Кинематические схемы планетарных механизмов АКПП

Итак, как уже отмечалось, планетарные механизмы появились на автомобилях в начале ХХ-го столетия. И первым серийно выпускаемым автомобилем с планетарной, но не автоматической, коробкой передач был знаменитый ФОРД-Т. Это была коробка, позволяющая реализовать две передачи переднего хода, одна из которых прямая, и одну передачу заднего хода. Она состоит из двух планетарных рядов (характерной особенностью которых было положительное значение внутреннего передаточного отношения при остановленном водиле) двух ленточных тормозов и одной блокировочной муфты (рис.1). Причем водило для этих двух планетарных рядов является общим элементом, и одновременно ведущим звеном 0.

Рис.1.

   При затяжке тормоза звена 2 коробка работает в редукторном режиме, а при включении тормоза звена 1 реализуется передача заднего хода. Включение блокировочной муфты, установленной между ведущим звеном 0 и ведомым Х приводит к полной блокировки планетарного механизма, что соответствует прямой передачи. Конструкция этой коробки была далеко несовершенной, и, кроме того, наличие двух передач было явно не достаточно, но все равно она долгое время использовалась на автомобилях ФОРД-Т.

Прежде, чем рассмотреть кинематические схемы построения планетарных механизмов современных АКПП, познакомимся с основными элементами планетарных механизмов. Любой планетарный механизм (рис.2) состоит из ведущего звена (О), ведомого звена (Х), звеньев (1,2, 3,…), планетарных рядов (ПР1, ПР2,…) и трех типов элементов управления: тормозов (Т1, Т2,…), блокировочных муфт (М1, М2,…) и муфт свободного хода (А1, А2,…).

Как правило, современные АКПП состоят из двух или трех планетарных рядов. Причем, используются в основном планетарные ряды второго класса, т.е. планетарные ряды с отрицательным внутренним передаточным отношением.

Тормоз предназначен для остановки (блокировки с картером) звеньев планетарного механизма. При включении тормоза какого-либо звена его угловая скорость становится равной нулю, так, например, при включении тормоза Т1 (рис.2) угловая скорость первого звена ω₁=0. Тормоз может быть ленточным (Т1), дисковым (Т2) или в качестве тормоза может быть использована муфта свободного хода (А1).

Блокировочная муфта служит для жесткого соединения (блокировки) любых двух звеньев планетарного механизма. При ее включении угловые скорости звеньев, которые она соединяет, становятся равными. Например, включение муфты М1 (рис.

2) приведет к тому, что угловая скорость второго звена станет равной угловой скорости ведущего звена 0. В качестве блокировочных муфт в АКПП используются дисковые муфты (М1) или муфты свободного хода (А2).

Рис.2.

 

В теории планетарных механизмов планетарные коробки передач принято классифицировать по числу степеней свободы, которыми они обладают в случае полного выключения всех элементов управления. Коробки бывают:

·        двухстепенными;

·        трехстепенными;

·        четырехстепенными и т.д.

Для включения передачи в случае двухстепенной коробки передач, необходимо воздействовать на один элемент управления. Причем, если это будет блокировочная муфта, то коробка полностью заблокируется, что соответствует прямой передаче. Если коробка передач обладает тремя степенями свободы, то для включения передачи необходимо воздействовать на два элемента управления. При этом одновременное включение двух блокировочных муфт приведет к блокировке коробки передач, т.е. ее передаточное отношение будет равно 1. В случае четырехстепенной коробки передач для включения передачи необходимо воздействие на три элемента управления и т.д.

Определить количество степеней свободы любой планетарной коробки передач достаточно просто. Для этого можно воспользоваться формулой Чебышева:

W = n — k_мех

где W- число степеней свободы;

       n – число звеньев, включая ведущее и ведомое;

       k_мех – число планетарных рядов, входящих в состав планетарной коробки передач.

Так, например, коробка передач автомобиля ФОРД-Т (рис. 1) обладает двумя степенями свободы:

W=4-2=2,

а коробка передач, кинематическая схема которой представлена на рисунке 2, обладает тремя степенями свободы:

W=5-2=3.

В настоящее время в АКПП используются планетарные механизмы с тремя и четырьмя степенями свободы.

Долгое время легковые автомобили оснащались трехскоростными автоматическими коробками передач. Причем, как правило, они строились по одной из двух кинематических схем:

·        схеме Симпсона;

·        схеме, в которой используется планетарный ряд со сцепленными сателлитами.

