Результат интеллектуальной деятельности: ДЕМУЛЬТИПЛИКАТОР

Техническое решение относится к транспортным средствам и, прежде всего, к планетарным демультипликаторам коробок передач, применяемым в силовом приводе большегрузных транспортных средств для улучшения проходимости в тяжелых дорожных условиях.

В конструкции планетарного ряда демультипликатора коробки передач полностью исключена избыточная свобода плавающего звена коронной шестерни за счет того, что при включении низшего диапазона она прижимается к стенке картера демультипликатора (Недялков А.П. Перспективы создания типоразмерного ряда унифицированных механических ступенчатых передач с автоматизированным управлением / В сборнике научных трудов «Автомобили». - Вып. 232, НАМИ, 2004, с. 60-61).

Известны различные конструкции демультипликаторов, которые показаны в патентах РФ №2017036, F16H 3/54, 2195590, F16H 3/78, 2213893, F16H 3/78, 2214930, F16H 3/78, 2264570, F16H 3/78, 2269043, F16H 37/04, 2254507, F16H 37/04.

В качестве прототипа принят демультипликатор, содержащий планетарный ряд, собранный во внутренней полости корпуса, присоединяемого к картеру коробки передач, на выходном валу которой установлена солнечная шестерня, связанная кинематически с коронным зубчатым колесом, имеющим возможность перемещения в осевом направлении вилкой, установленной в его наружной проточке и соединенной с валом поршня пневмоцилиндра, при подаче воздуха под давлением в одно из подпоршневых пространств и поочередного сцепления зубьев колеса, через блокирующие кольца, расположенные в нем с обеих сторон сателлитов, смонтированных в водиле, с зубчатыми венцами муфт, одна из которых прикреплена к неподвижной внутренней стенке корпуса, другая установлена на постоянно вращающемся звене ряда (см. РФ №2269043, F16H 37/04, 2254507, F16H 37/04).

В конце перемещения коронного зубчатого колеса при включении низшего диапазона демультипликатора имеет место динамический удар торцевой поверхности коронного зубчатого колеса о внутреннюю поверхность стенки корпуса, характеризующийся кратковременным действием и большой амплитудой, создающий дополнительные нагрузки на звенья демультипликатора. Полное исключение избыточной свободы плавающего звена - коронного зубчатого колеса прижатием его к стенке корпуса демультипликатора увеличивает неравномерность распределения нагрузки на звенья планетарного ряда, вызывая увеличение их вибрации, сопровождающееся усилением шума при работе передачи на низшем диапазоне.

Решаемая задача - уменьшение динамических ударов и вибрации.

Решение этой задачи обеспечено тем, что в демультипликаторе, содержащем планетарный ряд, собранный во внутренней полости корпуса, присоединяемого к картеру коробки передач, на выходном валу которой установлена солнечная шестерня, связанная кинематически с коронным зубчатым колесом, имеющим возможность перемещения в осевом направлении вилкой, установленной в его наружной проточке и соединенной с валом поршня пневмоцилиндра при подаче воздуха под давлением в одно из подпоршневых пространств и поочередного сцепления зубьев колеса через блокирующие кольца, расположенные в нем с обеих сторон сателлитов, смонтированных в водиле, с зубчатыми венцами муфт, одна из которых прикреплена к неподвижной внутренней стенке корпуса, другая - установлена на постоянно вращающемся звене ряда, в канавке стенки корпуса установлен амортизатор с выступом, упруго ограничивающий перемещение зубчатого колеса при удержании его вилкой в положении включенной понижающей передачи, в кольцевое углубление на наружной поверхности зубчатого колеса деформирован успокоитель.

