RU2382259C2

RU2382259C2 - Planetary automatic gearbox

Info

Publication number: RU2382259C2
Application number: RU2008109570/11A
Authority: RU
Inventors: Николай Леонтьевич Мильков (RU); Николай Леонтьевич Мильков
Original assignee: Николай Леонтьевич Мильков
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2010-02-20
Also published as: RU2008109570A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to complex wheelworks, used in automotive industry. Planetary automatic gearbox contains casing (1), shaft (2) with eccentric (23), on which there are put several satellites (17-22) successively, major to minor, concentric circles. Satellites are conjugated with ring gears (12-16), which are fixed on disk (10) with the same sequence. On the perimetre of disk it is tooth gear, for rotation pass to the first semi-axis (47). From the opposite side of this disk on satellites there are located by two projections (33), which can be joined with rests, which are located on other disk (11), by perimetre of which it is fixed ring gear for transferring of rotation to the second semi-axis (47).

EFFECT: invention provides reduction of dimensions, weight and cost of automatic gearbox.

4 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к сложным зубчатым механизмам, используемым в автотракторной технике.The invention relates to complex gear mechanisms used in automotive technology.

Известен зубчатый механизм планетарного дифференциального редуктора с большим передаточным отношением, состоящим из вала с насаженным на него эксцентриком с подшипником, на котором находится зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с зубчатым венцом, при этом зубчатый венец соединен с выходным валом, а зубчатое колесо посредством скобы вращает второй выходной вал (см. патент РФ №2064622, МПК F16H 48/06, F16H 37/08, опубл. 27.07 1996 г.). Также известны планетарные редукторы, где зубья передач выполнены в виде роликов. См. «Механизмы» C.Н.Кожевников, Я.И.Есипенко, Я.М.Раскин. М.: Машиностроение, 1976 г., стр.156-157, рис.3.25. Такие кинематические пары профилируются как цевочное зацепление.A known gear mechanism of a planetary differential gearbox with a large gear ratio, consisting of a shaft with an eccentric mounted on it with a bearing, on which there is a gear wheel engaged with the gear ring, while the gear ring is connected to the output shaft, and the gear rotates by means of a bracket the second output shaft (see RF patent No. 2064622, IPC F16H 48/06, F16H 37/08, publ. July 27, 1996). Also known planetary gearboxes, where the gear teeth are made in the form of rollers. See “Mechanisms” by S. N. Kozhevnikov, Y. I. Esipenko, Y. M. Raskin. M.: Engineering, 1976, pp. 156-157, Fig. 3.25. Such kinematic pairs are profiled as a pinion gear.

Недостатком данных технических решений является отсутствие возможности изменять передаточное отношение и то, что наилучшие характеристики данных передач проявляются при больших передаточных отношениях, которые мало востребованы в автотракторной технике.The disadvantage of these technical solutions is the inability to change the gear ratio and the fact that the best characteristics of these gears are manifested with large gear ratios, which are little in demand in automotive technology.

Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является планетарная коробка передач, содержащия корпус, входной и выходной валы, пять планетарных рядов, пять управляемых тормозов и две сцепные муфты. См. патент RU №2093737, МПК F16H 3/44, опубл. 20.10.1997 г.The closest in technical level and the achieved result is a planetary gearbox containing a housing, input and output shafts, five planetary gear sets, five controlled brakes and two clutch couplings. See patent RU No. 2093737, IPC F16H 3/44, publ. 10/20/1997

Критика прототипа. Эти коробки не имеют механизмов автоматического переключения скоростей и им требуется отдельный дифференциал, кроме того коробка довольно сложна и тяжела в изготовлении и управлении.Criticism of the prototype. These boxes do not have automatic gear shifting mechanisms and they need a separate differential, in addition, the box is quite complicated and difficult to manufacture and operate.

Техническим результатам изобретения является уменьшение размеров, веса и стоимости коробки передач.The technical results of the invention is to reduce the size, weight and cost of the gearbox.

