Многоступенчатая планетарная трансмиссия

Изобретение относится к области транспортной техники, в частности к конструкциям планетарных трансмиссий. Трансмиссия содержит первую составную планетарную передачу, имеющую первый тормоз (16), сцепленный с солнечным зубчатым колесом, вторую составную планетарную передачу, имеющую второй тормоз (27), сцепленный с эпициклическим зубчатым колесом. Первая и вторая планетарные передачи выполнены с возможностью сцепления в осевом направлении посредством первой муфты (17) и второй муфты (28). Вход (14) трансмиссии и выход (100) трансмиссии размещены соосно и выполнены с возможностью ввода и вывода крутящего момента с одной и той же стороны трансмиссии. Трансмиссия используется во вспомогательном приводе, при этом вспомогательный привод содержит генератор (1302); маховик (1200), соединенный с трансмиссией и вспомогательным приводом. Вспомогательный привод выполнен с возможностью избирательного приведения в действие посредством маховика или двигателя. Достигается возможность остановки двигателя при торможении и его запуск посредством мощности, накопленной маховиком. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 9 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к многоступенчатой планетарной трансмиссии, в частности к планетарной трансмиссии, содержащей первую составную планетарную передачу, имеющую тормоз, сцепленный с солнечным зубчатым колесом, вторую составную планетарную передачу, имеющую тормоз, сцепленный с эпициклическим зубчатым колесом, при этом первая составная планетарная передача и вторая планетарная передача выполнены с возможностью сцепления в осевом направлении посредством первой муфты и второй муфты.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Характерным уровнем техники является патент США 7582040, который раскрывает коробку скоростей с восемью зубчатыми колесами, содержащую входной вал, выходной вал, четыре планетарных передачи, восемь вращающихся валов и пять переключающих элементов.

Существует необходимость в трансмиссии, содержащей первую составную планетарную передачу, имеющую тормоз, сцепленный с солнечным зубчатым колесом, вторую составную планетарную передачу, имеющую тормоз, сцепленный с эпициклическим зубчатым колесом, при этом первая составная планетарная передача и вторая планетарная передача выполнены с возможностью сцепления в осевом направлении посредством первой муфты и второй муфты. Настоящее изобретение удовлетворяет эту необходимость.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Главным аспектом изобретения является создание трансмиссии, содержащей первую составную планетарную передачу, имеющую тормоз, сцепленный с солнечным зубчатым колесом, вторую составную планетарную передачу, имеющую тормоз, сцепленный с эпициклическим зубчатым колесом, при этом первая составная планетарная передача и вторая планетарная передача выполнены с возможностью сцепления в осевом направлении посредством первой муфты и второй муфты.

Другие аспекты изобретения будут указаны или станут очевидными благодаря нижеследующему описанию изобретения и прилагаемым чертежам.

Изобретение содержит трансмиссию, содержащую первую составную планетарную передачу, имеющую первый тормоз, сцепленный с солнечным зубчатым колесом, вторую составную планетарную передачу, имеющую второй тормоз, сцепленный с эпициклическим зубчатым колесом, при этом первая составная планетарная передача и вторая планетарная передача выполнены с возможностью сцепления в осевом направлении посредством первой муфты и второй муфты, и при этом вход трансмиссии и выход трансмиссии размещены соосно и выполнены с возможностью ввода и вывода крутящего момента с одной и той же стороны трансмиссии.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Прилагаемые чертежи, которые включены и составляют часть описания изобретения, показывают предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения и вместе с описанием служат для пояснения идей изобретения.

Фиг. 1 представляет собой продольный разрез трансмиссии.

Фиг. 2 представляет собой перспективный продольный разрез Фиг. 1.

Фиг. 3 представляет собой перспективный продольный разрез составных планетарных передач.

Фиг. 4 представляет собой перспективный вид составных планетарных передач.

Фиг. 5 представляет собой перспективный вид тормозов.

