Трансмиссионное устройство, в частности для транспортного средства, и способы управления этим устройством - RU2117199C1
Код документа: RU2117199C1
Чертежи
Описание
Предлагаемое изобретение касается автоматического трансмиссионного устройства или автоматической трансмиссии с по меньшей мере двумя передаточными отношениями, предназначенного, в частности, для транспортного средства автомобиля.
Предлагаемое изобретение касается также способов управления таким трансмиссионным устройством.
Из публикации [1] известна автоматическая трансмиссия, в которой сцепление селективно соединяет между собой два вращательных элемента дифференциальной зубчатой передачи типа эпициклоидальной или планетарной передачи в зависимости от того, какая из двух противодействующих друг другу сил доминирует в данном случае. Здесь речь идет, например, об осевом толкающем усилии, производимом косозубым зубчатым венцом, смонтированным с возможностью осевого перемещения и стремящимся разжать упомянутое выше сцепление, противодействуя усилию обжимающих это сцепление пружин и/или усилию, производимому центробежным тахометрическим средством и стремящемуся обжать упомянутое выше сцепление. В том случае, когда сцепление в данной трансмиссии разжато, необходимо воспрепятствовать вращению некоторого третьего вращательного органа данного дифференциального зубчатого зацепления. Это может быть обеспечено при помощи холостого зубчатого колеса, мешающего этому третьему вращающемуся органу поворачиваться в обратном по отношению к нормальному направлении.
Этот тип автоматической трансмиссии весьма выгоден и имеет целый ряд преимуществ, поскольку базовый режим функционирования такой трансмиссии не требует ни внешних источников мощности, ни каких бы то ни было параметрических датчиков, ни специальных контуров или цепей управления. В данном случае именно само устройство передачи крутящего момента производит усилия, которые управляют его функционированием, и упомянутые выше усилия являются в то же время параметрами, необходимыми для управления данной автоматической трансмиссией.
Однако такое устройство передачи крутящего момента не обладает способностью непосредственно оптимизировать функционирование в режиме торможения двигателем, то есть в том случае, когда водитель отпускает педаль акселератора для того, чтобы двигатель обеспечил некоторое торможение автомобиля. В этом случае противодействующий движению автомобиля момент двигателя зависит только от скорости его вращения и не является, таким образом, указывающим на замедление или отрицательное ускорение, которого ожидает водитель данного автомобиля.
Кроме того, в том случае, когда величина крутящего момента определяется при помощи реакции косозубого зубчатого зацепления, эта реакция изменяет свое направление в процессе функционирования в режиме торможения двигателем и, таким образом, не стремится больше разжать упомянутое сцепление. И еще, в случае конструкции данной автоматической трансмиссии с использованием холостого колеса, даже если реакция косых зубьев зацепления была способна разжать упомянутое сцепление для создания таким образом одного из условий функционирования трансмиссии в качестве редуктора, другое условие такого функционирования будет оставаться не выполненным. Это означает, что в процессе функционирования в режиме торможения двигателем третий вращательный орган дифференциального зубчатого зацепления стремится повернуться не в обратную по отношению к нормальной сторону, но стремится повернуться с большой скоростью в своем нормальном направлении, чему упомянутое выше холостое колесо не может помешать.
Из публикации [2] известно также передаточное устройство аналогичного типа, но не использующее реакцию косозубого зубчатого зацепления. В конструкции этого устройства передачи крутящего момента предусмотрены некоторые первые средства, предназначенные для приложения к упомянутому тахометрическому средству некоторого дополнительного воздействия, модифицирующего определенным образом пороговое значение скорости вращения, при котором осуществляется изменение передаточного отношения, и некоторые вторые средства, предназначенные для иммобилизации или обездвиживания упомянутого третьего органа вращения и принуждения таким образом к функционированию в режиме торможения двигателем с пониженным в максимально возможной степени передаточным отношением. Однако передаточные устройства подобного типа требуют достаточно сложного управления, характеризуются опасностью ударов и на практике не обеспечивают использования режима торможения двигателем в оптимальных условиях.
В основу настоящего изобретения положена задача создать трансмиссионное устройство передачи крутящего момента или автоматическую трансмиссию такого типа, в котором средства селективного сцепления управлялись бы противодействующими друг другу и переменными по величине силами, но которое позволяло бы кроме того обеспечить функционирование в режиме редуктора в условиях, отличных от тех, которые определяются соотношением упомянутых выше противодействующих друг другу усилий, в частности, в том случае, когда двигатель данного автомобиля функционирует в режиме торможения.
В соответствии с предлагаемым изобретением трансмиссионное устройство содержит комбинацию вращающихся элементов, несущих зубчатые колеса, находящиеся во взаимном зубчатом зацеплении, причем средства селективного сцепления, находящиеся под действием противодействующих друг другу усилий, по меньшей мере одно из которых изменяется монотонным образом в зависимости от по меньшей мере одного функционального параметра трансмиссионного устройства, и холостое колесо, установленное для селективной активизации одного из двух упомянутых выше вращающихся элементов, когда средство селективного сцепления находится в состоянии разъединения. При этом упомянутая выше комбинация вращающихся элементов реализует два различных передаточных отношения в зависимости от того, находится ли упомянутое средство селективного сцепления в состоянии разъединения или, соответственно, в состоянии соединения.
Упомянутое трансмиссионное устройство содержит кроме того средства создания дополнительного механического воздействия, предназначенные для селективного воздействия на средства сцепления дополнительного усилия, поддерживающего одно из предварительно определенных состояний соединения или рассоединения соответствующего средства селективного сцепления и, следовательно, поддерживающего преобладание соответствующего передаточного отношения в данной трансмиссии. Это устройство содержит также средства активации, предназначенные для того, чтобы независимо от холостого зубчатого колеса установить вращательный элемент, связанный с этим холостым колесом, в состояние активации, соответствующее передаточному отношению, которое поддерживается упомянутым выше дополнительным усилием. Согласно изобретению в устройстве трансмиссионном упомянутые средства активации сопряжены механически со средствами создания упомянутого дополнительного воздействия, предназначенными для достижения упомянутого состояния активации, когда эти средства создания дополнительного воздействия поддерживают средство селективного сцепления в упомянутом выше предварительно определенном состоянии.
Упомянутые средства создания дополнительного воздействия вводят в предлагаемое трансмиссионное устройство некоторое усилие, которое имитирует возрастание или повторное появление одной из двух упомянутых выше противодействующих друг другу сил, в режиме обычного функционирования управляющих данным устройством, таким образом, чтобы в еще большей степени благоприятствовать функционированию данного устройства на одном из возможных передаточных отношений по сравнению со случаем автоматического управления трансмиссией только при помощи упомянутых противодействующих друг другу усилий. Это воздействие автоматически соединяется со специфической активацией вращательного элемента, связанного с холостым колесом. Можно также, например, легко и безопасно заставить функционировать предлагаемое трансмиссионное устройство на его наиболее пониженной передаче в любых обстоятельствах, когда это необходимо и желательно, в частности, при поступлении от двигателя отрицательного крутящего момента.
В предпочтительном варианте
практической реализации комбинация зубчатых зацеплений представляет собой дифференциальную зубчатую передачу, содержащую несколько находящихся во
взаимном зацеплении вращательных элементов, и средство
селективного соединения представляет собой фрикционное сцепление, смонтированное функционально между двумя вращающимися элементами для того,
чтобы избирательным образом заставить функционировать
упомянутую дифференциальную передачу на первом или на втором передаточном отношении, тогда как холостое колесо мешает вращательному элементу
реакции данной дифференциальной передачи поворачиваться в
обратном по отношению к нормальному направлению в том случае, когда упомянутое фрикционное сцепление обеспечивает возможность относительного
вращения между двумя его элементами. В этом случае в
предпочтительном варианте реализации предлагаемого изобретения предусматриваются:
- в качестве средств активации средства обездвиживания,
предназначенные для селективной блокировки
вращательного элемента реакции независимо от холостого колеса;
- средства приведения в движение, предназначенные для одновременного приведения в
движение упомянутых средств обездвиживания в
направлении обеспечения блокировки и средств создания дополнительного воздействия в направлении обеспечения разжатия фрикционного сцепления.
