МНОГОСТУПЕНЧАТАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ Российский патент 2016 года по МПК F16H3/66 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к многоступенчатой коробке передач для трансмиссии автомобиля.

Уровень техники

В результате постоянного развития двигателей меньшего размера с низким расходом топлива возникает постоянная потребность в коробках передач с увеличенным передаточным числом и большим количеством передач, а также с наиболее равномерным распределением передаточных чисел.

Из документов US 7,749,126, US 7,731, 625 и US 7,736,263 известны многоступенчатые коробки передач, в каждой из которых используется планетарный механизм Симпсона для 8- или 9-ступенчатой коробки передач. Как известно, планетарная передача Симпсона такого типа имеет общую солнечную шестерню для двух коронных шестерен, а также два водила.

Раскрытие изобретения

На Фиг.14 представлена многоступенчатая коробка передач указанного типа согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения, также обозначенная как коробка передач 5R55E. Такая многоступенчатая коробка передач содержит ведущий элемент, ведомый элемент, планетарный механизм Симпсона, имеющий общую солнечную шестерню, две коронные шестерни и два водила, а также повышающую планетарную передачу, последовательно соединенную с планетарным механизмом Симпсона и имеющей солнечную шестерню, водило и коронную шестерню.

Задачей настоящего изобретения является разработка многоступенчатой коробки передач, которая позволит достичь высокой степени универсальности с точки зрения выбираемых скоростей или передаточных чисел, а также с точки зрения изменения диапазона передаточных чисел.

Данная задача решается с помощью устройства, содержащего отличительные признаки независимого п. 1 формулы изобретения.

Многоступенчатая коробка передач отличается тем, что она также содержит понижающую планетарную передачу, имеющую солнечную шестерню, коронную шестерню и водило, и которая последовательно соединена с планетарным механизмом Симпсона и повышающей планетарной передачей.

В основе изобретения лежит, в частности, идея последовательного соединения планетарного механизма Симпсона, повышающей планетарной передачи и понижающей планетарной передачи друг с другом таким образом, чтобы через понижающую планетарную передачу планетарному механизму Симпсона передавался больший диапазон передаточных чисел. При этом в многоступенчатой коробке передач по изобретению с помощью повышающей планетарной передачи достигают двух преимуществ: с одной стороны, многоступенчатая коробка передач - в зависимости от последней выбранной передачи - может эксплуатироваться с экономичным передаточным отношением.

С другой стороны, также возможно передвинуть передаточное число повышающей планетарной передачи между передаточными числами понижающей планетарной передачи и передаточными числами планетарного механизма Симпсона, благодаря чему можно избежать больших шагов или скачков общих передаточных чисел. В целом, предложенная комбинация понижающей планетарной передачи с повышающей планетарной передачей позволяет создать многоступенчатую коробку передач, обладающую большей универсальностью в отношении выбираемых скоростей или передаточных чисел, одновременно с обеспечением большого или меньшего диапазона передаточных отношений.

Традиционные автоматические коробки передач, известные из уровня техники и оснащенные планетарными передачами, обычно допускают «геометрические» скачки передачи. Это значит, что диапазон передаточных чисел на первой передаче является очень высоким, а при повышении передачи уменьшается в геометрической прогрессии. Недостаток этой конструкции заключается в том, что возникают существенные «провалы» при разгоне, ухудшающие динамический отклик автомобиля и увеличивающие расход топлива. В этом случае система «двигатель - коробка передач» не полностью использует характеристики мощности двигателя. Благодаря возможности включения и отключения повышающей планетарной передачи, эти скачки передачи могут быть уменьшены для достижения равномерного переключения передач (распределения передаточных чисел) или равномерных ускорений.

На Фиг.15 показан вариант 8-ступенчатой коробки передач с соответствующими передаточными числами и скачками передач. Повышающая планетарная передача в данном случае включается и отключается 4 раза для уменьшения вышеописанных длинных скачков передачи. При этом 8-я передача будет чисто повышающей передачей и выполнена для соблюдения экономичного передаточного отношения.

Согласно одному из вариантов выполнения, в понижающей планетарной передаче могут быть зафиксированы солнечная шестерня или коронная шестерня. Преимущество этого заключается в возможности выбора высоких или средних диапазонов передаточных чисел.

Таким образом, может быть получено всего 12 различных передаточных чисел. С помощью понижающей планетарной передачи с широким или средним диапазоном или передаточным числом (в зависимости от того, что зафиксировано - солнечная или коронная шестерня) можно увеличить или уменьшить общий диапазон передаточных чисел трансмиссии соответствующим образом, как множитель, чтобы, таким образом, получить различные передаточные числа с использованием планетарного механизма Симпсона и повышающей планетарной передачи. В многоступенчатой коробке передач по изобретению комбинация понижающей планетарной передачи и планетарного механизма Симпсона образует 6-ступенчатую конструкцию привода, где благодаря дополнительному последовательному подключению к повышающей планетарной передаче, становится возможным создать многоступенчатую коробку передач с (теоретически) 12 передачами переднего хода и 2 передачами заднего хода.

С учетом данных теоретически получаемых 12 передач, многоступенчатая коробка передач по изобретению позволяет задать до 10 реальных передач и установить общий диапазон передаточных чисел трансмиссии на значениях от 6,0 до 10,0.

