Коробка передач

. овицирмиаеи РЕСПУБЛИК 9) б 3) В 60 К 2 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ й через ами первыхствторые . м кор- сле(21) 3330228/27-11 рабочей жидкостн, соединенны (22) 14.08.81 механизм управления с вход (46) 15,05,83. Бюл. 9 18гидроцилиндров, о т л и ч а ю щ а - (72)Л.Г.Красневский, И,Г,Шейнкер, я с я тем, что, с целью повышения А,А.Лойко, В.Е.Шопов и В,Н.Шаколин надежноСти работы путем обесчечения (71) Институт проблем надежности и равномерного сжатия пакетов дисков, долговечности машин АН Белорусской . ограничители хода дисков представля- ССР и Минский дважды ордена Ленина ют собой вторые гидроцилиндры с порю н ордена Октябрьской Революции авто- нями, площади которых равны площадям мобильный завод упомянутых поршней первых гидроцилин(53) 629.113-585.1(088.8) дров, а система управления снабжена (56) 1. Патент США Р 3505907, гидролиниями для сообщения источника .:кл. 74/753, 1971 (прототип). давления рабочей жидкости через ме.ханизм управления с входаьо вторых (54)(57) 1. КОРОБКА ПЕРЕДАЧ, содер-. гидроцилиндров, при этом между меха.жащая корпус с планетарными рядами . ,ииэмом управления и гидроцилиндрами и Фрикционными муфтамис пакетами . установлены постоянные дроссели раэ" дисков, при этом пакет дисков фрикци- ного сечения. онной муфты каждого планетарногоряда размещен между поршнем первого 2. Коробка передач по п.1, неподвижного кольцевого гидроцилннд- л и ч а ю щ а я с я тем чтоУ ра и ограничителем хода дисков, и гидроцилиндры выполнены в обще гидравлическую систему управления, . пусе с первыми гидроцилиндраии включающую в себя источник давления дующего планетарного ряда.Изобретение относится к транспорту, в частности к коробкам передачпланетарного типа, и может найти применение в трансмиссиях транспортныхсредств, преимущественно большой единичной мощности. 5Известна коробка передач, содержащая корпус с планетарными рядами ифрикционными муфтами с пакетами дисков, при этом пакет дисков Фрикционной муфты каждого планетарного ряда 1 Оразмещен между поршнем первого неподвижного кольцевого гидроцилиндра иограничителем хода дисков, и гидравлическую систему управления, включаю, щую в себя источник давления рабочейжидкости, соединенный через механизмуправления с входами первых гидроцилиндрон 11.Недостатком данной коробки передач является снижение момента трения 2 Омногодисковых тормозов вследствиенеравномерности сжатия пакетов фрикционных дисков по длине и радиусу пакета, обусловленной силами трения вшлицевых соединениях и деформациейограничителя хода дисков под действием усилия сжатия.Кель изобретения - повышение надежности работы путем обеспеченияравномерного сжатия пакетов дисков.Поставленная цель достигается тем,Зчто в коробке передач, содержащейкорпус с планетарными рядами и фрикционными муфтами с пакетами дисков,при этом пакет дисков ФрикционноймуФты каждого планетарного ряда размешен между поршнем первого неподвижного кольцевого гидроцилиндра и ограничителем хода дисков, и гидравлическую систему управления, включающую всебя источник давления рабочей жид Окости, соединенный через механизм управления с входами первых гидроцилиндров, ограничители хода дисковпредставляют собой вторые гидроцилиндры с поршнями, площади которых равны площадям упомянутых поршней первых гидроцилиндров, а система управления снабжена гидролиниями для сообщения источника давления рабочей жидкости через механизм управления свходами вторых гидроцилиндров, приэтом между механизмом управления игидроцилиндрами установлены постоянные дроссели разного сечения,Кроме того, вторые гидроцилиндрывыполнены в общем корпусе с первымигидроцилиндрами следующего планетарного ряда.