Переключаемая косозубая планетарная передача и раздаточная коробка с такой передачей для автомобилей
Изобретение относится к переключаемой косозубой планетарной передаче. Передача состоит из кожуха (1), солнечной шестерни (17), водила (16) с косозубыми сателлитами (18) и аксиально перемещаемого коронного колеса (19), установленного с возможностью сцепления на выбор с кожухом (1) или водилом (16). На торцах коронного колеса (19) расположены выполненные пилообразными первые соединительные зубья (50), имеющие пологую первую боковую сторону (51). На кожухе (1) и водиле (16) расположены выполненные пилообразными вторые соединительные зубья (57), имеющие пологую первую боковую сторону (67) и входящие в первые соединительные зубья (50) так, что на соответствующей ступени переключения действующие на коронное колесо (19) окружные усилия прижимают пологие первые боковые стороны (51) первых соединительных зубьев (50) к пологим первым боковым сторонам (67) вторых соединительных зубьев (57) на кожухе (1) и на водиле (16), фиксируя, таким образом, коронное колесо (19) в его соответствующем включенном положении за счет фрикционного замыкания. Изобретение предназначено для создания компактной и простой в изготовлении передачи. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к переключаемой косозубой планетарной передаче, состоящей из кожуха, солнечной шестерни, водила с косозубыми сателлитами и аксиально перемещаемого коронного колеса, установленного с возможностью сцепления на выбор с кожухом или одним из обоих других звеньев планетарной передачи, в частности водилом. Таким образом, при использовании в автомобиле можно выбирать, например, между передачей для движения по дорогам и передачей для движения по бездорожью. Речь может идти также о конечной ступени передачи грузового автомобиля. Из-за шумообразования предпочтительны косозубые передачи. Они имеют, однако, тот недостаток, что возникающие за счет косозубого зацепления осевые усилия требуют дополнительных опор. В случае сателлитов это может происходить посредством установки в подходящие опоры. В непереключаемых планетарных передачах отвод происходит через подшипники примыкающих валов.
В переключаемых планетарных передачах существуют две возможности. Одна из них заключается в том, что коронное колесо выполнено неперемещаемым и окружено перемещаемой переключающей муфтой. Тогда коронное колесо должно быть установлено в осевом направлении, что невозможно из-за его большого диаметра. Другая возможность заключается в том, что само коронное колесо выполнено перемещаемым, а это помимо прочего экономит конструктивное пространство и сокращает расходы. Однако в этом случае коронное колесо должно быть аксиально фиксировано в каждом своем положении переключения.
Из ЕР 916872 В1 известно использование для фиксации в осевом направлении косозубого коронного колеса также косых зубьев в качестве удерживающих зубьев, которые взаимодействуют с соответствующими удерживающими зубьями. Действующее на косозубый венец окружное усилие создает на удерживающих зубьях осевое усилие, встречное действующему на коронное колесо осевому усилию. Недостатком этого решения является потребность в конструктивном пространстве в осевом направлении. Кроме того, удерживающий зубчатый венец является сложным в изготовлении, а синхронизацию трудно осуществить.
Таким образом, задачей изобретения является создание в планетарной передаче рассмотренного вначале рода фиксации, которая требовала бы мало конструктивного пространства, была бы простой в изготовлении и меньше ограничивала бы свободу конструктора, причем она должна, конечно, отвечать всем функциональным требованиям.
Согласно изобретению это достигается посредством признаков а)-в) пункта 1 формулы изобретения. В отличие от ЕР 916872 В1 действующее на косозубый венец окружное усилие передается дальше на соединительные зубья, где оно благодаря взаимодействию пологих первых боковых сторон создает усилия, лежащие в плоскости, перпендикулярной оси. Эти действующие на первые боковые стороны нормальные усилия вызывают пропорциональное окружному усилию фрикционное замыкание между первыми боковыми сторонами. Это фрикционное замыкание препятствует смещению коронного колеса за счет происходящего от косозубого венца осевого усилия. За счет того, что боковые стороны аксиально ориентированы, коронное колесо легко, даже при остановке, может быть переведено в соответствующее положение переключения.
Конструктивно особенно благоприятные соотношения возникают тогда, когда одним из обоих других звеньев планетарной передачи является водило, выполненное с возможностью соединения с аксиально перемещаемым коронным колесом (п.2).
Хотя может быть и наоборот, но первые соединительные зубья предпочтительно направлены внутрь, а вторые соединительные зубья - наружу (п.3), а делительная окружность первых и вторых соединительных зубьев имеет больший радиус, чем делительная окружность ходового зубчатого венца коронного колеса (п.4). То и другое упрощает обработку обеих несущих соединительные зубья деталей и экономит конструктивное пространство.
