RU2063884C1 - Multiple speed gearbox - Google Patents
Multiple speed gearbox Download PDFInfo
- Publication number
- RU2063884C1 RU2063884C1 RU92006378A RU92006378A RU2063884C1 RU 2063884 C1 RU2063884 C1 RU 2063884C1 RU 92006378 A RU92006378 A RU 92006378A RU 92006378 A RU92006378 A RU 92006378A RU 2063884 C1 RU2063884 C1 RU 2063884C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gear
- gearbox
- demultiplier
- output shaft
- carriage
- Prior art date
Links
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 3
- 230000009365 direct transmission Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000011022 operating instruction Methods 0.000 description 1
- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Structure Of Transmissions (AREA)
- Mechanical Operated Clutches (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и, в частности, может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств для преобразования крутящего момента зубчатыми передачами с различными передаточными числами. The invention relates to the field of mechanical engineering and, in particular, can be used in vehicle transmissions to convert torque to gears with different gear ratios.
Известна многоступенчатая коробка передач транспортного средства, содержащая основной редуктор и демультипликатор заднего расположения, выходной вал которого размещен соосно выходному валу названного редуктора и изготовлен с внешним зубчатым венцом, кроме того, демультипликатор оснащен фрикционно-зубчатым механизмом включения прямой и понижающей передач, выполненным в виде синхронизатора двухстороннего действия (см. Созинов Г.И. Двигатель ЯМЗ-238Н: Инструкция по эксплуатации -2-3 издание Ярославль: Ярославский моторный завод, 1978, с.139). A multi-stage gearbox of a vehicle is known, comprising a main gearbox and a rear-mounted demultiplier, the output shaft of which is placed coaxially with the output shaft of the said gearbox and is made with an external gear ring, in addition, the demultiplier is equipped with a friction-gear mechanism for engaging direct and lower gears made in the form of a synchronizer double-acting (see. Sozinov G.I. YaMZ-238N Engine: Operating Instructions -2-3 Edition Yaroslavl: Yaroslavl Motor Plant, 1978, p.139).
Данная коробка передач имеет низкий коэффициент полезного действия в связи с наличием деталей вращающихся вхолостую (как минимум четыре пары зубчатых колес) и многочисленных узлов трения, которые вместе взятые существенно увеличивают потери мощности внутри рассматриваемого агрегата на преодоление моментов инерции вращающихся масс и сил трения. This gearbox has a low efficiency due to the presence of parts rotating idle (at least four pairs of gears) and numerous friction units, which together significantly increase the power loss inside the unit in question to overcome the moments of inertia of rotating masses and friction forces.
Известна многоступенчатая коробка передач транспортного средства, содержащая основной редуктор и демультипликатор заднего расположения, представляющий собой однорядный планетарный механизм. Выходной вал демультипликатора размещен соосно выходному валу названного редуктора и изготовлен с внешним зубчатым венцом, кроме того, демультипликатор оснащен фрикционно-зубчатым механизмом включения прямой и понижающей передач, выполненным в виде синхронизатора двухстороннего действия (см. Осепчугов В.В. Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета: Учебник для студентов вузов по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство" М: Машиностроение, 1989, с.65, рис.42). A multi-stage gearbox of a vehicle is known, comprising a main gearbox and a rear-range gearbox, which is a single-row planetary gear. The output shaft of the demultiplicator is placed coaxially with the output shaft of the aforementioned gearbox and is made with an external gear ring, in addition, the demultiplier is equipped with a friction-gear mechanism for engaging direct and lower gears made in the form of a double-acting synchronizer (see Osepchugov V.V. Frumkin A.K. Automobile: Structural analysis, calculation elements: A textbook for university students with a degree in Automobiles and the Automotive Economy M: Mechanical Engineering, 1989, p. 65, Fig. 42).
