Предлагаемое описание касается способа управления автоматическим сцеплением, например, сцеплением, используемым для управления изменением передаточного отношения в автоматической трансмиссии, предназначенной, в частности, для наземного механизированного транспортного средства.
Предлагаемое изобретение касается также автоматической трансмиссии, в конструкции которой применяется упомянутый способ.
В механизмах автоматических трансмиссий часто используются сцепления различных типов, в частности, многодисковые сцепления с масляной ванной, управление которыми осуществляется при помощи специальных средств их обжатия. В зависимости от того, сжатого сцепления средствами обжатия или разжатого или рассоединено, комбинация зубчатых зацеплений такая, например, как эпициклоидальная или планетарная передача, функционирует в соответствии с первым передаточным отношением или в соответствии со вторым передаточным отношением.
В автоматических трансмиссиях обычного типа в качестве средств обжатия сцеплений используют гидравлические силовые цилиндры, которые способны резко и быстро переводить сцепление из обжатого состояния в состояние полного рассоединения. Такая схема позволяет обеспечить весьма быстрое управление переключением передач, однако требует применения достаточно сложной силовой гидравлической системы, управляемой электронным или гидравлическим контуром, функционирующим с использованием информации от различных датчиков.
Заявки на французский патент, поданные под номерами 9006438 и 9012901 и не опубликованные официально, демонстрируют преимущества трансмиссий, в которых одно сцепление приводится в действие усилием, которое порождается непосредственно внутри механизма данной трансмиссии и которое имеет величину в некоторых режимах функционирования данной трансмиссии, представляющую собой монотонную функцию некоторого параметра, являющегося определяющим для выбора передаточного отношения в каждый данный момент времени. Таким параметром может быть, например, скорость вращения некоторого компонента коробки передач или крутящий момент, развиваемый некоторым элементом этой коробки передач.
При использовании таких средств обжатия сцепление данной автоматической трансмиссии оказывается сжатым в большей или меньшей степени в зависимости от конкретных условий функционирования данной трансмиссии. Изменение передаточного отношения осуществляется в том случае, когда от состояния полного соединения сцепление переходит в состояние проскальзывания, поскольку сила его обжатия уже не обеспечивает передачи крутящего момента, приложенного к нему в данный момент и превышающего по величине крутящий момент, который может быть передан данным сцеплением при сохранении одной и той же скорости вращения его ведущего и ведомого элементов или наоборот, когда упомянутое сцепление из состояния проскальзывания или пробуксовки переходит в состояние полного соединения, поскольку приложенное к нему усилие обжатия становится достаточным для того, чтобы силы трения между фрикционными дисками создавали необходимый крутящий момент.
Такие автоматические функционирующие устройства сцепления позволяют отказаться от весьма сложных и дорогостоящих гидравлических систем управления и привода, применяемых в традиционных автоматических коробках передач.
Однако, системы сцепления фрикционного типа имеют свойство сохранять в некоторых промежуточных условиях обжатия свое текущее состояние, будь-то состояние полного соединения или состояние проскальзывания или пробуксовки. При этом указанное свойство оказывается благоприятным при использовании сцеплений этого типа в конструкциях автоматических трансмиссий, позволяя исключить слишком частые изменения передаточного отношения.
В то же время, упомянутая выше тенденция сцеплений этого типа поддерживать существующее состояние может внести определенную медлительность при изменении передаточного отношения.
С другой стороны, может оказаться желательным, чтобы в некоторых случаях происходило изменение передаточного отношения, тогда как нормальное самопроизвольное функционирование сцепления приводило бы к сохранению действующего передаточного отношения трансмиссии.
Из американского патента /1/ известно специальное гидравлическое устройство, которое селективным образом нейтрализует часть инерционных центробежных грузиков, управляющих степенью обжатия фрикционного сцепления, таким образом, чтобы селективно модифицировать поведение данного механизма сцепления для данной скорости вращения. В этом американском патенте речь идет о пусковом сцеплении, в котором часть инерционных центробежных грузиков подвергается временной нейтрализации в процессе запуска двигателя данного транспортного средства для того, чтобы облегчить и сделать более плавным этот запуск.
Цель данного изобретения состоит в том, чтобы предложить способ и использующую его трансмиссию, позволяющие весьма быстро и оперативно инициировать изменение состояния и, соответственно, изменения передаточного отношения данной трансмиссии транспортного средства.
В соответствии с первым аспектом предлагаемого изобретения способ управления, предназначенный для инициирования изменения текущего состояния фрикционного многодискового сцепления от состояния проскальзывания или пробуксовки к состоянию полного соединения и обратно в механизме сцепления, автоматически управляемом специальными средствами обжатия, обеспечивающими приложение усилия обжатия, изменяющегося в зависимости от одного параметра его движения, отличается тем, что попутно модифицируется переменное усилие обжатия, приложенное к данному сцеплению, путем кратковременного приложения импульса силы надлежащей величины в направлении, соответствующем упомянутому выше изменению состояния данного сцепления таким образом, чтобы инициировать устойчивое изменение упомянутого выше существующего в данный момент состояния этого сцепления.