Фиг. 6А, 6В и 6С представляют собой виды с разнесением деталей трансмиссии.

Фиг. 7 представляет собой схематичную систему, использующую трансмиссию по изобретению.

Фиг. 8 представляет собой схематичную систему, использующую трансмиссию по изобретению.

Фиг. 9 представляет собой схематичную систему, использующую трансмиссию по изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство по изобретению представляет собой планетарное приводное устройство с четырьмя скоростями на выходе на фрикционную муфту. Планетарная передача с открытым передаточным отношением 1:1, передаточным отношением 0,772 (отношением скоростей 1,295:1) и планетарная передача с передаточным отношением 0,478 (отношением скоростей 2,09:1) объединены для обеспечения трех скоростей. Устройство также обеспечивает 4-е передаточное отношение, которое комбинирует передаточные отношения 0,772 (1,295) и 0,478 (2,09) последовательно и дает в результате передаточное отношение 0,369 (2,70), в случае если это посчитается необходимым. Передаточные отношения сведены в таблице 1.

Устройство по изобретению расположено таким образом, что выходной вал является соосным с входным валом. Эта конструкция по изобретению обеспечивает возможность отбора выходного крутящего момента трансмиссии с любого конца трансмиссии. Конфигурация является такой, что мощность протекает в трансмиссию, через зубчатые передачи трансмиссии, в фрикционную муфту и затем выходит на ведомый элемент, например маховик.

Фиг. 1 представляет собой продольный разрез трансмиссии. Трансмиссия состоит из первой составной планетарной передачи, второй составной планетарной передачи, первой муфты, второй муфты, первого тормоза, второго тормоза, выходного вала, входного вала и корпуса.

Первая составная планетарная передача содержит солнечное зубчатое колесо 10, имеющее 81 зуб. Первая составная планетарная передача дополнительно содержит шестерню 11, имеющую 29 зубьев, и шестерню 12, имеющую 13 зубьев. Шестерня 11 зацепляется с солнечным зубчатым колесом 10. Шестерня 12 зацепляется с эпициклом 13, имеющим 123 зуба.

Вторая составная планетарная передача содержит солнечное зубчатое колесо 20, имеющее 81 зуб. Вторая составная планетарная передача дополнительно содержит шестерню 23, имеющую 25 зубьев, и шестерню 24, имеющую 15 зубьев. Шестерня 23 зацепляется с солнечным зубчатым колесом 20. Шестерня 24 зацепляется с эпициклом 25, имеющим 121 зуб.

Выходом первой планетарной передачи является эпицикл 13, который неподвижно прикреплен к водилу 26 планетарной передачи, которое является частью второй составной планетарной передачи. Входом для первой составной планетарной передачи является водило 14. Входом для второй составной планетарной передачи является водило 26. Выходом для второй составной планетарной передачи является солнечное зубчатое колесо 20. Солнечное зубчатое колесо 20 неподвижно прикреплено к выходному валу 100 трансмиссии.

Тормоз 16 функционально расположен между солнечным зубчатым колесом 10 и корпусом 200. Тормоз 27 функционально расположен между эпициклом 25 и корпусом 200. Муфта 17 функционально находится между водилом 14 и эпициклом 13. Муфта 28 функционально находится между водилом 26 и эпициклом 25. Подшипник 19 размещен между вилкой 18 переключения и водилом 14 (входным валом). Подшипник 40 размещен между солнечным зубчатым колесом 10 и водилом 14. Подшипник 30 размещен между водилом 26 и выходным валом 100. Подшипник 41 размещен между водилом 26 и выходным валом 100. Подшипник 42 размещен между эпициклом 25 и вилкой 29 переключения. Подшипник 43 размещен между корпусом 200 и выходным валом 100. Игольчатые подшипники 44, 45 размещены между водилом 14 и выходным валом 100. Подшипник 46 размещен между корпусом 200 и водилом 14. Подшипник 62 размещен между эпициклом 25 и водилом 26. Распорная втулка 205 размещена между подшипниками 19 и 40.