В конструкции этой коробки передач частично устранены недостатки, присущие рассмотренному выше агрегату. Так, например, на основном режиме ее работы (в демультипликаторе включена прямая передача) отсутствует потери мощности на совершение работы силами трения скольжения в полюсах зацепления зубчатых колес планетарного механизма (планетарный механизм сблокирован кареткой синхронизатора). Однако блокировка планетарного механизма влечет за собой увеличение инерционных масс и потери мощности на преодоление моментов инерции его деталей (солнца, водила, эпицикла и сателлитов), вращающихся как одно целое, становятся ощутимыми, что приводит к снижению КПД коробки передач в целом. Вместе с этим данная многоступенчатая коробка передач по количеству существенных и косвенных признаков имеет наибольшее сходство с предлагаемой конструкцией. The design of this gearbox partially eliminated the disadvantages inherent in the above unit. So, for example, in the main mode of its operation (direct transmission is turned on in the demultiplicator), there is no power loss to perform work by sliding friction forces at the gearing poles of the planetary gears (the planetary mechanism is blocked by the synchronizer carriage). However, the blocking of the planetary mechanism entails an increase in inertial masses and loss of power to overcome the moments of inertia of its parts (sun, carrier, epicyclic and satellites) rotating as a whole, become noticeable, which leads to a decrease in the efficiency of the gearbox as a whole. At the same time, this multistage gearbox has the greatest similarity to the proposed design in terms of the number of significant and indirect features.
Целью настоящего изобретения является повышение КПД многоступенчатой коробки передач путем уменьшения ее инерционной мощности. The aim of the present invention is to increase the efficiency of a multi-stage gearbox by reducing its inertial power.
Для достижения этой цели эпициклическая шестерня демультипликатора жестко крепится к корпусу основного редуктора и на ее ступице с возможностью свободного вращения установлены водило и солнечная шестерня однорядного планетарного механизма (демультипликатора), фрикционно-зубчатый механизм переключения передач в демультипликаторе снабжен дополнительно синхронизатором одностороннего действия, причем каретка синхронизатора двухстороннего действия установлена на шлицах выходного вала основного редуктора, а каретка синхронизатора одностороннего действия во внутреннем зубчатом венце водила, при этом обе каретки расположены с возможностью взаимного свободного вращения и кинематически связаны при поступательном движении, кроме того, солнечная шестерня и выходной вал демультипликатора снабжены дополнительными зубчатыми венцами. To achieve this, the epicyclic gear of the demultiplicator is rigidly attached to the main gear housing and a carrier and a sun gear of a single-row planetary gear (demultiplicator) are mounted on its hub with the possibility of free rotation, the friction-gear gear shifting mechanism in the demultiplicator is additionally equipped with a single-acting synchronizer, and the synchronizer carriage double-acting is installed on the splines of the output shaft of the main gearbox, and the synchronizer carriage is double-acting in the inner gear rim of the carrier, while both carriages are located with the possibility of mutual free rotation and kinematically connected during translational motion, in addition, the sun gear and the output shaft of the demultiplier are equipped with additional gear rims.
На чертеже представлена схема предлагаемой многоступенчатой коробки передач. К корпусу основного редуктора 1 жестко крепится эпициклическая шестерня 2 демультипликатора, представляющего собой однорядный планетарный механизм, состоящий из солнечной шестерни 3, водила 4, сателлитов 5 и эпициклической шестерни 2. Солнечная шестерня 3 и водило 4 установлены на ступице шестерни 2 с возможностью свободного вращения. Выходной вал 6 демультипликатора размещен соосно выходному валу 7 основного редуктора 1 и изготовлен с внешним зубчатым венцом 8. Каретка 9 синхронизатора двухстороннего действия установлена на шлицах вала 7, а каретка 10 во внутреннем зубчатом венце 11 водила 4 и кроме внешнего зубчатого венца 12, она имеет внутренний зубчатый венец 13. Каретки 9 и 10 расположены с возможностью взаимного свободного вращения и кинематически связаны при поступательном движении. Cолнечная шестерня 3 и выходной вал 6 демультипликатора снабжены дополнительными зубчатыми венцами 14 и 15 соответственно. The drawing shows a diagram of the proposed multi-stage gearbox. An epicyclic gear 2 of the demultiplier is rigidly attached to the body of the main gearbox 1, which is a single-row planetary gear consisting of a sun gear 3, carrier 4, satellites 5 and an epicyclic gear 2. The sun gear 3 and carrier 4 are mounted on the hub of gear 2 with the possibility of free rotation. The output shaft 6 of the demultiplier is placed coaxially with the output shaft 7 of the main gearbox 1 and is made with an external gear ring 8. The carriage 9 of the double-acting synchronizer is mounted on the splines of the shaft 7, and the carriage 10 in the internal gear ring 11 drove 4 and, in addition to the external gear ring 12, it has internal gear ring 13. The carriages 9 and 10 are arranged with the possibility of mutual free rotation and are kinematically connected during translational motion. The sun gear 3 and the output shaft 6 of the demultiplier are equipped with additional gear crowns 14 and 15, respectively.