С помощью соответствующей системы управления можно даже эксплуатировать многоступенчатую коробку передач по изобретению как 6- или, в качестве альтернативы, как 8-/9- или 10-ступенчатую модель, не изменяя при этом многоступенчатую коробку передач физически и не внося каких-либо изменений в конструкцию. Преимущество в данном случае заключается в том, что может быть соответственно уменьшена частота переключений, что, в случае необходимости, может применяться в определенной модификации двигателя или специальной дизельной модели.

Многоступенчатая коробка передач по изобретению может эксплуатироваться как 6-и, 7-и, 8-и, 9-и или 10-и ступенчатая коробка передач в единой коробке передач с помощью системы управления коробкой передач. С одной стороны, это делает возможным достижение оптимальной стартовой характеристики и, при этом, минимизацию частоты переключений, в зависимости от дорожной ситуации.

Также в настоящем изобретении предложен способ применения вышеописанной многоступенчатой коробки передач как в вертикальном, так и в горизонтальном расположении для транспортных средств с передним приводом. Вертикальное расположение отличается тем, что понижающая передача, повышающая передача и планетарный механизм Симпсона расположены на одном валу привода. Горизонтальное расположение подразумевает использование по меньшей мере двух параллельно расположенных валов привода, где понижающая передача, повышающая передача или планетарный механизм Симпсона расположена либо на верхнем валу привода последовательно соединенным с пусковой системой, либо на одном из нижних валов привода, соединенных с дифференциалом. Отдельные валы могут быть соединены с помощью раздаточного механизма, как в виде зубчатой передачи, так и в виде цепной связи.

Другие варианты выполнения изобретения приведены в описании, а также в зависимых пунктах формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение описывается при помощи предпочтительных вариантов реализации со ссылкой на прилагаемые чертежи. При этом Фиг.1-15 относятся к вертикальному расположению, а Фиг.16-19 - к горизонтальному.

На чертежах:

На Фиг.1a-c приведены схематические изображения устройства многоступенчатой коробки передач согласно первому варианту выполнения, где повышающая планетарная передача последовательно соединена с понижающей планетарной передачей и с планетарным механизмом Симпсона, в частности для вариантов, где зафиксирована солнечная шестерня (Фиг.1c) или зафиксирована коронная шестерня (Фиг.1b);

На Фиг.2a-c приведены схематические изображения устройства многоступенчатой коробки передач согласно второму варианту выполнения, где планетарный механизм Симпсона последовательно соединен с понижающей планетарной передачей и с повышающей планетарной передачей, в частности, для вариантов, где зафиксирована солнечная шестерня (Фиг.2c) или зафиксирована коронная шестерня (Фиг.2b);

На Фиг.3a-c приведены схематические изображения устройства многоступенчатой коробки передач согласно третьему варианту выполнения, где понижающая планетарная передача (с зафиксированной солнечной шестерней или, по выбору, с зафиксированной коронной шестерней) последовательно соединена с планетарным механизмом Симпсона и с повышающей планетарной передачей, в частности, для вариантов, где зафиксирована солнечная шестерня (Фиг.3b) или зафиксирована коронная шестерня (Фиг.3c);

На Фиг.4a-c приведены схематические изображения устройства многоступенчатой коробки передач согласно четвертому варианту выполнения, где понижающая планетарная передача последовательно соединена с повышающей планетарной передачей и с планетарным механизмом Симпсона, в частности, для вариантов, где зафиксирована солнечная шестерня (Фиг.4c) или зафиксирована коронная шестерня (Фиг.4b);

На Фиг.5a-c показаны схематические изображения устройства многоступенчатой коробки передач согласно пятому варианту выполнения, где повышающая планетарная передача последовательно соединена с планетарным механизмом Симпсона и с понижающей планетарной передачей, в частности, для вариантов, где зафиксирована солнечная шестерня (Фиг.5b) или зафиксирована коронная шестерня (Фиг.5c);

На Фиг.6a-c показаны схематические изображения устройства многоступенчатой коробки передач согласно шестому варианту выполнения, где планетарный механизм Симпсона последовательно соединен с повышающей планетарной передачей и с понижающей планетарной передачей, в частности, для вариантов, где зафиксирована солнечная шестерня (Фиг.6b) или зафиксирована коронная шестерня (Фиг.6c);

На Фиг.7 показано схематическое изображение устройства многоступенчатой коробки передач согласно одному из вариантов выполнения, в качестве примера возможного выполнения без использования муфт свободного хода;

На Фиг.8a-b приведены таблицы истинности для многоступенчатой коробки передач с муфтами свободного хода (Фиг.8a) или без муфт свободного хода (таблица истинности - Фиг.8b, диаграмма привода - Фиг.7), из которых можно увидеть, какие из механизмов передачи крутящего момента (тормозные ленты, муфты или муфты свободного хода) сцеплены или расцеплены для конкретной выбранной передачи из всех 12 теоретически существующих передач; эти таблицы истинности применимы для вариантов, показанных на Фиг.1a-c и Фиг.4a-c;

На Фиг.9 приведена таблица истинности, применимая для многоступенчатой коробки передач в соответствии с вариантами, показанными на Фиг.5a-c;

На Фиг.10 приведена таблица истинности, применимая для многоступенчатой коробки передач в соответствии с вариантами, показанными на Фиг.3a-c;