Упомянутые средства приведения в движение вызывают одновременно разжатие или отпускание сцепления и обездвиживание вращательного элемента реакции зубчатого зацепления даже в том случае, когда этот вращательный элемент стремится повернуться в нормальном или обычном направлении. Таким образом обеспечивается реализация условий, необходимых для того, чтобы данная дифференциальная зубчатая передача функционировала в качестве понижающего редуктора, даже если входной вал данной трансмиссии подвергается воздействию отрицательного по направлению крутящего момента, то есть крутящего момента, действующего в направлении, противоположном направлению фактического вращения (момент торможения).
В соответствии со вторым аспектом предлагаемого изобретения способ управления устройством передачи крутящего момента в соответствии с первым аспектом данного изобретения, в котором средства формирования упомянутых выше противодействующих друг другу силовых воздействий содержат упругие средства, стремящиеся соединить средства сцепления, отличается тем, что для приведения в движение выходного вала данного трансмиссионного устройства осуществляют активизацию средств создания дополнительного воздействия для установки средства селективного сцепления в состояние рассоединения наперекор или в отличие от упомянутых упругих средств таким образом, чтобы движение начиналось с наиболее коротким передаточным отношением.
Обычно говорят, что передаточное отношение является "малым", "коротким" или "низким" в том случае, когда это передаточное отношение соответствует относительно малой скорости вращения выходного вала трансмиссии по отношению к скорости вращения ее входного вала. В противоположном случае передаточное отношение называют "большим", "длинным" или "высоким".
В соответствии с третьим аспектом предлагаемого изобретения способ управления трансмиссионным устройством по первому аспекту этого изобретения отличается тем, что в том случае, когда крутящий момент, приложенный к входному валу данного трансмиссионного устройства, имеет направление, противоположное направлению вращения этого вала, селективно активизируются средства создания дополнительного воздействия при помощи дополнительного механического усилия для того, чтобы заставить комбинацию зубчатых зацеплений функционировать на своем наиболее коротком передаточном отношении.
В соответствии с четвертым аспектом предлагаемого изобретения способ управления трансмиссионным устройством по первому аспекту этого изобретения отличается тем, что упомянутые средства создания дополнительного механического воздействия активизируют в том случае, когда выявляется резкое и значительное затребование мощности со стороны водителя данного транспортного средства.
В соответствии с пятым аспектом предлагаемого изобретения способ управления трансмиссионным устройством по первому аспекту этого изобретения отличается тем, что средства создания дополнительного механического воздействия активизируют таким образом, что они обеспечивают приложение к средству селективного сцепления усилия, которое по величине превышает усилие, развиваемое центробежными грузиками и стремящееся соединить упомянутое средство сцепления, только в том случае, если усилие от центробежных грузиков соответствует скорости вращения, обеспечивающей возможность перехода от наиболее длинного к наиболее короткому из двух имеющихся передаточных отношений без риска превышения допустимой скорости вращения на входном валу данного устройства.
Другие особенности и преимущества предлагаемого изобретения будут более подробно показаны в приведенном ниже описании примеров его практической реализации, не являющихся ограничительными, где даются ссылки на фигуры.
Фиг. 1, на которой в продольном разрезе представлен схематический вид трансмиссионного устройства или трансмиссии с четырьмя передаточными отношениями, содержащего несколько последовательно расположенных передаточных устройств, в соответствии с данным изобретением, причем упомянутая трансмиссия изображена в состоянии покоя в верхней части фигуры и в своей мертвой точке в нижней части этой фигуры; фиг. 2, на которой в увеличенном масштабе схематически представлена верхняя левая часть трансмиссии, показанной на фиг. 1; фиг. 3, 4 и 5, на которых представлены виды, аналогичные виду верхней части фиг. 1, но относящиеся к функционированию данной трансмиссии на второй передаче, на четвертой передаче и соответственно в режиме торможения двигателем на третьей передаче; фиг. 6, на которой представлен схематический вид спереди насоса запуска, показанного на фиг. 1 - 5; фиг. 7, на которой представлена гидравлическая схема трансмиссии, показанной на фиг. 1 - 5; фиг. 8, на которой представлен вариант гидравлической схемы для трансмиссии, показанной на фиг. 1 - 5; фиг. 9, на которой представлен вид, соответствующий верхней левой части чертежа, показанного на фиг. 1, но в случае второго способа практической реализации; фиг. 10, на которой представлен вид, соответствующий правой части вида, показанного на фиг. 1, но в случае третьего возможного варианта практической реализации.
Трансмиссия в соответствии с предлагаемым изобретением с четырьмя передаточными отношениями, представленная схематически на фиг. 1 и предназначенная, в частности, для автомобиля, содержит три последовательно расположенных устройства передачи крутящего момента, или три модуля 1a, 1b, 1c, каждое из которых имеет два отличающихся друг от друга передаточных отношения. Эти передаточные устройства или модули смонтированы последовательно друг за другом между входным валом 2a и выходным валом 2c данной трансмиссии.
Входной вал 2a данной трансмиссии представляет собой также входной вал первого модуля 1a. Этот входной вал трансмиссии связан с выходным валом 5 двигателя данного автомобиля без посредства сцепления того или иного типа.
Выходной вал 2c данной трансмиссии образует в то же самое время выходной вал модуля 1c и содержит зубчатое колесо, предназначенное для приведения в движение при помощи зубчатого зацепления входного звена дифференциала, который в свою очередь приводит в движение ведущие колеса автомобиля. Между упомянутым зубчатым колесом и входным звеном дифференциала может быть вставлен инверсор направления движения "передний ход - задний ход" с ручным управлением процессом реверсирования.
Входной вал 2a проходит сквозь всю трансмиссию, причем первый модуль 1a является наиболее удаленным от двигателя автомобиля. Третий модуль 1c расположен наиболее близко к двигателю таким образом, что его выходное зубчатое колесо находится в непосредственной близости от двигателя. Модули 1b и 1c располагаются вокруг входного вала 2a, не будучи связанными с этим валом по вращательному движению.
Вдоль геометрической оси 12 данной трансмиссии между входным валом 2a и выходным валом 2c располагаются два размещенных друг за другом промежуточных вала 2ab и 2bc, каждый из которых образует выходной вал модулей 1a и 1b соответственно, располагающийся на их выходах, и входной вал модулей 1b и 1c соответственно, располагающийся на их входах. Входной вал 2a, а также промежуточные вала 2ab и 2bc и выходной вал 2c не имеют возможности перемещаться в осевом направлении по отношению к картеру 4 данной трансмиссии. Для обеспечения этого осевого обездвиживания входной вал 2a поддерживается по вращательному движению с блокировкой осевого перемещения во втулке 11 при помощи подшипника 3a. Сама эта втулка 11 поддерживается по вращательному движению с блокировкой осевого перемещения относительно картера 4 при помощи подшипника 3ab. Промежуточный вал 2ab обездвижен в осевом направлении при помощи осевого упора во входной вал 2a посредством специального осевого упорного элемента B1, обеспечивающего свободу относительного вращения взаимодействующих в осевом направлении элементов. Промежуточный вал 2bc, а также выходной вал 2c поддерживаются подшипниками качения 3bc и 3c соответственно в картере 4.
Каждый из упомянутых выше модулей способен функционировать в режиме редуктора или на прямой передаче. Первое передаточное отношение реализуется в том случае, когда все три модуля функционируют в режиме редуктора. Второе передаточное отношение данной трансмиссии реализуется в том случае, когда первый модуль 1a функционирует на прямой передаче, а два других модуля функционируют в режиме редуктора. Третье передаточное отношение трансмиссии реализуется в том случае, когда два первых модуля 1a и 1b функционируют на прямой передаче, а третий модуль 1c функционирует в режиме редуктора. И наконец, четвертая передача данной трансмиссии реализуется в том случае, когда все три модуля функционируют на прямой передаче (модули 1a, 1b и 1c).
Теперь со ссылками на фиг. 2 будет более подробно описано устройство и функционирование модуля 1b, причем это описание применимо также к модулю 1c, который аналогичен модулю 1b за исключением того, что его выходным валом является вал 2c, поддерживаемый в картере трансмиссии при помощи подшипника 3c.
