Диапазонная бесступенчатая планетарная коробка передач

Полезная модель относится к планетарным коробкам передач. Коробка передач содержит ведущий вал и два планетарных ряда: ведомый и вспомогательный, каждый из которых содержит три звена: солнечную шестерню, водило с сателлитами и эпицикл, одно звено - ведущее, одно - ведомое и одно - вспомогательное.

По крайней мере, два звена ведомого и вспомогательного планетарного ряда вращаются в одном направлении.

Ведомое звено ведомого планетарного ряда передает крутящий момент на вспомогательное звено вспомогательного планетарного ряда, по крайней мере, через две муфты сцепления и, по крайней мере, через две зубчатые передачи с различным передаточным соотношением, ведомое звено вспомогательного планетарного ряда передает крутящий момент на вспомогательное звено ведомого планетарного ряда.

Коробка передач выполнена с возможностью одновременного включения только одной муфты сцепления.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящая полезная модель относится к планетарным коробкам передач и их использованию в автоматических трансмиссиях.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен дифференциальный вариатор патент RU 2457379. В этом вариаторе, содержащем планетарную передачу первой ступени, состоящей из центральной шестерни и водила с сателлитами, планетарную передачу второй ступени, состоящей из водила с сателлитами и центральной шестерни, и планетарную передачу третьей ступени, состоящей из водила, сателлитов и центрального колеса, первая и третья планетарные передачи замкнуты двухвенцовой короной определенной массы, а числа зубьев подобраны таким образом, что это позволяет получить переменный момент на выходном валу [1].

Недостатком этой конструкции является сама конструкция, выполненная соосной и не имеющая опоры на корпус.

Известны современные автоматические коробки передач. Эти коробки передач служат для ступенчатого изменения крутящего момента, а также для обеспечения движения автомобиля задним ходом. На автоматических коробках, как правило, применяются планетарные редукторы, отличающиеся компактность и возможностью соосной работы. Автоматическая коробка передач состоит из нескольких (обычно двух) планетарных редукторов, соединенных последовательно для совместной работы. Объединение планетарных редукторов позволяет обеспечить необходимое число ступеней работы. Современные автоматические коробки выполняются шестиступенчатыми, семиступенчатыми (Mercedes) и даже восьмиступенчатыми (Lexus).

Планетарный редуктор в коробке передач имеет название планетарный ряд. Планетарный ряд имеет следующее устройство: солнечная шестерня, сателлиты, коронная шестерня, водило.

Передача вращения производится при условии блокировки одного или двух элементов планетарного ряда (солнечной шестерни, коронной шестерни, водила). Блокировку осуществляют соответствующие фрикционные муфты и тормоза. Муфта блокирует элементы планетарного ряда между собой и, тем самым, обеспечивает передачу крутящего момента. Тормоз удерживает конкретные элементы за счет соединения с корпусом коробки. Муфты и тормоза приводятся в действие с помощью гидроцилиндров, которые управляются из распределительного модуля. В конструкции коробки может применяться обгонная муфта, которая удерживает водило от вращения в противоположную сторону.

Таким образом, механизмами переключения передач в автоматической коробке являются фрикционные муфты и тормоза. Работа АКПП заключается в выполнении определенного алгоритма включения и выключения муфт и тормозов [2].

Техническими недостатками этих коробок передач являются медленное переключение передач и слабая динамика разгона автомобиля.

Данные технические решения приняты за прототип, так как обладают максимальной совокупностью общих с полезной моделью существенных признаков.

ЦЕЛЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ И ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ

Задача полезной модели состоит в том, чтобы создать наиболее эффективную коробку передач с непрерывной передачей крутящего момента от двигателя к ведущим колесам.

Технический результат - упрощение конструкции и материалоемкости коробки передач, уменьшение количества деталей, отвечающих за включение/выключение режимов передач.

РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Предлагаемое в полезной модели решение указанной выше задачи, достижение поставленной цели и требуемого технического результата обеспечивается тем, что в коробке передач, содержащей ведущий вал, ведомый планетарный ряд и вспомогательный планетарный ряд, согласно полезной модели

каждый планетарный ряд содержит три звена: солнечную шестерню, водило с сателлитами и эпицикл, одно любое звено ведомого планетарного ряда является ведущим звеном, одно любое звено ведомого планетарного ряда является ведомым звеном и одно любое звено ведомого планетарного ряда является вспомогательным звеном, одно любое звено вспомогательного планетарного ряда является ведущим звеном, одно любое звено вспомогательного планетарного ряда является ведомым звеном и одно любое звено вспомогательного планетарного ряда является вспомогательным звеном.

По крайней мере, два звена ведомого и вспомогательного планетарного ряда вращаются в одном направлении.

При этом ведомое звено ведомого планетарного ряда передает крутящий момент на вспомогательное звено вспомогательного планетарного ряда, по крайней мере, через две муфты сцепления и, по крайней мере, через две зубчатые передачи с различным передаточным соотношением, ведомое звено вспомогательного планетарного ряда передает крутящий момент на вспомогательное звено ведомого планетарного ряда.

Кроме этого коробка передач выполнена с возможностью одновременного включения только одной муфты сцепления и с возможностью управления при движении включением/выключением режимов посредством включения/выключения муфт сцепления.

Коробка передач может быть также выполнена с передачей заднего хода, при этом используется планетарный ряд передачи заднего хода.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сущность полезной модели поясняется чертежами:

На фиг.1 изображена кинематическая схема диапазонной планетарной коробки передач с четырьмя муфтами сцепления по полезной модели, содержащая:

выходной вал двигателя 1; ведущий вал коробки передач 2; выходной вал коробки передач 3; ведущее звено ведомого планетарного ряда 4; ведомое звено ведомого планетарного ряда 5; вспомогательное звено ведомого планетарного ряда 6; ведущее звено вспомогательного планетарного ряда 7; ведомое звено вспомогательного планетарного ряда 8; вспомогательное звено вспомогательного планетарного ряда 9; промежуточный вал ведомого планетарного ряда 10; вал муфт сцепления 11; шестерни привода ведущего вала 12, 13; шестерни привода вспомогательного звена вспомогательного планетарного ряда нулевого режима 14, 18; шестерни привода вспомогательного звена вспомогательного планетарного ряда первого режима 15, 19; шестерни привода вспомогательного звена вспомогательного планетарного ряда второго режима 16, 20; шестерни привода вспомогательного звена вспомогательного планетарного ряда третьего режима 17, 21; шестерни привода вала муфт сцепления 22, 23; муфта сцепления нулевого режима 24; муфта сцепления первого режима 25; муфта сцепления второго режима 26; муфта сцепления третьего режима 27; обгонная муфта 28.

На фиг.2 изображена кинематическая схема диапазонной планетарной коробки передач с двумя муфтами сцепления по полезной модели, содержащая:

выходной вал двигателя 1; ведущий вал коробки передач 2; выходной вал коробки передач 3; ведущее звено ведомого планетарного ряда 4; ведомое звено ведомого планетарного ряда 5; ведущее звено вспомогательного планетарного ряда 7; вспомогательное звено вспомогательного планетарного ряда 9; шестерни привода ведущего вала коробки передач 12, 13; шестерни привода вспомогательного звена вспомогательного планетарного ряда нулевого режима 14, 18; шестерни привода вспомогательного звена вспомогательного планетарного ряда первого режима 15, 19; шестерни привода вспомогательного звена вспомогательного планетарного ряда второго режима 16, 20; шестерни привода вспомогательного звена вспомогательного планетарного ряда третьего режима 17, 21; обгонная муфта 28; вспомогательное звено ведомого планетарного ряда и ведомое звено вспомогательного планетарного ряда 29; вал муфты сцепления нулевого и второго режима 30; вал муфты сцепления первого и третьего режима 31; шестерни привода муфт сцепления 32, 33; муфта сцепления первого и третьего режима 34; муфта сцепления нулевого и второго режима 35; муфту синхронизатора включения нулевого и второго режима 36; муфту синхронизатора включения первого и третьего режима 37.