На Фиг.11 приведена таблица истинности, применимая для многоступенчатой коробки передач в соответствии с вариантами, показанными на Фиг.2a-c и Фиг.6a-c;

На Фиг.12 показаны системы пуска с устройствами одномассового и двухмассового маховика;

На Фиг.13 показаны системы пуска с tri-lock-конвертером и муфтой Феттингера;

На Фиг.14 показаны схематические изображения традиционной повышающей планетарной передачи, последовательно соединенной с планетарным механизмом Симпсона-5R55E;

На Фиг.15 приведена таблица истинности для 8-ступенчатой коробки передач, выполненной для примера со ступенями коробки передач и диапазонами передаточных чисел; и

На Фиг.16-19 показаны схематические изображения других вариантов выполнения многоступенчатой коробки передач по изобретению, имеющей по меньшей мере два вала привода.

Осуществление изобретения

На Фиг.1a-c показана многоступенчатая коробка передач по изобретению. На входной стороне многоступенчатой коробки передач имеется ведущий элемент 5, соединенный в кинематической цепи с двигателем, а на выходной стороне имеется ведомый элемент 35, соединенный в кинематической цепи с главной передачей.

Многоступенчатая коробка передач, показанная на Фиг.1a-c, также имеет планетарный механизм Симпсона 30, который имеет общую солнечную шестерню S2b, S3, две коронных шестерни R2b, R3 и два водила P2b, P3.

Многоступенчатая коробка передач также содержит повышающую планетарную передачу 10 (OD), имеющую солнечную шестерню S1, водило Р1 и коронную шестерню R1. Повышающая планетарная передача 10 последовательно соединена с планетарным механизмом Симпсона 30 и расположена перед ним в цепи передачи крутящего момента от ведущего элемента 5 к ведомому элементу 35.

Многоступенчатая коробка передач также содержит понижающую планетарную передачу 20 (UD), имеющую солнечную шестерню S2, водило Р2 и коронную шестерню R2, и последовательно соединенную с планетарным механизмом Симпсона 30 и повышающей планетарной передачей 10.

Более того, многоступенчатая коробка передач согласно Фиг.1 содержит механизмы передачи крутящего момента, которые в представленном примере выполнения содержат четыре тормозных ленты B1-B4, четыре муфты C1-C4 и три муфты свободного хода OWC1-OWC3. Из них механизмы c1, OWC1 и В1 передачи крутящего момента относятся к повышающей планетарной передаче 10, механизмы C2, B2 и OWC2 передачи крутящего момента относятся к понижающей планетарной передаче 20, а механизмы C3, C4, B3, B4 и OWC3 передачи крутящего момента относятся к планетарному механизму Симпсона 30.

В частности, на Фиг.1b водило P1 жестко соединено с ведущим элементом 5 и через первую муфту C1 может по выбору соединяться с солнечной шестерней S1. Коронная шестерня R1 жестко соединена с солнечной шестерней S2, и через вторую муфту C2 может по выбору соединяться с коронной шестерней R2. Водило P2 через третью муфту C3 может по выбору соединяться с общей солнечной шестерней S2b, S3, а через четвертую муфту C4 - с коронной шестерней R2b. Водило Р2b жестко соединено с ведомым элементом 35 и коронной шестерней R3. Солнечная шестерня S1, коронная шестерня R2, общая солнечная шестерня S2b, S3 и водило P3 могут тормозиться с помощью первой, второй, третьей или четвертой тормозных лент B1, B2, B3, B4. Коронная шестерня R1 присоединена к водилу Р1 через первую муфту свободного хода OWC1. Коронная шестерня R2 или солнечная шестерня S2 прикреплены ко второй муфте свободного хода OWC2. Водило P3 прикреплено к третьей муфте свободного хода OWC3.

В понижающей планетарной передаче 20 по выбору может быть зафиксирована солнечная шестерня S2 или коронная шестерня R2.

На Фиг.1b показана конфигурация с зафиксированной коронной шестерней R2. Данная конфигурация позволяет достичь значений передаточных чисел понижающей планетарной передачи 20 менее 2, а общего передаточного числа и общего диапазона передаточных чисел всей многоступенчатой коробки передач - до 8,5.

На Фиг.1c показана аналогичная конфигурация, где зафиксирована солнечная шестерня S2. Такая конфигурация позволяет достичь значений передаточных чисел понижающей планетарной передачи 20 более 2, а общего передаточного числа и общего диапазона передаточных чисел всей многоступенчатой коробки передач - до 10,0.

На Фиг.2a-c - 6a-c показаны различные конфигурации многоступенчатых коробок передач по изобретению, отличающихся друг от друга последовательностью расположения планетарного механизма Симпсона 30, повышающей планетарной передачи 10 и понижающей планетарной передачи 20.

Варианты выполнения, приведенные на Фиг.1a-c и Фиг.4a-c, объединяет то, что повышающая планетарная передача 10 и понижающая планетарная передача 20 расположены перед планетарным механизмом Симпсона 30 в цепи передачи крутящего момента, проходящей от ведущего элемента 5 к ведомому элементу 35.