Схема Симпсона — схема, которая состоит из двух последовательно расположенных планетарных рядов (рис.8). Оба ряда относятся ко второму классу планетарных механизмов, т. е. их внутренние передаточные отношения при остановленном водиле имеют отрицательные значения. Для  управления используются две блокировочные муфты, два ленточных тормоза и муфта свободного хода. Особенностью является объединенные в одно звено малые центральные колеса (МЦК) этих двух планетарных рядов. Большое центральное колесо (БЦК) первого планетарного ряда и общие МЦК могут через две  блокировочные муфты жестко соединяться с ведущим валом (О).  Водило второго планетарного ряда оборудовано тормозом. Ведомое звено (Х) входит в оба планетарных ряда – в первый в качестве водила, а во второй в качестве БЦК. Схема Симпсона позволяет реализовать следующие режимы:

· нейтраль;

· две понижающие передач;

· прямую передачу;

· задний ход.

 

Рис. 8.

В схеме со сцепленными сателлитами (рис.9) два планетарных ряда, также относящихся ко второму классу планетарных рядов, имеют общее водило с тремя парами сцепленных сателлитов. Каждая такая пара состоит из одного короткого и одного длинного сателлита. Каждое из двух независимых малых центральных колес имеют зацепление с одним из двух сцепленных сателлитов. Кроме того, имеется одно БЦК, которое входит в зацепление с длинными сателлитами. Для управления используются две блокировочные муфты, два тормоза и одна  обгонная муфта. Схема позволяет реализовать следующие режимы:

· нейтраль;

· две понижающие передач;

· прямую передачу;

· задний ход.

Рис. 9.

 Необходимость повышения топливной экономичности транспортных средств привело к тре­бованию дополнения трехскоростных АКПП четвертой, повышающей, пе­редачей. Здесь разработчики пошли двумя путями:

• стали искать новые кинематические схемы с це­лью получения четвертой передачи;

·        дополнили уже существующие трехскоростные схемы допол­нительным, так называемым, повышающим планетарным рядом.

Причем повышающий планетарный ряд устанавливается как перед основной коробкой передач (рис.10), так и после нее (рис.11).

Рис.10

Рис. 11.

 

В повышающем планетарном ряду ведущим звеном является водило, а ведомым — большое центральное колесо. Этот ряд, как правило, оборудован блокировочной муфтой, муфтой свободного хода, дублирующей блокировочную муфту, и тормозом малого центрального колеса. На первых трех передачах переключения происходят в основной трехступенчатой коробке передач, а повышающий планетарный ряд заблокирован с помощью муфты свободного хода или блокировочной муфты (рис.10, 11). Для получения повышающей передачи в основной коробке включается третья (прямая) передача, а повышающий планетарный ряд разблокируется и в нем включается тормоз малого центрального колеса, что соответствует формированию повышающей передачи.

Использование повышающего планетарного ряда приводит к тому, что коробка передач становится четырехстепенной:

W = n — k_мех = 7-3 = 4.

Поэтому для получения жесткой кинематической связи между ведущим и ведомым звеньями необходимо включить три элемента управления.

В настоящее время, практически, все фирмы, занимающиеся разработкой автоматических коробок передач, выпускают четырехступенчатые коробки, построенные с помощью двух планетарных рядов. Все эти коробки передач обладают тремя степенями свободы, что несколько упрощает их систему управления. Ниже представлены кинематические схемы четырехскоростных коробок передач основных фирм, занимающихся производством автоматических коробок передач.

По материалам сайта www.tahoe.ru

Более 2000 руководств по ремонту и техническому обслуживанию автомобилей различных марок

Планетарная передача АКПП ZF 5HP19

________________________________________________________________________________________

Пять передач движения вперед и задний ход в коробки-автомат ZF 5HP19 / 5HP18 (01L, 01V) автомобилей Фольксваген Пассат, Ауди А4, А6, БМВ 320, БМВ 525 обеспечиваются планетарным рядом типа Ravigneaux и включенным последовательно с ним простым планетарным рядом.

Для сравнения: 4-ступенчатая коробка передач имела только один планетарный ряд типа Ravigneaux.

Планетарный ряд состоит из:

— одной большой и одной малой солнечных шестерен,

— одного водила с тремя большими и тремя малыми сателлитами,

— одной коронной шестерни.

Включенный последовательно за ним планетарный ряд АКПП 5HP19:

— одной солнечной шестерни,

— одного водила с тремя сателлитами,

— одной коронной шестерни.