Кинетическая энергия в конце перемещения коронного зубчатого колеса при включении понижающей передачи демультипликатора поглощается работой амортизатора, поскольку его силы сопротивления всегда действуют в сторону, противоположную направлению движения зубчатого колеса, работа этих сил уменьшает энергию удара и вибрацию, а его упругое удержание равномернее распределяет нагрузку на звенья планетарного ряда, уменьшая шум при работе передачи на низшем диапазоне. Успокоитель, деформируемый в кольцевое углубление на наружной поверхности коронного зубчатого колеса, за счет своих свойств способствует уменьшению вибрации звеньев планетарного ряда при их вращении на понижающей передаче.

Максимальную деформацию амортизатора определяет зазор, соответствующий допустимому осевому перемещению блокирующего кольца.

Амортизатор состоит из нескольких отдельных элементов, вставленных в глухие отверстия внутренней стенки корпуса, равномерно расположенные по окружности в зонах, имеющих контакт с торцевой поверхностью коронного зубчатого колеса.

На Фиг. 1 - показан демультипликатор с амортизатором и успокоителем в положении включенной понижающей передачи, продольный разрез;

На Фиг. 2 - показана часть коронного зубчатого колеса с амортизатором и успокоителем в положении включенной понижающей передачи;

На Фиг. 3 - изображена максимальная деформация амортизатора при взаимодействии с торцевой поверхностью зубчатого колеса, продольный разрез;

На Фиг. 4 - изображена часть внутренней стенки корпуса с расположением упругих элементов, вид по стрелке A Фиг. 3;

На Фиг. 5 - показан отдельный элемент амортизатора, размещенный в отверстии стенки корпуса, сечение B-B Фиг. 4;

На Фиг. 6 - представлен график колебательного процесса звеньев планетарного ряда демультипликатора на понижающей передаче.

Демультипликатор (Фиг. 1) содержит планетарный ряд 1, собранный во внутренней полости 2, корпуса 3. Корпус 3 присоединен к картеру 4 коробки передач (не показана) болтами 5. На валу 6 коробки передач установлена солнечная шестерня 7. Солнечная шестерня 7 связана с коронным зубчатым колесом 12 через сателлиты 8, смонтированные на подшипниках 9 и осях 10, в водиле 11. Для изменения диапазона передач демультипликатора зубчатое колесо 12 имеет возможность принудительного осевого перемещения вилкой 13, установленной в его наружной проточке 14. Вилка 13 соединена сферическим выступом 15 с валом 16 поршня 17 пневмоцилиндра 18. Перемещение происходит при подаче воздуха под давлением в одно из подпоршневых пространств 19 и 20.

В коронном зубчатом колесе 12, с каждой из его сторон, установлены блокирующие кольца 21 и 22 с зубчатыми венцами 23 и 24. Зубчатые венцы 23 и 24 зацеплены с внутренними зубьями 25 и 26 колеса 12. Коронное зубчатое колесо 12 при выравнивании его угловой скорости блокирующими кольцами 21 или 22 имеет возможность поочередного сцепления его зубьями 25 и 26 с соответствующими им зубчатыми венцами 27, 28 муфт 29 и 30. Зубчатая муфта 29 присоединена к внутренней стенке 31 болтами 32. Другая зубчатая муфта 30 установлена на осях 10 сателлитов 8 и присоединена к водилу 11 болтами 33.

В канавке 34 на внутренней стенке 31 корпуса 3 (Фиг. 2) установлен амортизатор 35. Амортизатор 35 имеет выступ 36, расположенный над внутренней стенкой 31. Амортизатор 35 упруго ограничивает перемещение зубчатого колеса 12 при упоре его торцевой поверхности 37 в выступ 36. Максимальную упругую деформацию амортизатора 35 определяет зазор 38, соответствующий допустимому перемещению блокирующего кольца 21 (Фиг. 3).

В кольцевое углубление 39 (Фиг. 1) на наружной поверхности 40 коронного зубчатого колеса 12 установлен успокоитель 41 (Фиг. 2), обладающий большим внутренним (гестерезионным) трением. До установки успокоитель 41 имеет форму прутка из вязкого сплава. Успокоитель 41 размещают в кольцевое углубление 39 методом пластического деформирования.