Варианты выполнения, приведенные на Фиг.3a-c и 5a-c, объединяет то, что планетарный механизм Симпсона 30 расположен между повышающей планетарной передачей 10 и понижающей планетарной передачей 20 в кинематической цепи передачи крутящего момента, проходящей от ведущего элемента 5 к ведомому элементу 35. При этом в вариантах выполнения, приведенных на Фиг.3a-c, планетарный механизм Симпсона 30 расположен после понижающей планетарной передачи 20 в кинематической цепи передачи крутящего момента, проходящей от ведущего элемента 5 к ведомому элементу 35, согласно Фиг.3a-c повышающая планетарная передача 10 расположена после понижающей планетарной передачи 20 в кинематической цепи передачи крутящего момента, а согласно Фиг.5a-c повышающая планетарная передача 10 расположена перед понижающей планетарной передачей 20.

Далее более подробно описывается конфигурация, показанная на Фиг.2b,c. Согласно Фиг.2b,c коронная шестерня R1 жестко соединена с ведомым элементом 35. Водило Р1 может селективно сцепляться через первую муфту С1 с солнечной шестерней S1 и жестко соединяться с водилом Р2. Солнечная шестерня S2 жестко соединена с коронной шестерней R3 и водилом Р2b и может селективно сцепляться через вторую муфту С2 с коронной шестерней R2. Водило Р2 жестко соединено с водилом Р1. Ведущий элемент 5 может селективно сцепляться с общей солнечной шестерней S2b, S3 с помощью третьей муфты C3, а также с коронной шестерней R2b - с помощью четвертой муфты С4. Солнечная шестерня S1, коронная шестерня R2 или солнечная шестерня S2, общая солнечная шестерня S2b, S3 и водило P3 могут тормозиться с помощью первой, второй, третьей или четвертой тормозной ленты B1, B2, B3, B4 (или по выбору с помощью муфтовых систем). Водило P3 сцеплено с муфтой свободного хода OWC3.

Солнечная шестерня S2 в другом варианте выполнения (Фиг.2c) может сцепляться с помощью муфты С2 с коронной шестерней R3 и водилом Р2b.

Далее более подробно описывается конфигурация в соответствии с Фиг.3b,c. Согласно Фиг.3b, с коронная шестерня R1 жестко соединена с ведомым элементом 35. Водило Р1 может селективно сцепляться через первую муфту С1 с солнечной шестерней S1, а также жестко соединяться с водилом Р2b и коронной шестерней R3. Коронная шестерня R2 жестко соединена с ведущим элементом 5 и может селективно сцепляться через вторую муфту С2 с солнечной шестерней S2. Общая солнечная шестерня S2b, S3 может селективно сцепляться через третью муфту P3 с водилом Р2. Коронная шестерня R2b через четвертую муфту С4 может селективно сцепляться с водилом Р2. Солнечная шестерня S1, коронная шестерня R2 или солнечная шестерня S2, общая солнечная шестерня S2b, S3 и водило P3 могут тормозиться с помощью первой, второй, третьей или четвертой тормозной ленты B1, B2, B3, B4 (или по выбору с помощью муфтовых систем). Коронная шестерня R2 или солнечная шестерня S2 сцеплены с муфтой свободного хода OWC2, а водило P3 сцеплено с муфтой свободного хода OWC3. Солнечная шестерня S2 в другом варианте выполнения (Фиг.3c) жестко соединена с ведущим элементом 5 и может селективно сцепляться через вторую муфту С2 с коронной шестерней R2.

Далее более подробно описывается конфигурация в соответствии с Фиг.4b,c. Согласно Фиг.4b,c водило Р1 может селективно сцепляться через первую муфту С1 с солнечной шестерней S1, а также жестко соединяться с водилом Р2. Солнечная шестерня S2 жестко соединена с ведущим элементом 5 и может селективно сцепляться через вторую муфту С2 с коронной шестерней R2. Коронная шестерня R1 может селективно сцепляться через третью муфту C3 с общей солнечной шестерней S2b, S3, а также через четвертую муфту С4 - с коронной шестерней R2b. Водило P2b жестко соединено с коронной шестерней R3 и ведомым элементом 35. Солнечная шестерня S1, коронная шестерня R2 или солнечная шестерня S2, общая солнечная шестерня S2b, S3 и водило РЗ могут тормозиться с помощью первой, второй, третьей или четвертой тормозной ленты B1, B2, B3, B4 (или по выбору с помощью муфтовых систем). Коронная шестерня R1 сцеплена через муфту свободного хода OWC1 с водилом Р1. Коронная шестерня R2 или солнечная шестерня S2 сцеплены со второй муфтой свободного хода OWC2. Водило P3 сцеплено с третьей муфтой свободного хода OWC3.

Коронная шестерня R2 в возможном варианте выполнения (Фиг 4c) жестко соединена с ведущим элементом 5 и может селективно сцепляться через вторую муфту С2 с солнечной шестерней S2.