Рис.108

Планетарный ряд типа Ravigneaux:

Муфта А — приводит большую солнечную шестерню

Тормоз С — удерживает малую солнечную шестерню

Муфта В — приводит малую солнечную шестерню

Тормоз D (Механизм свободного хода D) — удерживает водило

Муфта Е — приводит водило

Замыкающий планетарный ряд:

Тормоз G — удерживает солнечную шестерню

Муфта F — приводит солнечную шестерню

Рис.109

Соединенные между собой коронные шестерни служат для передачи крутящего момента с планетарного ряда типа Ravigneauх на замыкающий планетарный ряд.

Передача крутящего момента на выходной вал коробки-автомат ZF5HP19 автомобилей VW Passat, Audi A4, A6, BMW 320, BMW 525 производится через водило замыкающего планетарного ряда.

Поток мощности АКПП ZF 5HP19

Рис.110

Первая передача

Муфта А — приводит большую солнечную шестерню. Механизм свободного хода D — блокирует и удерживает водило, в результате большая солнечная шестерня приводит сателлиты, сателлиты приводят коронную шестерню, коронная шестерня первого планетарного ряда вращается совместно с коронной шестерней замыкающего ряда.

Тормоз G — удерживает солнечную шестерню замыкающего ряда, в результате коронная шестерня этого ряда приводит через его сателлиты

Рис.111

Вторая передача

Муфта А — приводит большую солнечную шестерню, а большая солнечная шестерня приводит сателлиты.

Тормоз С — удерживает малую солнечную шестерню, в результате чего сателлиты обкатываются по малой солнечной шестерне и приводят коронную шестерню, а коронная шестерня первого ряда вращается совместно с коронной шестерней замыкающего ряда, включенного последовательно с первым.

Тормоз G — удерживает солнечную шестерню замыкающего ряда, в результате коронная шестерня этого ряда приводит сателлиты, которые обкатываются по солнечной шестерне и приводят выходной вал коробки передач.

Рис.112

Третья передача АКПП ZF5HP19

Муфта F — Коронная шестерня первого планетарного ряда вращается совместно с коронной шестерней замыкающего ряда. Приводит солнечную шестерню замыкающего ряда, а его сателлиты с водилом оказываются заблокированными.

При заблокированной планетарной передаче ее солнечная шестерня, водило и коронная шестерни вращаются в одном направлении с одинаковой частотой. Следовательно ее передаточное отношение равно 1:1.

Рис.113

Четвертая передача

Муфты А и Е — приводят водило и большую солнечную шестерню, в результате первый планетарный ряд блокируется, а его коронная шестерня вращается с частотой входного вала.

Замыкающий планетарный ряд работает так же, как на третьей передаче (т.е. в заблокированном состоянии).

Рис.114

Пятая передача

Муфта Е — приводит водило.

Тормоз С — блокирует малую солнечную шестерню, в результате сателлиты обкатываются по малой солнечной шестерне и приводят коронную шестерню, а коронная шестерня первого ряда вращается совместно с коронной шестерней замыкающего ряда.

Замыкающий ряд блокируется и работает так же, как на третьей и четвертой передачах.

Рис.115

Задний ход АКПП ZF 5HP19

Муфта В — приводит малую солнечную шестерню.

Тормоз D — удерживает водило, в результате малая солнечная шестерня заставляет вращаться сателлиты в обратную сторону, сателлиты вращают коронную шестерню (также в обратную сторону), а коронная шестерня первого ряда вращается совместно с коронной шестерней замыкающего ряда.

Тормоз G — удерживает солнечную шестерню замыкающего ряда, коронная шестерня приводит сателлиты, а сателлиты обкатываются на солнечной шестерне, приводя выходной вал коробки передач.

Переключение передач без разрыва потока мощности коробки автомат ZF5HP19 автомобилей VW Passat, Audi A4, A6, BMW 320, BMW 525 позволяет сгладить переходы между отдельными передачами.

Оно действует следующим образом: во время переключения передач крутящий момент распределяется между несколькими муфтами.

Прижимное усилие на включаемой муфте увеличивается, в то время как на выключаемой муфте оно уменьшается. Передаваемый включаемой муфтой крутящий момент постепенно увеличивается до его полной величины.

Регулирование процесса переключения без разрыва потока мощности осуществляется прибором управления.

На вход этого прибора необходимо подавать сигналы, соответствующие:

— частоте вращения вала двигателя,

— расходу топлива,

— частоте вращения входного вала,

— частоте вращения выходного вала коробки передач (скорости автомобиля).