Муфта 17 функционально размещена так, чтобы сцепляться и расцепляться между водилом 14 и водилом 26. Для сцепления муфты 17 исполнительный механизм (не показан) перемещает вилку 18 переключения, тем самым перемещая стакан 71 подшипника, который, в свою очередь, заставляет водило 14 перемещаться в осевом направлении, тем самым сцепляя муфту 17 с водилом 26. Это эффективно застопоривает первая составная планетарная передача, побуждая передаточное отношение трансмиссии становиться 1:1.

Для сцепления муфты 28 исполнительный механизм (не показан) перемещает вилку 29 переключения, тем самым перемещая стакан 70 подшипника, который, в свою очередь, заставляет водило 250 перемещаться в осевом направлении, что заставляет муфту 28 сцепляться с водилом 26. Подшипники 30 и 41 зафиксированы на валу 100, тем самым размещая водило 26 так, чтобы предотвратить осевое перемещение водилом 26. Ленточный тормоз 16 сцепляется с тормозным участком 101 солнечного зубчатого колеса 10. Ленточный тормоз 27 сцепляется с тормозным участком 251 водила 250.

Для сцепления тормоза 16 исполнительный механизм (не показан) перемещает один конец ленточного тормоза 16, тем самым сцепляя тормоз с участком 101 для остановки солнечного зубчатого колеса 10. Для сцепления тормоза 27 исполнительный механизм (не показан) перемещает один конец ленточного тормоза 27, тем самым сцепляя тормоз с участком 251 и останавливая водило 250. Ленточные тормозы 16, 27 предусмотрены таким образом, что лента туже затягивается по мере вращения сцепленных составных частей. Эта конструкция требует очень небольших усилий для активации тормоза. Исполнительный механизм просто толкает конец каждой ленты против вращающейся составной части, во время чего лента захватывает и туго затягивается, останавливая вращающуюся составную часть.

Выбор передач сведен в таблице 1.

Таблица 1
Работа трансмиссии
Работа передач
Передача	17 Состояние муфты 1	28 Состояние муфты 2	16 Состояние тормоза 1	27 Состояние тормоза 2	Конечное передаточное отношение
Первая	Сцеплена	Сцеплена	Расцеплен	Расцеплен	1:0,1
Вторая	Расцеплена	Сцеплена	Сцеплен	Расцеплен	0,772
Третья	Сцеплена	Расцеплена	Расцеплен	Сцеплен	0,478
Четвертая	Расцеплена	Сцеплена	Расцеплен	Сцеплен	0,369

Использование составных сателлитов (11, 12) и сателлитов (23, 24) обеспечивает возможность общего уменьшения размера двух составных планетарных передач. Например, для получения того же передаточного отношения первой передачи, при этом сохраняя солнечное зубчатое колесо, имеющее 81 зуб, сателлит и эпицикл требовали бы зубчатых колес с 97 зубьями и 275 зубьями, соответственно. Составная конструкция также обеспечивает некоторую степень свободы конструкции. Например, составной сателлит может реверсироваться в осевом направлении, обеспечивая возможность альтернативного размещения эпициклического зубчатого колеса. Такое изменение может обеспечивать возможность лучшего сборочного процесса.

Фиг. 2 представляет собой перспективный продольный разрез Фиг. 1. Стопорные кольца 201, 202 сцепляются с валом 100. Стопорные кольца 203, 204 сцепляются с водилом 26. Подшипники 30 и 41 удерживаются между стопорными кольцами 201, 202, 203, 204. Солнечное зубчатое колесо 20 удерживается между подшипниками 30, 41. Эта конструкция удерживает водило 26 в неподвижном осевом положении относительно вала 100.