Поскольку в некотором диапазоне усилий обжатия фрикционных дисков сцепления для каждого данного значения передаваемого этим сцеплением крутящего момента сцепление подобного типа стремится сохранить свое состояние полного соединения или состояние проскальзывания или пробуксовки, имеющее место в данный момент, упомянутый выше импульс силы, даже если его длительность весьма ограничена, достаточен по величине для осуществления необходимого изменения состояния сцепления, после чего этого новое состояние также будет поддерживаться даже после прекращения действия упомянутого выше импульсного усилия.
Этот способ может быть применен для инициации и ускорения осуществления процесса изменения передаточного отношения в автоматической трансмиссии, предназначенной, в частности, для наземного транспортного средства.
Можно, таким образом, вызвать очень быстрое изменение передаточного отношения в том случае, когда водитель данного транспортного средства то тем или иным причинам требует реализации полной мощности имеющегося в его распоряжении двигателя данного транспортного средства.
В соответствии с другими аспектом предлагаемого изобретения трансмиссия с автоматическим изменением передаточного отношения в диапазоне, содержащем, по меньшей мере, два фиксированных значения этого передаточного отношения, содержит сцепление, предназначенное для приведения в действие трансмиссии, работающей на различных передаточных отношениях в зависимости от того, находится ли сцепление в состоянии устойчивого соединения или оно в данном случае проскальзывает или пробуксовывает, и средства обжатия, прикладывающие к данному сцеплению усилие сжатия, изменяющееся в зависимости от некоторого параметра для обеспечения управления этим сцеплением в диапазоне между состоянием проскальзывания или пробуксовки и состоянием полного соединения, таким образом, чтобы изменение передаточного отношения трансмиссии осуществлялось в том случае, когда упомянутый выше определяющий параметр превысит допустимый диапазон изменения. Предлагаемая автоматическая трансмиссия отличается средствами инициации для селективного изменения усилия обжатия, прикладываемого к данному фрикционному сцеплению, добавляющими дополнительно кратковременный импульс силы в определенном направлении для инициации устойчивого измерения состояния между возможными для него состояниями проскальзывания или пробуксовки и состоянием устойчивого соединения вращающихся элементов.
Другие особенности и преимущества предлагаемого изобретения будут показаны в следующем ниже описании, не являющихся ограничительными, примеров его практической реализации, снабженных ссылками на приведенные в приложении чертежи, среди которых:
фиг. 1, на котором в осевом разрезе представлен вид автоматической трансмиссии с многодисковым фрикционным сцеплением в соответствии с предлагаемым изобретением;
фиг. 2, 4 и 5, на которых представлены в осевом разрезе виды автоматической трансмиссии в соответствии с предлагаемым изобретением, относящиеся к трем другим возможным вариантам его практической реализации;
фиг. 3, на котором в увеличенном масштабе представлена деталь конструкции автоматической трансмиссии в соответствии с предлагаемым изобретением, показанной на фиг. 2, в виде по направлению, параллельному оси этой трансмиссии.
Трансмиссия с автоматическим изменением передаточного отношения, представленная на фиг. 1 содержит размещенную в корпусе 9 комбинацию зубчатых зацеплений, определяющую различные передаточные отношения между входным валом 1, который не соединен непосредственно с источником механической мощности, такими, например, как двигатель данного транспортного средства, и выходным звеном 2, которое может быть соединено, например, с ведущими колесами данного транспортного средства посредством других передаточных элементов, не показанных для упрощения на приведенных чертежах.
В примере практической реализации предлагаемого изобретения, приведенном на фиг. 1, комбинация зубчатых зацеплений содержит планетарную передачу, называемую еще эпициклоидальной передачей. Планетарная шестерня 3 жестко связана с входным валом 1 таким образом, чтобы производить этим валом вращательное движение. Планетарная шестерня 3 находится в зацеплении с сателлитами 4, установленными с возможностью свободного вращения на водиле или держателе сателлитов 5. Это водило жестко связано с центральным валом 6, соединенным с выходным звеном 2 трансмиссии и имеющим ту же ось вращения Д, что и входной вал 1. Может быть предусмотрено, например, использование трех сателлитов 4 /только один из которых показан на фиг. 1/, установленных с возможностью свободного вращения на трех осях Е, распределенных определенным образом вокруг оси Д.
Зубья сателлитов 4 находятся, кроме того в зацеплении с внутренними зубьями венца или коронной шестерни 7, также центрированной и способной вращаться относительно оси Д.
В соответствии с известным принципом передаточное отношение трансмиссии между валом 1 и выходным звеном 2 зависит от механических соединений, которые осуществляются между вращающимися элементами данной трансмиссии /планетарная шестерня 3, водило 5 и коронная шестерня 7/, образующими планетарную передачу. В представленном на фиг. 1 примере практической реализации предлагаемого изобретения эти механические соединения селективно применяются между водилом 5 и коронной шестерней 7. Свободное колесо 8, установленное между неподвижным корпусом 9 трансмиссии и наружным краем коронной шестерни 7, препятствует повороту этой коронной шестерни 7 в направлении, обратном направлению вращения входного вала 1.
