ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННАЯ ТРАНСМИССИЯ Российский патент 2021 года по МПК F16H3/66 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[001] Данная заявка предполагает преимущество приоритета в соответствии со Сводной кодификацией федерального законодательства США №35, §119(e), относительно Предварительной заявки на патент США №62/280,219, зарегистрированной 19 января 2016 года, полное содержание которой явным образом полностью включено в данную заявку посредством ссылок.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Область изобретения

[002] Предпочтительный вариант осуществления изобретения касается промышленных трансмиссий и, более конкретно, промышленной высокопроизводительной трансмиссии без обратного хода или передачи заднего хода, а также без промежуточных валов. Данные трансмиссии могут использоваться в стационарных установках, таких, как применяемых в сфере бурения и заканчивания скважин в нефтегазовой промышленности, например, насосных установках для гидроразрыва пласта, используемых для повышения продуктивности скважин с помощью гидроразрыва пластов.

Обсуждение известной области техники

[003] Гидроразрыв пласта является стандартным способом повышения пористости продуктивных интервалов и, таким образом, скорости притока нефти через них к стволам скважин, предназначенных для извлечения полезных ископаемых, таких как нефть и газ. Соответственно, повышение скорости притока нефти через продуктивные интервалы ведет к повышению продуктивности скважин.

[004] Для гидроразрыва пласта необходимо высокое гидравлическое давление, например, 10000 фунтов на кв. дюйм или выше. Чтобы достичь таких значений давления, высокопроизводительные трансмиссии для гидроразрыва включают в себя высокопроизводительные насосы, приводимые в движение мощными двигателями, при этом высокопроизводительные трансмиссии передают крутящий момент от двигателей к соответствующим насосам.

[005] В насосных установках, применяемых при гидроразрыве пласта обычно устанавливаются уже имеющиеся высокопроизводительные механические трансмиссии, изначально предназначенные для других целей. Так как характеристики этих трансмиссий позволяют их применение на мощных двигателях, которые приводят в действие насосы насосных установок для ГРП, то их адаптируют для подобного использования.

[006] Как правило, для этих целей адаптируются коробки передач внедорожной техники и большегрузных автомобилей. Трансмиссии большегрузных автомобилей обычно являются крупногабаритными и тяжелыми, имеют промежуточные валы и другие характерные особенности, что ведет к увеличению габаритов картера трансмиссии, в котором размещаются эти внутренние компоненты. При этом трансмиссии большегрузных автомобилей, как правило, имеют большое количество скоростей или диапазонов, например, шесть или более, что в свою очередь может быть крайне полезным для насосных установок ГРП. Это связано с тем, что при задействовании в определенных операциях ГРП лишь нескольких диапазонов, остальные могут быть задействованы в иных операциях по гидроразрыву, в зависимости от размеров насосов и давления в скважинах, необходимых для таких операций. Однако в большинстве случаев передаточные числа диапазонов трансмиссий большегрузных автомобилей, разделяются неравномерными интервалами, таким образом значения передаточных чисел смежных пар диапазонов, как правило, разные, что способствует удовлетворению заданных эксплуатационных требований к движению транспортного средства. Однако неравномерные интервалы между диапазонами могут привести к тому, что некоторые диапазоны или группы последовательных диапазонов окажутся непригодными для передачи мощность к насосам высокого давления насосных установок ГРП. Неравномерные интервалы могут усложнять процесс тонкой настройки скорости подачи насоса посредством изменения диапазонов при сохранении оптимальных оборотов двигателя. Также неравномерные интервалы могут включать, по крайней мере, одно значительное изменение величины передаточного числа, которое двигатель не сможет использовать в процессе преодоления напора в скважине, так как это изменение передаточного числа может быть слишком большим для обеспечения нормальной работы двигателя. Также, стандартные трансмиссии большегрузных автомобилей включают в себя диапазоны, обеспечивающие передачу обратного или заднего хода при движении назад, и повышающий диапазон для движения на высокой скорости. Однако насосы высокого давления насосных установок ГРП, как правило, не приводятся в действие ни в обратную сторону, ни на больших оборотах, превышающих частоту вращения двигателя или обороты первичного вала трансмиссии, так как приведение в действие насосов на больших оборотах может привести к вибрации оборудования.

