Коробка передач - RU2284925C1

Описание

Изобретение относится к области автотранспортного машиностроения и касается конструкции ступенчатой планетарной коробки передач, которая может быть использована в автоматических трансмиссиях, управляемых с помощью электронного блока и гидравлики и предназначенных для транспортных средств.

Крутящий момент и частота вращения двигателя преобразуются трансмиссией в соответствии с изменением условий движения транспортного средства для обеспечения движения транспортного средства как вперед, так и назад.

В состав автоматической трансмиссии входит коробка передач планетарного типа, обеспечивающая изменение крутящего момента на движителе и его частоты вращения. Коробка передач также включает в себя фрикционные элементы управления, которые по своему назначению делятся на две группы: тормоза и муфты. Фрикционные муфты соединяют элементы планетарного механизма между собой. Фрикционные тормоза соединяют элементы планетарного механизма с картером коробки передач.

Использование коробок передач планетарного типа в автоматических трансмиссиях транспортных средств обусловлено возможностью получения малогабаритной компактной по компоновке конструкции, легко вписывающейся в ограниченное габаритами кузова пространство.

В настоящее время планетарные коробки передач, используемые для транспортных средств и обеспечивающие семь передач переднего хода и одну заднего, включают в себя три планетарных ряда и шесть элементов управления. Однако такие схемы не реализуют динамические характеристики, предъявляемые к трансмиссиям транспортных средств, уменьшают кинематические возможности коробки передач, сокращают ее долговечность. Для улучшения динамических характеристик разработчики, занимающиеся проектированием и производством автоматических трансмиссий, используют четвертый планетарный ряд, что усложняет конструкцию коробки передач, либо увеличивают количество степеней свободы. Это приводит к увеличению числа фрикционных элементов управления, которые необходимо для включения передачи, что, в свою очередь, приводит к усложнению системы управления.

Известна коробка передач, содержащая планетарный редуктор, водило первого планетарного ряда которого является выходным звеном коробки передач, водило второго планетарного ряда связано с коронной шестерней первого планетарного ряда, солнечная шестерня первого планетарного ряда связана с коронной шестерней второго планетарного ряда и фрикционным тормозом с картером коробки передач, солнечная шестерня второго планетарного ряда связана с солнечной шестерней третьего планетарного ряда и фрикционным тормозом с картером коробки передач, входное звено связано с водилом третьего планетарного ряда, коронная шестерня третьего планетарного ряда связана фрикционным тормозом с картером коробки передач, водило второго планетарного ряда связано фрикционной управляемой муфтой с коронной шестерней третьего планетарного ряда и фрикционной управляемой муфтой с водилом третьего планетарного ряда, водилом третьего планетарного ряда связано фрикционной управляемой муфтой с солнечной шестерней третьего планетарного ряда (US 6679802, F 16 H 3/66, фиг.11А, от 28.08.2003 года).

Данная коробка передач содержит для изменения отношения крутящего момента между входным и выходным звеньями три фрикционные муфты и три тормоза. В коробке-прототипе переключение передач происходит за счет попарного включения семи фрикционных элементов управления звеньями планетарных рядов. Это позволяет получить семь передач переднего хода и одну передачу заднего хода.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по улучшению динамических характеристик транспортного средства, используя для этого минимально возможное количество элементов управления. Достигаемый при этом технический результат заключается в расширении кинематических возможностей коробки передач, увеличении ее долговечности, уменьшении числа деталей, а также позволяет существенно расширить число типов транспортных средств, в которые можно установить коробку передач с такой кинематической схемой.

Указанный технический результат достигается тем, что в коробке передач, содержащей планетарный редуктор, водило первого планетарного ряда которого является выходным звеном коробки передач, водило второго планетарного ряда связано с коронной шестерней первого планетарного ряда, солнечная шестерня первого планетарного ряда связана с коронной шестерней второго планетарного ряда и фрикционным тормозом с картером коробки передач, солнечная шестерня второго планетарного ряда связана с солнечной шестерней третьего планетарного ряда и фрикционным тормозом с картером коробки передач, входное звено связано с водилом третьего планетарного ряда, коронная шестерня третьего планетарного ряда связана фрикционным тормозом с картером коробки передач, входное звено связано фрикционной управляемой муфтой с водилом второго планетарного ряда, коронная шестерня первого планетарного ряда снабжена фрикционным тормозом для ее связи с картером коробки передач, входное звено связано фрикционной управляемой муфтой с солнечной шестерней первого планетарного ряда, входное звено связано с гасителем крутильных колебаний.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата приведенной совокупностью признаков.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, на котором

приведена кинематическая схема гидромеханической семи ступенчатой коробки передач для трансмиссии транспортного средства с одной передачей заднего хода.