Фиг. 3 представляет собой перспективный продольный разрез составных планетарных передач. Водило 250 содержит эпицикл 25 и участок 251 для сцепления с тормозом 27. Вилка 18 переключения и вилка 29 переключения - каждая перемещается поворотным образом в осевом направлении (М), тем самым сцепляя и расцепляя муфту 17 и муфту 28, соответственно.

Фиг. 4 представляет собой перспективный вид составных планетарных передач.

Фиг. 5 представляет собой перспективный вид тормозов. Тормоз 27 прикреплен к корпусу 200 в неподвижной точке 50. Тормоз 16 прикреплен к корпусу 200 в неподвижной точке 51. Вилка 29 переключения поворачивается вокруг точки 52 поворота и точки 53 поворота. Вилка 18 переключения поворачивается вокруг точки 54 поворота и точки 55 поворота.

Штифты 56 и 57 на вилке 29 переключения сцепляются со стаканом 70 подшипника. Штифты 58 и 59 на вилке 18 переключения сцепляются со стаканом 71 подшипника. Стакан 70 подшипника имеет U-образный профиль для размещения штифтов 56, 57. Стакан 71 подшипника имеет U-образный профиль для размещения штифтов 58, 59.

Исполнительный механизм (не показан) соединяется с концом 60 тормоза 27. Исполнительный механизм (не показан) соединяется с концом 61 тормоза 16.

Фиг. 6А, 6В и 6С представляют собой виды с разнесением деталей трансмиссии. Фиг. 6В представляет собой вид первой составной планетарной передачи. Фиг. 6С представляет собой вид второй составной планетарной передачи.

На Фиг. 6В стопорное кольцо 210 удерживает подшипник 19 в стакане 71 подшипника. Стопорное кольцо 211 удерживает подшипник 40 в солнечном зубчатом колесе 10.

На Фиг. 6С стопорное кольцо 203 удерживает подшипник 30 в водиле 26. Стопорное кольцо 204 удерживает подшипник 41 в водиле 26. Стопорное кольцо 212 удерживает подшипник 42 в стакане 70 подшипника.

При работе для сцепления муфты 17 исполнительный механизм перемещает вилку 18 переключения, которая, в свою очередь, побуждает водило 14 перемещаться в осевом направлении, тем самым сцепляя водило 14 с муфтой 17. Это эффективно застопоривает планетарную сборку, прикрепленную к водилу 14, побуждая передаточное отношение первых планетарных зубчатых колес становиться 1:1. Для сцепления муфты 28 исполнительный механизм перемещает вилку 29 переключения, которая, в свою очередь, побуждает эпицикл 25 перемещаться в осевом направлении, что вызывает сцепление муфты 28.

Для сцепления либо тормоза 16, либо 27 исполнительный механизм перемещает один конец ленточного тормоза, тем самым сцепляя тормоз и останавливая соответствующее водило, сцепляющееся с соответствующей планетарной передачей. Каждый тормоз выполнен таким образом, что лента туже затягивается по мере вращения водила. Эта конструкция требует очень небольших усилий для активации тормоза, так как фрикционное усилие представляет собой функцию натурального log e, а именно (T1/T2)=eµβ, где Т1 и Т2 представляют собой натяжение ленты, µ представляет собой коэффициент трения, и β представляет собой угол затягивания. Следовательно, можно просто толкать конец на вращающееся водило, и лента будет захватывать и туго затягиваться, останавливая водило.

Когда муфта 17 и муфта 82 - обе сцеплены, и тормоз 16 и тормоз 27 расцеплены, трансмиссия имеет передаточное отношение 1:1. Когда муфта 17 расцеплена, и тормоз 16 застопоривается со сцепленной муфтой 28 и расцепленным тормозом 27, трансмиссия имеет передаточное отношение 0,772 (отношение скоростей 1,295:1). Когда муфта 17 сцеплена, и тормоз 16 расцеплен с расцепленной муфтой 28, со сцепленным тормозом 27, трансмиссия имеет передаточное отношение 0,478 (отношение скоростей 2,09:1). Когда обе муфты расцеплены и оба тормоза сцеплены, трансмиссия имеет передаточное отношение 0,369 (отношение скоростей 2,70).