Далее более подробно описывается конфигурация, показанная на Фиг.5b,c. Согласно Фиг.5b,c водило Р1 может селективно сцепляться через первую муфту С1 с солнечной шестерней S1, а также жестко соединено с ведущим элементом 5. Солнечная шестерня S2 может селективно сцепляться через вторую муфту С2 с коронной шестерней R3 и коронной шестерней R3. Коронная шестерня R1 может селективно сцепляться через третью муфту C3 с общей солнечной шестерней S2b, S3, и через четвертую муфту С4 с коронной шестерней R2b. Водило Р2b жестко соединено с коронной шестерней R2 и коронной шестерней R3, а водило Р2 жестко соединено с ведомым элементом 35. Солнечная шестерня S1, коронная шестерня R2 или солнечная шестерня S2, общая солнечная шестерня S2b, S3 и водило P3 могут тормозиться с помощью первой, второй, третьей или четвертой тормозной ленты B1, B2, B3, B4 (или по выбору с помощью муфтовых систем). Коронная шестерня R1 сцеплена с водилом Р1 через муфту свободного хода ОWC1, а водило P3 сцеплено с муфтой свободного хода OWC3.

В другом варианте солнечная шестерня S2 может селективно сцепляться через вторую муфту С2 с коронной шестерней R3.

Далее более подробно описывается конфигурация, показанная на Фиг.6b,c. Согласно Фиг.6b,c, водило Р1 может селективно сцепляться через первую муфту С1 с солнечной шестерней S1, а также жестко соединяться с водилом Р2b и коронной шестерней R3. Коронная шестерня R1 может селективно сцепляться через вторую муфту С2 с солнечной шестерней S2, а также жестко соединяться с коронной шестерней R2. Водило Р2 жестко соединено с ведомым элементом 35. Ведущий элемент 5 может селективно сцепляться с общей солнечной шестерней S2b, S3 через третью муфту C3 и с коронной шестерней R2b - через четвертую муфту С4. Солнечная шестерня S1, коронная шестерня R2 или солнечная шестерня S2, общая солнечная шестерня S2b, S3 и водило P3 могут тормозиться с помощью первой, второй, третьей или четвертой тормозной ленты B1, B2, B3, B4 (или по выбору с помощью муфтовых систем). Водило РЗ сцеплено с муфтой свободного хода OWC3.

В другом варианте коронная шестерня R1 может селективно сцепляться через вторую муфту С2 с коронной шестерней R2, а также жестко соединяться с солнечной шестерней.

Все конструктивные решения, приведенные на Фиг.1-6, могут сочетаться со всеми системами пуска, в зависимости от достигнутого общего диапазона передаточных чисел. Данные системы пуска могут, как показано на Фиг.13, представлять собой конвертер со сравнительно малым или средним диапазоном передаточных чисел или гидравлическую муфту Феттингера с высоким диапазоном передаточных чисел.

В другом варианте, даже в устройствах с большим диапазоном передаточных чисел можно отказаться от конвертера и дополнительно, как показано на Фиг.12, использовать одномассовый или двухмассовый маховик. В данном случае муфта С1 или муфта С2 могут на выбор использоваться в качестве пусковых муфт в конфигурациях без муфт свободного хода. Муфта С4 может использоваться как пусковая муфта во всех без исключения вариантах коробки передач.

На Фиг.8a-b приведены таблицы истинности для многоступенчатых коробок передач с муфтами свободного хода (см. Фиг.1a-c и Фиг.4a-c) или без них (Фиг.7). На этих фигурах видно, какие из механизмов передачи крутящего момента (т.е. из четырех тормозных лент B1-B4, четырех муфт C1-C4 и трех муфт свободного хода OWC1-OWC3) сцеплены или расцеплены для конкретной передачи, которая должна быть включена из 12 теоретически возможных передач. Таблицы истинности, приведенные на Фиг.8a-b, применимы для конструктивных решений, приведенных на Фиг.1a-c и Фиг.4a-c.

При этом Фиг.8b соответствует конфигурации, в которой отсутствуют три муфты свободного хода OWC1-OWC3, а муфты С1 и С2 являются ведущими муфтами. Данная конфигурация показана на Фиг.7 и применима для всех вариантов, показанных на Фиг.1-6.

В этих таблицах значений показан планетарный механизм Симпсона 30 и связанные с ним муфты в блоке, позволяющие выбирать все три передачи (1S - 3S с использованием B3, C3, C4 и B4). Также в планетарном механизме Симпсона 30 задний ход включается за счет использования тормозной ленты B4 и муфты C3. В другом блоке показана понижающая планетарная передача 20 с всего двумя ступенями 1A и 2A. В другом блоке показана повышающая планетарная передача 10 с двумя ступенями +OD или -OD с использованием B1. Всего, за счет регулирования отдельных ступеней повышающей планетарной передачи 10, понижающей планетарной передачи 20 и планетарного механизма Симпсона 30, получается 12 ступеней (включая две передачи заднего хода).

На Фиг.9 показана таблица истинности, применимая для многоступенчатой коробки передач в соответствии с конструктивными решениями, приведенными на Фиг.5a-c. Здесь понижающая планетарная передача 20 всегда подключена после планетарного механизма Симпсона 30 и требует передаточного числа прямой передачи в понижающей планетарной передаче 20 обеих передач заднего хода.

На Фиг.10 показана таблица истинности, применимая для многоступенчатой коробки передач в соответствии с конструктивными решениями, приведенными на Фиг.3a-c. Здесь повышающая планетарная передача 10 всегда подключается после планетарного механизма Симпсона и требует передаточного числа прямой передачи в повышающей планетарной передаче 10 и, следовательно, только заднего хода, который достигается посредством планетарного механизма Симпсона, последовательно соединенного с понижающей планетарной передачей 20.

