Планетарный механизм к автоматической гидромеханической коробке передач
Изобретение относится к машиностроению. Планетарный механизм содержит корпус (1), эпицикл (2), внутренний контур которого выполнен в виде эпитрохоиды (3), очерченной вершинами трехуглового ротора (4). В теле ротора (4) расположен кривошип (5) с возможностью относительного вращения. Кривошип (5) выполнен эксцентрично по отношению к единому с ним солнечному колесу (6), центр которого совпадает с центром эпицикла (2). Радиусы солнечного колеса (6) и кривошипа (5) соотносятся как 2:3, а их эксцентриситет составляет половину радиуса солнечного колеса (6). Боковая поверхность ротора (4) содержит штифт (7) для совмещения с радиальной кулисой водила (8). Паразитная шестерня (9) закреплена в корпусе (1) и установлена между шестерней (10) шлицевой муфты и зубчатым венцом (12) внутреннего зацепления эпицикла (2). Изобретение имеет возможность кратковременного перекрытия противонаправленных передач в пределах одинарного планетарного ряда, исключающего разрыв потока мощности, и позволяет существенно расширить диапазон изменения передаточных чисел; упрощена конструкция; повышены надежность и экономичность. 1 ил.
Известна пятиступенчатая коробка ZF5HP-24, которая устанавливается на легковом автомобиле BMW седьмой серии предыдущего поколения и на Jaguar XJ, как "Автомат", "великий и ужасный", как "государство в государстве". /См., например, журнал "Авторевю", №8 /264/, 2002, стр.56-57./ Сложность "автомата" объясняется тем, что в пределах простого /одинарного/ планетарного ряда не может быть одновременного кратковременного функционирования повышающей и понижающей передач как условия перекрытия, исключающего рассоединение трансмиссии при плавном переключении. Поэтому в данной коробке используется ряд Симпсона, когда при двух простых планетарных передачах с общей солнечной шестерней "корона" одной из них объединена с водилом другой. Такая компановка обеспечивает кратковременную реализацию двух передач одновременно, исключающую разрыв потока мощности через коробку.
Однако, кроме увеличения числа планетарных рядов, особым образом объединенных в группу, существенных конструктивных и технологических усложнений, существующая схема гидромеханических "автоматов" имеет весьма ограниченный диапазон изменения передаточных чисел. Так, увеличение окружной скорости элементами "водило-корона", как и ее уменьшение элементами "корона-водило" при неподвижном солнечном колесе, равно двум. Ясно, что ни существующим одинарным планетарным рядом, ни рядом Симпсона еще более увеличить или уменьшить это число невозможно.
Задачей заявляемого технического решения является изыскание одинарного планетарного механизма с увеличенным диапазоном передаточных чисел в соответствии с требованием кратковременного перекрытия противонаправленных скоростных режимов и свободного от отмеченных недостатков.
Решение поставленной задами достигается тем, что в планетарном механизме к автоматической гидромеханической коробке передач, включающей корпус, эпицикл /"корону"/, водило, солнечное колесо, устройства для их блокировки между собой и на корпус, внутренний контур эпицикла изготовлен в виде эпитрохоиды, очерченной вершинами трехуглового ротора с расположенным в нем соосно кривошипом, выполненным эксцентрично по отношению к единому с ним солнечному колесу, ось которого совпадает с центром эпицикла, при этом, радиусы солнечного колеса и кривошипа соотносятся как 2:3, эксцентриситет составляет половину радиуса солнечного колеса, боковая поверхность ротора содержит штифт для совмещения с радиальной кулисой водила, соосного с солнечным колесом, а реверс обеспечивается паразитной шестерней, закрепленной своей осью в корпусе и установленной между шестерней шлицевой муфты ведущего вала и зубчатым венцом внутреннего зацепления эпицикла.
Новизна изобретения состоит в том, что в пределах простого /одинарного/ планетарного ряда достигнута возможность кратковременной реализации двух противонаправленных передач /повышающей и понижающей/, исключающей разрыв потока мощности через коробку при переключении. По данным патентной и научно-технической информации заявленная конструкция не обнаружена, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого решения.
Промышленная применимость обусловлена существенным расширением диапазона передаточных чисел, облегчающим работу гидротрансформатора, упрощением, повышением надежности и экономичности планетарного механизма.
На чертеже представлена принципиальная схема планетарного механизма к автоматической гидромеханической коробке передач, который устроен следующим образом.
