СЕМИСТУПЕНЧАТАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ С ДВУМЯ СЦЕПЛЕНИЯМИ И ЕЕ МОДИФИКАЦИИ 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 А1, 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. Зачастую, современные автомобили разные по своему целевому назначению комплектуются одними и теми же двигателями и коробками передач. Например, в одном варианте автомобиль может применяться в грузовом исполнении, в другом, в грузопассажирском, а в третьем иметь полноприводную трансмиссию с пассажирским вариантом. Примером является Фольксваген-транспортер. Или автомобиль одной модели может комплектоваться двигателями с существенной разницей в мощности (Фольксваген Гольф). Или одна модификация автомобиля имеет моноприводную трансмиссию, а другая полноприводную (Фольксваген Пассат и другие). При этом, если для коробок передач с соосным расположением входного и выходного валов имеется возможность оснастить автомобиль понижающей передачей в раздаточной коробке, то для несоосных КП, из-за применяемых в современном автомобилестроении конструктивных и компоновочных особенностей, это сделать весьма сложно. Таким образом, перспективные несоосные КП для решения большего количества эксплуатационных задач должны иметь возможности к модификации. При этом, особенно важно, обеспечить максимально возможную унификацию между различными модификациями КП.

Наиболее подходящей в качестве прототипа является 7-ступенчатая несоосная КП с двумя сцеплениями Фольксваген модель DQ 500 (см. патент DE 102009031788 А1, от 13.01.2011 г.).

КП состоит из корпуса с параллельно размещенными в нем двумя соосными входными валами, расположенными один внутри другого, с жестко установленными на одном из них шестернями четных, а на другом - шестернями нечетных передач. На двух ведомых валах свободно установлены по две пары шестерен, а между каждой парой - трехпозиционный синхронизатор. На концах ведомых валов нарезаны ведущие шестерни главной передачи, зацепленные с ведомым колесом, закрепленным на корпусе дифференциала. Ведущая шестерня второй передачи, через ведомую шестерню второй передачи, установленную на одном из ведомых валов, зацеплена с ведомой шестерней заднего хода, установленной на другом ведомом валу.

Недостатками КП являются возможность получения только одной ее модификации - 7-ступенчатой КП, что уменьшает число вариантов трансмиссий для автомобилей с разными целевыми предназначениями. А также, на всех передачах переднего хода силовой поток передается через одно зубчатое зацепление, что ограничивает диапазон передаточных чисел КП, снижает эксплуатационные возможности и характеристики автомобиля.

Целью изобретения является получение 7-ступенчатой несоосной КП с двумя сцеплениями, с предусмотренной возможностью получения дополнительных модификаций, а именно кроме базовой 7-ступенчатой КП получить следующие ее модификации:

1 - 9-ступенчатая КП,

2 - 8-ступенчатая КП (7-ступенчатая КП с ускоряющей передачей),

3 - 8-ступенчатая КП (7-ступенчатая КП с понижающей передачей).

Указанная цель достигается тем, что для получения модификаций, между соседними ведомыми шестернями четной и нечетной передач, предусмотрена возможность установки соединительной муфты - первая муфта соединяет жесткой связью ведомые шестерни четвертой и седьмой передач, установленные на первом ведомом валу, вторая муфта соединяют жесткой связью ведомые шестерни пятой и шестой передач, установленные на втором ведомом валу.

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

На фиг. 1 показана кинематическая схема 9-ступенчатой КП с двумя сцеплениями.

На фиг. 2 представлена лучевая диаграмма 9-ступенчатой КП. 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 кинематическая схема 8-ступенчатой КП с двумя сцеплениями (7-ступенчатой КП с ускоряющей передачей).

На фиг. 4 представлена лучевая диаграмма 8-ступенчатой КП с двумя сцеплениями (7-ступенчатой КП с ускоряющей передачей).

На фиг. 5 показана кинематическая схема 8-ступенчатой КП с двумя сцеплениями (7-ступенчатой КП с понижающей передачей).

На фиг. 6 представлена лучевая диаграмма 8-ступенчатой КП с двумя сцеплениями (7-ступенчатой КП с понижающей передачей).

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

На фиг. 8 представлена лучевая диаграмма базовой 7-ступенчатой КП с двумя сцеплениями.

На фиг. 9 показана кинематическая схема 7-ступенчатой КП с двумя сцеплениями Фольксваген модель DQ 500, выбранной в качестве прототипа.