На фиг.1 показана кинематическаясхема коробки передач с системой управления, на Фиг,2 - коробка передач 6 Ос одним иэ многодисковых тормозов.Коробка передач 1 планетарного типа содержит последовательно расположенные планетарные механизмов ряды)2, первый из которых связан с вход ным валом 3, а последний - с выходным валом 4. Кинематические схеж механизмов 2 и порядок их взаимосвязи между собой получают с помощью специальных методов синтеза н зависимости от заданных техническихтребований к конкретной коробке передачи,н частнос. ти, от заданной гаммы ее передаточных чисел. В связи с этим в качестве примера изображена кинематическая схема только одного из планетарных механизмов 2 известной конструкции, эпицикл которого связан со ступицей тормоза 5. Аналогично каждый из остальныхмеханизмов 2 имеет элемент, связанный со ступицей соответствующего тормоза 5. Кинематические связи между механизмами 2 упрощенно изображены стрелками. Тормозы 5 имеют одинаковую конструкцию и могут отличаться между собой в пределах одной коробки передач числом дисков в пакете, а в некоторых случаях - и диаметрами деталей, хотяпоследнее и не желательно по соображениям унификации. Коробка передач 1 может также иметь и фрикционные муфты ( не показаны), которые располагаются внутри механизмов 2.Каждый из тормозов 5 расположен в картере коробки передач 1 по периферии соответствующего планетарйого механизма 2 и содержит первый и второй неподвижные нажимные кольцевые гидро- цилиндры 6 и 7 с встречно направленными поршнями, между которыми расположен пакет фрикционннх дискон.Гидролиниями 8 гидроиилиндры 6 и 7 подключены к механизму управления 9 любой из известных конструкций. Механизм управления 9 подключен к источнику давления 10 с регулятором 11, имеющему привод от элементов коробки передач. На входах н гидроцилиндры 6 и 7 иэ гидролиний 8 установлены постоянные дроссели 12 и 13 неодинакового проходного сечения, Входной вал 3 связан с двигателем, а выходной нал 4 - с движителем транспортного средства (не показаны).Пакет дисков каждого тормоза 5 содержит чередующиеся Фрикционные диски 14 и 15 с наружными и внутренними шлицами, входящими в илицы соответственно венца 16, зафиксированного н картере коробки передач 1, и ступицы 17, связанной с одним из элементов планетарного механизма 2. В ступице имеются осевые и радиальные отверстия для подачи смаэывающе-охлаждающей жидкости к парам трения. Гидроцилиндры 6 и 7 и их поршни 18 и 19 имеют неодинаковую длину и ход. Рабочий, ход поршня 18 равен суммарному максимальному зазору в пакете дискон с учетол их износа в. эксплуатации. При этом поршень 19 гидроцилиндра 7 имеет меньший ход, например 2-3 мм.Поршни 18 и 19 установлены в гидроцилиндрах с радиальными зазорами (не показаны), исключающими возможность их заклинивания, и эти зазоры уплотнены кольцами 20 и 21. В пределах указанных зазоров поршни могут самоустанавливаться в гидроцилиндрах относительно поверхностей соседних дисков. Величина радиального зазора 10 зависит .от размеров конкретного гидЪроцилиндра и в среднем может составлять, например, 0,3-0,5 мм.Отношения площадей проходного сечения дросселей 12 и 13 равны отноше нию ходов поршней 18 и 19.Иежду поршнями 18 и 19 установлен. комплект возвратных пружин 22, одна из которых упрощенно показана на фиг.2. 20Коробка передач работает следующим образом.При включенных тормозах и муфтахкоробка передач 1 имеет избыточное число степеней свободы, вследствие чего входной и выходной валы 3 и 4 не имеют жесткой кинематической связи между собой. Коробка находится на нейтрали. Вал 3 вращается вместе с двигателем, а вал 4, связанный с движителем, неподвижен. Источник давления 10 подает рабочую жидкость в механизм управления 9 под определенным давлением, задаваемым настройкой регулятора 11. Иеханизм управления 9 находится в нейтральном положении,при З 5 котором гидролинии 8 сообщены со сливом. Поршни 18 и 19 гидроцилиндров 6 и 7 удерживаются в исходных положениях (фиг,2) пружинами 22.