Межосевой соосный дифференциал повышенного трения

Рис. 116

Межосевой дифференциал (типа Torsen) устанавливается на полноприводных автомобилях между приводами передних и задних колес. При увеличении разницы частот вращения передних и задних колес он автоматически блокируется.

Благодаря активному регулированию пробуксовывания колес улучшаются динамические качества автомобиля и повышается его курсовая устойчивость.

Дифференциал повышенного трения не требует внешнего регулирования распределения крутящего момента по осям автомобиля.

Срок службы этого дифференциала соответствует долговечности автомобиля. Обслуживание дифференциала в эксплуатации производить не нужно.

Межосевой дифференциал предотвращает пробуксовывание колес на дорогах, покрытых: снегом, льдом, грязью.

________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

• Сигнализация Starline A6
• Сигнализация Starline A8
• Сигнализация Starline A63
• Сигнализация Starline A92
• Сигнализация Starline A94
• Сигнализация Starline B6
• Сигнализация Starline B92
• Сигнализация Starline B94
• Сигнализация Starline E90 E91

_________________________________________________________________________________________

• Двигатель Toyota 3S-FE
• Двигатель Toyota 3S-GE
• Двигатель Toyota 4A-FE, 5A-FE
• Двигатель Toyota 4A-GE
• Двигатель Toyota 1AZ-FE
• Двигатель Mitsubishi 4G63
• Двигатель Mitsubishi 4G69
• Двигатель Mitsubishi 4G15
• Двигатель Mitsubishi 4G18
• Двигатель Mitsubishi 4M40
• АКПП ZF 5HP19
• АКПП ZF 6HP26 Ауди
• АКПП ZF 6HP19
• АКПП U250E
• АКПП Mitsubishi A4BF3
• Вариатор CVT
• АКПП Aisin Warner AW60-40LE
• АКПП Mitsubishi A4BF3

• Ремонт Kia Rio
• Ремонт Nissan Almera
• Ремонт Opel Astra
• Ремонт Renault Duster
• Ремонт Renault Logan
• Ремонт Renault Megane
• Ремонт Renault Megane 2
• Ремонт Renault Sandero Stepway
• Ремонт Renault Scenic
• Ремонт Toyota Corolla
• Ремонт Volkswagen Polo
• Ремонт Ford Focus
• Ремонт Ford Focus 2
• Ремонт Ford Fusion
• Ремонт Ford Mondeo
• Ремонт ВАЗ-2110
• Ремонт Лада Гранта
• Ремонт Лада Калина

Основы планетарных зубчатых передач

На первый взгляд планетарные зубчатые передачи, также известные как планетарные зубчатые передачи, кажутся довольно сложными. Безусловно, требуется опытный инженер-редуктор, чтобы овладеть всеми сложными аспектами конструирования этого типа зубчатой ​​передачи. Если вы продвинутый инженер по редукторам, этот пост не для вас. Но если вы ищете более общее представление о планетарных передачах, вы попали в нужное место.

Что такое планетарные передачи?

Планетарная передача состоит из трех типов шестерен: солнечной шестерни, планетарной шестерни и зубчатого венца. Солнечная шестерня расположена в центре (желтая) и передает крутящий момент на планетарные шестерни (синие), которые обычно устанавливаются на подвижном водиле (зеленые). Планетарные шестерни вращаются вокруг солнечной шестерни и входят в зацепление с внешним зубчатым венцом (розовый). Планетарные зубчатые передачи могут различаться по сложности от очень простых до сложных составных систем, в зависимости от области применения.

Изображение предоставлено Википедией

Где используются системы планетарной передачи?

Планетарные передачи часто используются, когда важны пространство и вес, но требуется значительное снижение скорости и крутящего момента. Это требование относится к различным отраслям, включая тракторы и строительную технику, где для привода колес требуется большой крутящий момент. Другие места, где вы найдете планетарные редукторы, включают турбинные двигатели, автоматические коробки передач и даже электрические шуруповерты.

Планетарные передачи способны создавать большой крутящий момент, поскольку нагрузка распределяется между несколькими планетарными передачами. Такое расположение также создает больше контактных поверхностей и большую площадь контакта между шестернями, чем традиционная система зубчатых колес с параллельными осями. Благодаря этому в нем более равномерно распределяется нагрузка и поэтому шестерни более устойчивы к повреждениям.