[007] Другие существующие высокопроизводительные трансмиссии, используемые в насосных установках для гидроразрыва, включают в себя трансмиссии, используемые в других стационарных установках. Хотя некоторые трансмиссии планетарного типа и внедрены в насосных установках для гидроразрыва, многие промышленные трансмиссии, реализованные в насосных установках ГРП, имеют разные конфигурации промежуточных валов и большое число передач, как и трансмиссии большегрузных автомобилей. Высокопроизводительные промышленные трансмиссии, применяемые в стационарных установках, как правило, имеют большое число передач или диапазонов, хотя при этом передаточные числа в диапазонах, в большинстве случаев, разделены между собой неравномерными интервалами.

[008] Чтобы обеспечить большее число диапазонов, высокопроизводительные трансмиссии, как правило, включают планетарные передачи или ступенчатые планетарные передачи. Управление планетарными передачами осуществляется для передачи мощности через разные компоненты планетарных передач для обеспечения заданных вторичных передаточных чисел для диапазонов. Управление включает в себя приведение в действие муфт сцепления для ограничения или обеспечения вращения различных компонентов планетарных передач, например, солнечных шестерен, планетарных шестерен, водил планетарных шестерен или коронных шестерен, для установления разных потоков мощности и частот вращения на вторичном валу планетарных передач.

[009] При управлении ступенчатыми планетарными передачами или многоступенчатыми планетарными передачами может потребоваться приведение в действие нескольких муфт сцеплений во время одинарного переключения передач, например, группового переключения. Групповые переключения, как правило, синхронизированы и тесно взаимосвязаны, поэтому могут возникать трудности при управлении такими синхронизированными групповыми переключениями.

[0010] Управление ступенчатыми или многоступенчатыми планетарными передачами, как правило, приводит к вращению нагруженных компонентов планетарных передач, находящихся, тем самым в силовом потоке, но при этом, по меньшей мере в некоторых диапазонах, приводит также и к вращению некоторых ненагруженных компонентов планетарных передач.

[0011] Нагруженные компоненты планетарных передач могут испытывать реверсивный крутящий момент, по меньшей мере, в некоторых диапазонах с более высокими значениями. Хотя значение выходного крутящего момента трансмиссии является произведением значения входного крутящего момента трансмиссии как функции передаточного числа для конкретного диапазона, значения внутреннего крутящего момента могут быть значительно большими, чем значение крутящего момента на выходе трансмиссии. Эти более высокие значения внутреннего крутящего момента могут передаваться, по меньшей мере, через некоторые нагруженные компоненты планетарных передач в качестве реверсивного крутящего момента с более высоким значением(и), чем значения крутящего момента на вторичном валу, в зависимости, например, от конкретных передаточных чисел в планетарных передачах. Высокие значения реверсивного крутящего момента могут влиять на период эксплуатации компонентов, испытывающих реверсивный крутящий момент, и, таким образом, для этого необходимы внутренние комплектующие, предназначенные для работы с высокими значениями реверсивного крутящего момента.

[0012] Ненагруженные, но вращающиеся компоненты планетарных передач свободно крутятся на ненагруженных подшипниках на частотах обратного вращения. Некоторые значения частоты вращения при обратном ходе могут быть очень высокими. Высокая частота вращения при обратном ходе может создать незначительную нагрузку на роликовых подшипниках, что может привести к скольжению роликов на дорожках качения в кольце подшипников. Такое скольжение роликовых подшипников может привести к отказам при работе на высокой частоте вращения.

[0013] Еще одной задачей, связанной с настоящей заявкой, является ограниченность монтажного пространства в пределах насосных установок для гидроразрыва, которые, как правило, устанавливаются на прицепах, буксируемых седельными тягачами. Чтобы обеспечить установку адаптированных высокопроизводительных трансмиссий в ограниченном монтажном пространстве в пределах насосных установок ГРП, высокопроизводительные трансмиссии часто монтируют с непосредственным соединением или вплотную.

[0014] Таким образом необходима высокопроизводительная трансмиссия, подходящая для использования в насосной установке для гидроразрыва, которая позволит осуществлять плавный пуск насосной установки, независимо от частоты вращения двигателя, и имеющая относительно небольшой размер наряду с жесткой конструкцией и простотой в эксплуатации.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0015] В предпочтительном варианте осуществления изобретения все упомянутые выше недостатки преодолеваются обеспечением высокопроизводительной промышленной трансмиссии, которая может быть реализована в насосной установке для гидроразрыва пласта с планетарными передачами на основе методов прямого переключения передач, низких частот обратного вращения и отсутствия реверсивного крутящего момента в любом диапазоне.