Многодисковое сцепление установлено между коронной шестерней 7 и водилом 5 для того, чтобы обеспечить селективное соединение двух этих вращающихся элементов трансмиссии. Это сцепление содержит пакет фрикционных дисков 14, 15, имеющих возможность перемещаться в осевом направлении.
Первые фрикционные листки 14 пакета сцепления связаны по вращательному движению с коронной шестерней 7. Для осуществления этой связи эти фрикционные диски 14 имеют на своих наружных кромках внешние зубья 18, входящие в зацепление во внутренние канавки 19, выполненные на коронной шестерне 7 и располагающиеся параллельно оси Д. Эти канавки 19 имеют открытое дно. Они формируются между пальцами 20, составляющими часть коронной шестерни 7.
Вторые фрикционные диски 15 пакета сцепления, которые располагаются попеременно с первыми дисками 14 в пакете, связаны по вращательному движению с водилом 5. Для осуществления этой связи эти вторые фрикционные диски 15 имеют на своих внутренних кромках внутренние зубья 21, которые входят в наружные канавки 22 водила 5, располагающиеся параллельно оси Д. Эти канавки 22 позволяют фрикционным дискам 15 осуществлять скольжение в осевом направлении относительно водила 5.
Пакет фрикционных дисков 14, 15 может быть селективно сжат при помощи специального механизма, установленного на центральном валу 6. Этот механизм содержит толкатель обжатия 17, выполненный в форме пластины или шайбы, возвратные пружины 29 /одна из которых показана на фиг. 1/, распределенные некоторым образом вокруг центрального вала 6, инерционные центробежные грузики 31 и держатель этих центробежных грузиков 30. Этот держатель грузиков 30 жестко связан с центральным валом 6, тогда как толкатель обжатия 17, вставленный в осевом направлении между этим держателем 30 и пакетом фрикционных дисков 14, 15 связан по вращательному движению с этим же центральным валом 6, но имеет возможность перемещаться относительно него в осевом направлении.
Периферийная часть поверхности толкателя обжатия 17 находится в механическом контакте с диском 14 или диском 15 /в представленном на фиг. 1 примере толкатель находится в контакте с диском 15/, являющимся последним в пакете фрикционных дисков, тогда как фрикционный диск, являющийся крайним с другой стороны пакета, находится в механическом контакте с водилом 5. Таким образом, когда толкатель обжатия 17 оказывает давление в осевом направлении на соответствующий фрикционный диск в строну водила 5 и развивает при этом достаточно большое усилие, весь пакет фрикционных дисков 14, 15 сжимается и коронная шестерня 7 соединяется по вращательному движению с водилом 5. Возвратные пружины 29 установлены между водилом 5 и толкателем обжатия 17. Усилие, развиваемое этими пружинами 29, стремится оттолкнуть в осевом направлении толкатель обжатия 17, удаляя его от водила 5 и разжимая тем самым пакет фрикционных дисков 14, 15.
Каждый инерционный центробежный грузик 31 имеет носок 33, зона которого, имеющая составляющую осевого перемещения, нажимает на толкатель обжатия 17. Носок 33 центробежного грузика выполняет функцию кулачка, определяющего удаление толкателя 17 от держателя 30, который является неподвижным в осевом направлении по отношению к водилу 5. В то же время, инерционные центробежные грузики 31 приводятся во вращательное движение со скоростью выходного вала /звена/ 2 и воздействуют, таким образом, на толкатель обжатия 17, начиная с момента, когда совокупное усилие пружин 29 оказывается преодоленным, с усилием, которое представляет собой монотонную возрастающую функцию скорости вращения выходного звена 2 данной трансмиссии.
При нулевой или относительно малой скорости вращения водила 5 и его вала 6 инерционные центробежные грузики 31 занимают под действием пружин 29, отталкивающих в направлении от водила 5 толкатель 17, положение покоя, показанное в верхней части чертежа на фиг. 1, на дне соответствующих индивидуальных прорезей 32.
При возрастании скорости вращения выходного звена 2 инерционные центробежные грузики 31 отклоняются от положения покоя под действием центробежных сил. Поскольку носки 33 грузиков удерживаются специальным выступом 36, выполненным на периферийной части поверхности толкателя 17, грузики 31 поворачиваются под действием центробежных сил в положение, которое показано в нижней части чертежа на фиг. 1. Вследствие такого поворота грузиков носки 33, зона которых, упирающаяся в толкатель 17, имеет осевую составляющую перемещения, отводя в осевом направлении толкатель 17 от держателя 30. Поскольку этот держатель 30 жестко связан с центральным валом 6, толкатель 17 смещается в направлении водила 5 наперекор усилию возвратных пружин 29.