В состав представленной на фиг. 1 кинематической схемы 9-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, 7, 8, 9 жестко закреплены на входном валу 2. Шестерни 10, 11 свободно установлены на ведомом валу 4 и попарно зацеплены с шестернями 6 и 8, соответственно. Шестерни 12 и 13 свободно установлены на ведомом валу 5 и попарно зацеплены с шестернями 7 и 9, соответственно. Шестерни 14 и 15 жестко закреплены на входном валу 3. Шестерни 16 и 17 свободно установлены на ведомом валу 4 и попарно зацеплены с шестернями 14 и 15, соответственно. Шестерни 18 и 19 свободно установлены на ведомом валу 5 и попарно зацеплены с шестернями 14 и 17, соответственно Ведущие шестерни главной передачи 20 и 21 жестко связаны с ведомыми валами 4 и 5, соответственно и находятся в постоянном зацеплении с ведомым колесом 22 главной передачи. Муфты А (23) и В (24) расположены на ведомом валу 4 между шестернями 10-11 и 16-17, соответственно. Муфты С (25) и D (26) расположены на ведомом валу 5 между шестернями 12-13 и 18-19, соответственно. Муфта Е (27) расположена на конце трубчатого вала 28, жестко связанного с шестерней 11. Муфта F (29) расположена на зубчатом венце 30, жестко связанным с шестерней 18. Муфты Е и F могут быть установлены иначе. Муфта Е (27) может находиться на венце шестерни 16, а муфта F (29) на венце шестерни 13. Ведомый диск 31 левого сцепления (Л) установлен на входном валу 3, а ведомый диск 32 правого сцепления (П) установлен на входном валу 2. Нажимное устройство, прижимающее ведущие и ведомые диски при включении сцеплений, не показано.

В состав представленной на фиг. 3 кинематической схемы 8-ступенчатой КП с двумя сцеплениями (7-ступенчатой КП с ускоряющей передачей) входят те же самые детали, что и у рассмотренного выше состава 9-ступенчатой КП, кроме муфты F.

В состав представленной на фиг. 5 кинематической схемы 8-ти ступенчатой КП с двумя сцеплениями (7-ступенчатой КП с понижающей передачей) входят те же самые детали, что и у рассмотренного выше состава 9-ступенчатой КП, кроме муфты Е.

В состав представленной на фиг. 7 кинематической схемы базовой 7-ступенчатой КП с двумя сцеплениями входят те же самые детали, что и у рассмотренного выше состава 9-ти ступенчатой КП, кроме муфт F и Е.

Работа 9-ступенчатой КП, представленной на фиг. 1, осуществляется следующим образом

1 передача.

Включаем левое сцепление (Л), муфты С и F переключаем в левое положение. Крутящий момент с входного вала 3 через пару сцепленных шестерен 14-18, зубчатый венец 30, муфту F, пару шестерен 13-9, вал 2, пару шестерен 7-12 и муфту 25 (C), передается на ведомый вал 5, жестко связанную с ним ведущую шестерню 21 и зацепленное с ней зубчатое колесо 22 главной передачи. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-5, 5-8 и 8-1.

2 передача.

Включаем правое сцепление (П), муфта С в левом положении, муфты В и F переключаем в правое положение. Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 7-12 и муфту 25 (C), передается на ведомый вал 5 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 21. 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 В в правом положении, выключаем муфту С, муфту А переключаем в левое положение. Крутящий момент с входного вала 3 через пару сцепленных шестерен 15-17 и муфту 24 (B), передается на ведомый вал 4 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 3.

4 передача.

Включаем правое сцепление (П), муфта А в левом положении, выключаем муфту В, муфту D переключаем в левое положение. Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 6-10 и муфту 23 (A), передается на ведомый вал 4 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 4.

5 передача.

Включаем левое сцепление (Л), муфта D в левом положении, муфту А переключаем в правое положение. Крутящий момент с входного вала 3 через пару сцепленных шестерен 14-18 и муфту 26 (D), передается на ведомый вал 5 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 21. 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 2 через пару сцепленных шестерен 8-11 и муфту 23 (A), передается на ведомый вал 4 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 В в левом положении, выключаем муфту А, муфту С переключаем в правое положение. Крутящий момент с входного вала 3 через пару сцепленных шестерен 14-16 и муфту 24 (B), передается на ведомый вал 4 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.

8 передача.

Включаем правое сцепление (П), муфта С в правом положении, выключаем муфту В, муфту Е переключаем в правое положение. Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 9-13 и муфту 25 (C), передается на ведомый вал 5 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 21. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена лучом, соединяющим точки 0 и 8.

9 передача.

Включаем левое сцепление (Л), муфты С и Е в правом положении. Крутящий момент с входного вала 3 через пару сцепленных шестерен 14-16, муфту Е, трубчатый вал 28, пару шестерен 11-8, вал 2, пару шестерен 9-13 и муфту 25 (C), передается на ведомый вал 5 и жестко связанную с ним ведущую шестерню 21. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-7, 7-6 и 6-9.

Задний ход 1.

Включаем левое сцепление (Л), муфта D в правом положении. Крутящий момент с входного вала 3 через сцепленные шестерни 15-17-19 и муфту 26 (D), передается на ведомый вал 5 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 21. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами, соединяющим точки 0-3 и 3-ЗХ 1.