На Фиг.11 показана таблица истинности, применимая для многоступенчатой коробки передач в соответствии с конструктивными решениями, приведенными на Фиг.2a-c и Фиг.6a-c. Здесь повышающая планетарная передача 10 и понижающая планетарная передача 20 всегда включаются после планетарного механизма Симпсона 30 и требуют передаточного числа прямой передачи в повышающей и понижающей планетарной передаче на заднем ходу и, следовательно, достигается только одна передача заднего хода, посредством планетарного механизма Симпсона 30.

На Фиг.16a-b схематически показано устройство многоступенчатой коробки передач другого варианта конструктивного решения по изобретению. Коробка содержит два приводных вала, причем повышающая планетарная передача 10 последовательно соединена с понижающей планетарной передачей 20 на одном из этих приводных валов, и эта конструкция последовательно соединена через раздаточную коробку 40 с планетарным механизмом Симпсона 30 на втором приводном валу (на Фиг.16b показан вариант с зафиксированной солнечной шестерней, а на Фиг.16 показан вариант с зафиксированной коронной шестерней).

На Фиг.17a-b схематически показано устройство многоступенчатой коробки передач другого варианта конструктивного решения по изобретению. Коробка также содержит два приводных вала, причем планетарный механизм Симпсона 30 расположен на одном из этих приводных валов и последовательно соединен через раздаточную коробку 40 с конструкцией, находящейся на втором приводном валу и содержащей повышающую планетарную передачу 10 и понижающую планетарную передачу 20 (на Фиг.17b показан вариант с зафиксированной солнечной шестерней, а на Фиг.17a - вариант с зафиксированной коронной шестерней).

На Фиг.18a-b схематически показано устройство многоступенчатой коробки передач другого варианта конструктивного решения по изобретению. Коробка также содержит два приводных вала, причем понижающая планетарная передача 20 расположена на одном из этих приводных валов и последовательно соединена через раздаточную коробку 40 с конструкцией, находящейся на втором приводном валу и содержащей повышающую планетарную передачу 10 и планетарный механизм Симпсона 30 (на Фиг.18a показан вариант с зафиксированной солнечной шестерней, а на Фиг.18b - вариант с зафиксированной коронной шестерней).

На Фиг.19a-b схематически показано устройство многоступенчатой коробки передач другого варианта конструктивного решения по изобретению. Коробка также содержит два приводных вала, причем повышающая планетарная передача 10 расположена на одном из этих приводных валов и последовательно соединена через раздаточную коробку 40 с конструкцией, находящейся на втором приводном валу и содержащей понижающую планетарную передачу 20 и планетарный механизм Симпсона 30 (на Фиг.19a показан вариант с зафиксированной солнечной шестерней, а на Фиг.19b - вариант с зафиксированной коронной шестерней).

Изобретение относится к многоступенчатой коробке передач. Коробка передач содержит ведущий элемент (5), ведомый элемент (35), планетарный механизм Симпсона (30), повышающую планетарную передачу (10), содержащую солнечную шестерню (S1), водило (P1) и коронную шестерню (R1) и последовательно соединенную с планетарным механизмом Симпсона (30). Механизм Симпсона содержит общую солнечную шестерню (S2b, S3), две коронные шестерни (R2b, R3) и два водила (Р2b, P3). Коробка передач также содержит понижающую планетарную передачу (20), имеющую солнечную шестерню (S2), водило (P2) и коронную шестерню (R2) и последовательно соединенную с планетарным механизмом Симпсона (30) и повышающей планетарной передачей (10). Достигается повышение универсальности коробки передач. 31 з.п. ф-лы, 30 ил.

1. Многоступенчатая коробка передач, содержащая ведущий элемент (5), ведомый элемент (35), планетарный механизм Симпсона (30), имеющий общую солнечную шестерню (S2b, S3), две коронные шестерни (R2b, R3) и два водила (Р2b, P3), а также содержащая повышающую планетарную передачу (10), имеющую солнечную шестерню (S1), водило (Р1) и коронную шестерню (R1) и последовательно соединенную с планетарным механизмом Симпсона (30), причем коробка передач также содержит понижающую планетарную передачу (20), имеющую солнечную шестерню (S2), водило (Р2) и коронную шестерню (R2) и последовательно соединенную с планетарным механизмом Симпсона (30) и повышающей планетарной передачей (10).

2. Многоступенчатая коробка передач по п.1, в которой понижающая планетарная передача (20) выполнена с возможностью фиксации или солнечной шестерни (S2), или коронной шестерни (R2).

3. Многоступенчатая коробка передач по п.1, в которой повышающая планетарная передача (10) расположена перед планетарным механизмом Симпсона (30) в кинематической цепи передачи крутящего момента, проходящей от ведущего элемента (5) к ведомому элементу (35).

4. Многоступенчатая коробка передач по одному из пп.1-3, в которой планетарный механизм Симпсона (30) расположен после понижающей планетарной передачи (20) в кинематической цепи передачи крутящего момента, проходящей от ведущего элемента (5) к ведомому элементу (35).

5. Многоступенчатая коробка передач по одному из пп.1-3, в которой планетарный механизм Симпсона (30) расположен перед понижающей планетарной передачей (20) в кинематической цепи передачи крутящего момента, проходящей от ведущего элемента (5) к ведомому элементу (35).