Для расширения конструктивных возможностей установки амортизатора 35 он состоит из отдельных элементов 42 (Фиг. 4). Отдельные элементы 42 амортизатора 35, установленные в глухие отверстия 43 стенки 31 (Фиг. 5) корпуса 3, равномерно расположены по окружности в зонах 44, имеющих контакт с торцевой поверхностью 37 коронного зубчатого колеса при включении понижающей передачи демультипликатора.

Для включения понижающей передачи в подпоршневое пространство 19 пневмоцилиндра 18 подается воздух под давлением. Вилка 13 перемещает коронное зубчатое колесо 12 и блокирующее кольцо 21 в сторону внутренней стенки 31. Кольцо 21 обеспечивает синхронизацию вращения колеса 12 и блокировку его перемещения в направлении стенки 31. В момент окончания процесса синхронизации зубья 25 колеса проходят через зубчатый венец 23 блокирующего кольца 21 и сцепляются с зубчатым венцом 27 муфты 29. В конце перемещения торцевая поверхность 37 зубчатого колеса 12 контактирует с выступом 36 амортизатора 35, при этом последний частично деформируется. Дальнейшую упругую деформацию амортизатора до ее максимального значения определяет зазор 38, соответствующий допустимому перемещению блокирующего кольца 21. При отсутствии зазора 38 процесс синхронизации коронного зубчатого колеса 12 пропадает, что отражается на включении понижающей передачи. Зубчатое колесо 12 остановлено, силовая цепь замкнута. Момент от солнечной шестерни 7 передается водилу 11, изменяясь в сторону увеличения.

Включение прямой передачи демультипликатора происходит при подаче воздуха под давлением в подпоршневое пространство 20 пневмоцилиндра 18. Вал 16 поршня 17 перемещает вилкой 13 коронное зубчатое колесо 12 и блокирующее кольцо 22 от внутренней стенки 31 до сцепления зубьев 26 колеса 12 с зубьями венца 28 муфты 30. Соединение двух вращающихся звеньев коронного зубчатого колеса 12 с водилом 11 блокирует планетарный ряд 1. Момент от солнечной шестерни 7 передается непосредственно водилу 11.

На Фиг. 6 представлен график колебательных процессов, происходящих в демультипликаторе при включении и работе звеньев на понижающей передаче. Зависимость характеризует изменение амплитуды колебательных процессов в функции времени без демпфирования, зависимость при использовании амортизатора и успокоителя. Из графика Фиг. 6 очевидно, что амплитуда X₂, характеризующая динамический удар при включении, и амплитуда при работе на низшем диапазоне при использовании амортизатора и успокоителя меньше амплитуд X₁ и колебательных процессов, происходящих без демпферов.

Таким образом, в представленном демультипликаторе, содержащем планетарный ряд, собранный во внутренней полости корпуса, присоединяемого к картеру коробки передач, на выходном валу которой установлена солнечная шестерня, связанная кинематически с коронным зубчатым колесом, имеющим возможность осевого перемещения вилкой, расположенной в его наружной проточке и соединенной с валом поршня пневмоцилиндра, при подаче воздуха под давлением в одно из подпоршневых пространств и поочередного сцепления зубьев колеса через блокирующие кольца, размещенные в нем с обеих сторон сателлитов, смонтированных в водиле, с зубчатыми венцами муфт, одна из которых прикреплена к внутренней стенке корпуса, другая установлена на постоянно вращающемся звене ряда при использовании амортизатора с выступом, упруго ограничивающим перемещение зубчатого колеса при удержании его вилкой в положении включенной понижающей передачи и успокоителя, деформированного в кольцевое углубление на наружной поверхности зубчатого колеса, обеспечено поглощение возмущающих сил, действующих на звенья планетарного ряда при включении и работе демультипликатора на понижающей передаче, уменьшены динамические удары и вибрации, улучшена работоспособность механизма.