АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ Российский патент 2016 года по МПК F16H3/08 F16H3/93 F16D23/06 

Область техники

[1] Настоящее изобретение относится к автоматизированной механической коробке переключения передач и, в частности, к автоматизированной механической трансмиссии, которая отличается тем, что шестерня первой передачи и зубчатое колесо вспомогательного привода связаны со сцеплением, которое регулирует силу тяги, передаваемую от двигателя, а множество передаточных шестерён всегда непосредственно связаны с коленчатым валом двигателя, и сила тяги от двигателя передается через зубчатое колесо вспомогательного привода на ведущие колеса в то время, когда происходит переключение передач, и потому обеспечивается возможность плавного хода и плавного переключения передач во время этой операции.

Предпосылки создания изобретения

[2] В общем, трансмиссия транспортного средства - это устройство для преобразования силы тяги, создаваемой двигателем, в заранее заданное вращательное усилие, основанное на скорости транспортного средства и передаче преобразованной силы тяги. Когда скорость транспортного средства становится быстрой, колеса вращаются с оборотами, которые необходимы для управления транспортным средством, поэтому двигатель может работать в пределах заранее заданного диапазона оборотов.

[3] Такая трансмиссия может разделяться на механическую трансмиссию, когда пользователь производит переключение скорости передач таким способом, когда он непосредственно сам пользуется педалью сцепления, и на автоматическую трансмиссию, в которой переключение передачи может осуществляться автоматически в зависимости от условий движения транспортного средства с помощью электронного устройства и др.

[4] Что касается автоматизированной механической трансмиссии, то эта трансмиссия сочетает преимущества как механической, так и автоматической трансмиссии. Управление вождением такое же, как и при автоматической трансмиссии, что облегчает это вождение, а эффективность передачи силы тяги достаточно хороша, потому что не требует дополнительного усилия силового привода, такого, например, как для создания рабочего давления масла в сцеплении и т.п. во время вождения, что дает преимущество автоматизированной механической трансмиссии с точки зрения эффективности расхода топлива.

[5] Автоматизированная механическая коробка передач включает электродвигатель или гидравлическую систему, служащую для автоматического переключения передач и управления сцеплением.

[6] После того как с помощью гидравлической системы или электродвигателя переключение передачи завершено, вращательное усилие двигателя передается трансмиссии на основе соединения сцепления, и вращательное усилие двигателя передается через шестерни передач на ведущие колеса.

Раскрытие сущности изобретения

Техническая проблема

[7] Поскольку во время переключения передач в обычной автоматизированной механической коробке передач вращательное усилие двигателя ведущим колесам не передается, то как раз в момент переключения скорости ускорение может уменьшаться, и плавность движения ухудшается из-за флуктуаций во время быстрого ускорения или быстрого замедления.

[8] Чтобы смягчить вышеупомянутые проблемы, трансмиссия с двойным сцеплением снабжена двумя сцеплениями и двумя приводами сцепления. Трансмиссия с двойным сцеплением представляет собой два сцепления, которые поочередно работают во время переключения передач, однако трансмиссия с двойным сцеплением тяжела и дорогостояща по сравнению с обычной автоматической коробкой передач.

[9] Настоящее изобретение сделано в попытке смягчить вышеупомянутые проблемы. Целью настоящего изобретения является предложить автоматизированную механическую трансмиссию, отличающуюся тем, что в ней имеется только одно сцепление и один привод сцепления, а вращательное усилие двигателя передается ведущим колесам во время переключения передач, что улучшает плавность движения во время переключения передач при упрощенной конструкции.

Решение проблемы

[10] Для достижения вышеупомянутой цели настоящее изобретение отличается тем, что первая передача и зубчатое колесо вспомогательного привода установлены на ведущем валу, связанном со сцеплением, а множество шестерен коробки передач связано с коленчатым валом двигателя и они установлены на дополнительном ведущем валу, который вращается вместе с двигателем, и поэтому сила тяги от двигателя, когда происходит переключение передач, передается через зубчатое колесо вспомогательного привода на ведущие колеса.