Согласно изобретению коробка передач, содержащая планетарный редуктор, водило первого планетарного ряда которого является выходным звеном коробки передач, водило второго планетарного ряда связано с коронной шестерней первого планетарного ряда, солнечная шестерня первого планетарного ряда связана с коронной шестерней второго планетарного ряда и фрикционным тормозом с картером коробки передач, солнечная шестерня второго планетарного ряда связана с солнечной шестерней третьего планетарного ряда и фрикционным тормозом с картером коробки передач, входное звено связано с водилом третьего планетарного ряда, коронная шестерня третьего планетарного ряда связана фрикционным тормозом с картером коробки передач, входное звено связано фрикционной управляемой муфтой с водилом второго планетарного ряда, коронная шестерня первого планетарного ряда снабжена фрикционным тормозом для ее связи с картером коробки передач, входное звено связано фрикционной управляемой муфтой с солнечной шестерней первого планетарного ряда, входное звено связано с гасителем крутильных колебаний.

Ниже приводится пример конкретного исполнения гидромеханической коробки передач для автоматической трансмиссии, например, легкового автомобиля повышенной проходимости.

Автоматическая гидромеханическая коробка передач, реализующая шесть передач переднего хода и одну передачу заднего хода, содержит картер 1, гаситель крутильных колебаний 2, входное звено 3, выходное звено 4 и планетарный редуктор, в состав которого входят планетарные ряды, две фрикционные муфты и четыре фрикционных тормоза.

В коробке передач, согласно изобретению, планетарный редуктор состоит из трех планетарных рядов. Первый планетарный ряд состоит из солнечной шестерни 5, водила 6 сателлитов и коронной шестерни 7 (эпицикла). Второй планетарный ряд состоит из солнечной шестерни 8, водила 9 сателлитов и коронной шестерни 10 (эпицикла). Третий планетарный ряд состоит из солнечной шестерни 11, водила 12 сателлитов и коронной шестерни 13 (эпицикла). Входное звено 3 соединяется фрикционной муфтой 14 со связанными между собой коронной шестерней 7 первого планетарного ряда и водилом 9 второго планетарного ряда. Входное звено 3 связано фрикционной муфтой 15 со связанными между собой коронной шестерней 10 второго планетарного ряда и солнечной шестерней 5 первого планетарного ряда. Водило 12 третьего планетарного ряда связано с входным звеном 3. Входное звено 3 связано с гасителем крутильных колебаний 2. Фрикционный тормоз 16 соединяет с картером 1 коробки передач связанные между собой коронную шестерню 10 второго планетарного ряда и солнечную шестерню 5 первого планетарного ряда. Фрикционный тормоз 17 соединяет с картером 1 коробки передач связанные между собой коронную шестерню 7 первого планетарного ряда и водило 9 второго планетарного ряда. Фрикционный тормоз 18 соединяет с картером 1 коробки передач связанные между собой солнечную шестерню 11 третьего планетарного ряда и солнечную шестерню 8 второго планетарного ряда. Коронная шестерня 13 третьего планетарного ряда связана с картером 1 коробки передач фрикционным тормозом 19. Водило 6 первого планетарного ряда связано с выходным звеном 4 коробки передач.

Такое выполнение коробки передач по сравнению с известными семиступенчатыми коробками передач типа MERCEDES 7G-TRONIC, BMW SMG III и др. позволяет получить семь передач переднего хода и одну передачу заднего хода, используя для этого три планетарных ряда и шесть фрикционных элементов управления. При этом в предлагаемой схеме не происходит разрыва мощности при переключении передач.

Оснащение коробки передач седьмой передачей переднего хода позволило внести изменения в передаточные отношения и порядок попарного включения фрикционных элементов управления, а также позволило отказаться от гидротрансформатора и на его место установить гаситель крутильных колебаний, который имеет намного меньшие размеры и массу. Изменение конструкции и последовательность попарного включения элемента управления позволило добиться того, что при переключении отсутствует разрыв мощности. Также удалось улучшить динамические характеристики коробки передач и расширить кинематические возможности коробки передач, увеличить ее долговечность, а также существенно расширить число типов транспортных средств, в которые можно установить коробку передач с такой кинематической схемой.

Предлагаемая, согласно изобретению, автоматическая коробка передач работает следующим образом.

После начала движения транспортного средства последовательным переключением передач от 1-й до 7-й осуществляется его разгон до требуемой скорости движения. При нахождении коробки передач в нейтральном положении ни один из фрикционных элементов управления не включен.

На первой передаче переднего хода включаются тормоз 17 и 19, то есть угловая скорость коронной шестерни 13 третьего планетарного ряда и водила 9 второго планетарного ряда связанного с коронной шестерней 7 первого планетарного ряда равна нулю.

