиться за рахунок обмеження ходу кілець при упорі їх у торці водила.
У даній конструкції так само, як і в інших конструкціях планетарних коробок передач (2) і синхронізаторів, що синхронізують кільця з боку, протилежної включеної передачі, спираються при обертанні на конічні поверхні зубчастих напівмуфт і постійно труться про них, що природно призводить до зношування конічних поверхонь при їх холостому (неробочому) прокручуванні. Особливо цей небажаний ефект проявляється у планетарних коробках передач, які мають великі діаметри конічних поверхонь, необхідні дні високої потужності синхронізатора та великі різниціоборотів між конічними поверхнями. Так, при включеній прямій передачі, коли напівмуфта понижувальної передачі, з'єднана з корпусом, не обертається, а кільце, що синхронізує, обертається разом з вихідним валом, швидкість обертання якого може перевищувати 3000 об/хв, відносні окружні швидкості обертання конічних поверхонь мають великі величини. У існуючих планетарних коробках вони досягають величин 40 м/с і більше. При таких окружних швидкостях навіть при малих величинах дисбалансу синхронізуючого кільця відбувається інтенсивне зношування, а іноді і пригорання конічних поверхонь, що призводить до відмов у роботі синхронізатора, зниження ресурсу його роботи. Для зменшення цього небажаного явища потрібна точна механічна обробка всіх (у тому числі і неробочих) поверхонь кільця, що синхронізує, або точне балансування кілець. Однак навіть ці операції повністю не виключають зношування конічних поверхонь при їх неробочій прокрутці.
Удосконалення, реалізоване у винаході, спрямоване на підвищення ресурсу і безвідмовності роботи коробки передач при зниженій трудомісткості її виготовлення. Непосредственный технический результат, достигаемый при осуществлении этого усовершенствования, заключается в полном исключении соприкосновения конических поверхностей синхронизирующего кольца и зубчатой полумуфты понижающей передачи за счет создания на торце водила цилиндрического пояска, на который опирается синхронизирующее кольцо, и ограничении осевого перемещения синхронизирующего кольца в сторону зубчатой полумуфты понижающей передачі. Дане технічне рішення повністю виключає зношування конічних поверхонь при їх холостому прокручуванні. При цьому не потрібна додаткова механічна обробка неробочих поверхоньсинхронізуючого кільця та його балансування.
Сутність винаходу полягає в тому, що планетарна коробка передач, що містить корпус, вхідний вал, вихідний вал, пов'язаний з водилом, торці якого є обмежувачами ходу синхронізуючих кілець, планетарний механізм з рухомою в осьовому напрямку коронної шестернею, що має на торцях зубчасті вінці зубами та аксіально спрямовані пази, дві зубчасті напівмуфти із зовнішніми конусами тертя, одна з яких з'єднана з корпусом, а інша - з вихідним валом, два синхронізуючі кільця з внутрішніми конусами тертя та радіальними виступами на зовнішній поверхні, розміщеними у згаданих пазах коронної шестерні також пружні в тангенціальному напрямку упорні штифти фіксаторів, відрізняється від вищеописаної відомої коробки передач тим, що торець водила, що взаємодіє з синхронізуючим кільцем понижувальної передачі, має циліндричний поясок, що забезпечує радіальний зазор між кільцем і водилом в положенні включений поверхнями зубчастої напівмуфти знижувальної передачі та синхронізуючого кільця, а стінки аксіальних пазів коронної шестерні з боку фіксаторного скосу мають уступи, що обмежують осьове переміщення синхронізуючого кільця у бік губчастої напівмуфти знижувальної передачі.
На фіг. 1 показана планетарна коробка передач у положенні включеної понижувальної передачі; на фіг.2 - розріз А-А на фіг.1; на фіг.3 - планетарна коробка передач у положенні включеної прямої передачі; на фіг.4 - розріз Б-Б на фіг.3.
У корпусі 1 встановлений вхідний вал 2 з сонячною шестернею 3, вихідний вал 4 з водилом 5, що має на торці циліндричний поясок 6, коронна шестерня 7, що знаходиться взачепленні з сателітами 8, зубчаста напівмуфта понижувальної передачі 9, жорстко пов'язана з корпусом 1, зубчаста напівмуфта прямої передачі 10, з'єднана з водилом 5 і через нього з вихідним валом 4, а також два синхронізуючі кільця 11 і 12.
Коронна шестерня 7 має у торців зубчасті вінці 13 і 14 і аксіально спрямовані пази 15 і 16. Пази виконані ступінчастими зі скошеними блокуючими уступами 17 і 18 по одній стінці пазів і скошеними фіксаторними уступами 19 і 20 і обмеж.
