КОМПАКТНАЯ СЕМИСТУПЕНЧАТАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ С ДВУМЯ СЦЕПЛЕНИЯМИ. Российский патент 2015 года по МПК F16H37/06 F16H3/93 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к автоматизированным трансмиссиям.

Известна коробка передач с двумя многодисковыми сцеплениями, содержащая два соосных ведущих вала, расположенных один внутри другого, с установленными на них шестернями четных и нечетных передач, входящих в зацепление с шестернями постоянного зацепления соответствующих передач, имеющих возможность жесткого соединения с помощью синхронизаторов с ведомыми валами (Иванов А.Н., Солнцев А.Н., Гаевский В.В. и другие. Основы конструкции автомобиля. - М.: ООО «Книжное издательство» “За рулем”», 2005. - 166 с.: ил.).

В современных автомобильных коробках передач (КП) с двумя сцеплениями с несоосным расположением входного и выходного валов применяются, главным образом, зубчатые колеса с постоянным зацеплением. При одном входном вале общее количество валов достигает шести (см. патент ЕР 1593877 A1, от 7.11.2007 г.). На конце каждого вторичного вала находится ведущая шестерня главной передачи. В большинстве современных КП с несоосной схемой на всех передачах переднего хода силовой поток передается через одно зубчатое зацепление и поэтому осуществление передаточного числа, превышающего u=4 для первой передачи, возможно лишь при увеличении размеров конструкции. А получение передаточного числа меньшего u=0.6 для высшей передачи приводит к малым размерам и низкой прочности ведомой шестерни этой передачи. Таким образом, современные несоосные КП, из-за использования на всех передачах переднего хода передачи силового потока одним зубчатым зацеплением, достигли предела величин передаточных чисел «крайних» передач. При этом от величины передаточного числа первой передачи напрямую зависит величина максимальной силы тяги на ведущих колесах. Чем больше сила тяги, тем большее сопротивление движению способен преодолеть автомобиль, или выше его динамические показатели на первой передаче, или ниже скорость движения на первой передаче. В зависимости от целевого предназначения автомобиля трансмиссия должна обеспечивать требуемое тяговое усилие. Таким образом, для повышения эксплуатационных возможностей и характеристик современного автомобиля необходимо расширить диапазон передаточных чисел КП за счет увеличения передаточного числа первой передачи, но не в ущерб массово-габаритным показателям трансмиссии.

Наиболее подходящей в качестве прототипа является 6(7)-ступенчатая несоосная КП с двумя сцеплениями с увеличенным передаточным числом первой передачи Форд (см. патент US 7597020 B2 от 6.10.2009 г., фиг. 4).

КП состоит из корпуса с параллельно размещенными в нем двумя соосными входными валами, расположенными один внутри другого, с жестко установленными на одном из них тремя шестернями четных, а на другом - двумя шестернями нечетных передач. На двух вторичных валах свободно установлены семь шестерен, три трехпозиционных и один двухпозиционный синхронизатор. На концах вторичных валов нарезаны ведущие шестерни главной передачи, зацепленные с ведомым колесом, закрепленным на корпусе дифференциала. Ведомая шестерня передачи заднего хода зацеплена с ведомой шестерней второй передачи. Ступица муфты включения первой передачи через трубчатый вал связана жесткой связью с ведомой шестерней четвертой передачи, обеспечивая, тем самым, передачу крутящего момента на первой передаче тремя парами шестерен. Ведущая шестерня первой передачи одновременно является ведущей шестерней третьей передачи.

Недостатком КП является то, что переключение с шестой на седьмую передачу происходит с разрывом потока мощности, т.к. передача крутящего момента на этих передачах осуществляется одним и тем же сцеплением. Причем во время переключения меняют свои положения три из четырех синхронизаторов. А также на седьмой передаче крутящий момент передается тремя парами шестерен, что уменьшает КПД трансмиссии на седьмой передаче.

Целью изобретения является получение компактной 7-ступенчатой несоосной КП с двумя сцеплениями.

Указанная цель достигается тем, что на первом ведомом валу располагаются шестерни и муфта переключения второй-шестой и первой-седьмой передач, на втором ведомом валу располагаются шестерни и муфты переключения задней-четвертой и пятой-третьей передач, при этом ступица муфты переключения первой-седьмой передач через трубчатый вал связана жесткой связью с ведомой шестерней шестой передачи.

Также возможно, что ведущая шестерня четвертой передачи одновременно является ведущей шестерней шестой передачи, а ведущая шестерня пятой передачи одновременно является ведущей шестерней седьмой передачи.

Также возможно, что ведущая шестерня четвертой передачи одновременно является ведущей шестерней шестой передачи.

