RU2610847C1

RU2610847C1 - Demultiplicator

Info

Publication number: RU2610847C1
Application number: RU2015150302A
Authority: RU
Inventors: Павел Игоревич Мохов; Павел Александрович Дроздов; Федор Анатольевич Цвелев; Дмитрий Сергеевич Лихачев
Priority date: 2015-11-25
Filing date: 2015-11-25
Publication date: 2017-02-16

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: demultiplicator comprises a planetary gear set (1), assembled in an internal cavity (2) of a housing (3) connected to a crankcase (4) of a gearbox. On an output shaft (6) a sun gear (7) is installed, it is kinematically associated with a crown gearwheel (12) having possibility of movement in axial direction by a fork (13). The fork (13) is installed in an external groove (14) and is connected with a shaft (16) of a piston (17) of a pneumatic cylinder (18). One coupling (29) is secured to a fixed internal wall (31) of a housing (3), another coupling (30) is installed on continuously rotating link of the set (1). In groove (34) of the wall (31) a shock-absorber (35) with collar (36) is installed, it limits the wheel (12) movement. On the external surface (40) of the wheel (12) a deoscillator (41) is deformed.

EFFECT: improved operability of design.

3 cl, 6 dwg

Description

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. The technical solution relates to vehicles and, above all, to planetary gear reducers used in the power drive of heavy vehicles to improve cross-country ability in difficult road conditions.

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).In the design of the planetary gear set of the gearbox demultiplicator, the excessive freedom of the crown gear floating link is completely eliminated due to the fact that when the lower range is turned on, it is pressed against the wall of the gearbox of the demultiplier (A.P. Nedyalkov. scientific works “Cars.” - Vol. 232, NAMI, 2004, pp. 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.There are various designs of demultiplicators, which are shown in the patents of the Russian Federation No.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).As a prototype, a demultiplier was adopted, containing a planetary gear assembly assembled in the inner cavity of the housing connected to the gearbox housing, on the output shaft of which there is a sun gear connected kinematically to the crown gear, which can be axially moved by a fork installed in its outer groove and connected to the piston shaft of the pneumatic cylinder, when air is supplied under pressure into one of the sub-piston spaces and alternately engages the teeth of the wheel through blocking rings located in it on both sides of the satellites mounted in the carrier with gear teeth of the couplings, one of which is attached to the fixed inner wall of the housing, the other is mounted on a constantly rotating link of the row (see RF No. 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.At the end of the movement of the crown gear when the lower range of the demultiplicator is turned on, there is a dynamic impact of the end surface of the crown gear on the inner surface of the housing wall, characterized by short-term action and large amplitude, which creates additional loads on the links of the multiplier. The complete exclusion of excessive freedom of the floating link - the crown gear by pressing it against the wall of the demultiplier housing increases the uneven distribution of load on the planetary gear links, causing an increase in their vibration, accompanied by increased noise during transmission operation in the lower range.

Решаемая задача - уменьшение динамических ударов и вибрации.The problem to be solved is the reduction of dynamic shock and vibration.

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.The solution to this problem is ensured by the fact that in a demultiplicator containing a planetary gear set assembled in the inner cavity of the housing connected to the gearbox housing, on the output shaft of which there is a sun gear connected kinematically with a ring gear having axial movement with a fork installed in its outer groove and connected to the piston shaft of the pneumatic cylinder when air is supplied under pressure into one of the piston spaces and alternately engages the teeth of the wheel through locking rings located in it on both sides of the satellites mounted in the carrier, with gear rims of the couplings, one of which is attached to the fixed inner wall of the housing, the other is mounted on a constantly rotating link of the row, a shock absorber with a protrusion that is elastically limiting is installed in the groove of the wall of the housing the movement of the gear while holding it with the fork in the downshift engaged position, the damper is deformed into the annular recess on the outer surface of the gear.

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.The kinetic energy at the end of the movement of the crown gear when the reduction gear is engaged is absorbed by the shock absorber, since its resistance forces always act in the direction opposite to the direction of motion of the gear, the work of these forces reduces impact energy and vibration, and its elastic hold evenly distributes the load on the links planetary gear, reducing noise during transmission work on the lower range. The damper, deformable into an annular recess on the outer surface of the crown gear, due to its properties, helps to reduce the vibration of the planetary gear links during their rotation in a lower gear.