Таким образом, начиная с некоторой скорости вращения водила 5, центробежные силы, которые воздействуют на инерционные грузики 31, позволяют этим грузикам приподняться от своего положения покоя /как это показано в нижней части чертежа на фиг. 1/ и прижать толкатель 17 к пакету фрикционных дисков, преодолевая при этом противодействующее усилие возвратных пружин 29, также действующих на толкатель 17.
Разница между осевым усилием, приложенным к толкатель 17 и порождаемым инерционными центробежными грузиками 31, и противоположным ему по направлению усилием, также приложенными к толкателю 17 и развиваемым возвратными пружинами 29, представляет собой усилие сжатия пакета фрикционных дисков 14, 15 сцепления данной трансмиссии.
В зависимости от величины крутящего момента, передаваемого входным валом 1, это усилие обжатия пакета фрикционных дисков будет достаточным или наоборот, недостаточным для соединения водила 5 с коронной шестерней 7 планетарной передачи. Если крутящий момент на входном валу 1 имеет относительно небольшую величину по отношению к скорости вращения выходного звена 2 трансмиссии, усилие сжатия сцепления будет достаточным для передачи этого крутящего момента и водило 5 будет соединено с коронной шестерней 7. В этой ситуации сателлиты 4 больше не имеют возможности обкатываться по коронной шестерне 7 и, следовательно, не могут больше вращаться вокруг своих собственных осей E. Следовательно, сателлиты 4 не катятся больше по планетарной шестерне 3. И так, имеет место соединение по вращательному движению между входным валом 1 и водилом 5 и, следовательно, прямая зубчатая передача от входного вала 1 выходному звену 2 трансмиссии.
Если же, напротив того, крутящий момент на входном валу 1 относительно велик по отношению к скорости вращения водила 5, то усилие сжатия, приложенное к пакету фрикционных дисков 14, 15, является недостаточным для соединения коронной шестерни 7 и водила 5. В этом случае, поскольку водило 5 стремится остаться неподвижным под действием нагрузки, приводимой в движение выходным звеном 2 данной трансмиссии, сателлиты 4 стремятся вести себя как устройство, реверсирующее движение, то есть стремятся повернуть коронную шестерню 7 в направлении, противоположном направлению вращения входного вала 1. Однако, осуществление такого поворота препятствует свободное колесо 8 таким образом, что коронная шестерня 7 остается неподвижной по отношению к корпусу 9 и водило приобретает скорость вращения, величина которой является промежуточной между скоростью вращения входного является промежуточной между скоростью вращения входного вала 1 и нулевой скоростью вращения коронной шестерни 7. В этом случае данная трансмиссия функционирует как понижающий редуктор скорости.
Между этими двумя граничными ситуациями существует некоторая промежуточная ситуация, в которой крутящий момент на входном валу 1 имеет величину, можно квалифицировать как среднюю по отношению к скорости вращения водила 5. Такое положение соответствует некоторому диапазону величин крутящего момента на входном валу 1 для данного конкретного значения скорости вращения водила 5 и некоторому диапазону значений скоростей вращения этого водила 5 для каждого данного значения крутящего момента на входном валу 1. В этой ситуации фрикционное сцепление 14, 15 стремится сохранить то состояние, в котором оно в данный момент находится, то есть стремится оставаться в состоянии соединения, когда оно находится в состоянии соединения, и остаться в состоянии проскальзывания или пробуксовки, когда оно в данный момент находится в этом состоянии.
В этом состоит определенное преимущество трансмиссии, поскольку таким образом, исключается повторяющиеся изменения скорости или передаточного отношения в тех случаях, когда данное транспортное средство, работает в режиме, близком к условиям, соответствующим изменению передаточного отношения его автоматической трансмиссии.
С другой стороны, обычно бывает желательным, чтобы трансмиссия, когда она изменяет передаточное отношение, делала это достаточно быстро /но без грубых рывков/ и с возможно меньшим трением между фрикционными дисками сцепления, поскольку это трение является источником потерь механической энергии, нагревания дисков и их повышенного износа.
В то же время, между прочим, является желательным, еще и то, чтобы в определенных условиях данная трансмиссия вызывала достаточно быстрое изменение передаточного отношения в момент резкого изменения величины передаваемого крутящего момента. В частности, при повышении предельной величины крутящего момента, если данная трансмиссия функционирует в режиме прямой передачи, желательно, чтобы она мгновенно переходила к функционированию в режиме понижающего редуктора скорости для возможно более быстрого увеличения располагаемого крутящего момента на валу выходного звена 2 данной трансмиссии.
В соответствии с предлагаемым изобретением для достижения этой цели в конструкции средств обжатия пакета фрикционного сцепления используется приложение импульса силы в направлении, соответствующем изменению состояния сцепления, осуществляемое посредством специальных инициирующих этот импульсов силы средств 120.