Эпициклоидальная или планетарная передача 7 содержит зубчатый венец 8 с внутренними зубьями и планетарное колесо 9 с наружными зубьями, причем и упомянутый венец, и планетарное колесо находятся в зубчатом зацеплении с сателлитами 11, удерживаемыми на одинаковых угловых интервалах вокруг оси 12 данной трансмиссии при помощи водила 13, жестко связанного с выходным валом 2bc. Упомянутые сателлиты 11 могут свободно поворачиваться вокруг отдаленных от центра осей 14 водила 13. Планетарное колесо 9 может свободно поворачиваться вокруг оси 12 данной трансмиссии по отношению к выходному валу 2bc, который это колесо окружает. Однако устройство холостого колеса 16 мешает планетарному колесу 9 поворачиваться в обратную сторону, то есть в направлении, обратном нормальному направлению вращения входного вала 2ab, по отношению к картеру 4 данной трансмиссии.
Зубчатый венец 8 связан по вращательному движению, но свободен по скольжению в осевом направлении относительно входного вала 2ab модуля при помощи паза 17.
Сцепление 18b располагается вокруг зубчатого венца 8. Это сцепление содержит пакет дисков кольцевой формы 19, чередующихся с кольцевыми дисками 22. Кольцевые диски 19 связаны по вращательному движению с зубчатым венцом 8 с возможностью скольжения в осевом направлении. Для обеспечения возможности такой связи кольцевые диски 19 имеют внутренние зубцы, вставленные в канавки 21, жестко связанные с зубчатым венцом 8. Кольцевые диски 22 связаны по вращательному движению с возможностью скольжения в осевом направлении с водилом 13. Для обеспечения такой связи кожух 20 содержит на своей внутренней в радиальном направлении поверхности канавки 23, в которые вставлены с возможностью скольжения в осевом направлении, с одной стороны, внешние зубцы кольцевых дисков 22, а с другой стороны - внешние зубцы 24 водила 13.
Пакет кольцевых дисков 19 и 22 может быть обжат в осевом направлении между удерживающим диском 26, жестко связанным с водилом 13, и подвижным диском 27, который жестко связан с зубчатым венцом 8. Таким образом, диск 27 является подвижным в осевом направлении вместе с зубчатым венцом 8.
На упомянутом выше кожухе 20 закреплены центробежные грузики 29, располагающиеся в виде венца вокруг сцепления 18b.
Таким образом, упомянутые центробежные грузики связаны по вращательному движению с выходным валом 2bc модуля 1b, к которому они принадлежат.
Каждый из упомянутых центробежных грузиков имеет массивное тело 31, располагающееся снаружи в радиальном направлении по отношению к кольцевым дискам 19 и 22, и носок привода 32, упирающийся в наружную поверхность фиксированного диска 26 при помощи пружины 34. Упомянутый носок 32 связан с массивным телом 31 при помощи изогнутого рычага 33, шарнирно соединенного с кожухом 20 при помощи геометрической оси 28, ориентированной по касательной относительно оси 12 данной трансмиссии. В международной заявке [2] описываются предпочтительные компоновки для обеспечения шарнирного монтажа таких инерционных грузиков. Центр тяжести G упомянутого инерционного грузика располагается внутри или в непосредственной близости от упомянутого массивного тела 31, в положении, которое представляет по отношению к оси 28 некоторое отклонение, измеряемое в направлении, параллельном оси 12 данной трансмиссии.
Таким образом, вращение водила 12 стремится повернуть наружу в радиальном направлении упомянутые массивные тела 31 центробежных грузиков 29 вокруг их тангенциальных или касательных осей 28 под действием центробежных сил
Из упомянутого выше отклонения центробежных грузиков следует относительное перемещение в осевом направлении между носком 32 и осью шарнирного соединения 28 данного центробежного грузика, то есть между носком 32 и кожухом 20. По отношению к направлению перемещения, соответствующему центробежному отклонению грузиков 29, кожух 20 упирается в осевом направлении в зубчатый венец 8 при помощи осевого упора B2 с сохранением свободы относительного вращения взаимодействующих таким образом элементов.
Таким образом, перемещение кожуха 20 по отношению к носку 32 вызывает движение относительного сближения между упомянутым носком 32 и подвижным диском 27 сцепления 18b. Это относительное перемещение может соответствовать сжатию пружины 34 и/или перемещению подвижного диска 27 в направлении неподвижного диска 26 в направлении обжатия пакета дисков сцепления 18b.
В том случае, когда данная трансмиссия находится в состоянии покоя, как это показано в верхней части на фиг. 1 и на фиг. 2, пружина 34 передает на кожух 20 посредством центробежных грузиков 29, находящихся в упоре в состоянии покоя, некоторое усилие, которое обжимает дисковое сцепление 18b таким образом, что входной вал 2ab модуля 1b соединяется по вращательному движению с выходным валом 2bc, и данный модуль образует прямую передачу, способную передать крутящий момент, величина которого не превышает некоторого максимально допустимого значения, определяемого усилием обжатия упомянутой выше пружины.
С другой стороны, зубья венца 8, сателлитов 11 и планетарного колеса 9 являются косыми. Таким образом, в каждой паре зубчатых зацеплений появляются осевые толкающие усилия противоположного направления, пропорциональные передаваемому данным зубчатым зацеплением окружному усилию, то есть крутящему моменту, на входном валу 2ab и крутящему моменту на выходном валу 2bc. Направление наклона косых зубьев косозубых зубчатых зацеплений выбирается таким образом, чтобы направление упомянутого выше осевого толкающего усилия
Описанная выше ситуация представлена схематически на фиг. 3. Предполагая эту ситуацию или это состояние реализованным, теперь будет описано базовое или основное функционирование модуля 1b. Поскольку величина крутящего момента, передаваемого на данный модуль входным валом 2ab, такова, что осевое толкающее усилие
Таким образом, в данном случае упомянутый модуль функционирует в качестве редуктора. Если в этой ситуации скорость вращения увеличивается и если величина передаваемого крутящего момента остается неизменной, рано или поздно наступает момент, когда центробежная сила порождает между диском удержания 26 и подвижным диском 27 осевое усилие сжатия, превышающее по величине осевое толкающее усилие
После того, как сцепление 18b оказывается таким образом обжатым, зубья эпициклоидальной или планетарной передачи 7 перестают работать. Это означает, что они больше не передают никакого усилия и не порождают, таким образом, никакого осевого толкающего усилия. Итак, в этом случае осевое толкающее усилие, возникающее вследствие центробежной силы, может полностью использоваться для прижатия дисков 26 и 27 друг к другу. Теперь становится более понятным процесс перехода к прямой передаче: как только кольцевые диски 19 и 22 начинают тереться друг о друга и передавать вследствие этого некоторую часть мощности, в такой же степени разгружаются зубья планетарной передачи и в такой же степени уменьшается осевое толкающее усилие
При этом может случиться так, что скорость вращения выходного вала 2ab уменьшится и/или так, что величина передаваемого крутящего момента увеличится до такой степени, что центробежные грузики 29 уже не будут обеспечивать усилие обжатия сцепления 18b, достаточное для передачи данной величины крутящего момента. В этом случае фрикционные диски сцепления 18b начинают проскальзывать. Скорость вращения планетарного колеса 9 уменьшается вплоть до полного обнуления. Свободное или холостое зубчатое колесо 16 обездвиживает планетарное колесо, и толкающее осевое усилие зубчатого зацепления
Таким образом, всякий раз, как осуществляется изменение функционирования данного модуля от функционирования в качестве редуктора к функционированию в качестве прямой передачи и наоборот, упомянутое осевое толкающее усилие
Упомянутая выше пружина 34 играет в конструкции данной трансмиссии двойную роль. С одной стороны, сжимая сцепление в том случае, когда данная трансмиссия находится в состоянии покоя, эта пружина реализует механическое соединение между входным и выходным звеньями данного модуля. Поскольку упомянутая выше функция осуществляется одновременно во всех трех модулях трансмиссии, данный автомобиль удерживается на месте при помощи двигателя, когда сам этот двигатель не запущен или заглушен. Если же сцепление 18b было разжато в состоянии покоя, то данный автомобиль может свободно катиться вперед без помех со стороны двигателя, поскольку в этом случае обездвиживание зубчатого венца 8 при помощи заглушенного двигателя 5 заставит планетарное колесо 9 поворачиваться в нормальном для него направлении, чему свободное или холостое зубчатое колесо 16 не препятствует.