[11] Для достижения вышеупомянутой цели предлагается автоматизированная механическая трансмиссия, включающая блок первой передачи, который включает первый ведущий вал, соединенный с диском сцепления, установленный на нем вспомогательный синхронизатор, и шестерню первой передачи; блок второй передачи, включающий второй ведущий вал, соединенный с коленчатым валом двигателя и вращающийся вместе с двигателем и установленным на нем множеством передаточных шестерён; и блок ведущего зубчатого колеса вспомогательного привода, который передает вращательное усилие двигателя к ведущим колесам в момент, когда в коробке скоростей происходит переключение передач, и шестерня первой передачи соединяется с блоком первой передачи и соответственно с блоком второй передачи посредством вспомогательного синхронизатора и 1/2-го синхронизатора переключения передач.

[12] Блок первой передачи включает первый ведущий вал, связанный со сцеплением; шестерню первой передачи, которая установлена на первом ведущем валу и ведомом валу и которая передает силу тяги; и вспомогательный синхронизатор, который управляет шестерней первой передачи и первым ведущим валом.

[13] Блок второй передачи включает второй ведущий вал, который соединен с коленчатым валом двигателя и всегда вращается вместе с коленчатым валом; множество передаточных шестерён, которые установлены на втором ведущем валу и ведомом валу, которые передают силу тяги; и множество синхронизаторов, которые управляют вторым ведущим валом или ведомым валом, а также переключением передач.

[14] Отличие состоит в том, что блок ведущего зубчатого колеса вспомогательного привода включает зубчатое колесо вспомогательного привода, которое установлено на первом ведущем валу и ведомом валу; и вспомогательный синхронизатор, который управляет зубчатым колесом вспомогательного привода и первым ведущим валом.

[15]

Полезные эффекты изобретения

[16] Согласно настоящему изобретению в автоматизированной механической коробке передач во время переключения передач не происходит никакого разрыва в передаче силы тяги, поскольку в момент переключения передач крутящий момент двигателя передается через зубчатое колесо вспомогательного привода на ведущие колеса и, таким образом, улучшается ускорение и плавность движения.

[17] Кроме того, переключение передач может быть автоматизировано с использованием только лишь одного сцепления и одного привода сцепления; настоящее изобретение может обеспечить более упрощенную конструкцию по сравнению с традиционной трансмиссией с двойным сцеплением или по сравнению с автоматической трансмиссией при одновременном получении преимуществ с точки зрения стоимости изготовления и веса.

[18]

Краткое описание чертежей

[19] На Рисунке 1 изображен вид, иллюстрирующий состояние при работающем двигателе, когда автоматизированная механическая трансмиссия находится в нейтральном положении согласно примеру осуществления настоящего изобретения.

[20] На Рисунке 2 изображен вид, иллюстрирующий состояние сразу после того, как транспортное средство начинает движение с помощью переключения передачи, используя шестерню первой передачи в автоматизированной механической трансмиссии согласно примеру осуществления настоящего изобретения.

[21] На Рисунке 3 изображен вид, иллюстрирующий состояние, когда транспортное средство движется со скоростью, превышающей заранее заданную, используя шестерню первой передачи в автоматизированной механической трансмиссии согласно примеру осуществления настоящего изобретения.

[22] На Рисунке 4 изображен вид, иллюстрирующий состояние, когда сила тяги передается через зубчатое колесо вспомогательного привода, что означает начальную фазу переключения передачи с шестерни первой передачи на шестерню второй передачи в автоматизированной механической трансмиссии согласно примеру осуществления настоящего изобретения.

[23] На Рисунке 5 изображен вид, иллюстрирующий состояние, когда включается шестерня второй передачи, что означает промежуточное положение переключения передачи с шестерни первой передачи на шестерню второй передачи в автоматизированной механической трансмиссии согласно примеру осуществления настоящего изобретения.

[24] На Рисунке 6 изображен вид, иллюстрирующий состояние, при котором транспортное средство движется, используя шестерню второй передачи после того, как завершено переключение передачи на шестерню второй передачи в автоматизированной механической трансмиссии согласно примеру осуществления настоящего изобретения.