В конкретном примере практической реализации предлагаемого изобретения, представленном на фиг. 1, центральный вал 6 удерживается в состоянии вращения относительно корпуса 9 данной трансмиссии при помощи подшипника 121, содержащего наружное кольцо 122, которое закреплено в корпусе 9. Для реализации упомянутых выше средств инициирования 120 это наружное кольцо 122, выполненное из ферромагнитного материала, продолжается цилиндрическим хомутом 123, направленным в сторону держателя 30. Вокруг этого хомута 123 намотана катушка 124, ось которой совпадает с осью Д. Кольцо 122 выполнено также одной деталью с ферромагнитным фланцем 126, образующим полюсную деталь и имеющим полюсную поверхность 127.
Когда инерционные центробежные грузики 31 находятся в положении покоя, представленном в верхней части чертежа на фиг. 1, задняя кромка 128 этих грузовиков располагается напротив упомянутой выше полюсной поверхности 127.
Напротив того, когда эти инерционные грузики 31 находятся в своем рабочем положении, показанном в нижней части чертежа на фиг. 1, кромка 128 инерционных грузиков 31 смещена в радиальном направлении наружу по отношению к полюсной поверхности 127.
Таким образом, когда обмотка 124 запитана электрическим током, она создает в хомуте 123 и в полюсной детали 126 магнитное поле и это обстоятельство приводит к образованию на полюсной поверхности 127 положительного /южного/ или отрицательного /северного/ полюса магнитного в зависимости от особенностей практической реализации магнитной системы. В этом случае инерционные центробежные грузики 31, также изготовленные из ферромагнитного материала, если они находятся в рабочем положении, показанном в нижней части чертежа на фиг.1, притягиваются полюсной поверхностью 127 к положению покоя, показанному в верхней части чертежа на фиг. 1.
Для запитки электрическим током обмотки 129 данного транспортного средства последовательно с переключателем 131. Этот переключатель в обычном нормальном состоянии разомкнут. Однако, он кратковременно замыкается на 1 или 2 секунды в том случае, когда водитель данного транспортного средства резко нажимает на педаль акселератора 132 и замыкает таким образом контакт 133. Замыкание этого контакта подает напряжение аккумуляторной батареи 129 на входные клеммы 134 реле 136, управляющего переключателем 131. Реле 136 выполнено таким образом, что при срабатывании оно замыкает переключатель 131 на некоторое заранее заданное время /в приведенном здесь примере на время от одной до двух секунд/.
Таким образом, когда водитель данного транспортного средства сильно /"до пола"/ нажимает на педаль акселератора 132, реле 136 срабатывает и замыкает на время от одной до двух секунд переключатель 131, в результате чего на это время обмотка 124 запитывается электрическим током от аккумуляторной батареи. Если в этот момент инерционные центробежные грузики 31 находились в своем рабочем положении, заставляя тем самым многодисковое сцепление функционировать в состояние полного соединения, то силы магнитного происхождения, воздействующие на эти инерционные грузики 31 в результате запитки обмотки 124, стремятся перевести их в положение покоя. Если этих сил магнитного происхождения оказывается достаточно для того, чтобы в достаточной степени уменьшить усилие сжатия пакета фрикционных дисков сцепления и привести к тому, чтобы передаваемый крутящий момент /который в свою очередь, возрастает по величине, вследствие нажатия на педаль акселератора и увеличения мощности, развиваемой двигателем данного транспортного средства /вызвал проскальзывание или пробуксовку сцепления 14, 15, то трансмиссия автоматически переходит на пониженную передачу, соответствующую функционированию в режиме понижающего редуктора и располагаемый крутящий момент на выходном звене 2 трансмиссии возрастает.
Конструкция предлагаемой трансмиссии спроектирована таким образом, чтобы силы магнитного происхождения, стремящиеся перевести инерционные центробежные грузики 21 в их положении покоя, были слишком малы для разжатия или рассоединения фрикционного сцепления в том случае, когда скорость вращения выходного звена 2 трансмиссии такова, что функционирование данной трансмиссии в режиме понижающего редуктора привело бы к чрезмерно большей скорости вращения входного вала 1.
В верхней части чертежа на фиг. 1 представлен вариант конструкции предлагаемой автоматической трансмиссии, в котором между коронной шестерней 7 и толкателем обжатия 17 установлен специальный осевой упор 137.
В трансмиссиях обычной схемы зубья планетарной шестерни 3, сателлитов 4 и коронной шестерни 7 выполняются косыми или винтовыми. В этом состоит классический прием, используемый для снижения шумности работы зубчатых зацеплений. Известно однако, что винтовые зубчатые зацепления при работе под нагрузкой производят давление в осевом направлении на детали, несущие находящиеся в зацеплении этого типа элементы зубчатой передачи.
Вследствие упомянутого выше обстоятельства коронная шестерня 7 в процессе функционирования трансмиссии в режиме понижающего редуктора производит осевое давление FAC, которое передается толкателю обжатия при помощи осевого упора 137 и которое пропорционально по величине крутящему моменту, развиваемому на входном валу 1 данной трансмиссии. Следовательно, чем больше величина крутящего момента на входном валу 1, тем больше должна быть скорость вращения водила 5 для того, чтобы осевое усилие, приложенное к толкателю обжатия 17 со стороны инерционных центробежных грузиков 31, было в состоянии преодолеть не только усилие, развиваемое возвратными пружинами 29, но и направленное в ту же сторону дополнительное осевое усилие FAC, производимое винтовым зубчатым зацеплением коронной шестерни 7.