Производство планетарных шестерен

Навыки, необходимые для производства планетарных шестерен, такие же, как и для любого другого типа производства прецизионных шестерен. Gear Motions — ведущий производитель прецизионных зубчатых колес, специализирующийся на поставке нарезных и шлифованных зубчатых колес на заказ. У нас есть обширный портфель возможностей производства зубчатых колес, который включает в себя возможность производить все отдельные зубчатые колеса, составляющие систему планетарных передач. Чтобы узнать о конкретных производственных возможностях, таких как минимальный и максимальный диаметр, средний диаметр и ширина торца, посетите нашу страницу возможностей производства зубчатых колес. Обратите внимание, что мы не производим редукторы.

Компания Gear Motions также имеет большой опыт в разработке и проектировании зубчатых передач. Независимо от того, нужно ли вам спроектировать систему зубчатых передач с нуля или вам нужна помощь в изменении конструкции, мы будем работать с вами на протяжении всего процесса, чтобы гарантировать, что ваши шестерни спроектированы и изготовлены с точностью. Инженерные услуги включают обратное проектирование, проектирование для технологичности, прототипирование и модернизацию.

Дополнительная информация

Для получения более подробной информации о планетарных передачах мы рекомендуем следующие ресурсы:

• Американская ассоциация производителей зубчатых колес (AGMA)

AGMA часто предлагает образовательные курсы, поддерживающие профессиональное развитие работников зубообрабатывающей промышленности. Один из недавно предложенных курсов посвящен проектированию планетарных передач. Посетите веб-сайт AGMA, чтобы узнать о текущих предложениях курсов.

• Gear Talk с Чаком

Gear Talk with Chuck — блог, написанный Чарльзом Д. Шульцем для Gear Technology. Если вы активно работаете в индустрии передач, вы, вероятно, уже знакомы с ней. Gear Talk недавно опубликовал серию сообщений в блоге о планетарных передачах. Содержание основано на многолетнем опыте Шульца в производстве зубчатых передач и содержит значительный объем технических знаний. Если вы ищете информацию о планетарных передачах с уникальной точки зрения, обязательно ознакомьтесь с серией.

У вас есть конкретные вопросы по проектированию или производству планетарной передачи? Свяжитесь с Gear Motions! Наши инженеры по продажам будут работать с вами от начала до конца, чтобы убедиться, что ваш проект выполнен в соответствии с вашими требованиями.

См. Возможности Gear

Планетарная передача — Rohloff AG

Планетарная система передачи (или планетарная система, как она также известна) обычно состоит из солнечной шестерни с центральным шарниром, зубчатого венца и нескольких планетарных шестерен, которые вращаются между ними.

Эта концепция сборки объясняет термин «планетарная передача», поскольку планетарные шестерни вращаются вокруг солнечной шестерни, как в астрономическом смысле планеты вращаются вокруг нашего солнца.

Преимущество планетарной передачи определяется распределением нагрузки между несколькими планетарными шестернями. Таким образом, можно передавать высокие крутящие моменты, используя компактную конструкцию.

Узел шестерни 1 и узел шестерни 2 Rohloff SPEEDHUB 500/14 имеют две выбираемые солнечные шестерни. Первая ступень ступенчатой ​​планетарной шестерни входит в зацепление с солнечной шестерней №1. Вторая ступень шестерни входит в зацепление с солнечной шестерней №2. При соединении солнечной шестерни 1 или 2 с осью или при соединении солнечной шестерни 1 с зубчатым венцом возможны три варианта передаточного числа для каждой шестерни в сборе.

Пример шестерни в сборе (1) и (2)

Если в шестерне в сборе (1) или (2) выбрана прямая передача, солнечная шестерня 1 соединена с зубчатым венцом в шестерне в сборе (1) или шестерне в сборе (2) ) соответственно. Солнечная шестерня 1 и зубчатый венец затем вращаются вместе с одинаковой скоростью. Ступенчатые планетарные шестерни не раскручиваются. Таким образом, передаточное число составляет 1:1.

Шестерня в сборе (3) требует прямой передачи по тому же принципу. Солнечная шестерня 3 и зубчатый венец 3 соединены напрямую.

Пример узла шестерни №1

Входной сигнал от узла шестерни (1) передается через зубчатый венец. Когда солнечная шестерня 1 соединена с осью, первая ступень ступенчатой ​​планетарной шестерни проходит между неподвижной солнечной шестерней 1 и вращающимся зубчатым венцом. Один оборот зубчатого венца (зеленая стрелка) соответствует 0,682 оборота водила планетарной передачи (красная стрелка).

Пример узла шестерни № 2

В этом случае узла шестерни № 2 вход передается через водило планетарной передачи, а выход передается через зубчатый венец. Таким образом, соотношение вращения меняется на противоположное по сравнению с шестерней в сборе №1.