Максимальную деформацию амортизатора определяет зазор, соответствующий допустимому осевому перемещению блокирующего кольца.The maximum deformation of the shock absorber is determined by the gap corresponding to the permissible axial movement of the locking ring.

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.The shock absorber consists of several individual elements inserted into the blind holes of the inner wall of the housing, evenly spaced around in circles in contact with the end surface of the crown gear.

На Фиг. 1 - показан демультипликатор с амортизатором и успокоителем в положении включенной понижающей передачи, продольный разрез;In FIG. 1 - shows a demultiplier with a shock absorber and a damper in the downshift position, longitudinal section;

На Фиг. 2 - показана часть коронного зубчатого колеса с амортизатором и успокоителем в положении включенной понижающей передачи;In FIG. 2 - shows a part of the ring gear with a shock absorber and a damper in the downshift position;

На Фиг. 3 - изображена максимальная деформация амортизатора при взаимодействии с торцевой поверхностью зубчатого колеса, продольный разрез;In FIG. 3 - shows the maximum deformation of the shock absorber when interacting with the end surface of the gear wheel, a longitudinal section;

На Фиг. 4 - изображена часть внутренней стенки корпуса с расположением упругих элементов, вид по стрелке A Фиг. 3;In FIG. 4 - shows a part of the inner wall of the housing with the arrangement of elastic elements, view along arrow A of FIG. 3;

На Фиг. 5 - показан отдельный элемент амортизатора, размещенный в отверстии стенки корпуса, сечение B-B Фиг. 4;In FIG. 5 shows a separate element of the shock absorber located in the opening of the housing wall, section B-B of FIG. four;

На Фиг. 6 - представлен график колебательного процесса звеньев планетарного ряда демультипликатора на понижающей передаче.In FIG. 6 is a graph of the oscillatory process of the links of the planetary gear set in a lower gear.

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.The demultiplier (Fig. 1) contains a planetary gear set 1 assembled in the inner cavity 2 of the housing 3. The housing 3 is attached to the gear housing 4 (not shown) by bolts 5. A sun gear 7 is installed on the gearbox shaft 6. The sun gear 7 is connected to the crown gear 12 through the satellites 8 mounted on the bearings 9 and the axles 10, in the carrier 11. To change the gear range of the demultiplier, the gear 12 has the ability to force axial movement with a fork 13 installed in its outer groove 14. The plug 13 is connected on spherical projection 15 to the shaft 16 of the piston 17 of the pneumatic cylinder 18. The transfer occurs when applying pressurized air to one of the subpiston space 19 and 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.In the ring gear 12, on each of its sides, blocking rings 21 and 22 with ring gears 23 and 24 are installed. The ring gears 23 and 24 are engaged with the inner teeth 25 and 26 of the wheel 12. The ring gear 12 is locked when its angular speed is aligned with blocking rings 21 or 22 has the ability to alternately engage it with teeth 25 and 26 with their respective gear rims 27, 28 of clutches 29 and 30. The gear clutch 29 is attached to the inner wall 31 by bolts 32. Another gear clutch 30 is mounted on the axles 10 of the satellites 8 and is connected to drove 11 bolts and 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).A shock absorber 35 is installed in the groove 34 on the inner wall 31 of the housing 3 (Fig. 2). The shock absorber 35 has a protrusion 36 located above the inner wall 31. The shock absorber 35 resiliently restricts the movement of the gear 12 when the end face 37 abuts against the protrusion 36. The maximum elastic the deformation of the shock absorber 35 is determined by the gap 38, corresponding to the allowable movement of the blocking ring 21 (Fig. 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.In the annular recess 39 (Fig. 1) on the outer surface 40 of the crown gear 12, a damper 41 (Fig. 2) is installed, which has a large internal (gesteretic) friction. Prior to installation, the damper 41 is in the form of a stick of viscous alloy. The damper 41 is placed in the annular recess 39 by the method of plastic deformation.

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.To expand the design capabilities of the installation of the shock absorber 35, it consists of individual elements 42 (Fig. 4). The individual elements 42 of the shock absorber 35 installed in the blind holes 43 of the wall 31 (Fig. 5) of the housing 3 are evenly spaced around in the zones 44 in contact with the end surface 37 of the ring gear when the reduction gear is engaged.