Таким образом, в процессе функционирования данной трансмиссии в режиме понижающего редуктора осевое усилие FAC образует составляющую, которая монотонно возрастает при увеличении крутящего момента на входном валу 1 и которая вычитается из составляющей суммарного осевого усилия, имеющей центробежное происхождение, создаваемой инерционными грузиками 31 и монотонно возрастающей при увеличении скорости вращения.
Итак, при больших величинах крутящего момента, передаваемого трансмиссией, переход от понижающей передачи к повышенной передаче в данной трансмиссии смещается к более высоким скоростям вращения, поскольку это является желательным для водителя автомобилей.
Зато в том случае, когда фрикционное сцепление сжато, никакие усилия не передаются находящимся в зацеплении зубьям сателлитов 4 и коронной шестерни 7, вследствие чего осевая реакция FAC не возникает. Это означает, что при включенной высшей передаче потребуется определенное уменьшение скорости вращения или определенное увеличение крутящего момента на входном валу 1 для того, чтобы данная трансмиссия снова перешла на понижающую передачу. Как только данная трансмиссия совершит переход на свою пониженную передачу, снова возникает осевое усилие реакции FAC и, следовательно, стабилизируется ее функционирование на этой пониженной передаче, как это было описано выше.
Другими словами, при каждом изменении состояния фрикционного сцепления осевое усилие FAC изменяется в направлении, стабилизирующем то передаточное отношение трансмиссии, которое установилось в данный момент.
В соответствии с этим усовершенствованием способ инициации в импульсном режиме желательных изменений состояния данной трансмиссии в соответствии с предлагаемым изобретением особенно выгоден и имеет существенные преимущества. Действительно, для того, чтобы вызвать изменение состояния трансмиссии, достаточно инициировать путем приложения импульса силы к средствам сжатия сцепления это изменение и как изменение состояния произойдет, осевое усилие FAC начинает стабилизировать измененное передаточное отношение трансмиссии.
Другой вариант практической реализации предлагаемого изобретения, схематически представленный на чертежах фиг. 2 и 3, будет здесь описан только в части отличной от автоматической трансмиссии, описанной выше и представленной на фиг. 1.
Здесь вместо электрической обмотки 124 и полюсной детали 126 предусмотрена кольцевая полюсная деталь 138, которая закреплена на корпусе 9 вокруг системы инерционных центробежных грузиков 31. Радиально внутренняя поверхность этой детали, обычно имеющая форму цилиндра, образует полюсную поверхность 139, способную при возникновении соответствующего магнитного поля притягивать центробежные инерционные грузики в радиальном направлении наружу для перевода этих грузиков из положения покоя, показанного в верхней части чертежа на фиг. 2 в рабочее положение, показанное в нижней части чертежа фиг. 2.
Для создания необходимого магнитного поля в полюсной детали 138 на ее радиально наружной поверхности, противоположной полюсной поверхности 139, располагаются сердечники 141, распределенные в угловом измерении вокруг оси Д. Вокруг каждого из упомянутых выше сердечников располагается электрическая обмотка 142.
Электрическое реле 136, показанное на фиг. 1, здесь заменено на реле 143, которое вызывает кратковременное замыкание переключателя 131, когда на это реле подается через его входы 134 задний фронт импульса электрического напряжения. Контакт 133 педали акселератора данного транспортного средства включен параллельно с контактом 144, который является нормально замкнутым, но который размыкается в том случае, когда специальное тахометрическое устройство 146 зафиксирует, что скорость вращения выходного звена 2 трансмиссии ниже некоторого порогового значения.
Таким образом, падающий фронт электрического напряжения поступает на входы 134 реле 143 в том случае, когда один из контактов 133 или 144 размыкается в то время, как другой из этих контактов уже разомкнут. Эта ситуация возникает, например, в том случае, когда скорость вращения выходного звена 2 данной трансмиссии падает ниже некоторого предварительно установленного порогового значения, определяемого тахометрическим устройством 146, тогда как водитель данного транспортного средства лишь незначительно нажимает на педаль акселератора 132. В этом случае переключатель 131 кратковременно замыкается и если в этот момент инерционные центробежные грузики 31 находятся в положении покоя, показанном в верхней части чертежа на фиг. 2, они притягиваются полюсной деталью 138 радиально в направлении наружу и стремятся, следовательно, перейти в положение, показанное в нижней части чертежа на фиг. 2.
Если же эти грузики 31 первоначально находились в положении, показанном в нижней части чертежа на фиг. 2, то есть в рабочем положении, они более сильно втягиваются в это положение, что приводит к увеличению силы сжатия пакета фрикционных дисков 14, 15 и переводу сцепления в состояние соединения, если это состояние не было реализовано до этого, то есть приводит к переходу данной трансмиссии на прямую передачу.