[0016] В соответствии с первой особенностью изобретения высокопроизводительная трансмиссия имеет большое число диапазонов с небольшими и равномерными интервалами между передаточными числами между диапазонами и большое передаточное число в самом низком диапазоне, например, по меньшей мере, 5:1. Трансмиссия не имеет диапазона передачи обратного хода, промежуточного вала, диапазона(ов) повышающей передачи, таким образом, сама трансмиссия может быть меньших размеров, чем могла бы быть, если бы она включала эти дополнительные компоненты. Это обеспечивает достаточную компактность высокопроизводительной трансмиссии, что позволяет использовать гидротрансформатор в насосной установке для гидроразрыва и достаточно большое передаточное число в самом низком диапазоне, чтобы обеспечить относительно низкую производительность насоса и скорость выходящего потока при приведении в действие насосной установки для гидроразрыва с целью сокращения возможности разрушения пласта скважины.

[0017] В соответствии с другой особенностью изобретения, высокопроизводительная трансмиссия включает в себя картер трансмиссии, первичный вал, выполненный, по меньшей мере, с возможностью частичного размещения в картере трансмиссии, передающий мощность в трансмиссию, и вторичный вал, выполненный, по меньшей мере, с возможностью частичного размещения в картере трансмиссии, передающий мощность из трансмиссии. Промежуточный вал размещается в картере трансмиссии между первичным и вторичным валами, которые расположены соосно. Четырехступенчатая планетарная передача выборочно передает мощность от первичного вала к центральному, и от центрального вала к вторичному.

[0018] В соответствии с другой особенностью изобретения, четырехступенчатая планетарная передача включает в себя переднюю планетарную секцию с парой передних планетарных передач и заднюю планетарную секцию с парой задних планетарных передач. Передняя планетарная секция может включать в себя передний комплект из трех муфт сцепления для формирования трех отдельных потоков мощности через разные компоненты пары передних планетарных передач. Задняя планетарная секция может включать в себя задний комплект из трех муфт сцепления для формирования трех отдельных силовых потока через разные компоненты пары задних планетарных передач. Муфты сцепления приводят в движение компоненты солнечных шестерен, водил планетарных шестерен и коронных шестерен в передней и задней планетарных секциях, чтобы затормозить и, таким образом, удерживают соответствующие стационарные компоненты или блокируют разные компоненты друг с другом в одном направлении движения, чтобы обеспечить разные силовые потоки, которые соответствуют достижению передаточных чисел диапазонов высокопроизводительной трансмиссии.

[0019] В соответствии с другой особенностью изобретения, управление четырехступенчатой планетарной передачей обеспечивает выполнение метода переключения передач, при котором изменения диапазона достигаются преимущественно одиночными переключениями передач в передней планетарной секции с относительно небольшими двойными переключениями передач, когда переключения передач происходят как в передней, так в задней планетарных секциях. Это может включать в себя управление тремя муфтами сцепления в передней планетарной секции для активирования или включения только одной из трех муфт сцепления переднего комплекта в заданный момент времени, чтобы обеспечить три силовых потока через переднюю планетарную секцию для трех состояний включения муфты сцепления. Из трех силовых потоков, отвечающих трем состояниям включения муфты сцепления в передней планетарной секции, два могут обеспечить редуцирование через передний планетарный комплект шестерен, а третий может обеспечить блокирование без редуцирования через переднюю планетарную передачу. Управление тремя муфтами сцеплениями в задней планетарной секции может обеспечивать активацию или включение только одной из трех муфт сцепления заднего комплекта в любое заданное время, чтобы обеспечить три силовых потока через заднюю планетарную секцию для трех состояний включения муфт сцепления. Каждый силовой поток и состояние включения муфты сцепления в задней планетарной секции может удерживаться во время последовательных изменений силовых потоков и состояний включения муфт сцепления в передней планетарной секции, таким образом, что включение и отключение муфт сцепления в задней планетарной секции происходит реже, чем в передней планетарной секции. Три силовых потока, отвечающие трем состояниям включения муфт сцепления в задней планетарной секции, могут обеспечить два передаточных отношения через заднюю планетарную передачу, при этом третий может обеспечить блокирование или отсутствие редуцирования через заднюю планетарную передачу.