В одном предпочтительном варианте угол наклона пологих боковых сторон относительно касательной к делительной окружности при угле скоса ходового зубчатого венца 11° составляет 25-30° (п.5). Чтобы максимально использовать периферию, снабженных соединительными зубьями деталей, у первых и вторых соединительных зубьев за пологой боковой стороной следует крутая вторая боковая сторона (п.6). Угол наклона крутых боковых сторон составляет 45-62° (п.7). Из-за косозубого венца эффект согласно изобретению требуется только в одном направлении вращения, а в обратном направлении вращения коронное колесо так и так прижимается к детали без относительного вращения.
Для усовершенствования изобретения первые и вторые соединительные зубья имеют на торцах (в разрезе) крышевидные ограничительные поверхности (п.8), а боковые стороны имеют поднутрение под углом 1-5° (п.9). Первое облегчает зацепление первых соединительных зубьев за вторые соединительные зубья. Поднутрение обеспечивает дополнительную надежность против вышибания передачи при сильных толчках.
Для защиты первых боковых сторон взаимодействующих между собой соединительных зубьев эти боковые звенья могут быть выполнены в перпендикулярном оси сечении слегка выпуклыми и соответственно слегка вогнутыми (п.п.10, 11).
Предпочтительно, вторые соединительные зубья, выполненные на кожухе и на водиле по окружности в перпендикулярном оси сечении пилообразными, выполнены на зубчатом кольце (п.12). Это облегчает обработку и встраивание в кожух, причем кольца могут быть даже одинаковыми деталями.
Изобретение относится также к раздаточной коробке с переключаемой косозубой планетарной передачей по одному из предыдущих пунктов, у которой привод осуществляется через солнечную шестерню, а отбор мощности - через водило, а выполненные пилообразными вторые соединительные зубья размещены на водиле для включения передачи для движения по дорогам и на кожухе для включения передачи для движения по бездорожью (фиг.13).
Ниже изобретение поясняется с помощью чертежей, на которых изображают:
- фиг.1: раздаточную коробку с планетарной передачей в продольном разрезе;
- фиг.2: разрез по линии А-А на фиг.1;
- фиг.3: фрагмент Х на фиг.2 при виде по линии А-А на фиг.1;
- фиг.4: фрагмент IV на фиг.1;
- фиг.5: вид по стрелке А на фиг.4;
- фиг.6: вид по стрелке С на фиг.5;
- фиг.7: вид по стрелке В на фиг.4.
На фиг.1 кожух раздаточной коробки обозначен позицией 1, идущий от приводного блока (не показан) автомобиля входной вал - позицией 2, кинематически связанный с задним мостом первый выходной вал - позицией 3, а кинематически связанный с передним мостом (не показан) второй выходной вал - позицией 4. Второй выходной вал 4 посредством первого шкива 5 для зубчатого ремня приводит во вращение второй шкив 6 для зубчатого ремня под входным валом 2, который сидит на ведомом валу 7 для привода переднего моста.
Для распределения крутящего момента на оба выходных вала 3, 4 предусмотрен дифференциал 10. Также предусмотрены блок 11 управления под дифференциалом 10 и блокирующая муфта 12 для блокирования дифференциала 10. В данном примере блокирующая муфта конструктивно объединена с дифференциалом 10. Она может быть расположена также отдельно, даже где-нибудь в раздаточной коробке или в трансмиссии. Также сам дифференциал может быть выполнен в рамках изобретения по-другому.
На фиг.1 и 2 изображено особое выполнение дифференциала. Внутри коробки 16 дифференциала, служащей здесь одновременно в качестве водила, находятся соединенная без возможности проворачивания с входным валом 2 солнечная шестерня 17, установленные с возможностью вращения сателлиты 18 передачи для движения по бездорожью, а также первые 21 и вторые 22 сателлиты дифференциала. Первые сателлиты 21 дифференциала соединены без возможности проворачивания с первым выходным валом 3, а вторые 22 - со вторым выходным валом 4. Коробка 16 дифференциала окружена коронным колесом 19, которое установлено с возможностью осевого перемещения и при включении передачи для движения по бездорожью соединено без возможности проворачивания с коробкой 16 дифференциала. Этот особый вариант дифференциала 10 является объектом патента Австрии 405157, и более подробно описан в нем по конструкции и принципу действия.