В том случае, когда крутящий момент на входном валу 1 слишком велик для того, чтобы состояние соединения сцепления могло быть реализовано несмотря на увеличение усилия сжатия пакета фрикционных дисков, обеспечиваемое приложением импульса силы электромагнитного происхождения, переход к повышенной передаче нежелателен и трансмиссия предпочтительно продолжает функционировать в режиме понижающего редуктора, несмотря на приложение упомянутого выше электромагнитного импульса.
Вариант практической реализации предлагаемого изобретения, представленный на фиг. 4, будет описан ниже лишь в той части, в которой он отличается от варианта, уже описанного выше и представленного на фиг. 1.
Связанная с автоматической трансмиссией электрическая схема в варианте фиг. 4 не отличается от электрической схемы варианта фиг. 1, однако эта схема в данном случае запитывает электрическим импульсом не электромагнит, воздействующий на инерционные центробежные грузики, а электромагнит 147, втягивающий сердечник 148, который посредством промежуточного инвертирующего рычага 149 управляет перемещением стержня 151, имеющего возможность перемещаться в осевом направлении внутри центрального вала 6. Управляющий стержень 151 содержит радиально расположенные рычаги 152, которые в радиальном направлении выходят из центрального вала 6 через прорези 153 в этом валу и упираются в толкатель обжатия 17, толкая его в направлении разжатия пакета фрикционных дисков 14, 15 в том случае, когда обмотка электромагнита 147 находится под электрическим напряжением.
Следовательно, при подаче электрического напряжения на обмотку электромагнита 147 толкатель обжатия 17 подвергается воздействию импульса силы, направленной в сторону разжатия сцепления, и обеспечивает переход от функционирования трансмиссии в режиме прямой передачи к функционированию в режиме понижающего редуктора в тех же условиях, что были уже описаны выше применительно к электромагнитам 123, 124, 126, представленным на фиг. 1.
В еще возможном варианте практической реализации предлагаемого изобретения, представленном на фиг. 5, для создания кратковременного импульса силы, подробно описанным выше, используется гидравлическое давление.
Водила 5 и толкатель обжатия 17 в форме пластины образуют между собой камеру 16, которая в осевом направлении пересекается центральным валом 6 и которая по своей периферийной части замкнута пакетом фрикционных дисков 14, 15 сцепления данной трансмиссии.
Центральный вал 6 данной трансмиссии содержит осевой канал 50 и одно радиальное сверление 51, располагающееся в зоне пересечения центральным валом 6 упомянутой выше камеры 16. Это радиальное сверление 51 выполнено в боковой стенке осевого канала 50 и соединяет между собой его внутреннюю полость и камеру 16. Канал 50 и сверление 51 служат для подачи в камеру 16 масла под некоторым давлением.
Впрыснутое, таким образом, масло заполняет камеру 16, растекаясь по ней в направлениях, схематически показанных на фиг. 5 стрелками F, после чего это масло удаляется из камеры 16 через отверстия 23 в донных частях канавок 22 или через открытые осевые торцы этих канавок 22, а затем через отверстия, определяемые не показанными на фиг. 5 канавками, предусмотренными в радиальном направлении на фрикционных поверхностях некоторых из дисков 14 или 15. Когда диски сцепления проскальзывают или пробуксовывают из-за недостаточной силы сжатия пакета этих дисков, масло, попадающее в эти канавки, смазывает прилегающие друг к другу фрикционные поверхности дисков. Затем это смазочное масло переходит в корпус 9 трансмиссии, точнее, в его часть, располагающуюся снаружи от коронной шестерни 7 через донную часть канавок 18, как это показано на фиг. 5 стрелками C. Далее масло стекает в расположенный ниже картер 54 через отверстие 55, предусмотренное в корпусе 9.
Для принудительной подачи масла в камеру 16 через канал 50 можно предусмотреть в конструкции данной автоматической трансмиссии специальный масляный насос 52, например, шестеренчатый насос 57, 58. В конструкции автоматической трансмиссии в соответствии с предлагаемым изобретением, представленной на фиг. 5, масляный коллектор 53 осуществляет забор масла в нижнем картере 54. Насос 52 всасывает масло, принятое коллектором 53 и впрыскивает его под давлением в выходной патрубок 56. Шестеренчатый насос 52 приводится в движение входным валом 1 данной трансмиссии /одна из шестерен 57 этого масляного насоса устанавливается непосредственно на валу 1/.
Выходной патрубок 56 масляного насоса 52 соединяется с кольцевой камерой 60, проточенной на внутренней стенке неподвижного кольца 61, в котором свободно вращается входной вал 1. Две уплотнительные прокладки 62 обеспечивают необходимую герметичность между вращающейся поверхностью входного вала 1 трансмиссии и неподвижным кольцом 61 по одну и по другую стороны от упомянутой выше кольцевой камеры 60. Радиально расположенное отверстие 63, выполненное в стенке кольца 61 между кольцевой камерой 60 и местом присоединения патрубка 56 от шестеренчатого масляного насоса, позволяет подать масло под давлением в кольцевую камеру 60, окружающую входной вал 1.