Крутящий момент с входного звена 3 через водило 12 третьего планетарного ряда передается на солнечную шестерню 11 третьего планетарного ряда и связанную с ней солнечную шестерню 8 второго планетарного ряда и далее через коронную шестерню 10 второго планетарного ряда и связанную с ней солнечную шестерню 5 первого планетарного ряда передается на водило 6 первого планетарного ряда, связанное непосредственно с выходным звеном 4.

При переключении на вторую передачу переднего хода тормоз 19 выключается и включается муфта 15, тормоз 17 остается включенным. Таким образом, угловая скорость водила 9 второго планетарного ряда, связанного с коронной шестерней 7 первого планетарного ряда, равна нулю, а угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости солнечной шестерни 5 первого планетарного ряда, связанной с коронной шестерней 10 второго планетарного ряда.

Крутящий момент с входного звена 3 через включенную фрикционную муфту 15 передается на солнечную шестерню 5 первого планетарного ряда и далее на водило 6 первого планетарного ряда, связанное непосредственно с выходным звеном 4.

При переключении на третью передачу переднего хода выключается тормоз 17 и включается тормоз 19, муфта 15 остается включенный. Таким образом, угловая скорость коронной шестерни 13 третьего планетарного ряда равна нулю, а угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости солнечной шестерни 5 первого планетарного ряда, связанной с коронной шестерней 10 второго планетарного ряда.

Крутящий момент с входного звена 3 через включенную фрикционную муфту 15 передается на солнечную шестерню 5 первого планетарного ряда, где разделяется и передается на водило 6 первого планетарного ряда, а также на коронную шестерню 10 второго планетарного ряда и далее на водило 9 второго планетарного ряда, где разделяется на два потока. Первый поток крутящего момента через коронную шестерню 7 первого планетарного ряда передается на водило 6 первого планетарного ряда, где объединяется с потоком крутящего момента с солнечной шестерни 5 первого планетарного ряда и далее передается на выходное звено 4. Второй поток крутящего момента передается через солнечную шестерню 8 второго планетарного ряда и связанную с ней солнечную шестерню 11 третьего планетарного ряда на водило 12 третьего планетарного ряда и далее объединяется с потоком крутящего момента с входного звена 3.

При переключении на четвертую передачу переднего хода выключается тормоз 19 и включается тормоз 18, муфта 15 остается включенный. Таким образом, угловая скорость солнечной шестерни 11 третьего планетарного ряда, связанной с солнечной шестерней 8 второго планетарного ряда, равна нулю, а угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости солнечной шестерни 5 первого планетарного ряда, связанной с коронной шестерней 10 второго планетарного ряда.

Крутящий момент с входного звена 3 через включенную фрикционную муфту 15 передается на солнечную шестерню 5 первого планетарного ряда, где разделяется и передается на водило 6 первого планетарного ряда, а также через коронную шестерню 10 второго планетарного ряда передается на водило 9 второго планетарного ряда и связанную с ним коронную шестерню 7 первого планетарного ряда и далее на водило 6 первого планетарного ряда, где объединяется с потоком крутящего момента с солнечной шестерни 5 первого планетарного ряда и далее передается на выходное звено 4.

При переключении на пятую передачу переднего хода выключается тормоз 18 и включается муфта 14, муфта 15 остается включенный. Таким образом, угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости коронной шестерни 7 первого планетарного ряда, связанной с водилом 9 второго планетарного ряда, а угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости солнечной шестерни 5 первого планетарного ряда, связанной с коронной шестерней 10 второго планетарного ряда.

Крутящий момент с входного звена 3 разделяется и через включенную фрикционную муфту 15 передается на солнечную шестерню 5 первого планетарного ряда и далее на водило 6 первого планетарного ряда, а также через включенную фрикционную муфту 14 передается на водило 9 второго планетарного ряда и связанную с ним коронную шестерню 7 первого планетарного ряда и далее на водило 6 первого планетарного ряда, где объединяется с потоком крутящего момента с солнечной шестерни 11 третьего планетарного ряда и передается на выходное звено 4.

При переключении на шестую передачу переднего хода выключается муфта 15 и включается тормоз 18, муфта 14 остается включенный. Таким образом, угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости коронной шестерни 7 первого планетарного ряда, связанной с водилом 9 второго планетарного ряда, а угловая скорость солнечной шестерни 8 второго планетарного ряда, связанной с солнечной шестерней 11 третьего планетарного ряда, равна нулю.