Коронна шестерня встановлена рухомо в осьовому напрямку і через вилку 20 пов'язана з механізмом перемикання (не показаний).
Напівмуфти 9 і 10 мають зовнішні конуса тертя 22, 23; синхронізуючі кільця 11, 12 забезпечені внутрішніми конусами 24, 25, а на зовнішній поверхні мають радіальні виступи 26, 27, розміщені в пазах 15,16 коронної шестерні. Виступи 26, 27 мають блокуючі скоси 28, 29, виконані на торцях, звернених до коронної шестерні, а також тангенціально спрямовані циліндричні гнізда 30, 31. За допомогою пружин 32, 33 і завзятих штифтів фіксаторів 34, 34 , синхронізуючі кільця 11, 12 пружні в окружному напрямку щодо коронної шестерні 7.
Коробка передач працює в такий спосіб.
При включеній понижувальній передачі (див. фіг.1) коронна шестерня займає 7 крайнє ліве положення. Зубчастий вінець 13 коронної шестерні взаємодіє із зубчастим вінцем 36 напівмуфти 9, яка пов'язана з корпусом 1, завдяки чому коронна шестерня 7 також з'єднується з корпусом. Крутний момент передається від вхідного валу 2 і пов'язаної з ним сонячної шестерні 3 водило 5 і далі на вихідний вал 4.
Передатне число понижувальної передачі i=1+Z8/Z3, де Z3 таZ8 - число зубів сонячної та коронної шестерень відповідно.
В описаному положенні (див. також фіг.2) радіальні виступи 26 синхронізуючого кільця 11 знаходяться в глибині пазів 15 коронної шестерні 7, а аналогічні кільця синхронізують 12 - в початковій розширеній частині пазів 16.
При перемиканні на пряму передачу шестерня коронна 7 за допомогою вилки 20 переміщають вправо. При цьому разом з коронною шестернею 7 завдяки впливу її уступів 20 на фіксаторні штифти 35 синхронізуючого кільця 12 переміщається вправо і синхронізуюче кільце 12. При подальшому русі коронної шестерні 7 зубчастий вінець 13 розчіпляється шестерню 7, т. е. дозволяючи їй обертатися щодо загальної осі планетарного механізму. Потім конус тертя 25 кільця 12 упирається в конус тертя 23 напівмуфти 10. Осьове переміщення кільця 12 припиняється і завдяки різниці окружних швидкостей на кільці виникає момент тертя, притискає радіальні виступи 27 кільця до бічних стінок пазів 16 коронної шестерні 8 з блокуючими скосами 29 кільця, що синхронізує, 12. Для подальшого переміщення її вправо необхідно, щоб вона розгорнулася в окружному напрямку щодо синхронізуючого кільця. Однак у результаті взаємного тертя конусів цьому перешкоджає синхронізуючий момент тертя. Коронна шестерня отримує можливість подальшого осьового переміщення тільки після вирівнювання (синхронізації) кутових швидкостей синхронізуючого кільця 12 і зубчастої напівмуфти 10. Як тільки кутові швидкості вирівняться і момент тертя знизиться до 0 починається подальший рух коронної шестерні. При цьому її блокуючі скоси 18 перемістяться по скосам 29 кільця, що синхронізує,розгорнувши кільце щодо коронної шестерні. Радіальні виступи перемістяться в глиб пазів 16, а штифти 35 зрушать в глиб гнізда 16 (див. фіг.3, 4). Зубчастий вінець 14 коронної шестерні увійде в зачеплення з зубчастим вінцем 37 напівмуфти 10, з'єднаної з водилом 5. Планетарний ряд блокується і всі деталі планетарного механізму, за винятком зубчастої напівмуфти понижувальної передачі, будуть обертатися з однаковими оборотами 3 2). При цьому передатне відношення коробки дорівнює 1 (пряма передача).
З початком переміщення коронної шестерні 7 вправо всесте з нею під впливом сил тертя переміщається також і ліве кільце, що синхронізує 11, при цьому його радіальні виступи 26 залишаються в глибині пазів 15 до тих пір, поки кільце 11 своїм торцем не упрється в торець 3 припинить своє осьове переміщення. При подальшому русі коронної шестерні вправо пази 15 шестерні перемістяться щодо виступів 26 кільця 11 і виступи змістяться в розширену частину паза, минаючи уступи 17 і 19. У цьому положенні фіксаторні штифти 34 будуть знаходитися в канавці між фіксаторними 1 переміщення синхронізуючого кільця 11 у бік зубчастої напівмуфти понижувальної передачі 9. У цьому положенні синхронізуюче кільце буде знаходитися над циліндричним пояском 6 водила, діаметр якого обраний з умови D1-D Винахід відноситься до галузі машинобудування, зокрема до двоступінчастих передач, які використовують транспортних машин