Технический результат в планетарной автоматической передаче, содержащей корпус, по центру которого проходит вал, с насаженным на него эксцентриком, на котором через подшипники насажены сателлиты, сопряженные с зубчатыми венцами, отводящими один из потоков вращения, при этом сателлиты также сопряжены со стопорами, которые отводят второй поток вращения, достигается тем, что на эксцентрике насажено несколько сателлитов последовательно, больший на меньший, концентрическими кругами, при этом сателлиты сопряжены с зубчатыми венцами, которые закреплены на диске с такой же последовательностью, причем на периметре диска находится зубчатое колесо для передачи вращения на первую полуось, а с противоположной стороны от этого диска на сателлитах расположены по два выступа, которые могут сопрягаться со стопорами, находящимися на другом диске, по периметру которого закреплен зубчатый венец для передачи вращения на вторую полуось.The technical result in a planetary automatic transmission containing a housing, in the center of which a shaft passes, with an eccentric mounted on it, on which satellites are mounted through bearings, coupled to gear crowns, diverting one of the rotation flows, while the satellites are also paired with stoppers, which divert the second flow of rotation is achieved by the fact that several satellites are sequentially mounted on the eccentric, the larger on the smaller, in concentric circles, while the satellites are paired with ring gears, which mounted on the disk with the same sequence, and on the perimeter of the disk there is a gear for transmitting rotation to the first semi-axis, and on the opposite side of this disk on the satellites are two protrusions that can mate with stoppers located on another disk, the perimeter of which fixed ring gear for transmitting rotation to the second axis.

Технический результат достигается также тем, что на вал насажено центральное колесо, сопряженное с тремя сателлитами, которые установлены на маховике двигателя, при этом на сателлиты надет диск сцепления с зубчатым венцом, а по периметру диск обхватывает ленточный тормоз, а с торца сцепления диска с зубчатым венцом расположены кулачки-эксцентрики для прижима к сателлитам, с целью реверса.The technical result is also achieved by the fact that a central wheel, coupled with three satellites mounted on the engine flywheel, is mounted on the shaft, while the clutch disc with a gear rim is put on the satellites, and a belt brake is wrapped around the perimeter of the disc, and from the clutch end face the crown is an eccentric cams for clamping to the satellites, with the aim of reversing.

Технический результат достигается также тем, что сопряжение сателлитов двумя выступами производится двумя стопорами, перемещающимися в радиальных прорезях, посредством тяг для включения скоростей. Технический результат достигается также тем, что фиксация стопоров обеспечивается прижимом грузила в виде ролика к направляющей рейки.The technical result is also achieved by the fact that the pairing of the satellites with two protrusions is made by two stoppers moving in radial slots, by means of rods for engaging speeds. The technical result is also achieved by the fact that the fixation of the stoppers is provided by clamping the sinker in the form of a roller to the guide rail.

Существенными отличительными признаками заявленного изобретения являются следующие:Salient features of the claimed invention are the following:

- на эксцентрик насажено несколько сателлитов последовательно, больший на меньший концентрическими кругами, при этом сателлиты сопряжены с зубчатыми венцами, которые закреплены на диске с такой же последовательностью, при этом на периметре диска находится зубчатое колесо для передачи вращения на первую полуось, а с противоположной стороны от этого диска на сателлитах расположено по два выступа, которые могут сопрягаться со стопорами, находящимися на другом диске, по периметру которого закреплен зубчатый венец для передачи вращения на вторую полуось;- several satellites are sequentially mounted on the eccentric, larger by smaller ones in concentric circles, while the satellites are paired with gear crowns that are mounted on the disk with the same sequence, while on the perimeter of the disk there is a gear wheel for transmitting rotation to the first axis, and from the opposite side there are two projections on the satellites from this disk, which can mate with the stoppers located on the other disk, along the perimeter of which a gear ring is fixed to transmit rotation to half axis;

- на вал насажено центральное колесо, сопрягаемое с тремя сателлитами, которые установлены на маховике двигателя, при этом на сателлиты насажен диск сцепления с зубчатым венцом, а по периметру диск сцепления с зубчатым венцом обхватывает ленточный тормоз, а с торца диска сцепления с зубчатым венцом расположены эксцентрики-кулачки для прижима к сателлитам, с целью реверса;- a central wheel is mounted on the shaft, mating with three satellites that are mounted on the engine flywheel, while the clutch disc with the ring gear is mounted on the satellites, and the clutch disc with the ring gear is wrapped around the perimeter by the belt brake, and from the end of the clutch disc with the ring gear clown cam for clamping to the satellites, with the aim of reversing;