Также возможно, что ведущая шестерня пятой передачи одновременно является ведущей шестерней седьмой передачи.

Анализ патентов научно-технической литературы не выявил известности заявляемой совокупности существующих признаков.

На фиг. 1 показана кинематическая схема компактной 7-ступенчатой КП с двумя сцеплениями.

На фиг. 2 представлена лучевая диаграмма компактной 7-ступенчатой КП с двумя сцеплениями. На горизонталях приведены номера различных передач. На нижней шкале отложены логарифмы и величины передаточных чисел. Луч, направленный направо, указывает на замедляющую передачу. Чем положе луч, тем больше передаточное число. Луч, направленный налево, указывает на ускоряющую передачу.

На фиг. 3 показана соответствующая изобретению кинематическая схема компактной 7-ступенчатой КП с альтернативным расположением шестерен нечетных передач.

В состав представленной на фиг. 1 кинематической схемы 7-ступенчатой КП с двумя сцеплениями входят установленные в опорах корпуса 1 два соосных входных вала 2 и 3, расположенные один внутри другого, и установленные параллельно с ними два ведомых вала 4 и 5. Шестерни 6 и 7 жестко закреплены на входном валу 2. Шестерни 8 и 9 свободно установлены на ведомом валу 4 и попарно зацеплены с шестернями 6 и 7 соответственно. Шестерни 10 и 11 жестко закреплены на входном валу 3. Шестерни 12 и 13 свободно установлены на ведомом валу 5 и попарно зацеплены с шестернями 10 и 11 соответственно. Шестерни 14 и 15 свободно установлены на ведомом валу 4 и попарно зацеплены с шестернями 12 и 11 соответственно. С шестерней 13 жестко связан трубчатый вал 16. Шестерни 17 и 18 свободно установлены на трубчатом валу 16 и ведомом валу 5 и попарно зацеплены с шестернями 6 и 7 соответственно. Ведущие шестерни главной передачи 19 и 20 жестко связаны с ведомыми валами 4 и 5 соответственно и находятся в постоянном зацеплении с ведомым колесом 21 главной передачи. Муфта А(22) расположена на ведомом валу 5 между шестернями 12-13. Муфта В(23) расположена на конце трубчатого вала 16 между шестернями 17 и 18. Муфты С(24) и D(25) расположены на ведомом валу 4 между шестернями 14-15 и 8-9 соответственно. Ведомый диск 26 левого сцепления (Л) установлен на входном валу 2, а ведомый диск 27 правого сцепления (П) установлен на входном валу 3. Нажимное устройство, прижимающее ведущие и ведомые диски при включении сцеплений, не показано.

Работа 7-ступенчатой КП с двумя сцеплениями, представленной на фиг. 1, осуществляется следующим образом.

1 передача

Включаем левое сцепление (Л), муфту А переключаем в левое положение, а муфту В переключаем в правое положение. Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 7-18, муфту В, трубчатый вал 16, пару шестерен 13-11, вал 3, пару шестерен 10-12 и муфту А передается на ведомый вал 5, жестко связанную с ним ведущую шестерню 20 и зацепленное с ней зубчатое колесо 21 главной передачи. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-I, I-6 и 6-1.

2 передача

Включаем правое сцепление (П), муфта А в левом положении, выключаем муфту В, муфту D переключаем в правое положение. Крутящий момент с входного вала 3 через пару сцепленных шестерен 10-12 и муфту А передается на ведомый вал 5 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 20. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена лучом, соединяющим точки 0 и 2.

3 передача

Включаем левое сцепление (Л), муфта D в правом положении, выключаем муфту А, муфту С переключаем в правое положение. Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 7-9 и муфту D передается на ведомый вал 4 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 19. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена лучом, соединяющим точки 0 и 3.

4 передача

Включаем правое сцепление (П), муфта С в правом положении, муфту D переключаем в левое положение. Крутящий момент с входного вала 3 через пару сцепленных шестерен 11-15 и муфту С передается на ведомый вал 4 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 19. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена лучом, соединяющим точки 0 и 4.

5 передача

Включаем левое сцепление (Л), муфта D в левом положении, выключаем муфту С, муфту А переключаем в правое положение. Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 6-8 и муфту D передается на ведомый вал 4 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 19. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена лучом, соединяющим точки 0 и 5.

6 передача

Включаем правое сцепление (П), муфта А в правом положении, выключаем муфту D, муфту В переключаем в левое положение. Крутящий момент с входного вала 3 через пару сцепленных шестерен 11-13 и муфту А передается на ведомый вал 5 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 20. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена лучом, соединяющим точки 0 и 6.

7 передача

Включаем левое сцепление (Л), муфта А в правом положении, муфта В в левом положении. Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 6-17, муфту В, трубчатый вал 16 и муфту А передается на ведомый вал 5 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 20. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена лучом, соединяющим точки 0 и 7.