[25] На Рисунке 7 изображен вид, иллюстрирующий состояние, при котором происходит переключение на шестерню третьей передачи, а именно, положение, при котором включается шестерня третьей передачи после того, как заработало зубчатое колесо вспомогательного привода в автоматизированной механической трансмиссии согласно примеру осуществления настоящего изобретения.

[26] На Рисунке 8 изображен вид, иллюстрирующий состояние, при котором транспортное средство движется, используя шестерню третьей передачи после того, как завершается переключение на шестерню третьей передачи в автоматизированной механической трансмиссии согласно примеру осуществления настоящего изобретения.

[27]

[28] ^*Перечень цифровых ссылок на основные компоненты чертежей*

[29] 1: двигатель, 2: маховик, 3: корзина сцепления, 4: диск сцепления, 5: амортизирующая пружина, 6: картер сцепления, 7: выжимной подшипник сцепления, 8: масляное уплотнение

[30] 10: блок первой передачи, 11: первый ведущий вал, 12: шестерня первой передачи, 13: вспомогательный синхронизатор, 14: синхронизатор переключения 1/2-й передачи

[31] 20: блок второй передачи, 21: второй ведущий вал, 22: шестерня второй передачи, 23: шестерня третьей передачи, 24: шестерня четвертой передачи, 25: синхронизатор переключения 3/4-й передачи

[32] 30: блок ведущего зубчатого колеса вспомогательного привода, 31: зубчатое колесо вспомогательного привода

[33] 40: ведомый вал, 41: ведомая шестерня, 50: ведущее колесо, 51: шестерня дифференциала

[34]

Лучшие способы осуществления изобретения

[35] Примеры осуществления автоматизированной механической коробки передач согласно настоящему изобретению будут приведены со ссылкой на прилагаемые чертежи.

[36] Следует учесть, что толщина линий, показанных на чертежах, а также размеры компонентов могут быть преувеличены с целью разъяснения и удобства описания.

[37] Термины, использованные ниже, определены с учетом функций в настоящем изобретении, и такие термины могут меняться в зависимости от намерения или привычки пользователя или механика.

[38] Таким образом, определения таких терминов должны толковаться на основе полного содержания всего описания настоящего изобретения.

[39]

[40] Ссылаясь на Рисунки 1-8, автоматизированная механическая трансмиссия согласно примеру осуществления настоящего изобретения включает блок первой передачи 10, блок второй передачи 20 и блок ведущего зубчатого колеса вспомогательного привода 30.

[41] Блок первой передачи 10 включает шестерню первой передачи 12 и сцепления 3 и 4 и отличается тем, что крутящий момент двигателя 1 увеличивается до предопределенного передаточного соотношения и передается на ведущие колеса 50 для начала движения транспортного средства.

[42] Блок второй передачи 20 предназначен для того, чтобы преобразовать скорость вращения двигателя 1 на основе предопределенного передаточного соотношения каждой передачи через множество передаточных шестерен 22, 23 и 24, каждая из которых соединена с маховиком 2 двигателя, таким образом, передавая силу тяги двигателя на ведомый вал 40.

[43] Блок ведущего зубчатого колеса вспомогательного привода 30 включает зубчатое колесо вспомогательного привода 31 и вспомогательный синхронизатор 13, соединенный с первым ведущим валом 11 и ведомым валом 40, соответственно. Блок ведущего зубчатого колеса вспомогательного привода 30 соединяет сцепления 3 и 4 во время переключения передач, поэтому сила тяги двигателя 1 может передаваться через зубчатое колесо вспомогательного привода 31 на ведущие колеса 50.

[44]

[45] Блок первой передачи 10 включает первый ведущий вал 11, шестерню первой передачи 12 и вспомогательный синхронизатор 13. Ведущий вал 11 соединен с диском сцепления 4, а вспомогательный синхронизатор 13 служит для того, чтобы управлять шестерней первой передачи 12 и ведущим валом 11.