- сопряжение с одним из сателлитов производится двумя стопорами, перемещающимися в радиальных прорезях диска с зубчатым венцом, посредством тяг для включения скоростей, при этом ручное переключение скоростей производится поворотной муфтой, а автоматическое переключение скоростей - за счет центробежной силы грузилами в виде роликов.- pairing with one of the satellites is done by two stoppers moving in the radial slots of the disk with a ring gear, by means of rods for engaging speeds, while manual gear shifting is performed by a rotary clutch, and automatic gear shifting due to centrifugal force by sinkers in the form of rollers.

Проведенные патентные исследования показали, что заявленное техническое решение неизвестно из патентной и научно-технической информации, что соответствует критерию «Новизна».Conducted patent studies have shown that the claimed technical solution is unknown from the patent and scientific and technical information, which meets the criterion of "Novelty."

Существенные отличительные признаки не являются очевидными для среднего специалиста в данной области знаний, что соответствует критерию «Изобретательский уровень».Significant distinguishing features are not obvious to the average specialist in this field of knowledge, which meets the criterion of "Inventive step".

Заявленное техническое решение может быть успешно реализовано на всех автомобильных заводах России и зарубежья, что соответствует критерию «Промышленная применимость».The claimed technical solution can be successfully implemented at all automobile plants in Russia and abroad, which meets the criterion of "Industrial applicability".

Сущность изобретения заключается в том, что на валу насажен эксцентрик, на который последовательно круг за кругом, через подшипники насажены сателлиты, которые находятся в постоянном зацеплении с зубчатыми венцами. Венцы закреплены на диске с зубчатым колесом по периметру, для зацепления с полуосью. Второе зацепление с полуосью происходит с зубчатым венцом другого диска, расположенным с противоположной стороны от диска из сателлитов и подшипников. Сателлиты имеют выступы, с целью зацепления со стопорами, которые находятся в радиальных прорезях на другом диске с зубчатым венцом. На этом же диске расположены грузила для автоматического переключения скоростей посредством центробежной силы и ручной привод переключения скоростей.The essence of the invention lies in the fact that an eccentric is mounted on the shaft, on which sequentially circle after circle, satellites are mounted through bearings, which are in constant engagement with gear rims. The crowns are fixed on the disk with a gear wheel around the perimeter, for engagement with the axle shaft. The second engagement with the semiaxis occurs with the toothed rim of the other disk, located on the opposite side of the disk of satellites and bearings. Satellites have protrusions, for the purpose of engagement with stoppers, which are located in radial slots on another disk with a ring gear. Sinks for automatic gear shifting by centrifugal force and a manual gear shifter are located on the same disc.

Устройство коробки позволяет использовать передаточные числа, от 100 до 800, которые обеспечивают многопарность зацепления.The device box allows you to use gear ratios, from 100 to 800, which provide multi-pair gearing.

Данное изобретение поясняется с помощью фиг.1, где показана коробка планетарной автоматической передачи, вид спереди. На фиг.2 - механизм коробки планетарной автоматической передачи в продольном разрезе. На фиг.3 - планетарная автоматическая коробка, вид сбоку. На фиг.4 - фронтальный вид механизма планетарной автоматической коробки передач. На фиг.5 - механизм переключения скоростей. На фиг.6 - мультипликатор-сцепление-реверс. На фиг.7 - кинематическая схема.The invention is illustrated using figure 1, which shows a box of planetary automatic transmission, front view. Figure 2 - the mechanism of the box planetary automatic transmission in longitudinal section. Figure 3 is a planetary automatic transmission, side view. Figure 4 is a front view of the mechanism of a planetary automatic transmission. Figure 5 - gearshift mechanism. Figure 6 - multiplier-grip-reverse. 7 is a kinematic diagram.