[0020] В соответствии с другой особенностью изобретения, четырехступенчатая планетарная передача включает в себя метод переключения передач, при котором, начиная с самого низкого диапазона, задняя планетарная секция удерживается в первом состоянии первым силовым потоком с обратной стороны, при этом одна из муфт сцепления в задней планетарной секции остается включенной в период двух последовательных событий переключения передач в передней планетарной секции. Два последовательных одиночных переключения передач выполняются для переключения с 1-го во 2-й диапазон и со 2-го в 3-й диапазон, при которых одна муфта сцепления в передней планетарной секции отключается, а вторая - включается. Двойное переключение передач может обеспечить изменение диапазона с 3-го на 4-й. Во время двойного переключения передач в задней планетарной секции предварительно включенная муфта сцепления отключается, а другая включается, и происходит переключение задней планетарной секции во второе состояние вторым силовым потоком с обратной стороны. Во время двойного переключения передач, при котором происходит переход в 4-й диапазон, передняя планетарная секция возвращается в первое состояние, при этом первый силовой поток отвечает таковому 1-го диапазона. Еще два последовательных одиночных переключения передач в первой планетарной секции используются для перехода с 4-го в 5-й диапазон и с 5-го в 6-й диапазон, при этом задняя планетарная передача остается во втором состоянии, что обеспечивается вторым силовым потоком задней части. Еще одно двойное переключение передачи может обеспечить изменение диапазона с 6-го на 7-й. Во время двойного переключения передачи в задней планетарной секции ранее включенная муфта сцепления отпускается, а другая включается, и происходит переключение задней планетарной секции в третье состояние третьим силовым потоком задней части. Во время двойного переключения передач, при котором происходит переход в 7-й диапазон, передняя планетарная секция возвращается в первое состояние, при этом первый силовой поток отвечает таковому 1-го диапазона. Еще два последовательных одиночных переключения передач в первой планетарной секции используются для перехода с 7-го в 8-й диапазон и с 8-го в 9-й диапазон, при этом задняя планетарная передача остается в третьем состоянии с силовым потоком задней части.

[0021] В соответствии с другой особенностью изобретения, в передней планетарной секции четырехступенчатой планетарной передачи планетарные передачи могут соединяться между собой многочисленными соединениями. Коронные шестерни планетарных передач в передней планетарной секции могут соединяться между собой, и водила планетарных передач в передней планетарной секции также могут соединяться между собой. Это может обеспечиваться относительно широкой общей коронной шестерней, имеющей две разнесенные поверхности с внутренним зацеплением, которые определяют две коронные шестерни для пары планетарных передач в передней планетарной секции. Водило планетарных шестерен в сборе может быть выполнено, по меньшей мере, с возможностью частичного радиально направленного размещения коронных шестерен для обеспечения соединения между водилами планетарных шестерен в передней планетарной секции. В задней планетарной секции главное водило планетарных шестерен может быть соединено с крайней задней коронной шестерней.

[0022] Эти и другие особенности и преимущества изобретения станут очевидными для специалистов в области техники из следующего подробного описания и прилагаемых чертежей. Однако, следует понимать, что подробное описание и конкретные примеры, указывающие на предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения даны в качестве примера, а не частного случая. Многие изменения и модификации могут вноситься в рамках настоящего изобретения, не отступая от его основной идеи, при этом изобретение включает в себя все такие модификации.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0023] Предпочтительные примерные варианты осуществления изобретения проиллюстрированы на прилагаемых чертежах, на которых позиции с номером указывают на детали с тем же номером и на которых:

[0024] ФИГ. 1 является схематическим видом высокопроизводительной трансмиссии, используемой на буровой площадке в насосной установке для гидроразрыва;

[0025] ФИГ. 2 является наглядным изображением вида сверху и спереди высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 1;

[0026] ФИГ. 3 является наглядным изображением вида сверху и сзади высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2;

[0027] ФИГ. 4 является поперечным сечением высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2;

[0028] ФИГ. 5 является увеличенным поперечным сечением части высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2;

[0029] ФИГ. 6 является упрощенным схематическим изображением силового потока 1-го диапазона высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2;

[0030] ФИГ. 7 является упрощенным схематическим изображением силового потока 2-го диапазона высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2;

[0031] ФИГ. 8 является упрощенным схематическим изображением силового потока 3-го диапазона высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2;