Работа многоступенчатой коробки передач. Multistage gearbox operation.
На чертеже показано исходное положение деталей, соответствующее нейтральной передаче в демультипликаторе. При включении в основном редукторе 1 любой передачи (кроме нейтральной) вращение через принадлежащие ей зубчатые колеса подводится к валу 7 и через шлицевое соединение передается каретке 9 синхронизатора двухстороннего действия. Поскольку внешние зубчатые венцы каретки 9 не находятся в зацеплении с зубчатыми венцами 14 и 15, то остальные детали демультипликатора остаются неподвижными. The drawing shows the initial position of the parts corresponding to the neutral gear in the demultiplier. When you turn on the main gearbox 1 of any gear (except neutral), the rotation through the gears belonging to it is brought to the shaft 7 and through the splined connection is transmitted to the carriage 9 of the double-acting synchronizer. Since the outer gear rims of the carriage 9 are not meshed with the gear rims 14 and 15, the remaining parts of the demultiplier remain stationary.
Перемещением синхронизаторов в демультипликаторе влево осуществляется включение понижающей передачи. В этом случае выравниваются угловые скорости вала 6 и водила 4, синхронизатором одностороннего действия, а вала 7 и солнечной шестерни 3 синхронизатором двухстороннего действия. Далее жестко блокируются соответственно вал 6 и водило 4 кареткой 10, а вал 7 и солнечная шестерня 3 -- кареткой 9. При включении в основном редукторе любой передачи вращение от его вала 7 подводится каретка 9, от нее через зубчатый венец 14 и солнечную шестерню 3 передается сателлитам 5. Сателлиты 5, обкатываясь по зубьям жестко прикрепленной к корпусу основного редуктора 1 эпициклической шестерни 2, увлекают за собой водило 4, принуждая его вращаться в ту же сторону, что и вал 7. 0Далее вращение от водила 4 на вал 6 передается через зубчатые венцы 11, 12, 13 и 8. Размещение кареток 9 и 10 с возможностью взаимного свободного вращения позволяет им, а также солнечной шестерне 3 и водилу 4 и, следовательно, валам 7 и 6, с которыми они жестко соединены упомянутыми каретками, вращаться с разными угловыми скоростями. Частота вращения вала 6 по сравнению с частотой вращения вала 7 уменьшается в соответствии с конструктивно заданным внутренним передаточным числом планетарного механизма. By moving the synchronizers in the demultiplicator to the left, a reduction gear is engaged. In this case, the angular speeds of the shaft 6 and the carrier 4 are aligned, the synchronizer is single-acting, and the shaft 7 and the sun gear 3 are synchronized with double-acting. Then, shaft 6 and carrier 4 are rigidly blocked respectively by carriage 10, and shaft 7 and sun gear 3 by carriage 9. When the main gearbox of any gear is engaged, rotation from its shaft 7 is brought in by carriage 9, from it through gear ring 14 and sun gear 3 transmitted to satellites 5. Satellites 5, running around the teeth of an epicyclic gear 2 rigidly attached to the main gearbox body 1, carry the carrier 4 along, forcing it to rotate in the same direction as shaft 7. 0 Further, the rotation from carrier 4 to shaft 6 is transmitted through ring gears 11, 12, 13 8. Placing the carriages 9 and 10 are mutually free rotation allows them, as well as the sun gear 3 and gear frame 4 and hence the shafts 7 and 6 with which they are rigidly connected to the said carriages, rotate at different angular velocities. The frequency of rotation of the shaft 6 in comparison with the frequency of rotation of the shaft 7 is reduced in accordance with the structurally specified internal gear ratio of the planetary gear.