На фиг.1 подробно показана также блокирующая муфта 12. Она состоит из корпуса 26, который жестко соединен с коробкой 16 дифференциала или здесь даже выполнен за одно целое с ней, внутренней части 27, которая соединена без возможности проворачивания со вторым выходным валом 4, пакета 28 пластин и прижимной пластины 29, нагруженной возвратными пружинами 30 в направлении размыкания. Между прижимной пластиной 29 и вторым выходным валом, здесь, в частности, сидящим на нем первым шкивом 5, расположены два кольца 31, 32. Между этими кольцами 31, 32 в соответствующих периферийных желобках находятся шарики 33. Эти периферийные желобки выполнены в одном из колец или в обоих кольцах в виде рамп, так что при вращении обоих колец по отношению друг к другу за счет набегания шарика на рампу создается осевое усилие. Оба кольца 31, 32 совершенно неподвижны, если муфта не приводится в действие. Для развязывания вращения оба кольца 31, 32, установлены поэтому на игольчатых подшипниках 34. Кольцо 31 содержит первый рамповый рычаг 35, а кольцо 32 - второй рамповый рычаг 36, которые жестко соединены одним концом с кольцом, направлены вниз и содержат на своих свободных концах 37, 38 ролики 39. Между обоими роликами 39 находится установленная с возможностью вращения управляющая шайба 40. При ее вращении ролики 39 расходятся, и подвижные по типу ножниц рамповые рычаги 35, 36 поворачивают кольца 31, 32 по отношению друг к другу. В этом примере дифференциал 10 конструктивно объединен с планетарной передачей для образования ступени для движения по бездорожью, что, однако, является для изобретения несущественным.
Изобретение относится только к планетарной передаче, состоящей, по существу, из солнечной шестерни 17, водила 16, 16' с сателлитами 18 и коронного колеса 19 (фиг.2). Колеса 17, 18, 19 имеют косозубые венцы, причем коронное колесо 19 установлено с возможностью смещения в осевом направлении - влево для включения передачи для движения по дорогам, а вправо для включения передачи для движения по бездорожью.
Коронное колесо 19 имеет периферийную канавку 41 для вхождения в нее обозначенной на фиг.2 вилки переключения, посредством которой осуществляется смещение в то или иное положение переключения. На фиг.1 оно находится в нейтральном положении. Чтобы фиксировать коронное колесо 19 в соответствующем положении переключения от оказываемого ходовым косозубым венцом осевого усилия, на его обеих торцевых сторонах предусмотрено по одному соединительному зубчатому венцу 43, 43'. Он проходит в коронном колесе 19 по окружности и вниз, т.е. является своего рода внутренним зубчатым венцом. Он расположен на радиусе 44, который больше радиуса ходового косозубого венца 42. С правой на чертеже стороны коронного колеса 19 в кожухе 1 закреплено, в частности запрессовано, зубчатое колесо 46. Точно также с левой стороны с водилом 16' жестко соединено зубчатое кольцо 46'. Оба зубчатых кольца 46, 46' также имеют соединительный зубчатый венец 47, 47', взаимодействующий на обеих передачах с соответствующим зубчатым венцом 43, 43'. Соединительные зубчатые венцы 43, 43', 47, 47' выполнены, как будет описано ниже, особым образом согласно изобретению.
На фиг.2 в разрезе штриховой линией обозначены венцы 43, 47, а на фиг.3 сплошной линией - венцы 43', 47'. Венцы с обеих сторон идентичны друг другу и зеркально перевернуты друг относительно друга. Поэтому описаны только венцы 43, 47. Направленные внутрь соединительные зубья 50 венца 43 имеют в перпендикулярном оси сечении пилообразную форму и состоят из пологой 51 и крутой 52 боковых сторон. Первая образует с касательной к ее делительной окружности угол 53 примерно 25-30°, а вторая - угол 54 примерно 45-62°. Направленные наружу соединительные зубья 57 зубчатого кольца 46 имеют тот же контур. Они имеют пологую 67 и крутую 68 боковые стороны.
Когда на коронное колесо 19 против часовой стрелки действует окружное усилие (фиг.3), пологие боковые стороны 51 соединительных зубьев 50, 57 прижимаются друг к другу. При этом за счет относительно острого угла 53 возникают очень высокое контактное напряжение и фрикционное замыкание, фиксирующее коронное колесо 19 на неподвижно соединенном с кожухом зубчатом кольце 46. В режиме торможения двигателем осевое усилие действует в противоположном направлении, и коронное колесо 19 прижимается к зубчатому кольцу 46, причем торцевая поверхность 58 коронного колеса 19 упирается в кольцо. Коронное колесо 19 удерживает само себя в сцепленном положении. На передаче для движения по дорогам коронное колесо 19 входит слева своим венцом 43' в венец 47' зубчатого кольца 46'. Поскольку в этом случае крутящий момент действует в противоположном направлении, венцы 43', 47' на этой стороне зеркально перевернуты. Это значит также, что зубчатое кольцо 46' может быть конструктивно одинаковым с зубчатым кольцом 46 на другой стороне.