6. Многоступенчатая коробка передач по п.1, в которой планетарный механизм Симпсона (30) расположен перед повышающей планетарной передачей (10) в кинематической цепи передачи крутящего момента, проходящей от ведущего элемента (5) к ведомому элементу (35).

7. Многоступенчатая коробка передач по п.1, в которой водило (Р1) жестко соединено с ведущим элементом (5) и может быть селективно сцеплено через первую муфту (C1) с солнечной шестерней (S1);
коронная шестерня (R1) жестко соединена с солнечной шестерней (S2) и может быть селективно сцеплена через вторую муфту (C2) с коронной шестерней (R2);
водило (P2) может быть селективно сцеплено через третью муфту (C3) с общей солнечной шестерней (S2b, S3), а через четвертую муфту (C4) с коронной шестерней (R2b);
водило (Р2b) жестко соединено с ведомым элементом (35) и с коронной шестерней (R3);
причем солнечная шестерня (S1), коронная шестерня (R2), общая солнечная шестерня (S2b, S3) и водило (P3) выполнены с возможностью торможения с помощью первой, второй, третьей или четвертой тормозной ленты (B1, B2, B3, B4) или по выбору с помощью муфт.

8. Многоступенчатая коробка передач по п.7, в которой коронная шестерня (R1) жестко соединена с коронной шестерней (R2) и может быть селективно сцеплена через первую муфту (C1) с солнечной шестерней (S2).

9. Многоступенчатая коробка передач по п.8, в которой коронная шестерня (R1) сцеплена с водилом (Р1) через первую муфту свободного хода (OWC1), коронная шестерня (R2) или солнечная шестерня (S2) сцеплена со второй муфтой свободного хода (OWC2), а водило (P3) сцеплено с третьей муфтой свободного хода (OWC3).

10. Многоступенчатая коробка передач по п.1, в которой коронная шестерня (R1) жестко соединена с ведомым элементом (35);
водило (P1) жестко соединено с водилом (P2) и может быть селективно сцеплено через первую муфту (С1) с солнечной шестерней (S1);
солнечная шестерня (S2) жестко соединена с коронной шестерней (R3) и водилом (Р2b) и может быть селективно сцеплена через вторую муфту (C2) с коронной шестерней (R2),
а ведущий элемент (5) может быть селективно соединен с общей солнечной шестерней (S2b, S3) через третью муфту (C3) и с коронной шестерней (R2b) через четвертую муфту (C4);
причем солнечная шестерня (S1), коронная шестерня (R2) или солнечная шестерня (S2), общая солнечная шестерня (S2b, S3) и водило (P3) могут быть заторможены с помощью первой, второй, третьей или четвертой тормозной ленты (B1, B2, B3, B4) или по выбору с помощью муфт.

11. Многоступенчатая коробка передач по п.10, в которой солнечная шестерня (S2) может быть селективно сцеплена через вторую муфту (C2) с коронной шестерней (R3), коронной шестерней (R2) и водилом (Р2b).

12. Многоступенчатая коробка передач по п.10 или 11, в которой водило (P3) сцеплено с муфтой свободного хода (OWC3).

13. Многоступенчатая коробка передач по п.1, в которой коронная шестерня (R1) жестко соединена с ведомым элементом (35);
водило (P1) жестко соединено с водилом (Р2b) и коронной шестерней (R3) и может быть селективно сцеплено через первую муфту (C1) с солнечной шестерней (S1);
коронная шестерня (R2) жестко соединена с ведущим элементом (5) и может быть селективно сцеплена через вторую муфту (C2) с солнечной шестерней (S2);
общая солнечная шестерня (S2b, S3) может быть селективно сцеплена через третью муфту (C3) с водилом (Р2);
коронная шестерня (R2b) может быть селективно сцеплена через четвертую муфту (C4) с водилом (P2);
причем солнечная шестерня (S1), коронная шестерня (R2) или солнечная шестерня (S2), общая солнечная шестерня (S2b, S3) и водило (P3) могут быть заторможены с помощью первой, второй, третьей или четвертой тормозной ленты (B1, B2, B3, B4) или по выбору с помощью муфт.

14. Многоступенчатая коробка передач по п.13, в которой солнечная шестерня (S2) жестко соединена с ведущим элементом (5) и может быть селективно сцеплена через вторую муфту (C2) с коронной шестерней (R2).

15. Многоступенчатая коробка передач по п.13 или 14, в которой коронная шестерня (R2) или солнечная шестерня (S2) сцеплена с муфтой свободного хода (OWC2), а водило (P3) сцеплено с муфтой свободного хода (OWC3).

16. Многоступенчатая коробка передач по п.1, в которой водило (P1) жестко соединено с водилом (P2) и может быть селективно сцеплено через первую муфту (C1) с солнечной шестерней (S1);
солнечная шестерня (S2) жестко соединена с ведущим элементом (5) и может быть селективно сцеплена через вторую муфту (C2) с коронной шестерней (R2);
коронная шестерня (R1) может быть селективно сцеплена через третью муфту (C3) с общей солнечной шестерней (S2b, S3), а через четвертую муфту (C4) с коронной шестерней (R2b); и
водило (P2b) жестко соединено с коронной шестерней (R3) и ведомым элементом (35);
причем солнечная шестерня (S1), коронная шестерня (R2) или солнечная шестерня (S2), общая солнечная шестерня (S2b, S3) и водило (P3) могут быть заторможены с помощью первой, второй, третьей или четвертой тормозной ленты (B1, B2, B3, B4) или по выбору с помощью муфт.