С другой стороны, упомянутая пружины 34 позволяет данному модулю функционировать на прямой передаче на относительно малых скоростях, когда центробежная сила, пропорциональная квадрату скорости вращения, будет настолько мала, что меньший передаваемый крутящий момент будет вызывать нежелательным на практике образом поддержание или тенденцию к возврату в режим функционирования в качестве редуктора.
Теперь будут подробно изложены отличия, характеризующие модуль 1a по сравнению с описанным выше модулем 1b.
Использование эпициклоидальной или планетарной зубчатой передачи с входным звеном в качестве зубчатого венца и выходным звеном в виде водила практически не позволяет реализовать понижающие или редуцирующие передаточные отношения, превышающие величину 1,4. При таком передаточном отношении уменьшение скорости на выходе передачи по сравнению со скоростью вращения двигателя при переходе на вторую или пониженную передачу будет составлять всего 40%. Это относительно мало для перехода с первой на вторую передачу. Если сделать входным звеном планетарное колесо, а выходным звеном - водило данной планетарной передачи, то отношение уменьшения скорости вращения двигателя будет составлять практически как минимум 3, что является слишком большой величиной. Зато можно практически реализовать по существу любое понижающее передаточное отношение, если в качестве входного звена использовать планетарное колесо, а в качестве выходного звена - зубчатый венец. Однако в этом случае упомянутый зубчатый венец вращается в направлении, противоположном направлению вращения планетарного колеса, что представляет собой коренной и неустранимый недостаток данного варианта, поскольку направление вращения упомянутого зубчатого венца не будет одним и тем же в режиме функционирования данного модуля на прямой передаче и в режиме его функционирования в качестве редуктора.
Для одновременного преодоления всех этих трудностей входной вал 2a модуля 1a соединен с планетарным колесом 9a, его выходное вал 2ab приводится во вращательное движение зубчатым венцом 8a, а для того, чтобы направление вращения этого зубчатого венца 8a было тем же самым, что и направление вращения упомянутого планетарного колеса 9a, даже в случае функционирования данного модуля в качестве редуктора, каждый сателлит заменен каскадом или последовательностью из двух сателлитов 11a, находящихся в зубчатом зацеплении друг с другом и одновременно находящихся в зубчатом зацеплении один - с планетарным колесом 9a, а другой - с зубчатым венцом 8a. Упомянутое водило 13a в данной схеме построения модуля 1a соединено с втулкой 111 при помощи холостого колеса 16a.
На входе трансмиссионного устройства установлено входное сцепление в форме пускового тормоза 38, имеющего ротор 37, жестко связанный со втулкой 111.
Как видно также на фиг. 6, упомянутый тормоз 38 образован шестеренчатым гидравлическим насосом, ротор 37 которого образован ведомым планетарным колесом, приводимым во вращательное движение четырьмя сателлитами 39 перекачки, которые в гидравлическом смысле включены параллельно друг другу между всасывающим каналом 41 и каналом 42 нагнетания, при этом и тот, и другой каналы могут быть соединены с резервом или запасом смазочного масла данной трансмиссии.
Клапан 40 смонтирован в канале нагнетания 42 для того, чтобы селективным образом обеспечивать возможность движения или осуществлять перекрытие потока упомянутого масла через данный шестеренчатый насос, или же для создания регулируемой потери давления на выходе из этого гидравлического насоса.
В том случае, когда упомянутый клапан 40 закрыт, масло, циркуляция которого таким образом прекращена, блокирует упомянутый шестеренчатый гидравлический насос таким образом, что ротор 37 теряет возможность вращаться, и холостое колесо 16a при этом позволяет водилу 13a вращаться только в нормальном для него направлении. Если же, напротив того, упомянутый клапан 40 открыт, то ротор 37 данного насоса вращается свободно. В этом случае упомянутое водило 13a может поворачиваться в обратном по отношению к нормальному для него направлении, соответственно увлекая за собой втулку 111 при помощи упомянутого свободного или холостого зубчатого колеса 16a, что вызывает осуществление перекачки в направлении, показанном на фиг. 6.
Открытие упомянутого клапана 40 принудительно вызывается для того, чтобы автоматически реализовать условие мертвой точки, то есть условие рассоединения между входным валом 2a и выходным валом 2c в том случае, когда данный автомобиль стоит на месте (выходной вал 2c трансмиссии является неподвижным), тогда как входной вал этой 2a трансмиссии вращается от работающего на холостом ходу двигателя. Именно благодаря наличию этой функции в конструкции предлагаемой трансмиссии появляется возможность исключить из ее состава такой агрегат, как сцепление или преобразователь крутящего момента, традиционно устанавливаемый между двигателем 5 и собственно трансмиссией. Для этого, чтобы обеспечить постепенное приведение в движение выходного вала 2c данной трансмиссии, осуществляется постепенное закрытие клапана 40 для того, чтобы постепенно затормозить ротор 37 посредством возрастающей потери напора или давления через упомянутый клапан 40.
В качестве варианта конструкции предлагаемой трансмиссии можно предусмотреть в ней монтаж параллельно упомянутому клапану 40 специального обратного клапана 45, позволяющего гидравлической жидкости или маслу обходить клапан 40 в том случае, если это масло стремится циркулировать в обратном направлении по отношению к направлению, показанному на фиг. 6, то есть в том случае, когда упомянутое масло подвергается всасыванию через нагнетательный канал 42 и нагнетается через всасывающий канал 41. Благодаря этому обратному клапану 45 появляется возможность исключить из конструкции данной трансмиссии свободное или холостое зубчатое колесо 16a, причем в этом случае функция этого холостого колеса обеспечивается гидравлическим способом при помощи упомянутого обратного клапана 45. Такое техническое решение существенно сокращает габаритные размеры трансмиссии за счет относительно большого холостого зубчатого колеса, но вводит определенные потери за счет гидравлического трения в том случае, когда данный модуль функционирует на прямой передаче. В этой ситуации водило 13a вращается в своем нормальном направлении и с той же скоростью, что и входной вал 2a данной трансмиссии.
Как это хорошо видно на фиг. 2, гидравлический насос, практически осуществляющий функцию входного сцепления 38, выполнен особенно простым образом, а именно каждый сателлит 39 просто заключен в ячейку или полость 48 крышки 49, закрепленной на конце картера 4, противоположном двигателю 5. Периферийная поверхность 51 упомянутых ячеек или полостей находится в герметизированном контакте с вершинами зубьев сателлитов 39 и донной поверхностью 52 полостей 48 так же, как конечная наружная поверхность 53 картера 4 находится в герметизированном контакте с двумя радиальными поверхностями каждого из упомянутых сателлитов 39.
Кроме того, ротор 37 содержит с обеих сторон от своей зубчатой поверхности две противоположных друг другу кольцевых поверхности 54 и 56, которые находятся в герметизированном контакте одна - с внутренним днищем крышки 49, а другая - с наружной поверхностью 53 картера 4 трансмиссии. Именно эти различные герметизированные контакты вершин зубьев сателлитов и радиальных поверхностей этих сателлитов с крышкой 49 и картером 4 обеспечивают в то же время направление упомянутых сателлитов в их вращательном движении.
Кожух 20a для инерционных грузиков 29 модуля 1a является, как и в других модулях 1b и 1c, жестко связанным по вращательному движению с выходным валом 2ab данного модуля. Однако этот кожух жестко связан с упомянутым выше выходным валом и в осевом направлении. Упомянутый кожух 20a и вместе с ним оси 28 инерционных грузиков 29 лишены, таким образом, подвижности в осевом направлении.
Зато упомянутые выше носки или наконечники 32 центробежных грузиков 29 упираются уже не в диск 26 удержания, но в подвижный диск 27 сцепления 18a также через посредство упомянутой выше пружины 34. Упомянутый подвижный диск 27, как и в других модулях, жестко связан с зубчатым венцом 8a, который является подвижным в осевом направлении благодаря канавкам 17a по отношению к кожуху 20a, связанному по вращательному движению с выходным валом 2ab данного модуля. Упомянутый диск удержания 26 жестко связан с входным валом 2a этого модуля.