В корпусе 1 гидромеханической передачи размещен, с возможностью вращения, эпицикл /"корона"/ 2, внутренний контур которого выполнен в виде эпитрохоиды 3, очерченной вершинами трехуглового ротора 4. В теле ротора 4 соосно расположен кривошип 5 с возможностью относительного вращения. Кривошип 5 выполнен эксцентрично по отношению к единому с ним солнечному колесу 6, центр которого совпадает с центром эпицикла 2. Радиусы солнечного колеса 6 и кривошипа 5 соотносятся как 2:3, а их эксцентриситет составляет половину радиуса солнечного колеса 6. Боковая поверхность ротора 4 содержит штифт 7 для совмещения с радиальной кулисой водила 8 соосного с солнечным колесом 6. В корпусе 1 закреплена своей осью паразитная шестерня 9 и установлена между шестерней шлицевой муфты 10, расположенной на ведущем валу 11, и зубчатым венцом внутреннего закрепления 12 эпицикла 2. Подвижные соединения ротора 4 с эпициклом 2 и кривошипом 5 могут быть выполнены посредством шариков, или роликов, исключающих трение в механизме.
Работает планетарный механизм к автоматической гидромеханической коробке передач следующим образом.
При вращении водила 8 в указанном направлении ротор 4 приходит во вращательно-переносное /планетарное/ движение. Поворачиваясь на 60 градусов левая вершина ротора 4 набегает на верхнюю ветвь эпицикла 2, одновременно осаживая центр кривошипа 5 /ротора 4/ вниз по дуге в 180 градусов, опирающейся на диаметр окружности, равный двум эксцентриситетам. Правая же вершина ротора 4, оказавшись в нижнем положении, симметричном исходному верхнему относительно горизонтальной оси контура 3, в свою очередь при дальнейшем повороте ротора 4 на 60 градусов набегает на нижнюю ветвь эпицикла 2, тем самым вытесняя центр кривошипа 5 вверх, завершая полный его и солнечного колеса 6 оборот. Следовательно, повороту ротора 4 на 120 градусов соответствует один оборот солнечного колеса 6, а одному обороту ротора 4 соответствуют три оборота солнечного колеса 6. Таким образом, если ротор 4 вращается водилом 8 от вала 11, то, благодаря кривошипному вытеснению, обороты солнечного колеса 6 на выходе будут в 3 /три/ раза больше - это повышающая передача. Если же ротор 4 вращается, благодаря кривошипному вытеснению, от солнечного колеса 6, связанного с ведущим валом 11, то обороты ротора на выходе будут в 3 /три/ раза меньше - это понижающая передача. Независимо от того, какой элемент планетарной передачи является ведущим, ротор 4 /водило 8/, или солнечное колесо 6 - их кинематическая связь неизменна, хотя каждый из них, в пределах одинарного планетарного ряда, допускает перекрытие противонаправленных передач. Если ротор 4 и кривошип 5 /солнечное колесо/ жестко соединить, то весь планетарный механизм, как единое целое, будет вращаться в корпусе 1 - это прямая передача. Реверс обеспечивается паразитной шестерней 9, закрепленной своей осью в корпусе 1 и установленной между шестерней 10 шлицевой муфты ведущего вала 11 и зубчатым венцом внутреннего зацепления 12 эпицикла 2. Контактная площадь при силовом взаимодействии ротора 4 и кривошипа 5 неизменна и составляет половину цилиндрической поверхности кривошипа. Это многократно повышает несущую /нагрузочную/ способность механизма в сравнении с зубчатым зацеплением аналогичных диаметров. При набегании вершин ротора 4 на суживающиеся ветви эпицикла 2 проявляется эффект клина, когда радиальное усилие на кривошип 5 превосходит усилие вращения водила 8 в 4-5 раз, что способствует увеличению крутящего момента.
Таким образом, решается вопрос расширения диапазона передаточных чисел планетарного механизма, его упрощения, надежности и экономичности.
Для реализации изобретения необходимы следующие технологии и оборудование: литейное производство корпусных заготовок, штамповочное оборудование для производства заготовок эпицикла, ротора и кривошипа с солнечным колесом.
Станки: вертикально- и горизонтально-фрезерные с ЧПУ, токарный, сверлильный, зубонарезной, шлифовальный.
Планетарный механизм к автоматической гидромеханической коробке передач, включающий корпус, эпицикл /"корону"/, водило, солнечное колесо, устройства для их блокировки между собой и на корпус, отличающийся тем, что внутренний контур эпицикла изготовлен в виде эпитрохоиды, очерченной вершинами трехуглового ротора с расположенным в нем соосно кривошипом, выполненным эксцентрично по отношению к единому с ним солнечному колесу, ось которого совпадает с центром эпицикла, при этом радиусы солнечного колеса и кривошипа соотносятся как 2:3, эксцентриситет составляет половину радиуса солнечного колеса, боковая поверхность ротора содержит штифт для совмещения с радиальной кулисой водила, соосного с солнечным колесом, а реверс обеспечивается паразитной шестерней, закрепленной своей осью в корпусе и установленной между шестерней шлицевой муфты ведущего вала и зубчатым венцом внутреннего зацепления эпицикла.