17. Многоступенчатая коробка передач по п.16, в которой солнечная шестерня (S2) может быть селективно сцеплена через вторую муфту (C2) с коронной шестерней (R2) и с ведущим элементом (5).

18. Многоступенчатая коробка передач по п.16 или 17, в которой коронная шестерня (R1) сцеплена через муфту свободного хода (OWC1) с водилом (P1), коронная шестерня (R2) или солнечная шестерня (S2) сцеплена со второй муфтой свободного хода (OWC2), а водило (P3) сцеплено с третьей муфтой свободного хода (OWC3).

19. Многоступенчатая коробка передач по п.1, в которой:
водило (Р1) жестко соединено с ведущим элементом (5) и может быть селективно сцеплено через первую муфту (C1) с солнечной шестерней (S1);
солнечная шестерня (S2) может быть селективно сцеплена через вторую муфту (C2) с коронной шестерней (R3) и коронной шестерней (R2);
коронная шестерня (R1) может быть селективно сцеплена через третью муфту (C3) с общей солнечной шестерней (S2b, S3) и через четвертую муфту (C4) - с коронной шестерней (R2b);
водило (Р2b) жестко соединено с коронной шестерней (R2) и с коронной шестерней (R3); и
водило (P2) жестко соединено с ведомым элементом (35);
причем солнечная шестерня (S1), коронная шестерня (R2) или солнечная шестерня (S2), общая солнечная шестерня (S2b, S3) и водило (P3) могут быть заторможены с помощью первой, второй, третьей или четвертой тормозной ленты (B1, B2, B3, B4) или по выбору с помощью муфт.

20. Многоступенчатая коробка передач по п.19, в которой солнечная шестерня (S2) может быть селективно сцеплена через вторую муфту (C2) с коронной шестерней (R2).

21. Многоступенчатая коробка передач по п.19 или 20, в которой коронная шестерня (R1) сцеплена через муфту свободного хода (OWC1) с водилом (P1), а водило (P3) сцеплено с муфтой свободного хода (OWC3).

22. Многоступенчатая коробка передач по п.1, в которой:
водило (P1) жестко соединено с водилом (Р2b) и коронной шестерней (R3) и может быть селективно сцеплено через первую муфту (C1) с солнечной шестерней (S1);
коронная шестерня (R1) жестко соединена с коронной шестерней (R2) и может быть селективно сцеплена через вторую муфту (C2) с солнечной шестерней (S2);
водило (P2) жестко соединено с ведомым элементом (35); и
ведущий элемент (5) может быть селективно сцеплен через третью муфту (C3) с общей солнечной шестерней (S2b, S3) и через четвертую муфту (C4) с коронной шестерней (R2b);
причем солнечная шестерня (S1), коронная шестерня (R2) или солнечная шестерня (S2), общая солнечная шестерня (S2b, S3) и водило (P3) могут быть заторможены с помощью первой, второй, третьей или четвертой тормозной ленты (B1, B2, B3, B4) или по выбору с помощью муфт.

23. Многоступенчатая коробка передач по п.22, в которой коронная шестерня (R1) жестко соединена с солнечной шестерней (S2) и может быть селективно сцеплена через вторую муфту (C2) с коронной шестерней (R2).

24. Многоступенчатая коробка передач по п.22 или 23, в которой водило (P3) сцеплено с муфтой свободного хода (OWC3).

25. Многоступенчатая коробка передач по п.1, которая выполнена с возможностью эксплуатации по выбору в качестве 6-ступенчатой, 7-ступенчатой, 8-ступенчатой, 9-ступенчатой или 10-ступенчатой коробки передач без изменения конструкции.

26. Многоступенчатая коробка передач по п.1, которая выполнена с возможностью эксплуатации по выбору в качестве 6-ступенчатой, 7-ступенчатой, 8-ступенчатой, 9-ступенчатой или 10-ступенчатой коробки передач в едином блоке с помощью системы управления трансмиссии, с одной стороны, для достижения оптимальных пусковых характеристик и, в то же время, для минимизации частоты переключений, в зависимости от дорожной ситуации.

27. Многоступенчатая коробка передач по п.1, в которой не использованы муфты свободного хода.

28. Многоступенчатая коробка передач по п.1, в которой при достаточно большом диапазоне передаточных чисел вместо конвертера использованы одномассовые или двухмассовые маховики.

29. Многоступенчатая коробка передач по п.28, в которой муфты C1, C2 и C4 могут быть использованы по выбору как пусковые муфты.

30. Многоступенчатая коробка передач по п.1, в которой при достаточно малом или среднем диапазоне передаточных чисел использованы конвертер с высоким диапазоном передаточных чисел и муфта Феттингера.

31. Многоступенчатая коробка передач по п.1, которая выполнена с возможностью обеспечивать достижение равномерных скачков передачи с помощью подключения или отключения повышающей планетарной передачи.

32. Многоступенчатая коробка передач по п.1, в которой повышающая передача, понижающая передача или планетарный механизм Симпсона по выбору размещены на по меньшей мере двух приводных валах и соединены с раздаточной коробкой.