Характер функционирования модуля 1a подобен характеру функционирования модулей 1b и 1c. Центробежные грузики или упомянутая пружина 34 стремятся обжать сцепление 18a с усилием, которое определяет максимальный по величине и допустимый для передачи крутящий момент. В процессе функционирования данного модуля в качестве редуктора осевое усилие, возникающее в косозубом зацеплении зубчатого венца 8a, толкает упомянутый подвижный диск 27 в направлении разжатия сцепления.
Теперь более подробно будет пояснен общий характер функционирования совокупности из трех модулей 1a, 1b, 1c.
Если рассматривать случай, когда все упомянутые модули 1a, 1b и 1c функционируют в режиме редуктора (этому случаю соответствует нижняя часть чертежа, приведенного на фиг. 1), что на практике соответствует реализации первой передачи данной трансмиссии, то именно для модуля 1a характерна наибольшая скорость вращения и наименьший крутящий момент, что наглядно показано на фиг. 2 тройной стрелкой Fa и одинарной стрелкой Pac. Таким образом, именно этот первый модуль 1a в первую очередь переходит на прямую передачу в том случае, когда данный автомобиль ускоряет свое движение, как это показано на фиг. 3.
Крутящий момент при этом уменьшается во втором модуле 1b, поскольку он больше не умножается в результате демультипликации в упомянутом выше первом модуле, но скорости вращения в этом втором модуле при этом остаются неизменными, то есть остаются меньшими по величине, чем скорости вращения в первом модуле непосредственно перед изменением в нем передаточного отношения, поскольку эти скорости определяются скоростью вращения колес данного автомобиля. Таким образом, необходимо, чтобы скорость этого автомобиля возросла в еще большей степени для того, чтобы и второй модуль достиг в свою очередь необходимых условий для перехода на прямую передачу при том, что выдаваемый двигателем или развиваемый им крутящий момент остается неизменным.
Описанный выше процесс продолжается аналогичным образом до тех пор, пока все имеющиеся модули данной трансмиссии не перейдут в режим функционирования на прямой передаче, как это показано на фиг. 4. Таким образом, аналогичные в общем передаточные модули организуются спонтанно так, чтобы обеспечить эшелонированный или ступенчатый переход от больших к меньшим передаточным отношениям данной трансмиссии. Описанные выше отличия модуля 1a от других модулей не имеют значения с этой точки зрения.
Поскольку среди имеющихся в данной трансмиссии модулей, которые функционируют в данном случае на прямой передаче, первыми будут переходить на более низкую передачу всегда те модули, которые в функциональном отношении располагаются ближе к выходному валу 2c данной трансмиссии, можно предусмотреть в ее конструкции такие особенности, в соответствии с которыми упомянутые передаточные модули имеют тем меньше упомянутых центробежных грузиков, или имеют эти центробежные грузики тем меньшего веса, или же имеют тем меньше дисков в составе сцепления данного модуля, чем ближе эти модули располагаются функционально к выходному звену данной трансмиссии. Однако здесь речь идет лишь о некоторых оттенках реакции на величину и направление передаваемого крутящего момента, составляющих всего лишь несколько процентов при переходе от одного из упомянутых модулей к другому.
Теперь более подробно со ссылками на фиг. 2 и в приложении к модулю 1b будут описаны дополнительные средства, предусмотренные в конструкции модулей 1b и 1c для того, чтобы заставить эти модули функционировать селективно в режиме редуктора в условиях, отличающихся от условий, определяемых только осевыми усилиями упомянутой выше пружины 34, усилиями, развиваемыми центробежными грузиками 29 и усилиями, возникающими в зубчатом зацеплении упомянутого выше зубчатого венца 8.
Для этого модуль 1b содержит стопорное средство в виде тормоза 43, который дает возможность обездвижить планетарное колесо 9 относительно картера 4 независимо от упомянутого свободного или холостого зубчатого колеса 16. Другими словами, упомянутый тормоз 43 устанавливается в функциональном отношении параллельно с упомянутым холостым колесом 16 между планетарным колесом 9 и картером 4. Гидравлический поршень 44 устанавливается с возможностью скольжения в осевом направлении для обеспечения возможности селективного обжатия и разжатия упомянутого тормоза 43. Этот тормоз 43 и упомянутый поршень 44 имеют кольцевую форму, осью которых является ось 12 данной трансмиссии. Поршень 44 примыкает к силовому цилиндру в виде гидравлической камеры 46b, которая может быть селективно запитана гидравлическим маслом под давлением для осуществления воздействия на поршень 44 в направлении обжатия тормоза 43 в противодействие по отношению к усилию возвратной пружины 55, направленному в противоположную сторону.
Кроме того, упомянутый поршень 44 жестко связан с толкателем 47, который может упираться в кожух 20 посредством осевого упора B4. Монтаж упомянутых выше элементов выполнен таким образом, что в том случае, когда давление в камере 46b толкает упомянутый поршень в положение обжатия тормоза 43, упомянутый кожух 20 перед тем, как тормоз 43 будет обжат, продвигается в поступательном направлении на расстояние, достаточное для того, чтобы обеспечить отпускание или рассоединение сцепления 18b.
Таким образом, в том случае, когда поршень 44 находится в положении, соответствующем обжатию упомянутого тормоза, планетарное колесо 9 оказывается обездвиженным, даже если водило 13 стремится повернуться с большей скоростью, чем зубчатый венец 8, как это бывает в том случае, когда осуществляется режим торможения двигателем, и, следовательно, данный модуль функционирует в режиме редуктора, что может быть обеспечено в результате разжатия или рассоединения сцепления 18b.
Совокупность описанных выше элементов 43, 44, 46b и 47 образует, таким образом, средство, которое может быть предоставлено в распоряжение водителя данного автомобиля для того, чтобы принудительно заставить данный модуль трансмиссии функционировать в режиме редуктора в том случае, когда в соответствии с конкретной дорожной обстановкой желательно усилить эффект торможения двигателем, например, на длинных спусках.
Из изложенного выше можно видеть, что упомянутые пружины 34 переводят все передающие модули в режим функционирования на прямой передаче в том случае, когда данный автомобиль стоит на месте. Таким образом, при запуске двигателя будет необходимо, чтобы появление осевых толкающих усилий
Для того, чтобы запитать упомянутую выше гидравлическую камеру 46b с целью обеспечения возможностей выполнения ею только что описанных функций, можно использовать гидравлическое давление, выбранное достаточно высоким для того, чтобы определенным образом превысить осевое усилие, развиваемое в противоположном направлении со стороны центробежных грузиков 29 при любой допустимой скорости вращения этих центробежных грузиков вокруг оси 12.
Однако из соображений безопасности можно выбрать вариант подачи в упомянутую гидравлическую камеру 46b давления, ограниченного такой величиной, чтобы осевое усилие, развиваемое упомянутым поршнем 44, преодолевало противодействующее ему усилие, развиваемое центробежными грузиками 29, только в том случае, когда скорость вращения этих центробежных грузиков является достаточно малой для того, чтобы обеспечить переход к функционированию в режиме редуктора и не повлечь за собой разностный режим работы приводного двигателя 5, когда скорость вращения его выходного вала превышает допустимые для него значения.
Можно также подать в упомянутую выше гидравлическую камеру 46b в том случае, когда водитель данного автомобиля хочет обеспечить спортивный стиль вождения, благоприятствуя высоким скоростям вращения входного вала 2a данной трансмиссии, постоянное по величине давление умеренной величины, которое производит на упомянутый кожух 20 давление, поглощающее упомянутое усилие обжатия, развиваемое упомянутыми центробежными грузиками. Таким образом, величина поддающегося передаче крутящего момента на прямой передаче для заданной скорости вращения упомянутых центробежных грузиков является меньшей и скорость, при превышении которой данная трансмиссия, функционирующая в режиме редуктора, снова переходит к функционированию на прямой передаче, для данной величины крутящего момента является большей.