[46] Поэтому, в случае, если вспомогательный синхронизатор 13 соединяет шестерню первой передачи 12, а сцепления 3 и 4 включены, то такое соединение означает соединение, использующее шестерню первой передачи как в обычной механической коробке передач. Строго говоря, такое соединение аналогично переключению передач в типичной механической коробке передач, с помощью которой можно осуществить движение, остановку или очень медленное перемещение на основе регулировок или при не полностью выжатых сцеплениях 3 и 4.

[47] Здесь сцепления 3 и 4 могут выполнять те же самые функции, даже если вместо однодискового сухого сцепления используется обычная пусковая муфта, такая как влажная многодисковая муфта или электромагнитное сцепление.

[48] Блок второй передачи 20 включает непосредственно связанный с маховиком 2 второй ведущий вал 21, множество передаточных шестерён 22, 23 и 24 и синхронизаторы 14 и 25.

[49] Передаточные шестерни 22, 23 и 24, начиная с шестерни второй передачи и до шестерни четвертой передачи, устанавливаются на втором ведущем валу 21, и ведомом валу 40, и каждый из синхронизаторов 14 и 25 устанавливаются на втором ведущем валу 21, таким образом, каждая из передаточных шестерён 22, 23 и 24 может управляться посредством второго ведущего вала 21 или ведомого вала 40 как в механической коробке передач.

[50] Блок ведущего зубчатого колеса вспомогательного привода 30 включает зубчатое колесо вспомогательного привода 31 и вспомогательный синхронизатор 13.

[51] Зубчатое колесо вспомогательного привода 31 установлено на первом ведущем валу 11 и на ведомом валу 40, соответственно, и вспомогательный синхронизатор 13, предназначенный для управления шестерней первой передачи 12, а ведущий вал 11 в блоке первой передачи 10 установлен так, чтобы управлять зубчатым колесом вспомогательного привода 31 и первым ведущим валом 11.

[52] В это время вместо того, чтобы избавиться от зубчатого колеса вспомогательного привода, установленного на ведомом валу 40, зубчатое колесо вспомогательного привода 31 может устанавливаться только на первом ведущем валу 11 с целью непосредственного подключения к ведомой шестерне 41, которая приводит в движение шестерню дифференциала, таким образом, укорачивая всю протяженность трансмиссии.

[53] При этом привод, который необходим для автоматизации, включает один привод сцепления, который служит для управления сцеплением, и один привод переключения передачи, который служит для выполнения операций синхронизатора, что является достаточным для такой автоматизации.

[54]

[55] Будет описана работа автоматизированной механической трансмиссии, имеющей таким образом составленную конструкцию согласно примеру осуществления настоящего изобретения.

[56] Во-первых, в случае, если передача находится в нейтральном положении (см. Рисунок 1), а двигатель работает, в то время как транспортное средство остановлено, то ведомый вал 40 остановлен наряду с ведущими колесами 50, а маховик 2, второй ведущий вал 21, соединенный с маховиком 2, синхронизатор 14 переключения 1/2-й передачи и синхронизатор 25 переключения 3/4-й передачи вращаются с теми же самыми оборотами, что и маховик 2.

[57] Кроме того, первый ведущий вал 11, соединенный с диском сцепления 4, и вспомогательный синхронизатор 13, установленный на первом ведущем валу 11, всегда вращаются с теми же самыми оборотами.

[58] В это время, когда рычаг переключения передач перемещается из нейтрального положения в положение движения вперед "D", вспомогательный синхронизатор 13 соединяет шестерню первой передачи 12 и первый ведущий вал 11. Когда сцепления 3 и 4 соединены, транспортное средство начинает движение. В это время транспортное средство начинает перемещаться тем же самым способом, как и тогда, когда транспортное средство начинает движение с первой передачи в типичной механической коробке передач. В случае, если это транспортное средство движется со скоростью, которая ниже заранее заданной скорости, то это состояние сохраняется (см. Рисунок 2).

[59]

[60] Когда транспортное средство движется со скоростью, которая превышает заранее заданную скорость, используя первую передачу, то синхронизатор 14 переключения 1/2-й передачи разъединяет соединение сцеплений 3 и 4, базирующихся на шестерне первой передаче 12 и на втором ведущем валу 21, а вспомогательный синхронизатор 13 передвигается и соединяет зубчатое колесо вспомогательного привода 31 и первый ведущий вал 11, вместо того, чтобы разъединить соединение шестерни первой передачи 12 и первого ведущего вала 11 (см. Рисунок 3).