Планетарная автоматическая коробка передач состоит из корпуса 1, в центре которого проходит вал 2. Вал 2 находится на оси маховика 3. Внутри корпуса 1 на валу 2 расположены три механизма, мультипликатор-сцепление-реверс - фиг.6, коробка скоростей, фронтальное изображение - фиг.4.6 и устройство переключения скоростей - фиг.5. На маховике 3 установлены три сателлита 4, которые находятся в зацеплении с центральным колесом 5, установленным на валу 2, и находится в зацеплении с зубчатым венцом на диске сцепления 6. Ленточный тормоз 7 стопорит диск сцепления с зубчатым венцом 6, выполняя функцию сцепления. С торца диск сцепления с зубчатыми венцами 6 может поджиматься кулачками-эксцентриками 8, которые закреплены на штифтах 9, установленных в корпусе 1. Кулачки 8, прижимая диск сцепления с зубчатым венцом 6 к сателлитам 4, стопорят их, производя реверс на пониженных оборотах, при отпущенном ленточном тормозе 7.A planetary automatic transmission consists of a housing 1, in the center of which a shaft 2 passes. Shaft 2 is located on the axis of the flywheel 3. Inside the housing 1, there are three mechanisms on the shaft 2, the multiplier-clutch-reverse - Fig.6, gearbox, front view - Fig.6.6 and gear shifter - Fig.5. On the flywheel 3 there are three satellites 4, which are meshed with the central wheel 5 mounted on the shaft 2, and are meshed with the ring gear on the clutch disc 6. The belt brake 7 stops the clutch disc with the ring gear 6, performing the clutch function. From the end, the clutch disc with the gear crowns 6 can be pressed by cam-eccentrics 8, which are mounted on the pins 9 installed in the housing 1. The cams 8, pressing the clutch disc with the gear rim 6 to the satellites 4, lock them, making a reverse at low speeds, with released belt brake 7.

Коробка скоростей является набором зубчатых, двухзвенных планетарных редукторов с большим передаточным отношением. Зубчатое колесо с диском 10 и зубчатый венец с другим диском 11 отводят два потока на полуоси. Зубчатые венцы 12-16 планетарных редукторов закреплены на диске с зубчатым колесом 10 концентрическими кругами. Сателлиты 17-22 получают планетарное движение от одного эксцентрика 23, насаженного на вал 2. На эксцентрик 23 и между сателлитами 17-22 посажены подшипники 24-29.The gearbox is a set of gear, two-link planetary gearboxes with a large gear ratio. A gear wheel with a disk 10 and a ring gear with another disk 11 divert two flows on the axle shaft. The gear rims of 12-16 planetary gears are mounted on a disk with a gear wheel 10 in concentric circles. Satellites 17-22 receive planetary motion from one eccentric 23 mounted on the shaft 2. Bearings 24-29 are mounted on the eccentric 23 and between the satellites 17-22.

Устройство переключения скоростей находится на другом диске с зубчатым венцом 11 и на втулке 30, соединенной с другим диском с зубчатым венцом 11. Втулка 30, соединенная с другим диском с зубчатом венцом 11, насаженна на вал 2, через подшипники 31-32. На сателлитах 17-22 выполнены два выступа 33, которые входят в зацепление со стопорами 34. Стопоры 34 перемещаются в радиальных прорезях 35 другого диска с зубчатым венцом 11. Под углом 90° от радиальных прорезей 35 расположены две стойки 36 и направляющие рейки 37, по которым перемещаются два грузила 38, выполненные в форме роликов. Вдоль направляющих реек 37, на стойках 36 расположены подпружиненные фиксаторы 39, которые поджимают роликами 40 грузила 38, образуя фиксирующие выемки. Два грузила 38 и два стопора 34 соединены между собой тягами 41 в виде четырехугольника. Грузила 38 соединены с поворотной муфтой 42 дугообразными коромыслами 43. Муфта 42 установлена с возможностью поворачивания на винтовой паре 44, установленной на втулке 30. Муфта 42 выполнена с возможностью поступательного движения, посредством вилки 45, через выжимной подшипник 46.The gear shifter is located on another disk with a ring gear 11 and on a sleeve 30 connected to another disk with a ring gear 11. A sleeve 30 connected to another disk with a ring gear 11 is mounted on the shaft 2 through bearings 31-32. On the satellites 17-22, two protrusions 33 are made, which engage with the stops 34. The stops 34 move in the radial slots 35 of the other disk with the ring gear 11. Two posts 36 and guide rails 37 are located at an angle of 90 ° from the radial slots 35 which move two sinkers 38, made in the form of rollers. Along the guide rails 37, on the racks 36 are spring-loaded clamps 39, which are pressed by the rollers 40 of the sinker 38, forming a locking recess. Two sinkers 38 and two stoppers 34 are interconnected by rods 41 in the form of a quadrangle. The sinker 38 is connected to the rotary clutch 42 by an arcuate rocker arm 43. The clutch 42 is mounted to rotate on a screw pair 44 mounted on the sleeve 30. The clutch 42 is made with the possibility of translational movement, by means of a fork 45, through the release bearing 46.