Фиг. 7 представляет собой схематичную систему, использующую трансмиссию по изобретению. В этом варианте осуществления, фрикционная муфта 1100 соединена с выходным валом 100 трансмиссии.

В первом режиме работы двигатель 1400 приводит в движение входной вал 300 посредством шкива Р5, ремня В4 и шкива Р4. Диаметр каждого шкива Р5 и Р4 может варьироваться для обеспечения требуемого передаточного отношения.

Выходной вал 1101 фрикционной муфты сцепляется со шкивом Р1 и Р2. Ремень В1 проходит между Р1 и шкивом Р3. Ремень В3 проходит между шкивом Р2 и входом маховика 1200. Шкив Р3 соединен с входным валом 1302 генератора. Ремень В2 проходит между каждым вспомогательным устройством, а именно насосом (P_S) 1300 рулевого управления с гидроусилением, насосом (A_C) 1301 системы кондиционирования воздуха и генератором (Alt) 1302.

Когда двигатель 1400 приводит в движение систему, трансмиссия 1000 может использоваться для выбора требуемого передаточного отношения для оптимизации работы вспомогательных устройств. Вспомогательные устройства приводятся в движение посредством ремней В1 и В2. Фрикционная муфта 1100 обеспечивает плавное соединение между двигателем и вспомогательными устройствами для запусков.

Во втором режиме работы маховик используется для приведения в движение вспомогательных устройств. В этом режиме фрикционная муфта расцепляется и вспомогательные устройства приводятся в движение посредством ремней В3, В2 и В1. Двигатель 1400 может работать вхолостую или останавливаться.

Фиг. 8 представляет собой схематичную систему, использующую трансмиссию по изобретению. В отличие от варианта осуществления на Фиг. 7, вспомогательные устройства в этом варианте осуществления приводятся в движение с противоположной стороны трансмиссии 1000. Валы 100 и 300 являются соосными.

Шкив Р6 соединен с валом 100. Шкив Р4 соединен с входным валом 300, который представляет собой водило 14. Ремень В1 проходит между шкивом Р6 и шкивом Р3. Ремень В4 проходит между шкивом Р5 и Р4.

Трансмиссия 1401 транспортного средства соединена с двигателем 1400, типично с коленчатым валом двигателя. Трансмиссия 1401 транспортного средства используется для приведения в движение трансмиссии 1000. Например, это может осуществляться посредством цепи С1, сцепленной с преобразователем крутящего момента трансмиссии. С1 механически соединена с входным валом 300. Муфта 1100 соединена с валом 100. Муфта 1100 используется для сцепления и расцепления маховика от трансмиссии и тем самым от вспомогательных устройств и двигателя.

Преимущество отбора мощности с преобразователя крутящего момента трансмиссии заключается в том, что это позволяет двигателю 1400 останавливаться, при этом по-прежнему поддерживая способность восстанавливать регенеративную тормозную мощность. Эта конфигурация также обеспечивает возможность запуска двигателя посредством маховика 1200, при этом отбирая мощность с трансмиссии 1401. Муфта 1102 обеспечивает возможность отсоединения двигателя, когда двигатель выключен, для конфигураций, отбирающих мощность с трансмиссии 1401 транспортного средства, например в случае торможения. Муфта 1102 используется для сцепления или расцепления двигателя 1400 от трансмиссии 1000.

Фиг. 9 представляет собой схематичную систему, использующую трансмиссию по изобретению. Конфигурация на Фиг. 9 является такой же, как описана на Фиг. 8, за исключением отсутствия трансмиссии 1401 транспортного средства.