[61] После того как сцепления 3 и 4 соединены, сила тяги двигателя передается через зубчатое колесо вспомогательного привода 31 (см. Рисунок 4).

[62] Так, если скорость вращения двигателя понижается, и скорость вращения соединенного с ним первого ведущего вала 11 также понижается, то шестерня второй передачи 22 и второй ведущий вал 21 соединяются путем перемещения синхронизатора 14 переключения 1/2-й передачи, который соединял шестерню первой передачи 12 (см. Рисунок 5). Суть заключается в том, что поскольку такое соединение становится возможным, когда шестерня второй передачи 22 и второй ведущий вал 21 вращаются с той же самой скоростью, то вместо синхронизатора 14 переключения 1/2-й передачи такое соединение может быть выполнено путем использования зубчатой муфты.

[63] Когда синхронизатор 14 переключения 1/2-й передачи соединяет шестерню второй передачи 22 и второй ведущий вал 21, то сила тяги двигателя вынуждена передаваться только через шестерню второй передачи 22 путем размыкания соединения сцеплений 3 и 4. Поэтому переключение на вторую передачу завершается и трансмиссия остается неизменной при движении на второй передаче (см. Рисунок 6).

[64]

[65] Когда происходит переключение со второй передачи на третью, сила тяги двигателя передается через зубчатое колесо вспомогательного привода 31 путем включения сцеплений 3 и 4. Когда обороты двигателя начинают понижаться, синхронизатор 14 переключения 1/2-й передачи перемещается в нейтральное положение, а затем шестерня третьей передачи 23 и второй ведущий вал 21 соединяются посредством синхронизатора 25 переключения 3/4-й передачи (см. Рисунок 7).

[66] Когда сцепления 3 и 4 разъединяются после того, как шестерня третьей передачи 23 соединяется со вторым ведущим валом 21, сила тяги двигателя передается только через шестерню третьей передачи. Поэтому переключение на третью передачу завершается, и это положение сохраняется при движении на третьей передаче (см. Рисунок 8).

[67] Подобное переключение шестерен происходит при переходе с третьей передачи на четвертую.

[68]

[69] При переключении передачи, используя зубчатое колесо вспомогательного привода 31 во время движения на третьей или четвертой передаче сцепления 3 и 4 соединены, и когда скорость вращения двигателя начинает падать, соединение с синхронизатором 25 переключения 3/4-й передачи прерывается, поэтому переключение передач завершается. Когда это положение сохраняется, то сила тяги двигателя преобразуется на основе передаточного соотношения зубчатого колеса вспомогательного привода 31 и передается на ведущие колеса 50, таким образом, зубчатое колесо вспомогательного привода 31 может использоваться в качестве одной из шестерён переключения передач.

[70]

[71] В случае ускорения, когда передача переключается на более низкую ступень, а именно, переключение с четвертой передачи на третью передачу либо переключение с третьей передачи на вторую, то такое переключение передач совершается по методу, схожему на переключение вверх (переключение передачи на более высокую ступень).

[72] Последовательность действий, при которых сцепления 3 и 4 включены, а сила тяги передается через зубчатое колесо вспомогательного привода 31, и после этого подключение шестерни четвертой передачи или шестерни третьей передачи прекращается, является той же самой, однако после этого допускается, чтобы проскальзывание в сцеплениях 3 и 4 увеличивалось так, чтобы позволить постепенно повысить скорость вращения двигателя, и в то время, когда скорость вращения второго ведущего вала 21 станет такой же как скорость вращения передаточной шестерни, которая будет подключена, передаточная шестерня и второй ведущий вал 21 соединяются посредством синхронизаторов 14 и 25.

[73]

Способы осуществления изобретения

[74] Как описано выше, настоящее изобретение отличается тем, что сила тяги передается через каждую передаточную шестерню, когда она не является шестерней ступени передач, и в то время как происходит переключение передач, сила тяги передается через зубчатое колесо вспомогательного привода 31, поэтому скорость можно менять без какого бы ни было отключения крутящего момента.