Так как планетарные передачи здесь работают как дифференциалы, зубчатым колесом с диском 10 и с зубчатым венцом с другим диском 11 осуществляется передача вращения на полуоси 47. При требовании повышенного КПД и долговечности планетарные пары могут изготавливаться в цевочном исполнении.Since planetary gears here work like differentials, a gear with a gear wheel 10 and with a gear ring with another gear 11 rotates on the axle shaft 47. If higher efficiency and durability are required, planetary gears can be manufactured in a pin drive design.

Сцепление и мультипликатор в планетарной автоматической коробке работает следующим образом. Вращение маховика 3 передается на вал 2 посредством сопряжения трех сателлитов 4 с центральным колесом 5. Зажимая ленточный тормоз 7, стопорится диск сцепления с зубчатым венцом 6. Три сателлита 4, закрепленных на маховике 3, передают вращение на вал 2, посредством центрального зубчатого колеса 6.The clutch and the multiplier in the planetary automatic transmission works as follows. The rotation of the flywheel 3 is transmitted to the shaft 2 by pairing the three satellites 4 with the central wheel 5. Clamping the belt brake 7, the clutch disc with the ring gear 6. The three satellites 4 mounted on the flywheel 3 transmit the rotation to the shaft 2, through the central gear wheel 6 .

При стопорении сателлитов 4, диском сцепления с зубчатым колесом 6, путем прижатия к ним кулачков-эксцентриков 8, и при отпущенном ленточном тормозе 7, происходит реверс на пониженных оборотах.When the satellites 4 are locked, the clutch disc with the gear wheel 6, by pressing the cam-eccentrics 8 against them, and when the belt brake 7 is released, the reverse occurs at reduced speeds.

Планетарная автоматическая коробка передач работает следующим образом. Сателлиты 17-22 получают планетарное движение от эксцентрика 23, посаженного на вал 2. Сателлиты 17-22 находятся в постоянном зацеплении с зубчатыми венцами 12-16. Стопоры 34, перемещаясь в радиальных прорезях 35, входят в зацепление с выступами 33 одного из сателлитов 17-22. Так как сателлиты 17-22 имеют другое направление вращения, чем зубчатые венцы 12-16, передача вращения на колеса полуосями 47 осуществляется зубчатым колесом с диском 10 и зубчатым венцом другим диском 11.Planetary automatic transmission operates as follows. Satellites 17-22 receive planetary motion from an eccentric 23 mounted on the shaft 2. Satellites 17-22 are in constant engagement with the ring gears 12-16. The stops 34, moving in radial slots 35, engage with the protrusions 33 of one of the satellites 17-22. Since the satellites 17-22 have a different direction of rotation than the ring gears 12-16, the transmission of rotation to the wheels by the semi-axes 47 is carried out by a gear wheel with a disk 10 and a ring gear by another disk 11.

Устройство переключения скоростей находится на другом диске с зубчатым венцом 11 и на втулке 30, соединенной с ней. Отпуская ленточный тормоз 7, включают скорость вилкой 45, которая двигает муфту 42 через выжимной подшипник 46. Муфта 42, поворачиваясь на винтовой паре 44, установленной на втулке 30, посредством двух дугообразных тяг 43 и может перемещать стопоры 34.The gear shifter is located on another disk with a ring gear 11 and on a sleeve 30 connected to it. Release the belt brake 7, turn on the speed with a fork 45, which moves the clutch 42 through the release bearing 46. The clutch 42, turning on a screw pair 44 mounted on the sleeve 30, through two arcuate rods 43 and can move the stoppers 34.