Все конфигурации, описанные здесь, обеспечивают возможность запуска двигателя 1400 посредством маховика 1200.

Новые признаки этого устройства и описанных конфигураций включают, но не ограничиваются на этом, 1) общее конечное передаточное отношение вспомогательного привода выбирается так, что конечные скорости вспомогательного привода могут либо быть больше, либо меньше, чем скорость двигателя, в противоположность тому, когда вспомогательные устройства приводятся в движение непосредственно от выходного шкива коленчатого вала двигателя, 2) мощность, отбираемая с транспортного средства, может отбираться с двигателя или с трансмиссии транспортного средства, 3) устройство по изобретению обеспечивает возможность нахождения выхода мощности спереди, сзади или рядом с двигателем, 4) входной и выходной валы являются соосными, обеспечивая возможность выхода мощности с любого конца устройства, 5) устройство по изобретению обеспечивает возможность остановки двигателя в случаях торможения, 6) устройство по изобретению обеспечивает возможность запуска двигателя посредством мощности, хранящейся в маховике, и 7) устройство по изобретению обеспечивает возможность остановки двигателя, при этом непрерывно поддерживая подачу мощности или другие функции транспортного средства, включая вспомогательного привода.

Хотя формы изобретения были описаны здесь, специалистам в данной области будет очевидно, что могут быть выполнены изменения в конструкции и взаимном расположении частей, не выходя за сущность и объем изобретения, определенный здесь.

1. Трансмиссия, содержащая:
первую составную планетарную передачу, имеющую первый тормоз, сцепленный с солнечным зубчатым колесом;
вторую составную планетарную передачу, имеющую второй тормоз, сцепленный с эпициклическим зубчатым колесом;
при этом первая составная планетарная передача и вторая планетарная передача выполнены с возможностью сцепления в осевом направлении посредством первой муфты и второй муфты; а
вход трансмиссии и выход трансмиссии размещены соосно и выполнены с возможностью ввода и вывода крутящего момента с одной и той же стороны трансмиссии.

2. Трансмиссия по п. 1, дополнительно содержащая:
механизм для сцепления и расцепления первой муфты посредством осевого перемещения первой составной планетарной передачи; и
механизм для сцепления и расцепления второй муфты посредством осевого перемещения второй составной планетарной передачи.

3. Трансмиссия по п. 2, в которой первый тормоз содержит ленточный тормоз; и второй тормоз содержит ленточный тормоз.

4. Вспомогательная приводная система, содержащая:
двигатель транспортного средства;
при этом двигатель транспортного средства соединен с трансмиссией;
трансмиссию, соединенную со вспомогательным приводом, при этом вспомогательный привод содержит генератор;
маховик, соединенный с трансмиссией и вспомогательным приводом, причем вспомогательный привод выполнен с возможностью избирательного приведения в действие посредством маховика или двигателя.

5. Вспомогательная приводная система по п. 4, в котором трансмиссия содержит:
первую составную планетарную передачу, имеющую первый тормоз, сцепленный с солнечным зубчатым колесом;
вторую составную планетарную передачу, имеющую второй тормоз, сцепленный с эпициклическим зубчатым колесом;
при этом первая составная планетарная передача и вторая планетарная передача выполнены с возможностью сцепления в осевом направлении посредством первой муфты и второй муфты; и
вход трансмиссии и выход трансмиссии размещены соосно и выполнены с возможностью ввода и вывода крутящего момента с одной и той же стороны трансмиссии.

6. Вспомогательная приводная система по п. 5, содержащий:
механизм для сцепления и расцепления первой муфты посредством осевого перемещения первой составной планетарной передачи; и
механизм для сцепления и расцепления второй муфты посредством осевого перемещения второй составной планетарной передачи.

7. Вспомогательная приводная система по п. 6, в которой:
первый тормоз содержит ленточный тормоз; и
второй тормоз содержит ленточный тормоз.