Еще можно использовать поршень 44 для ускорения перехода от функционирования на прямой передаче к функционированию в режиме редуктора и обратно. В том случае, когда водитель резко нажимает на педаль газа, требуя от двигателя его полной мощности, это выявляется, и импульс давления длительностью, например, в 1-2 с посылается в камеру 46b. Этот импульс практически мгновенно разжимает сцепление 18b таким образом, чтобы сразу же установился режим функционирования в качестве редуктора. Когда давление в камере 46b снимается, данный модуль не переходит снова к функционированию на прямой передаче, поскольку его функционирование в режиме редуктора с большой передаваемой мощностью приводит к появлению значительного по величине осевого толкающего усилия
Иначе говоря, поскольку усилие в зубчатом зацеплении систематически изменяется в том направлении, которое способствует стабилизации вновь установившегося передаточного отношения, достаточно приложить всего лишь импульс силы в направлении желательного изменения передаточного отношения, а затем снова предоставить возможность внутренним силам, возникающим в данном модуле, управлять его последующим поведением.
И еще можно сделать так, чтобы упомянутый выше импульс давления имел возможность преодолеть усилие, развиваемое центробежными грузиками, только в том случае, когда скорость вращения выходного звена данного модуля имеет величину ниже некоторого порогового значения.
Модуль 1c имеет тормоз 43, поршень 44, гидравлическую камеру 46c и толкатель 47, а также упор B4, аналогичные соответствующим элементам модуля 1b.
Зато модуль 1a имеет отличия. Он также содержит поршень 44a, примыкающий к гидравлической камере 46a, но и в его конструкции не предусмотрено никакого тормоза типа тормоза 43, включенного параллельно с холостым колесом 16a. С другой стороны, упомянутый поршень 44 действует через упор B5 не на кожух 20a, который является неподвижным в осевом направлении, а на зубчатый венец 8a и подвижный диск 27 сцепления 18a в направлении разжатия или рассоединения этого сцепления 18a. Такая конструкция просто имеет целью обеспечить возможность разжатия или рассоединения сцепления 18a в том случае, когда данный автомобиль стоит на месте, но входной вал 2a уже вращается, что может быть осуществлено, если клапан 40 находится в открытом положении. Поршень 44a также может быть использован для содействия функционированию данного модуля в режиме редуктора при использовании так называемого "спортивного" типа вождения автомобиля. Он может быть использован также для посылки импульса давления в том случае, когда водитель полностью нажимает на педаль акселератора для получения от двигателя полной мощности, как это было уже описано выше.
Зато поршень 44a не может быть использован для реализации функционирования в режиме редуктора в том случае, когда данный двигатель работает на замедление или производится торможение двигателем. Действительно, на практике было признано бесполезным создавать возможность функционирования в режиме торможения на первой передаче данной трансмиссии.
Теперь, снова со ссылками на фиг. 1 и фиг. 3 - 5, будут описаны различные возможные состояния предлагаемой трансмиссии во всей ее совокупности.
В верхней части фиг. 1 данная трансмиссия показана в состоянии покоя на прямой передаче, поскольку все сцепления 18a, 18b находятся в обжатом или соединенном состоянии, и входное сцепление 38 блокировано, поскольку клапан 40 переведен в положение закрытия своей возвратной пружиной 50. Поршни 44 и 44a отведены в их пассивное положение под действием соответствующих возвратных пружин 55.
В положении, показанном в нижней части фиг. 1, упомянутый выше клапан 40 находится в открытом положении таким образом, чтобы освободить ротор 37. Показаны также гидравлические камеры 46a, 46b и 46c, записываемые таким образом, чтобы разжать или рассоединить сцепление 18a, 18b и 18c, обжимая пружины 34 в соответствующих модулях, а также возвратные пружины 55 поршней. Показанное в этой части фиг. 1 положение соответствует ситуации, когда двигатель 5 работает, например, на холостом ходу, тогда как выходной вал 2c является неподвижным, поскольку автомобиль стоит на месте. В этом случае входное сцепление 38 позволяет входному валу 2a данной трансмиссии вращаться, не приводя при этом во вращательное движение выходной вал 2ab модуля 1a и не вызывая соответственного никакого вращательного движения в двух других модулях 1b и 1c.
В этом случае только водило 13a и втулка 11 вращаются в обратном по отношению к нормальному направлении для того, чтобы обеспечить возможность такого положения. На этой стадии ротор 37 добавляет свой инерционный эффект к соответствующему инерционному эффекту традиционно используемого в двигателях внутреннего сгорания 5 инерционного маховика. Это обстоятельство является весьма полезным, поскольку упомянутый обычный инерционный маховик двигателя внутреннего сгорания особенно необходим именно при работе двигателя на холостом ходу для того, чтобы исключить ситуацию, при которой данный двигатель, не связанный с инерционной нагрузкой, мог бы оказаться неспособным продолжать свое вращательное движение в том случае, когда поршень упомянутого двигателя внутреннего сгорания приходит в верхнюю точку фазы сжатия горючего газа.
В противоположность этой ситуации в процессе нормального функционирования обычно используемый инерционный маховик двигателя внутреннего сгорания ухудшает характеристики динамики данного автомобиля при разгонах. При использовании ротора 37, который вращается только в том случае, когда данный автомобиль стоит на месте, с одной стороны, такие же характеристики стабилизации вращения двигателя обеспечиваются при использовании инерционного маховика обычного типа, но существенно меньших размеров, а с другой стороны, инерция упомянутого ротора 37, добавляемая к инерции обычного инерционного маховика на холостом ходу двигателя, исчезает при нормальном функционировании данного автомобиля, поскольку упомянутый ротор 37 в этом случае останавливается.
Для перехода от функционирования в положении мертвой точки, соответствующем только что описанной ситуации, показанной в нижней части фиг. 1, к ситуации функционирования на первой передаче данной трансмиссии осуществляется постепенное закрытие клапана 40 для постепенного приведения во вращательное движение выходного вала 2ab первого модуля. Это вращательное движение с уменьшением скорости вращения передается в каждый модуль вплоть до приведения в движение выходного вала 2c данной трансмиссии. Как только данный автомобиль после трогания с места разгоняется до некоторой скорости, равной, например, 5 км/ч. , можно снять давление в гидравлических камерах 46a, 46b и 46c для того, чтобы обеспечить возможность усилиям
На фиг. 5 можно видеть, что исходя из ситуации прямой передачи предлагаемой трансмиссии упомянутая гидравлическая камера 46c модуля 1c была запитана для того, чтобы активизировать тормоз 43 и в то же самое время перевести сцепление 18 с этого модуля в разжатое или рассоединенное состояние. Таким образом, поршень 44 этого модуля заставляет его функционировать в режиме редуктора либо для создания эффекта торможения двигателем, либо для быстрой инициации возврата к функционированию в режиме редуктора в виде резкого ускорения.
Теперь со ссылками на фиг. 7 будет описана гидравлическая схема, предназначенная для управления гидравлическим давлением в камерах 46a, 46b, 46c, обеспечивающих управление поршнями 44 и 44a.
На входе предлагаемой трансмиссии предусмотрена установка не показанным на приведенных фигурах образом входного гидравлического насоса 57, приводимого во вращательное движение при помощи входного вала 2a и вращающегося, таким образом, со скоростью вращения приводного двигателя 5. На выходе данной трансмиссии также предусмотрена установка выходного гидравлического насоса 58. Упомянутый выше гидравлический насос 57 предназначен для формирования давления гидравлической жидкости, которое является неизменным при любой скорости вращения приводного двигателя данного автомобиля. Величина этого постоянного по величине давления может составлять, например, 200 кРа, что определяется характеристиками упомянутого выше разгрузочного клапана 59.
Напротив того, упомянутый выше выходной гидравлический насос 58 предназначен для выполнения роли тахометрического насоса, обеспечивающего выдачу давления, величина которого представляет собой в определенном смысле меру скорости вращения выходного вала данной трансмиссии или, другими словами, меру скорости движения данного автомобиля.