[75]

[76] Настоящее изобретение было описано наряду с примерами вариантов осуществления изобретения, проиллюстрированными на чертежах, однако следует отметить, что настоящее изобретение ими не ограничивается. Настоящее изобретение могло бы быть распространено на все возможные модификации, вытекающие из примеров осуществления изобретения, проиллюстрированных на чертежах в пределах объема формулы изобретения.

Промышленная применимость

[77] В области трансмиссии для транспортного средства можно изготавливать автоматизированную трансмиссию, которая компактна и позволяет снизить стоимость производства, и таким образом, настоящее изобретение может заменить традиционную автоматическую коробку передач, поэтому настоящее изобретение может использоваться для трансмиссий всех видов транспортных средств. Кроме того, настоящее изобретение может использоваться в качестве промышленной трансмиссии, используя такие же принципы настоящего изобретения.

Изобретение относится к автоматизированной механической трансмиссии. Трансмиссия содержит шестерню первой передачи и зубчатое колесо вспомогательного привода, установленные на ведущем валу, связанном со сцеплением. Также трансмиссия содержит множество передаточных шестерней, соединенных с коленчатым валом двигателя, которые установлены на отдельном ведущем валу, который постоянно вращается с двигателем. Трансмиссия включает также блок первой передачи, который имеет первый ведущий вал, соединенный с диском сцепления, вспомогательный синхронизатор и шестерню первой передачи, расположенную на первом ведущем валу; блок второй передачи, который соединен с коленчатым валом двигателя и который имеет второй ведущий вал, который вращается с двигателем, а также множество передаточных шестерней, расположенных на втором ведущем валу; блок ведущего зубчатого колеса вспомогательного привода. Достигается уменьшение расхода топлива. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Автоматизированная механическая трансмиссия, включающая:
сцепление, которое регулирует силу тяги двигателя;
первый ведущий вал, который соединен со сцеплением, и зубчатое колесо вспомогательного привода, которое соединено с первым ведущим валом;
второй ведущий вал, который соединен с коленчатым валом двигателя и всегда вращается вместе с коленчатым валом, и несколько передаточных шестерней, которые соединены со вторым ведущим валом;
шестерню первой передачи, которая установлена между первым ведущим валом и вторым ведущим валом;
вспомогательный синхронизатор, который установлен на первом ведущем вале и управляет шестерней первой передачи или зубчатым колесом вспомогательного привода;
синхронизатор переключения 1/2-й передачи или зубчатую муфту, которая устанавливается на втором ведущем вале и управляет шестерней первой передачи; и
множество синхронизаторов, которые предназначены для управления каждой передаточной шестерней и ведомым валом,
отличающаяся тем, что вращательное усилие двигателя передается через зубчатое колесо вспомогательного привода на ведущие колеса на основе работы сцепления в момент, когда происходит переключение передачи.

2. Трансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что в ней присутствует только один привод сцепления, который управляет сцеплением, и один привод, который управляет каждым синхронизатором или зубчатой муфтой.

3. Трансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что если транспортное средство движется со скоростью, превышающей заранее заданную скорость после того, как транспортное средство начинает двигаться при помощи соединения первого ведущего вала и шестерни первой передачи, используя вспомогательный синхронизатор, то шестерня первой передачи и второй ведущий соединяются с помощью синхронизатора переключения 1/2-й передачи или зубчатой муфты, установленной на втором ведущем вале, а затем соединение вспомогательного синхронизатора, который соединял первый ведущий вал и шестерню первой передачи, отключается.

4. Трансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что поскольку зубчатое колесо вспомогательного привода, установленное на ведущем вале, непосредственно входит в зацепление с ведомой шестерней, связанной с шестерней дифференциала, зубчатое колесо вспомогательного привода на ведомом вале дополнительно не устанавливается.

5. Трансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что когда транспортное средство обычно движется в состоянии, при котором переключение передачи завершено, сила тяги от двигателя передается только через зубчатое колесо вспомогательного привода.