Пакеты дисков тормозов 5 находят ся в свободном состоянии, при которомэа счет наличия зазоров между дисками 14 и 15, ступицы 17 имеют возможность вращаться вместе с дисками 15.Для включения нужной ступени йода ют давление в,гидроцилиндры тормозов 5 и, при наличии муфт, в их гидроцилиндры (не показаны), соответствующие этой ступени, Общее число включаемых муфт и тормозов на каждой ступени, как известно, на единицу меньше числа степеней свободы коробки передач 1.Включение тормоза 5 происходит следующим образом.По гидролинии 8 подают от механизма управления 9 рабочую жидкость че рез дроссели 12 и 13 в гидроцилиндры б и 7. Жидкость заполняет рабочие полости гидроцилиндров и давление в них возрастает до величины, соответствующей сопротивлению движению поршней 60 18 и 19, после чего последние начинают двигаться навстречу друг к другу, сжимая диски, При равных размерах поршней и уллотнительных колец 20 и 21 и наличии общих возвратных пружин 65 22 давления в 1 гидроцилиндрах б и 7 на данном этапе практически одинаковы. Тогда количества жидкости, поступающей в гидроиилиндры б и 7 в единицу времени, пропорциональны площадям поперечных сечений дросселей 12 и 13. Например, при диаметрах дросселей 12 и 13 равных б мм и 3 мм в гидроцилиндр 6 поступает в 4 раза больше жидкости, чем в гидроцилиндр 7, и скорость движения поршня 18 в четыре раза больше скорости поршня 19.После выбора зазоров и возникновения фрикционного контакта пакет дисков 14 и 15 начинает создавать тормоэной момент, воздействующий на ступицу 17, и силы трения в цлицевых соединениях дисков 14 и 15 со ступицей 17 и венцом 16 возрастают пропорционально передаваемому тормозному моменту, В это время осевые перемещения всех деталей прекращаются, поскольку осевые силы сжатия пакета отпоршней 18 и 19 взаимно уравновешиваются (вследствие равенства их размеров и давлений жидкости), и для преодоления трения в шлицах нет избыточной силы,Таким образом, пакет дисков фиксируется в том положении, в котором он оказался в момент уравновешивания осевых сил. Фиксация происходит врезультате действия сил трения в шли-.цевых соединениях, а положение пакета определяется с ходами, пройденными поршнями 18 и 19 к моменту фиксации. В свою очередь, эти ходы зависят от количества поступившей в гидроцилиндры б и 7 жидкости, т.е, от сечений дросселей 12 и 13. при указанных размерах отношение ходов равно 4, т.е. пакет зафиксирован ближе к опорному гидроцилиндру 7, поршень которого прошел 1/5 суммарного хода поршней, а поршень 18 - 4/5 этого хода.При остановке поршней 18 и 19 расход жидкости на заполнение освобождаелых ими объемов прекращается, и врезультате уравнивания давлений подлине гидролиний 8 давление в гидроцилиндрах б и 7 нарастает до максимальной величины, соответствующей настройке регулятора 17. В соответствиис нарастанием давления увеличивается сила сжатия дисков и развиваемый ими момент трения. При достижении равенства момента трения и момента сопротивления, приложенного к ступице 17, диски 15 со ступицей 17 останавливаются и включение тормоза 5 заканчивается. Нарастание давления и момента трения в процессе буксования тормоза (после остановки поршней 18 и 19) регулируется по определенному закону с помощью устройств известной конструкции, входящих в состав механизма управления 9.