Перед клапаном разгрузки 59 входной гидравлический насос запитывает среднюю ветвь 61 давления, которая может быть связана, в частности, с контуром 60 смазки данной трансмиссии. За упомянутым клапаном 59 этот входной гидравлический насос запитывает ветвь низкого давления 62, в которой давление является фиксированным на уровне, например, 100 кРа при помощи концевого разгрузочного клапана 63. Каждая гидравлическая камера 46a, 46b и 46c может быть запитана от одной из двух ветвей 61, 62 через входные клапаны 64, которые систематически направляют наиболее высокое из двух получаемых ими давлений в соответствующую камеру, препятствуя при этом переходу этого давления в другую ветвь. Запитка ветви 62 низкого давления управляется клапаном 66 поведения, который, когда он находится в открытом положении, обеспечивает подачу в упомянутые камеры 46a, 46b и 46c давления, благоприятствующего функционированию передаточных модулей в режиме редуктора. Это давление может быть подано либо постоянным образом в том случае, когда рукоятка 67 ручного управления приведена в действие, либо кратковременным образом в виде импульсов продолжительностью 1-2 с при помощи специального амортизатора 68, который приводится в действие в том случае, когда педаль акселератора данного автомобиля нажата до отказа.
Подача среднего давления, поступающего на ветви 61, определяется индивидуально для каждой гидравлической камеры 46a, 46b и 46c при помощи соответствующего индивидуального клапана 69a, 69b и 69c. В том случае, когда упомянутые индивидуальные клапаны 69a, 69b и 69c находятся в состоянии покоя, соответствующие гидравлические камеры 46a, 46b и 46c запитаны упомянутым средним давлением таким образом, что соответствующие модули функционируют или готовы к функционированию в режиме редуктора. Давление выходного насоса 58 подается в каждый индивидуальный клапан и стремится перевести этот клапан в закрытое положение. Для индивидуального клапана 69a, соответствующего первому модулю 1a, упомянутый переход в закрытое положение происходит в том случае, когда скорость движения автомобиля составляет примерно 5 км/с.
Два других индивидуальных клапана 69b и 69c переходят в закрытое положение соответственно тогда, когда скорость движения автомобиля превышает 30 км/час и 50 км/час и когда кулачок 71, подвижный между тремя положениями, обозначенными символами 4, 3 и 2, находится в положении 4. Если же упомянутый кулачок, управляемый ручным переключателем, находится в положении 3 и, тем более, в положении 2, возвратные пружины 72 упомянутых индивидуальных клапанов 69b и 69c сжаты в большей степени для увеличения возвратного усилия, стремящегося перевести эти клапаны в открытое положение, таким образом, чтобы соответствующие скорости движения данного автомобиля, необходимые для перевода упомянутых индивидуальных клапанов в закрытое положение, оказались более высокими.
Кроме того, упомянутые индивидуальные клапаны 69b и 69c селективно получают в направлении их перехода в закрытое положение, то есть в дополнение к давлению выходного гидравлического насоса, соответствующему скорости движения автомобиля, среднее давление из упомянутой выше ветви 61. Для этого необходимо, чтобы клапан 73 замедления, нормально находящийся в закрытом положении, был переведен в открытое положение при помощи давления упомянутого выходного гидравлического насоса 58. Давление от этого выходного насоса 58 подается на упомянутый клапан 73 замедления в том случае, когда клапан 74 управления сам находится в открытом положении. Этот клапан 74 управления открывается в том случае, когда педаль акселератора 76 автомобиля приводится в действие.
Теперь будет более подробно описано функционирование гидравлического контура, схема которого приведена на фиг. 7.
В том случае, когда данный автомобиль стоит на месте и его педаль акселератора 76 не нажата, а двигатель запущен и вращается на холостом ходу на малых оборотах, клапан 74 управления находится в закрытом положении и давление, создаваемое выходным гидравлическим насосом 58, равно нулю. Вследствие этого все три индивидуальных клапана находятся в состоянии покоя, то есть все три гидравлические камеры 46a, 46b и 46c запитаны давлением, и все три модуля готовы к функционированию в режиме редуктора.
Средства 77, которые имеют возможность черпать энергию для своей работы в контуре среднего давления 61, запитываемом от входного гидравлического насоса 57, могут быть приведены в действие для постепенного закрытия клапана 40 входного сцепления 38.
Когда автомобиль трогается с места и его скорость достигает примерно 5 км/ч., индивидуальный клапан 69a закрывается, вследствие чего гидравлическая камера 46a больше уже не получает давления (на этой стадии предполагается, что клапан 66 поведения закрыт).
Кроме того, для начала движения автомобиля необходимо нажать на педаль акселератора 76, в результате чего клапан 74 управления позволяет давлению, существующему в контуре нагнетания выходного гидравлического насоса 58, перевести клапан 73 замедления или холостого хода в открытое положение. Это в свою очередь дает возможность среднему давлению ветви 61 данного гидравлического контура перевести два других индивидуальных клапана 69b и 69c в закрытое положение для того, чтобы разгрузить соответствующие гидравлические камеры 46b и 46c.
Иначе говоря, как только данный автомобиль, тронулся с места при условии нажатия водителем на педаль акселератора 76, упомянутые гидравлические камеры 46a, 46b и 46c лишаются подачи давления и предоставляют возможность усилиям, развиваемым пружинами 34, центробежными грузиками 29 и зубчатыми зацеплениями спирального типа, управлять процессами изменения передаточных отношений без какого-либо внешнего вмешательства.
Начиная с некоторой определенной скорости движения данного автомобиля, в том случае, если водитель отпускает педаль акселератора 76, упомянутый клапан замедления или холостого хода закрывается, и положение упомянутых индивидуальных клапанов 69b и 69c с этого момента управляется давлением, создаваемым выходным гидравлическим насосом 58. Это означает, что в том случае, когда скорость движения автомобиля падает ниже величины 50 км/ч., данная трансмиссия, работавшая до этого на прямой передаче, автоматически переходит на третью передачу, а затем и на вторую передачу, когда скорость автомобиля снизится до величины менее 30 км/ч.
Перечисленные выше пороговые значения скоростей движения данного автомобиля, соответствующие изменениям передаточного отношения данной трансмиссии, увеличиваются в том случае, когда упомянутый кулачок 71 переведен в положение "3", и в еще большей степени увеличиваются в том случае, когда этот кулачок переведен в положение 2. Благодаря наличию упомянутого кулачка 71 водитель данного автомобиля имеет, таким образом, возможность создавать возрастающий эффект торможения двигателем в том случае, когда автомобиль движется, например, под уклон.
В соответствии с усовершенствованием, схематически представленным на фиг. 7, можно также предусмотреть, чтобы упомянутые пороговые значения скоростей возрастали в том случае, когда водитель приводит в действие тормоза данного автомобиля. Для этого выходной гидравлический насос 58 подает масло через расширительный клапан 78, который автоматически управляется таким образом, чтобы закрываться в тем большей степени, чем большую величину имеет давление в гидравлическом контуре торможения данного автомобиля. Для осуществления этой функции специальный датчик давления 81, установленный в гидравлическом контуре тормозной системы, выдает электрический сигнал, который осуществляет управление клапаном 78. При этом чем в большей степени закрыт упомянутый клапан 78, тем в большей степени возрастает давление в контуре нагнетания выходного гидравлического насоса 58 при данной скорости движения автомобиля.
В том случае, если водитель автомобиля нажимает на педаль акселератора, когда автомобиль стоит на месте, клапан управления открывается, но давление от выходного гидравлического насоса 58 равно нулю, вследствие чего клапан замедления или холостого хода остается в закрытом положении.
Таким образом, упомянутые выше индивидуальные клапаны бывают открытыми только в том случае, когда данный автомобиль стоит на месте, с одной стороны, или когда педаль акселератора 76 отпущена и скорость движения автомобиля имеет величину ниже некоторых пороговых значений. В том случае, когда упомянутые индивидуальные клапаны находятся в открытом положении, их выходы в обязательном порядке сообщаются с соответствующими гидравлическими камерами 46a, 46b и 46c. В том же случае, когда эти индивидуальные клапаны закрыты и когда клапан поведения 66 находится в открытом положении, упомянутые гидравлические камеры 46a, 46b и 46c запитываются низким давлением, как это было описано выше, для того, чтобы обеспечить изменение характеристик передачи данной трансмиссии в том случае, когда нажата водителем педаль акселератора 76. На схеме гидравлического контура предлагаемой трансмиссии, представленной на фиг. 7, в двух местах показана эта педаль акселератора 76, изображенная рядом с клапаном 66 и рядом с клапаном 74. Однако, само собой разумеется, что в действительности существует только одна такая педаль, которая просто показана дважды.