Задний ход 1

Включаем левое сцепление (Л), муфту В переключаем в правое положение, муфту С в левое положение. Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 7-18, муфту В, трубчатый вал 16, пару шестерен 13-11, вал 3, сцепленные шестерни 10-12-14 и муфту С передается на ведомый вал 4 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 19. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи. На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами, соединяющим точки 0-I, I-6 и 6-ЗХ 1.

Задний ход 2

Включаем правое сцепление (П), муфта С левом положении, муфту В переключаем в левое положение. Крутящий момент с входного вала 3 через сцепленные шестерни 10-12-14 и муфту С передается на ведомый вал 4 и жестко связанную с ним ведущую шестерню 19. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи. На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-ЗХ2.

Задний ход 3

Включаем левое сцепление (Л), муфты С и В в левом положении. Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 6-17, муфту В, трубчатый вал 16, пару шестерен 13-11, вал 3, сцепленные шестерни 10-12-14 и муфту С передается на ведомый вал 4 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 19. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи. На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами, соединяющим точки 0-7, 7-6 и 6-ЗХ 3.

Техническим результатом использования КП, предлагаемой данным изобретением, является повышение эксплуатационных возможностей и характеристик автомобиля, за счет увеличения числа передач до 7 и расширения диапазона передаточных чисел.

Источники информации

1. Иванов А.Н., Солнцев А.Н., Гаевский В.В. и другие. Основы конструкции автомобиля. - М.: ООО «Книжное издательство» “За рулем”», 2005. - 166 с.: ил.

2. Патент US 7597020 B2 от 6.10.2009 г.

3. Патент ЕР 1593877 A1 от 7.11.2007 г.

4. Патент RU 2481510.

5. Патент RU 2312031.

6. Автомобили: Конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия. Под ред. А.И. Гриппсевича. - Мн.: Высш. шк., 1985. - 240 с.

Изобретение относится к автоматизированным трансмиссиям для использования в транспортных средствах: переднеприводных легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой грузоподъемности. На первом ведомом валу располагаются шестерни и муфта переключения второй-шестой и первой-седьмой передач. На втором ведомом валу располагаются шестерни и муфты переключения задней-четвертой и пятой-третьей передач. Ступица муфты переключения первой-седьмой передач через трубчатый вал связана жесткой связью с ведомой шестерней шестой передачи. Ведущая шестерня четвертой передачи одновременно является ведущей шестерней шестой передачи. Ведущая шестерня пятой передачи одновременно является ведущей шестерней седьмой передачи. Достигается повышение эксплуатационных возможностей и характеристик автомобиля. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Компактная семиступенчатая коробка передач с двумя сцеплениями, содержащая узел двойного сцепления, корпус с параллельно размещенными в нем двумя ведомыми валами, двумя соосными входными валами, расположенными один внутри другого, с жестко установленными на одном из них шестернями четных, а на другом - трубчатом валу - шестернями нечетных передач, входящих в зацепление с шестернями постоянного зацепления соответствующих передач, имеющих возможность жесткого соединения с помощью муфт переключения с ведомыми валами, на концах которых нарезаны ведущие шестерни главной передачи, зацепленные с ведомым колесом, закрепленным на корпусе дифференциала, причем на первом ведомом валу располагаются шестерни и муфта переключения второй и шестой передач, на втором ведомом валу располагаются шестерни и муфта переключения задней и четвертой передач, причем ведомая шестерня передачи заднего хода зацеплена с ведомой шестерней второй передачи, при этом ведущая шестерня первой передачи одновременно является ведущей шестерней третьей передачи, отличающаяся тем, что на первом ведомом валу располагаются шестерни и муфта переключения второй-шестой и первой-седьмой передач, на втором ведомом валу располагаются шестерни и муфты переключения задней-четвертой и пятой-третьей передач, при этом ступица муфты переключения первой-седьмой передач через трубчатый вал связана жесткой связью с ведомой шестерней шестой передачи.

2. Компактная семиступенчатая коробка передач с двумя сцеплениями по п.1, отличающаяся тем, что ведущая шестерня четвертой передачи одновременно является ведущей шестерней шестой передачи, а ведущая шестерня пятой передачи одновременно является ведущей шестерней седьмой передачи.

3. Компактная семиступенчатая коробка передач с двумя сцеплениями по п.1, отличающаяся тем, что ведущая шестерня четвертой передачи одновременно является ведущей шестерней шестой передачи.

4. Компактная семиступенчатая коробка передач с двумя сцеплениями по п.1, отличающаяся тем, что ведущая шестерня пятой передачи одновременно является ведущей шестерней седьмой передачи.