[0032] ФИГ. 9 является упрощенным схематическим изображением силового потока 4-го диапазона высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2;

[0033] ФИГ. 10 является упрощенным схематическим изображением силового потока 5-го диапазона высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2;

[0034] ФИГ. 11 является упрощенным схематическим изображением силового потока 6-го диапазона высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2;

[0035] ФИГ. 12 является упрощенным схематическим изображением силового потока 7-го диапазона высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2;

[0036] ФИГ. 13 является упрощенным схематическим изображением силового потока 8-го диапазона высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2;

[0037] ФИГ. 14 является упрощенным схематическим изображением силового потока 9-го диапазона высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2;

[0038] ФИГ. 15 является поперечным сечением силового потока 1-го диапазона высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2;

[0039] ФИГ. 16 является поперечным сечением силового потока 2-го диапазона высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2;

[0040] ФИГ. 17 является поперечным сечением силового потока 3-го диапазона высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2;

[0041] ФИГ. 18 является поперечным сечением силового потока 4-го диапазона высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2;

[0042] ФИГ. 19 является поперечным сечением силового потока 5-го диапазона высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2;

[0043] ФИГ. 20 является поперечным сечением силового потока 6-го диапазона высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2;

[0044] ФИГ. 21 является поперечным сечением силового потока 7-го диапазона высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2;

[0045] ФИГ. 22 является поперечным сечением силового потока 8-го диапазона высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2;

[0046] ФИГ. 23 является поперечным сечением силового потока 9-го диапазона высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2; и

[0047] ФИГ. 24 является упрощенным схематическим изображением расположения компонентов варианта исполнения высокопроизводительной трансмиссии, изображенной на ФИГ. 2.

[0048] При описании предпочтительных вариантов осуществления изобретения, проиллюстрированных на чертежах, в целях ясности прибегают к специальной терминологии. Однако изобретение не будет ограничиваться таким выбранными специальными терминами, подразумевается, что каждый специальный термин включает в себя все технические эквиваленты, имеющие аналогичные значения и отвечающие аналогичным целям. Например, часто используются слова «связан», «прикреплен», «соединен» или аналогичные термины. Они не ограничиваются прямым соединением, но включают в себя соединение через другие элементы, причем такое соединение считается специалистами в данной области техники эквивалентным.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0049] Ссылаясь на ФИГ. 1, высокопроизводительная промышленная трансмиссия 5 реализована на каждой из нескольких насосных установок для гидроразрыва 8 на буровой площадке 10. Буровая площадка 10, показанная схематически, установлена для гидроразрыва пластов для повышения продуктивности скважины со стволом 12, проходящим в нисходящем направлении от устья 14. Система хранения 16 жидкости для гидроразрыва выполнена с возможностью подачи жидкости для гидроразрыва 18 через выпускную линию 20 во впускные линии 22 насосных установок для гидроразрыва 8. Система управления 26 площадкой гидроразрыва соединена с насосными установками для гидроразрыва 8 и выполнена с возможностью управления каждой из них. Система управления 26 площадкой гидроразрыва включает в себя компьютер, выполняющий различные загруженные программы, получая входные сигналы от насосных установок для гидроразрыва 8 и направляя им команды для управления, например, активацией или выборочным переводом насосных установок для гидроразрыва 8 в рабочий режим для обеспечения гидроразрыва пластов путем управления различными электронными, электромеханическими и гидравлическими системами, и/или другими компонентами каждой насосной установки для гидроразрыва 8. Система управления 26 площадкой гидроразрыва может включать в себя электронную систему управления TDEC-500 производства Twin Disc®, Inc., обеспечивающую управление насосными установками для гидроразрыва 8. Насосные установки для гидроразрыва 8 активируются и в рабочем режиме подают жидкость для гидроразрыва 18 под высоким давлением, например, 10000 фунтов на кв.дюйм или более, через выводные линии 28 насосной установки для гидроразрыва в коллектор 30, который в свою очередь подает жидкость для гидроразрыва 18 под давлением через выводную линию 32 коллектора и устье скважины 14, через ствол скважины 12 в скважину для обеспечения гидроразрыва пласта.