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.To turn the reduction gear into the piston space 19 of the pneumatic cylinder 18, air is supplied under pressure. The fork 13 moves the ring gear 12 and the locking ring 21 towards the inner wall 31. The ring 21 provides synchronization of the rotation of the wheel 12 and the blocking of its movement in the direction of the wall 31. At the end of the synchronization process, the gears 25 of the wheel pass through the ring gear 23 of the locking ring 21 and mesh with the ring gear 27 of the clutch 29. At the end of the movement, the end surface 37 of the gear wheel 12 is in contact with the protrusion 36 of the shock absorber 35, while the latter is partially deformed. Further elastic deformation of the shock absorber to its maximum value is determined by the gap 38, corresponding to the permissible movement of the locking ring 21. In the absence of a gap 38, the synchronization process of the crown gear 12 disappears, which affects the inclusion of a reduction gear. The gear wheel 12 is stopped, the power circuit is closed. The moment from the sun gear 7 is transmitted to the carrier 11, changing in the direction of increase.

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.The direct transmission of the demultiplier is activated when air is supplied under pressure to the sub-piston space 20 of the pneumatic cylinder 18. The shaft 16 of the piston 17 moves the crown gear 12 and the locking ring 22 from the inner wall 31 to the teeth 26 of the wheel 12 with the teeth of the crown 28 of the coupling 30 with a fork 13. Connection two rotating links of the ring gear 12 with the carrier 11 blocks the planetary gear 1. The moment from the sun gear 7 is transmitted directly to the carrier 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.In FIG. 6 is a graph of the oscillatory processes occurring in the demultiplier when the links are engaged and operating in a lower gear. Dependence

characterizes the change in the amplitude of oscillatory processes as a function of time without damping, the dependence

when using a shock absorber and a damper. From the graph of FIG. 6 it is obvious that the amplitude X ₂ characterizing the dynamic shock when turned on, and the amplitude

when working on the lower range when using a shock absorber and damper less than the amplitudes X ₁ and

oscillatory processes occurring without dampers.

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.Thus, in the presented demultiplicator containing a planetary gear assembly assembled in the internal cavity of the housing connected to the gearbox crankcase, on the output shaft of which there is a sun gear connected kinematically with a crown gear having axial movement with a fork located in its outer groove and connected to the piston shaft of the pneumatic cylinder, when air is supplied under pressure to one of the sub-piston spaces and alternately engages the teeth of the wheel through the locking rings, placed in it on both sides of the satellites mounted in the carrier with gear rims of the couplings, one of which is attached to the inner wall of the housing, the other is mounted on a constantly rotating link of the row when using a shock absorber with a protrusion that resiliently restricts the movement of the gear while holding it with the fork in position the included reduction gear and a damper deformed into an annular recess on the outer surface of the gear, the absorption of disturbing forces acting on the planetary links is ensured second row, and when the work shift stage on the downshift, reduced dynamic shocks and vibrations, improved machinery performance.

Claims

1. 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 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, отличающийся тем, что в канавке стенки корпуса установлен амортизатор с выступом, упруго ограничивающим перемещение зубчатого колеса при удержании его вилкой в положении включенной понижающей передачи, при этом в кольцевое углубление на наружной поверхности коронного зубчатого колеса деформирован успокоитель.1. A gearbox containing a planetary gear assembly assembled in the internal cavity of the housing connected to the gearbox crankcase, on the output shaft of which there is a sun gear connected kinematically with a ring gear having axial movement with a fork located in its outer groove and connected to the shaft the piston of the pneumatic cylinder, when air is supplied under pressure into one of the sub-piston spaces and alternately engages the teeth of the wheel through locking rings placed in it on both sides satellites mounted in the carrier with gear crowns of the couplings, one of which is attached to the inner wall of the housing, the other is mounted on a constantly rotating link of the row, characterized in that a shock absorber is installed in the groove of the housing wall with a protrusion that elastically limits the movement of the gear while holding it with a fork in the downshift position, while the damper is deformed into the annular recess on the outer surface of the crown gear.

2. Демультипликатор по п.1, отличающийся тем, что максимальная упругая деформация амортизатора определена зазором, соответствующим допустимому осевому перемещению блокирующего кольца.2. The multiplier according to claim 1, characterized in that the maximum elastic deformation of the shock absorber is determined by the gap corresponding to the permissible axial movement of the locking ring.

3. Демультипликатор по п.1, отличающийся тем, что 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.3. The demultiplier according to claim 1, characterized in that the shock absorber consists of several separate elements inserted into the blind holes of the inner wall of the housing, evenly spaced around in a circle in contact with the end surface of the ring gear.