Для выключения тормоза 5 гидроли- ется никакими другими деталями. Танию 8 сообщают со сливом. При этом ким образом, пакет дисков, 14 и 15 и поршни 18 и 19 разводятся в исход- поршни 18 и 19 находятся в "плаваюные положения пружинами 22, ступица щем" состоянии, которое позволяет 17 и связанные с ней диски. 15 прихо- прикладывать осевое усилие к пакету дят во вращение, в процессе которого с обоих сторон. Двухстороннее сжатие5происходит равномерное расхождение обеспечивает равномерное приложение дисков 14 и 15 в осевом направлении осевого усилия по длине пакета по на величину конструктивных зазоров. сравнению с другими конструкциями,вАналогично происходит включение и которых на дальних От поршня дисках выключение других тормозов 5 коробки 10 оно может уменьшаться до 50, В данпередач 1. .ном устройстве сохраняется некотороеИз изложенного следует,что в пред- ,снижение усилия на центральных дислагаемой конструкции при сжатии дис-. ках, однако по сравнению с известныков 14 И 15 поршнем 18 нажимного гид- ми конструкциями оно пренебрежимо ма. роцилиндра 6 опорой пакета служит 15 ло.поршень 19 гидроцилиндра 7. ПоскольОчевидно целесообразно обеспечить ку поршни 18 и 19 могут самоустанав. й б й д поршня 19минимальны РабОчи ХО ливаться в гидроцилиндрах иэто рн го гидроцилиндра 7, достаточный обеспечивает их прилегание к соседнимлишь дЛя того, чтобы поршень дисками 14 по всей боковой поверхности 20 в е в гидроцилиндре 7 не и,соответственно,равномер РРкасался внутренней торцевой повеРх-. деление сжимающих усилий по радиусудисков. Осевые деформац дроии ги цилин- ности последнего.В большинстве реальных конструкций дров б и 7 под д с ров б и 7 под действием реактивныхдля этого достаточно хода порядка сил компенсируются упомянутой саму 1 ", . , боч,19 1-3 мм. При такой .величине ра очегохода опорный идроцилинд 7 имеет маВ случае выхоДа из СТРОЯ гиДРОЦН лые Осевые Раэмерыу близкие к толщине линдра 7 поршень 19 может о атьсядисков при достаточной жест-. либо в исходном положе ( фи ф ) кости Поскольку за счет двухсторонлибоу например, и пРавом край по 30атия может уменьшится числО ложении, упираясь в торец венца 16т ения тормоза можно считать,что В обоих случаях хода и рво ня 18 основ- пар тредополнительный гидроцилиндр 7 не уве/ ного гидроцилиндра достаточно для ДОПОЛНИТЕ .личивает его осевых га арх габаритов при той сжатия пакета дисков, причем поршеньже несущей спосо ности.аботает как обычный Упор д З 5 Ом знчиелно улучшаются условияа несущая способность тормоз сни работы и долговечность дисков а жается до величины, соответствующейуменьшение их числа в пакете снижаетизвестным конструкциям с таким жета е стоимость коробки перерйч и по-,. числом дисков.виаает ее КПД.Выход из .стРОя уплОтнительных ко П конструкция пОзвОлялец 20,и 21 опоРного гидроцилиндра ет эа счет двухстороннего сжатиятакже не приводит к полнОму отказу еличить мовюнт тРениЯ тормоза беэтормоза 5, посколькУ Утечкачерез Уп- ния диаметра дисков за счетОсселем.13 и УвеличениЯ Диа Рлотнения ограничена дро ф увеличения их числа, поскольку пР:- вследствие малых размеров последнего д л ное число пар трения в пакетене вызывает Ощутимого падения давлеж быть увеличено с 16-18 в изния в гидролинии 8. Однако, как и воста- вестныхныХ конструкциях до 20-25 и бопредыдущем случае, поРшень 19 О - лее, это, в свою очередь, позволяетется в Исходном положении и работает величить передаваемую мощность без как обычный упорный диск.Оба поршня и в проце18 19 процессе увеличения поперечных габаритов ко 50 робки передач, что весьма существеннония то моэа 5 а также посдля ряда машин со стесненной комполе Оконча , укончания буксования Опираютсяновкой моторно-трансмиссионноГО отсе- только на пакет дисков, и создаваемое ими осевое усилие не восприщеа