Задний ход 2.

Включаем правое сцепление (П), муфты D и Е в правом положении. Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 8-11, трубчатый вал 28, муфту Е, пару шестерен 16-14, вал 3, шестерни 15-17-19 и муфту 26 (D) передается на ведомый вал 5 и жестко связанную с ним ведущую шестерню 21. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-6, 6-7 и 7-ЗХ 2.

Работа 8-ступенчатой КП (7-ступенчатой КП с ускоряющей передачей), представленной на фиг. 3 осуществляется следующим образом.

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 передачи, задний ход 1 и задний ход 2.

Осуществляются аналогично, рассмотренной выше, работе 9-ти ступенчатой КП на 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 передачах, задний ход 1 и задний ход 2, соответственно.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 4) эти передачи отображены лучами 0-1, 0-2, 0-3, 0-4, 0-5, 0-6, 0-7, 0-6-5-8, 0-2-ЗХ 1 и 0-5-6-ЗХ 2, соответственно.

Работа 8-ступенчатой КП (7-ступенчатой КП с понижающей передачей), представленной на фиг. 5 осуществляется следующим образом

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 передачи и первая передача заднего хода.

Осуществляются аналогично, рассмотренной выше, работе 9-ступенчатой КП на одноименных передачах.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 6) эти передачи отображены лучами 0-5-8-1, 0-2, 0-3, 0-4, 0-5, 0-6, 0-7, 0-8, 0-3-ЗХ 1, соответственно.

Работа 7-ступенчатой КП, представленной на фиг.7 осуществляется следующим образом.

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 передачи и первая передача заднего хода.

Осуществляются аналогично, рассмотренной выше, работе 8-ступенчатой КП (7-ступенчатой КП с ускоряющей передачей) на одноименных передачах. На лучевой диаграмме (см. фиг.8) эти передачи отображены лучами 0-1, 0-2, 0-3, 0-4, 0-5, 0-6, 0-7, 0-2-ЗХ 1, соответственно.

Техническим результатом использования 7-ступенчатой КП с двумя сцеплениями и ее модификаций, является получение дополнительных вариантов трансмиссий для автомобилей с разными целевыми предназначениями. А также, на первой, восьмой или девятой передачах переднего хода, в зависимости от модификации 8- или 9-ступенчатой КП, силовой поток передается через три пары шестерен, что позволяет получить передаточное число больше u=4 или меньше u=0,6. Это расширяет диапазон передаточных чисел КП и повышает эксплуатационные возможности и характеристики автомобиля. При этом большинство узлов и деталей базовой и модифицированных КП остаются неизменными, что обеспечивает высокую степень унификации и снижение затрат на производство и ремонт.

Список цитируемых источников и использованной литературы

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 DE 102009031788 А1, от 13.01.2011 г.

3. Патент ЕР 1593877 А1, от 7,11,2007 г.

4. Патент RU 2481510.

5. Патент RU 2312031.

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

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к автоматизированным трансмиссиям. В коробке передач между соседними ведомыми шестернями четной и нечетной передач предусмотрена возможность установки соединительной муфты - первая муфта соединяет жесткой связью ведомые шестерни четвертой и седьмой передач, установленные на первом ведомом валу, вторая муфта соединяют жесткой связью ведомые шестерни пятой и шестой передач, установленные на втором ведомом валу. Достигается получение высокой степени унификации и снижение затрат на производство и ремонт. 9 ил.

Семиступенчатая коробка передач с двумя сцеплениями и ее модификации, 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 - трубчатом валу - двумя шестернями четных передач, а на другом - четырьмя шестернями нечетных передач, входящих в зацепление с шестернями постоянного зацепления соответствующих передач, имеющих возможность жесткого соединения с помощью четырех синхронизаторов с ведомыми валами, на концах которых нарезаны ведущие шестерни главной передачи, зацепленные с ведомым колесом, закрепленным на корпусе дифференциала, при этом ведущая шестерня четвертой передачи одновременно является ведущей шестерней шестой передачи, и также на одном краю первого ведомого вала размещена ведомая шестерня первой передачи, а на другом краю рядом с ведущей шестерней главной передачи - ведомая шестерня передачи заднего хода, находящаяся в постоянном зацеплении или с шестерней, объединенной в блок с ведомой шестерней второй передачи или непосредственно с ведомой шестерней второй передачи, которая установлена на втором ведомом валу, отличающаяся тем, что для получения модификаций между соседними ведомыми шестернями четной и нечетной передач предусмотрена возможность установки соединительной муфты - первая муфта соединяет жесткой связью ведомые шестерни четвертой и седьмой передач, установленные на первом ведомом валу, вторая муфта соединяет жесткой связью ведомые шестерни пятой и шестой передач, установленные на втором ведомом валу.