На конце входного вала 1 трансмиссии, рядом с местом крепления планетарной шестерни 3 предусмотрен осевой канал 64. Этот осевой канал 64 сообщается с кольцевой камерой 60 неподвижного кольца 61 через радиальное сверление 65. Упомянутый выше осевой канал 64 открывается в цилиндрическую полость 66, образованную на конечном участке вала 1 данной трансмиссии, на уровне закрепления планетарной шестерни 3. В эту цилиндрическую полость 66 входит имеющий возможность свободно вращаться в ней цилиндрический конец 67 центрального вала 6, в котором заканчивается осевой канал 50, проходящий внутри этого вала 6. Кольцевая уплотнительная прокладка 68 обеспечивает герметичность соединения конца центрального вала 6 с цилиндрической полостью 66.
Таким образом, масло под давлением, выходящего из шестеренчатого масляного насоса 52, попадает в масляную камеру 16 многодискового фрикционного сцепления проходя последовательно через патрубок 56, радиальное отверстие 63, кольцевую камеру 60, радиальное сверление 65, осевой канал 64 внутри входного вала 1 трансмиссии, осевой канал 50 центрального вала 6 и радиальное сверление 51, открывающееся непосредственно в эту камеру 16.
В конструкции этого варианта автоматической трансмиссии в соответствии с предлагаемым изобретением предусмотрен, кроме того, клапан перегрузки или избыточного давления 154, соединенный с выходным патрубком 56 шестеренчатого масляного насоса 52. Этот предохранительный клапан ограничивает некоторой нормальной величиной давление масла, подаваемого насосом 52 в камеру 16 при работе данной трансмиссии.
Электромагнит 156 с втягивающимся в него сердечником 157 установлен таким образом, чтобы обеспечить возможность открывания клапана 154 в том случае, когда этот электромагнит не запитан электрическим током, и чтобы втягивающийся сердечник 157 блокировал перекрывающий просвет данного клапана шарик 158 в положении закрытия клапана в том случае, когда электромагнит 156 запитан электрическим током.
Упомянутый выше электромагнит 156 соединен с электрической схемой, идентичной той электрической схеме, которая была описана выше и представлена на фиг. 1. Эта электрическая схема обеспечивает запитку электрическим током в импульсе продолжительностью от одной до двух секунд обмотки электромагнита 156 в том случае, когда водитель данного транспортного средства резко и сильно нажимает на педаль 132 акселератора. В этих условиях клапан перегрузки 154 уже не может открываться и стравить избыточное давление до момента снятия электрического питания с обмотки электромагнита 156 таким образом, что масляный насос 52 подает в камеру 16 более высокое давление масла в течение всего времени действия включенного электромагнита 156. Это более высокое давление масла, действующее в течение короткого промежутка времени на толкатель обжатия 17, создает приложенный к этому толкателю импульс силы, направленный в сторону разжатия пакета фрикционных дисков 14, 15 сцепления данной автоматической трансмиссии.
В качестве варианта возможной практической реализации предлагаемого изобретения может быть использована конструкция с осевым упором 137, показанным на фиг. 1, для введения дополнительного осевого давления переменной величины в совокупные усилия сжатия пакета фрикционных дисков сцепления, дополняющая варианты практической реализации изобретения, представленные на фиг. 2, 4 и 5.
Предлагаемое изобретение можно применять также к сцеплению, средства сжатия которого не используют центробежных сил, но используют, например, только дополнительное осевое давление, возникающее вследствие использования винтового зубчатого зацепления.
Использование: к автоматической трансмиссии. Сущность изобретения: эпициклоидальная или планетарная передача функционирует в режиме понижающего редуктора скорости между входным звеном и выходным звеном в том случае, когда сцепление разжато, и в режиме прямой передачи в противоположном состоянии сцепления. Селективное обжатие сцепления обеспечивается инерционными центробежными грузиками, действующими наперекор возвратным пружинам и реакцией винтового зубчатого зацепления FAC, пропорциональной величине крутящего момента, передаваемого трансмиссией в процессе ее функционирования в режиме понижающего редуктора. Реакция FAC стабилизирует передаточное отношение, которое используется в данный момент и благоприятствует функционированию в режиме понижающего редуктора в том случае, когда передаваемый данной трансмиссией крутящий момент относительно велик. Предусмотрены средства для приложения к инерционным центробежным грузикам импульса силы в том случае, когда водитель данного транспортного средства нажимает на педаль акселератора. Полюсная поверхность электромагнита в том случае притягивает инерционные центробежные грузики в направлении разжатия сцепления для того, чтобы в случае необходимости инициировать и ускорить возврат к функционированию в режиме понижающего редуктора. 2 с. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.
| US, патент 5033598, кл | |||
| Устройство для электрической сигнализации | 1918 |
|
SU16A1 |