Рассматривая различные режимы использования предлагаемой многоступенчатой коробки передач, на наш взгляд, целесообразно обратить внимание на ее работу в основном режиме, то есть при включенной прямой передаче в демультипликаторе. По данным заслуженного деятеля науки и техники БССР доктора технических наук профессора А.И.Гришкевича продолжительность работы в таком режиме прототипа составляет около 96% от общего объема его использования (см. Проектирование трансмиссий автомобилей: справочник / под общ. ред. А.И. Гришкевича М: Машиностроение, 1984, с. 55, табл.2.9). Поскольку функциональное назначение и условия работы предлагаемой коробки передач и прототипа остаются неизменными, представляется возможным утверждать, что для ее применения в основном режиме будет такой же, как указывалось выше. Considering the various modes of use of the proposed multi-stage gearbox, in our opinion, it is advisable to pay attention to its operation in the main mode, that is, with direct gear in the demultiplier. According to the data of the Honored Worker of Science and Technology of the BSSR, Doctor of Technical Sciences, Professor A.I. Grishkevich M: Mechanical Engineering, 1984, p. 55, Table 2.9). Since the functional purpose and operating conditions of the proposed gearbox and prototype remain unchanged, it seems possible to assert that for its use in the main mode it will be the same as indicated above.
Для сравнения значения инерционной мощности прототипа и предлагаемой коробки передач в рассматриваемом режиме их работы с учетом непостоянного характера движения машины воспользуемся следующим математическим выражением:
где Nj инерционная мощность, потребная для ускоренного вращения основных деталей механизма;
θ момент инерции вращающихся деталей механизма, приведенный к одному из его валов;
w угловая скорость упомянутого вала.To compare the values of the inertial power of the prototype and the proposed gearbox in the considered mode of their operation, taking into account the unstable nature of the movement of the machine, we use the following mathematical expression:
where N j the inertial power required for accelerated rotation of the main parts of the mechanism;
θ moment of inertia of the rotating parts of the mechanism, reduced to one of its shafts;
w angular velocity of said shaft.
Анализ приведенной формулы показывает, что уменьшение инерционной мощности механизма (повышение его КПД) при прочих равных условиях (равнозначность габаритных и массовых показателей вращающихся деталей, значений их угловых скоростей и ускорений и т.п.) возможно за счет сокращения числа вращающихся деталей, что и реализовано в предлагаемой конструкции: на прямой передаче вращаются валы основного редуктора, демультипликатора и соединяющий их синхронизатор. У прототипа в этом случае, кроме выше названных деталей, подвержены совместному вращению эпициклическая и солнечная шестерня, водило и сателлиты, то есть детали, обладающие внушительными габаритами и массой. Это увеличивает потери мощности на преодоление их моментов инерции, и следовательно КПД прототипа по сравнению с КПД предлагаемой коробкой передач будет ниже. An analysis of the above formula shows that a decrease in the inertial power of the mechanism (increasing its efficiency), all other things being equal (equivalence of overall and mass indicators of rotating parts, values of their angular velocities and accelerations, etc.) is possible by reducing the number of rotating parts, which implemented in the proposed design: in direct transmission, the shafts of the main gearbox, demultiplicator and the synchronizer connecting them rotate. The prototype in this case, in addition to the above-mentioned parts, is subject to joint rotation of the epicyclic and sun gear, carrier and satellites, that is, parts with impressive dimensions and mass. This increases the power loss to overcome their moments of inertia, and therefore the efficiency of the prototype compared with the efficiency of the proposed gearbox will be lower.