Ниже полезная модель более подробно рассмотрена со ссылками на прилагаемые к описанию чертежи, на которых в качестве примеров показаны предпочтительные, но необязательные варианты возможного осуществления полезной модели, конструктивного выполнения и функционирования предлагаемой в полезной модели коробки передач транспортного средства.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Отличительными особенностями заявляемой коробки передач являются:

отсутствие постоянных переключений;

наличие ведущего вала и двух планетарных рядов: ведомого и вспомогательного, каждый из которых содержит три звена: солнечную шестерню, водило с сателлитами и эпицикл, одно любое звено ведомого планетарного ряда является ведущим звеном, одно любое звено ведомого планетарного ряда является ведомым звеном и одно любое звено ведомого планетарного ряда является вспомогательным звеном, одно любое звено вспомогательного планетарного ряда является ведущим звеном, одно любое звено вспомогательного планетарного ряда является ведомым звеном и одно любое звено вспомогательного планетарного ряда является вспомогательным звеном;

вращение, по крайней мере, двух звеньев ведомого и вспомогательного планетарного ряда в одном направлении;

привод вспомогательного звена вспомогательного планетарного ряда, по крайней мере, через две муфты сцепления и, по крайней мере, через две зубчатые передачи с различным передаточным соотношением с возможностью одновременного включения одной муфты сцепления и с возможностью управления при движении включением/выключением режимов посредством включения/выключения муфт сцепления;

прибавление крутящего момента от вспомогательного звена к ведомому звену одного планетарного ряда;

стремление выходного вала к максимальным оборотам включенной муфты сцепления.

Для управления сцеплениями коробки передач может быть использована компьютеризированная система управления коробкой передач, включающая входные датчики, электронный блок управления, электрогидравлические блоки управления и исполнительные механизмы, которые могут быть расположены непосредственно на картере коробки передач.

Входные датчики при этом отслеживают частоту вращения на входе и выходе коробки передач, давление и температуру масла. Электронный блок управления на основании сигналов датчиков - реализует, заложенный в него, алгоритм управления коробкой передач.

Электрогидравлический блок управления обеспечивает работу гидравлического контура управления коробкой передач, в который могут входить золотники-распределители; клапана регулирования давления; мультиплексор. Золотники-распределители могут приводиться в действие рычагом селектора. Электромагнитные клапаны могут осуществлять переключение с режима на режим. Клапаны регулирования давления обеспечивают работу фрикционных муфт сцепления. Электромагнитные клапаны и клапаны регулирования давления являются исполнительными механизмами системы управления коробкой передач.

Работа коробки передач по полезной модели осуществляется следующим образом и будет показана на примере диапазонной планетарной коробки передач с четырьмя сцеплениями (Фиг.1):