На фиг.4, 5, 7 соединительные зубья 50, 57 изображены подробно. Обе боковые стороны 51, 52 пересекаются на линии 64, параллельной оси вращения планетарной передачи. Соединительные зубья 50 имеют на своих торцевых сторонах косые крышеобразные поверхности 60, 61, которые препятствуют положению зуб-на-зуб при включении. Боковые стороны 51, 52 представляют собой, в принципе, плоские поверхности, однако пологая боковая сторона 51 может быть вогнутой или выпуклой (фиг.5). Здесь соединительные зубья 50 венца 43 выполнены с вогнутыми, а соответственно соединительные зубья 57 венца 47 - с выпуклыми боковыми сторонами 51, 52.
На фиг.6 показано, что соединительные зубья 50, 57 могут быть также поднутренными. Угол 63 поднутрения может составлять лишь несколько градусов, например 2°.
1. Переключаемая косозубая планетарная передача, состоящая из кожуха (1), солнечной шестерни (17), водила (16) с косозубыми сателлитами (18) и аксиально перемещаемого коронного колеса (19), установленного с возможностью сцепления на выбор с кожухом (1) или одним из обоих других звеньев (17, 16) планетарной передачи, отличающаяся тем, что с обеих сторон на торцах коронного колеса (19) по окружности расположены выполненные в перпендикулярном оси сечении пилообразными первые соединительные зубья (50), которые аксиально ориентированы и имеют пологую первую боковую сторону (51), на кожухе (1) и на одном из обоих других звеньев (17, 16) планетарной передачи расположены выполненные в перпендикулярном оси сечении пилообразными вторые соединительные зубья (57, 57′), которые аксиально ориентированы, имеют пологую первую боковую сторону и входят в промежутки между первыми соединительными зубьями (50); на каждой ступени переключения действующие на коронное колесо (19) окружные усилия прижимают пологие первые боковые стороны (51) первых соединительных зубьев к пологим первым боковым сторонам (67) вторых соединительных зубьев (57) на кожухе (1) или, соответственно, водиле (16) с фиксацией, таким образом, коронного колеса (19) в его соответствующем включенном положении.
2. Передача по п.1, отличающаяся тем, что из одного из ее обоих других звеньев (17, 16) водило (16) выполнено с возможностью сцепления с аксиально перемещаемым коронным колесом (19).
3. Передача по п.1, отличающаяся тем, что первые соединительные зубья (50) направлены внутрь, а вторые соединительные зубья (57) - наружу.
4. Передача по п.1, отличающаяся тем, что делительная окружность первых и вторых соединительных зубьев (50, 57) имеет больший радиус (44), чем делительная окружность ходового зубчатого венца (42) коронного колеса (19).
5. Передача по п.1, отличающаяся тем, что угол (53) наклона пологих боковых сторон (51, 67) при угле скоса ходового зубчатого венца (42) 9-12° составляет 25-30°.
6. Передача по п.1, отличающаяся тем, что первые и вторые соединительные зубья (50, 57) имеют следующие за пологими боковыми сторонами (51, 67) крутые вторые боковые стороны (52, 68).
7. Передача по п.6, отличающаяся тем, что угол (54) наклона крутых боковых сторон составляет 45-62°.
8. Передача по п.1, отличающаяся тем, что первые и вторые соединительные зубья (50, 57) имеют на торцевых сторонах крышеобразные ограничительные поверхности (60, 61).
9. Передача по п.1, отличающаяся тем, что пологая первая боковая сторона (51, 67) и крутая вторая боковая сторона имеют поднутрение с углом (63) 1-5°.
10. Передача по п.1, отличающаяся тем, что пологая первая боковая сторона (51) первых соединительных зубьев (50) выполнена в перпендикулярном оси сечении выпуклой, а пологая первая боковая сторона (67) вторых соединительных зубьев (57) - вогнутой.
11. Передача по п.1, отличающаяся тем, что пологая первая боковая сторона (51) первых соединительных зубьев (50) выполнена в перпендикулярном оси сечении вогнутой, а пологая первая боковая сторона (67) вторых соединительных зубьев (57) - выпуклой.
12. Передача по п.1, отличающаяся тем, что вторые соединительные зубья, выполненные по окружности на кожухе (1) и водиле (16) пилообразными в перпендикулярном оси сечении, выполнены на зубчатом кольце (46, 46′).
13. Раздаточная коробка с переключаемой косозубой планетарной передачей по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что привод осуществляется через солнечную шестерню (17), а отбор мощности - через водило (16), причем выполненные пилообразными вторые соединительные зубья (57) размещены на водиле (16) для включения передачи, для движения по дорогам и на кожухе (1), для включения передачи, для движения по бездорожью.