Пример, схематически представленный на фиг. 8, соответствует упрощенному варианту гидравлической схемы предлагаемой трансмиссии, который будет описан здесь только с точки зрения его отличий от схемы, представленной в целом на фиг. 7.
В этом варианте гидравлического контура отсутствует выходной гидравлический насос, клапан управления и клапан замедления или холостого хода.
Входной гидравлический насос 57 спроектирован как тахометрический насос, который выдает постепенно возрастающее давление при увеличении числа оборотов двигателя вплоть до скорости, например, 2000 об/мин, которое при дальнейшем увеличении оборотов остается неизменным.
Это давление является единственным давлением, которое подается на управляющий вход трех индивидуальных клапанов 68a, 69b и 69c и прикладывается к относительно большой площади, что символизируется на фиг. 8 двойной стрелкой 87. Кроме того, давление, развиваемое упомянутым выше входным насосом 57, подается в гидравлические камеры 46a, 46b и 46c через упомянутые индивидуальные клапаны 69a, 69b и 69c в том случае, когда эти клапаны удерживаются в открытом положении при помощи их возвратных пружин 72a, 72b и 72c, которые имеют жесткость, возрастающую в этом порядке.
Когда камера 46a, 46b или 46c находится под давлением, канал или переход стабилизации состояния 88 подает давление насоса 57 на относительно небольшую площадь (одинарная стрелка), с той стороны соответствующего индивидуального клапана 69a, 69b или 69c, с которой это поданное давление действует в том же самом направлении, что и соответствующая возвратная пружина 72a, 72b и 72c.
Упомянутый выше кулачок 71 заменен здесь двумя кулачками 71b и 71c, жестко связанными друг с другом. В положении 3 кулачок 71c обжимает пружину 72c для того, чтобы упругое усилие превышало максимальное усилие, производимое в противоположном направлении насосом 57, и препятствовало таким образом функционированию данного модуля на прямой передаче. В положении 2 имеется дополнительно кулачок 71b, который обжимает пружину 72b таким образом, чтобы воспрепятствовать переходу на третью передачу данной трансмиссии.
В том случае, когда упомянутые выше кулачки 71b и 71c находятся в положении 4 и двигатель данного автомобиля работает на холостом ходу, все три индивидуальных клапана 69a, 69b и 39c открыты таким образом, чтобы все три модуля данной трансмиссии функционировали в режиме редуктора. Начиная с того момента, как скорость вращения двигателя достигает, например, 1400 об/мин, клапан 69a первого модуля закрывается и допускает переход на вторую передачу в условиях, определяемых усилиями в зубчатом зацеплении, усилиями пружин 34 и усилиями, развиваемыми центробежными грузиками 29.
После того, как скорость вращения двигателя достигает 1600 об/мин, а затем и 1800 об/мин, индивидуальный клапан 69b допускает переход на третью передачу, а затем, соответственно, индивидуальный клапан 69c допускает в свою очередь переход на прямую передачу. Всякий раз, как тот или иной клапан закрывается, канал стабилизации состояния 88 разгружается, что обеспечивает стабилизацию состояния закрытия.
В процессе функционирования в режиме замедления или торможения двигателем, начиная с прямой передачи (четвертая скорость), как только скорость вращения двигателя становится меньше, например, 1300 об/мин, то есть нового порогового значения, определяемого разгрузкой канала стабилизации состояния 88 клапана 69c, этот клапан 69c открывается и третий модуль снова переходит к функционированию в режиме редуктора. Это состояние будет сохраняться до тех пор, пока скорость вращения двигателя будет меньше 1800 об/мин, поскольку открытие клапана 69c снова нагружает канал 88.
Аналогичный процесс может вызвать переход от третьей ко второй передаче благодаря индивидуальному клапану 69b.
В примере, схематически представленном на фиг. 9, который ниже будет описан только с точки зрения его отличий от примера, показанного на фиг. 2, упомянутое входное сцепление 38 представляет собой уже не гидравлический насос, а дисковый тормоз. Ротор 37 этого тормоза представляет собой диск, жестко связанный с втулкой III. Этот диск 37 взаимодействует с губками 82, установленными на картере 4 и мешающими его вращению вокруг оси 12. Пружина 83 постоянно стремится обжать упомянутые губки 82, то есть обездвижить втулку III. В этом случае холостое колесо 16a позволяет водилу 13a поворачиваться только в нормальном для него направлении. Гидравлический силовой цилиндр 84 может быть запитан давлением для того, чтобы развести упомянутые губки, преодолевая усилие упомянутой пружины. В этом случае водило 13a получает возможность поворачиваться в обратном направлении, увлекая за собой втулку III при помощи упомянутого холостого колеса 16a таким образом, чтобы реализовать условия мертвой точки.
Для этого чтобы постепенно или плавно привести автомобиль в движение, постепенно снимают давление в упомянутом гидравлическом силовом цилиндре 84.
Входное сцепление 38 установлено снаружи, на свободном конце (противоположном расположению двигателя 5) картера 4 таким образом, что при необходимости фрикционные накладки упомянутых губок 82 могут быть заменены в результате достаточно простой технологической операции технического обслуживания.
Такое расположение различных элементов в данном примере оказывается возможным благодаря тому обстоятельству, что первый модуль 1a располагается со стороны свободного конца картера 4 вместо того, чтобы помещаться со стороны расположения двигателя, а также тому, что выходное звено 2ab первого модуля 1a связано с зубчатым венцом 8a его эпициклоидальной или планетарной передачи. Действительно, на фиг. 9 видно, что если бы зубчатый венец 8a был связан с входным звеном (2a) модуля 1a (как это сделано в модулях 1b и 1c), со стороны планетарной передачи 7a, противоположной двигателю 5, располагался бы радиальный диск, связывающий вал 2a и упомянутый зубчатый венец 8a, и этот диск с этой стороны планетарной передачи препятствовал бы всякой связи прямого характера между водилом и наружной стороной картера. Таким образом, особое расположение планетарной передачи 7a первого модуля 1a имеет двойное преимущество, которое состоит в возможности придать наилучшее эшелонирование между первым и вторым передаточными отношениями, как это было подробно описано выше, и в возможности вывести за пределы картера 4 входное сцепление 38. Само собой разумеется, что подшипники 3a и 3ab связаны с соответствующими средствами герметизации или уплотнения.
В соответствии с другим примером, схематически представленным на фиг. 10, появляется возможность предусмотреть в составе данной трансмиссии сцепление 86 традиционного типа, располагающееся между выходным звеном двигателя 5 и входным валом 2a собственно трансмиссии. В этом случае входное сцепление 38 может быть исключено и втулка 111 постоянно связана с картером 4.
Само собой разумеется, что предлагаемое изобретение не ограничивается описанными выше и представленными графически примерами его практической реализации.
Усилия, прикладываемые для коррекции автоматического функционирования модулей, могут иметь не гидравлическую, а, например, упругую природу, и данная трансмиссия не обязательно должна быть устроена в виде совокупности последовательных модулей.
Реферат
Трансмиссионное устройство направлено для обеспечения возможности селективного функционирования в качестве редуктора, когда осуществляется режим торможения двигателем. Трансмиссионное устройство содержит дифференциальную зубчатую передачу, соединенную зубчатым венцом с входным валом и включающее планетарное колесо, которому поворачиваться в обратную сторону мешает холостое колесо. Водило соединено с выходным валом. Зубчатый венец и водило могут быть соединены друг с другом при помощи сцепления, приводимого в действие обжатием при помощи центробежных грузиков и пружин для реализации прямой передачи. Если величина обжатия сцепления является достаточной для передачи данного крутящего момента, планетарное колесо вращается вхолостую, а затем останавливается при помощи холостого колеса. В этом случае устройство функционирует в режиме редуктора, тогда как осевое толкающее усилие
Формула