Таким образом, жесткое крепление эпициклической шестерни демультипликатора к корпусу основного редуктора многоступенчатой коробки передач, установка на ступице этой шестерни водила и солнечной шестерни с возможностью свободного вращения, снабжение фрикционно-зубчатого механизма переключения передач в демультипликаторе дополнительным синхронизатором одностороннего действия, установка каретки синхронизатора двухстороннего действия на шлицах выходного вала основного редуктора, а каретки синхронизатора одностороннего действия во внутреннем зубчатом венце водила, расположение обеих кареток с возможностью взаимного свободного вращения и их кинематическая связь при поступательном движении, изготовление солнечной шестерни и выходного вала демультипликатора с дополнительными венцами придает многоступенчатой коробке передач новые конструктивные особенности, неизвестные из других технических решений. Эти обязанности состоят в том, что изменилась форма и взаимное расположение: выходных валов основного редуктора и демультипликатора; водила, эпициклической и солнечной шестерен планетарного механизма, деталей фрикционно-зубчатого механизма, в которой дополнительно включен синхронизатор одностороннего действия. Это позволило полностью исключить вращение деталей планетарного механизма при работе коробки передач на основном режиме, то есть снизить ее инерционную мощность, тем самым повысить КПД и достичь цели изобретения. Thus, rigid fastening of the epicyclic gear of the demultiplicator to the main gear case of the multi-stage gearbox, installation of a carrier and a sun gear with the possibility of free rotation on the hub of this gear, supply of the friction-gear gear shift mechanism in the demultiplicator with an additional single-acting synchronizer, installation of a double-acting synchronizer carriage on splines of the output shaft of the main gearbox, and the single-acting synchronizer carriage in the internal gear ring of the carrier, the location of both carriages with the possibility of mutual free rotation and their kinematic connection during translational motion, the manufacture of the sun gear and the output shaft of the demultiplier with additional crowns gives the multistage gearbox new design features unknown from other technical solutions. These duties consist in the fact that the shape and relative position of the output shafts of the main gearbox and demultiplier have changed; carrier, epicyclic and sun gears of the planetary mechanism, details of the friction-gear mechanism, in which the synchronizer is also single-acting. This made it possible to completely exclude the rotation of the details of the planetary mechanism during operation of the gearbox in the main mode, that is, to reduce its inertial power, thereby increasing the efficiency and achieving the objective of the invention.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU92006378A RU2063884C1 (en) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | Multiple speed gearbox |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU92006378A RU2063884C1 (en) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | Multiple speed gearbox |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU92006378A RU92006378A (en) | 1995-08-27 |
| RU2063884C1 true RU2063884C1 (en) | 1996-07-20 |
Family
ID=20132091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU92006378A RU2063884C1 (en) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | Multiple speed gearbox |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2063884C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2725568C1 (en) * | 2019-06-20 | 2020-07-02 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") | Planet range gear of multiple-speed gearbox |
-
1992
- 1992-11-16 RU RU92006378A patent/RU2063884C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета: Учебник для студентов вузов по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство" - М., Машиностроение, 1989, стр.65, рис.42. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2725568C1 (en) * | 2019-06-20 | 2020-07-02 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") | Planet range gear of multiple-speed gearbox |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3410157A (en) | Power transmission | |
| US5106352A (en) | Multispeed automatic transmission for automobile vehicles | |
| US4774856A (en) | Planetary gear train | |
| US4976670A (en) | Power transmission | |
| EP0078124B1 (en) | Vehicle transmission | |
| US3915033A (en) | Three speed forward-reverse planetary transmission | |
| US5755636A (en) | Multiple-speed automatic transmission for an automotive vehicle | |
| US3575066A (en) | Transmission | |
| US4528870A (en) | Transmission for vehicles, in particular for automobiles with front wheel drive | |
| US3789697A (en) | Torque converters | |
| US5078663A (en) | Motor vehicle automatic transmission | |
| JPH0697065B2 (en) | Automatic transmission | |
| US3209618A (en) | Transmission gear for motor vehicles | |
| US3916710A (en) | Transmissions | |
| US4144776A (en) | Change-speed planetary transmission | |
| US5716298A (en) | Multiple-speed automatic transmission for an automotive vehicle | |
| US3446094A (en) | Torque split-type automatic speed change device | |
| US5554079A (en) | Gear train of an automatic five-speed transmission for a vehicle | |
| GB1238612A (en) | ||
| US3290878A (en) | Power transmission system for a gas turbine engine | |
| RU2063884C1 (en) | Multiple speed gearbox | |
| US3862581A (en) | Four speed transmission | |
| US3763718A (en) | Hydromechanical transmission | |
| US3951010A (en) | Extended range four speed transmission | |
| US3054307A (en) | Transmission including a hydro-dynamic torque converter, particularly for motor vehicles |