Крутящий момент с входного звена 3 через включенную фрикционную муфту 14 передается на водило 9 второго планетарного ряда, где разделяется и через коронную шестерню 10 второго планетарного ряда и связанную с ней солнечную шестерню 5 первого планетарного ряда передается на водило 6 первого планетарного ряда, а также через коронную шестерню 7 первого планетарного ряда передается на водило 6 первого планетарного ряда, где объединяется с потоком крутящего момента с солнечной шестерни 5 первого планетарного ряда и далее передается на выходное звено 4.

При переключении на седьмую передачу переднего хода выключается тормоз 18 и включается тормоз 19, муфта 14 остается включенный. Таким образом, угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости коронной шестерни 7 первого планетарного ряда, связанной с водилом 9 второго планетарного ряда, а угловая скорость коронной шестерни 13 третьего планетарного ряда равна нулю.

Крутящий момент с входного звена 3 разделяется и через включенную фрикционную муфту 14 передается на водило 9 второго планетарного ряда, а также через водило 12 третьего планетарного ряда передается на солнечную шестерню 11 третьего планетарного ряда и связанную с ней солнечную шестерню 8 второго планетарного ряда и далее передается на водило 9 второго планетарного ряда, где объединяется с потоком крутящего момента с включенной фрикционной муфты 14. На водиле 9 второго планетарного ряда крутящий момент разделяется и передается через коронную шестерню 7 первого планетарного ряда на водило 6 первого планетарного ряда, а также через коронную шестерню 10 второго планетарного ряда и связанную с ней солнечную шестерню 5 первого планетарного ряда на водило 6 первого планетарного ряда, где объединяется с потоком крутящего момента с коронной шестерни 7 первого планетарного ряда и далее передается на выходное звено 4.

На передаче заднего хода включаются тормоз 16 и тормоз 19. Таким образом, угловая скорость коронной шестерни 13 третьего планетарного равна нулю, и угловая скорость коронной шестерни 10 второго планетарного ряда, связанной с солнечной шестерней 5 первого планетарного ряда, равна нулю.

Крутящий момент с входного звена 3 через водило 12 третьего планетарного ряда передается на солнечную шестерню 11 третьего планетарного ряда и связанную с ней солнечную шестерню 8 второго планетарного ряда и далее через водило 9 второго планетарного ряда и связанную с ним коронную шестерню 7 первого планетарного ряда передается на водило 6 первого планетарного ряда, связанное непосредственно с выходным звеном 4.

Настоящее изобретение позволяет в коробках передач, имеющих три планетарных ряда, обеспечить семь передач переднего хода и одну передачу заднего хода без увеличения количества планетарных рядов и существенного увеличения габаритов картера за счет увеличения числа элементов управления, а также изменив последовательность попарного включения элементов управления.

Настоящее изобретение промышленно применимо, так как для его реализации не требуется специальной новой технологии и специального оборудования, кроме тех, что используются в машиностроении в производстве редукторов, в том числе и планетарных.

Реферат

Изобретение относится к области автотранспортного машиностроения и касается конструкции ступенчатой планетарной коробки передач, которая может быть использована в автоматических трансмиссиях, управляемых с помощью электронного блока и гидравлики и предназначенных для транспортных средств. Коробка передач содержит планетарный редуктор, водило 6 первого планетарного ряда которого является выходным звеном 4 коробки передач. Водило 9 второго планетарного ряда связано с коронной шестерней (эпициклом) 7 первого планетарного ряда. Солнечная шестерня 5 первого планетарного ряда связана с эпициклом 10 второго планетарного ряда и тормозом 16 с картером коробки передач. Солнечная шестерня 8 второго планетарного ряда связана с солнечной шестерней 11 третьего планетарного ряда и тормозом 18 - с картером коробки передач. Входное звено 3 связано с водилом 12 третьего планетарного ряда. Эпицикл 13 третьего планетарного ряда связан тормозом 19 с картером коробки передач. Входное звено 3 связано муфтой 14 с водилом 9 второго планетарного ряда. Эпицикл 7 снабжен тормозом 17 для ее связи с картером коробки передач. Входное звено 3 связано муфтой 15 с солнечной шестерней 5. Входное звено 3 связано с гасителем крутильных колебаний 2. В результате достигаются расширение кинематических возможностей коробки передач, увеличение ее долговечности, уменьшение массы коробки передач за счет отказа от гидротрансформатора, а также уменьшение числа используемых деталей. За счет уменьшения габаритов коробки передач достигается расширение числа типов транспортных средств, в которые можно установить коробку передач с такой кинематической схемой, а за счет изменения конструкции коробки передач, а также изменения передаточных отношений планетарных рядов и порядка попарного включения фрикционных элементов управления достигается улучшение динамических характеристик транспортного средства. 1 ил.

Формула