В автоматическом режиме планетарная автоматическая коробка передач работает следующим образом: зажимая ленточным тормозом 7 диск с зубчатым венцом 6, позволяет сателлитам 4 передать вращение маховика 3 на вал 2. Вал 2 эксцентриком 23 создает планетарное вращение сателлитов 17-22. Первую скорость создает крайняя пара сателлита 23 и зубчатого венца 12, при набольшем передаточным числе. Эта пара, при отсутствии вращения, находится в сопряжении с другим диском с зубчатым венцом 11. Так как любой планетарный механизм может работать как дифференциал, вращение от вала 2 распределяется на два потока, зубчатый венец 12, закрепленный на диске с зубчатым колесом 10, вращает первую полуось 47, а сателлит 17, сопряженный с другим диском с зубчатым венцом 11, - вторую полуось. Дальнейшее автоматическое переключение передач происходит центробежной силой массы грузил 38, которые перемещаются к краю диска при увеличении числа оборотов. Грузила 38 тягами 41 перемещают стопоры 34, которые переключаются скачками посредством фиксаторов 39. Стопоры 34, перемещаясь в радиальных прорезях 35, сопрягают последующие пары - зубчатый венец 13 и сателлит 18 и так далее.In automatic mode, the planetary automatic transmission works as follows: clamping the disk 7 with the ring gear 6 by the belt brake 7, allows the satellites 4 to transmit the rotation of the flywheel 3 to the shaft 2. The shaft 2 with an eccentric 23 creates the planetary rotation of the satellites 17-22. The first speed creates the extreme pair of satellite 23 and the ring gear 12, with the largest gear ratio. This pair, in the absence of rotation, is in conjunction with another disk with a gear ring 11. Since any planetary mechanism can operate as a differential, the rotation from the shaft 2 is divided into two streams, the ring gear 12 mounted on the disk with the gear wheel 10 rotates the first half shaft 47, and the satellite 17, coupled with another disk with a ring gear 11, the second half axis. Further automatic gear shifting occurs by centrifugal force of the mass of weights 38, which move to the edge of the disk with increasing speed. The sinker 38 by the rods 41 moves the stoppers 34, which are switched abruptly by means of the latches 39. The stoppers 34, moving in the radial slots 35, mate the following pairs - the ring gear 13 and the satellite 18 and so on.

Claims

1. A planetary automatic transmission containing a housing, in the center of which a shaft passes, with an eccentric mounted on it, on which satellites are mounted through bearings, coupled to gear crowns, diverting one of the rotation flows, while the satellites are also paired with stoppers, which divert the second flow, characterized in that several satellites are sequentially mounted on the eccentric, the larger on the smaller in concentric circles, while the satellites are paired with ring gears that are mounted on a disk with in the same sequence, and on the perimeter of the disk there is a gear wheel for transmitting rotation to the first semi-axis, and on the opposite side of this disk on the satellites there are two protrusions that can mate with stoppers located on another disk, around the perimeter of which a ring gear is fixed for transmission of rotation to the second axis.

2. The planetary automatic transmission according to claim 1, characterized in that the central wheel mounted on the shaft is coupled to three satellites that are mounted on the engine flywheel, while the clutch disc with a ring gear is mounted on the satellites, and a clutch disc with a gear the crown brakes the belt brake, and from the end of the clutch disc with the ring gear there are eccentric cams for pressing against the flywheel for the purpose of reverse.

3. The planetary automatic transmission according to claim 1, characterized in that the pairing with the protrusions of the satellites occurs by two stoppers moving in the radial slots of another disk with a gear ring by means of rods for engaging speeds, while manual gear shifting is performed by a rotary clutch, and automatic switching speeds is made by centrifugal force of sinkers made in the form of rollers.

4. The planetary automatic transmission according to claim 2, characterized in that the fixation of the stoppers is provided by clamping the weights, made in the form of a roller, to the guide rail using clamps.