Работа диапазонной планетарной коробки передач (Фиг.1) осуществляется следующим образом. Двигатель транспортного средства запущен. Все муфты сцепления вала 11 выключены. Включается муфта сцепления 25 первого режима. Крутящий момент от выходного вала двигателя 1 передается через шестерни 12 и 13 на ведущий вал 2 коробки передач, а также на расположенное на этом валу ведущее звено 4 ведомого планетарного ряда и на ведущее звено 7 вспомогательного планетарного ряда. Далее крутящий момент от ведомого звена 5 ведомого планетарного ряда передается на ведущие колеса и через шестерни 22 и 23 на вал 11 муфт сцеплений. Шестерни 19 и 15 первого режима, находящиеся в постоянном зацеплении приводят в движение вспомогательное звено 9 вспомогательного планетарного ряда, что прибавляет крутящий момент ведомому звену 8 вспомогательного планетарного ряда. Далее крутящий момент от ведомого звена 8 вспомогательного планетарного ряда через промежуточный вал 10 передается на вспомогательное звено 6 ведомого планетарного ряда, которое добавляет крутящий момент ведомому звену 5 ведомого планетарного ряда. Каждая муфта сцепления обеспечивает конкретные максимальные обороты выходного вала 3 коробки передач. Выходной вал 3 коробки передач стремится к максимальным оборотам муфты сцепления 25 первого режима. Обороты выходного вала 3 коробки передач продолжают расти и при наборе определенного числа оборотов муфта сцепления 25 выключается и одновременно включается муфта сцепления 26. Выходной вал 3 коробки передач стремится к максимальным оборотам муфты сцепления 26 второго режима. При падении оборотов выходного вала 3 коробки передач и также до определенного числа оборотов муфта сцепления 25 выключается и одновременно включается муфта сцепления 24. Теперь выходной вал 3 коробки передач стремится к максимальным оборотам муфты сцепления 24 нулевого режима (первая передача), но только в сторону уменьшения оборотов.

Таким образом, коробка передач по полезной модели обеспечивает возможность достижения требуемого технического результата, а именно упрощение конструкции и материалоемкости путем уменьшения количества деталей и повышения ее компактности, ускоряет и упрощает включение/выключение режимов передач за счет возможности использования современных компьютеризированных блоков управления и контроля функционирования.

Отдельные детали и узлы заявляемой коробки передач могут быть изготовлены с использованием известных в машиностроительной отрасли материалов и технологий.

Конкретные размеры и отдельные особенности конструктивного исполнения отдельных деталей и узлов могут быть выбраны из стандартных типоразмеров и стандартов промышленного машиностроения.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. RU 2457379 F16H 3/74, опубл. 27.07.12.

2. http://systemsauto.ru/box/akpp.html.

1. Диапазонная планетарная коробка передач, содержащая ведущий вал, ведомый планетарный ряд и вспомогательный планетарный ряд, отличающаяся тем, что каждый планетарный ряд содержит три звена: солнечную шестерню, водило с сателлитами и эпицикл, одно любое звено ведомого планетарного ряда является ведущим звеном, одно любое звено ведомого планетарного ряда является ведомым звеном и одно любое звено ведомого планетарного ряда является вспомогательным звеном, одно любое звено вспомогательного планетарного ряда является ведущим звеном, одно любое звено вспомогательного планетарного ряда является ведомым звеном и одно любое звено вспомогательного планетарного ряда является вспомогательным звеном, по крайней мере, два звена ведомого планетарного ряда имеют вращение в одном направлении и, по крайней мере, два звена вспомогательного планетарного ряда имеют вращение в одном направлении, при этом диапазонная планетарная передача выполнена с возможностью передачи крутящего момента от ведомого звена вспомогательного планетарного ряда на вспомогательное звено ведомого планетарного ряда, и выполнена с возможностью передачи крутящего момента от ведомого звена ведомого планетарного ряда на вспомогательное звено вспомогательного планетарного ряда, по крайней мере, через две муфты сцепления и, по крайней мере, через две зубчатые передачи с различным передаточным соотношением, выполнена с возможностью одновременного включения одной муфты сцепления и выполнена с возможностью управления при движении включением/выключением режимов коробки передач посредством включения/выключения муфт сцепления.

2. Диапазонная планетарная коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что ведомое звено вспомогательного планетарного ряда и вспомогательное звено ведомого планетарного ряда общее для обоих планетарных рядов.

3. Диапазонная планетарная коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что выполнена с передачей заднего хода.

4. Диапазонная планетарная коробка передач по п.3, отличающаяся тем, что содержит планетарный ряд передачи заднего хода.