[0050] Ссылаясь и далее на ФИГ. 1, каждая насосная установка для гидроразрыва 8 показана установленной на прицеп 34, который может буксировать трактор или тягач, например, седельный тягач 36. Для повышения давления жидкости для гидроразрыва 18 каждая насосная установка для гидроразрыва 8 включает в себя мощный двигатель, показанный в виде двигателя 38, который может быть дизельным или другим двигателем внутреннего сгорания, способным вырабатывать, по меньшей мере, около 1000 л.с., например, около 2500 л.с. или более. Гидротрансформатор 40 соединяет двигатель 38 с высокопроизводительной трансмиссией, показанной в виде трансмиссии 5, рассчитанной на работу на мощности, производимой двигателем 38. Трансмиссия 5 подсоединяется для приведения в действие мощного насоса для гидроразрыва, показанного в виде насоса 44, способного обеспечить высокое давление жидкости для гидроразрыва 18, например, до давления, по меньшей мере, около 10000 фунтов на кв.дюйм.

[0051] Ссылаясь здесь на ФИГ. 2 и 3, гидротрансформатор 40 вставлен в картер 46 трансформатора, подсоединенный к картеру 48 трансмиссии на первичной стороне 50 картера 48 трансмиссии, противоположной вторичной стороне 52. Поддон 54 соединен с нижней частью картера 48 трансмиссии и отходит от нее, он вмещает масло, используемое для смазки и активации гидравлического компонента для гидротрансформатора 40 и трансмиссии 5. Система управления 56 трансмиссии обеспечивает управление активацией компонентов гидротрансформатора 40 и трансмиссии 5. Система управления 56 трансмиссии включает в себя контроллер 58 трансмиссии, который одновременно соединен с системой управления 26 площадки гидроразрыва и управляется от нее. Контроллер 58 трансмиссии включает в себя компьютер, выполняющий различные загруженные программы, получая входные сигналы от различных компонентов и направляя им команды для управления, например, соленоидными блоками 60 гидротрансформатора и соленоидными блоками 62 трансмиссии, для управления потоком масла и включения/отключения различных муфт сцепления для активации муфт блокировки гидротрансформатора 40, а также для выбора отдельных потоков мощности и изменения диапазонов трансмиссии 5, что более детально поясняется в другой документации.

[0052] Ссылаясь здесь на ФИГ. 4, трансмиссия 5 подключена к четырехступенчатой планетарной передаче 64, которое обеспечивает девять диапазонов без передач(и) обратного или заднего хода, таким образом, вторичный вал 72 может быть размещен с возможностью вращения только в одном направлении и без (а) промежуточного(ых) вала(ов). Диапазоны обеспечивают большие передаточные числа в низком(их) диапазоне(ах) и постоянные интервалы между ними. В Таблице 1 ниже показан примерный комплект из девяти диапазонов трансмиссии 5, указывающий передаточное число для каждой ступени. Из десяти диапазонов, представленных в Таблице 1, каждый из диапазонов от 2-го до 9-го имеет интервал передачи, составляющий приблизительно 80% редуцирования передаточного числа ее предыдущего диапазона, при этом каждое переключение передач или изменение диапазона на более высокий обеспечивает последовательное передаточное число величиной приблизительно от 77% до 83% предыдущего диапазона до получения передаточного числа прямой передачи или понижающего передаточного числа величиной 1,00 в 9-м диапазоне.

[0053] Ссылаясь и далее на ФИГ. 4, четырехступенчатая планетарная передача 64 концентрически выполнена с направленными наружу относительно нескольких продольно размещенных валов трансмиссии 5, которые получают мощность от вторичного вала 66 гидротрансформатора. Несколько продольно размещенных валов трансмиссии 5 включают в себя первичный вал 68, центральный вал 70 и вторичный вал 72 трансмиссии. Первичный, центральный и вторичный валы 68, 70, 72 трансмиссии соединены друг с другом путем четырехступенчатой планетарной передачи 64 для установления передаточных чисел в разных диапазонах между частотами вращения входного и выходного валов 68, 72 трансмиссии.

[0054] Ссылаясь и далее на ФИГ. 4, четырехступенчатая планетарная передача 64 включает в себя переднюю планетарную секцию 74 на первичной стороне 50 и заднюю планетарную секцию 76 на вторичной стороне 52 в картере 48 трансмиссии. Передняя планетарная секция 74 включает в себя пару передних планетарных передач, показанных в виде планетарных передач P1, Р2, выполненных для выборочной подачи мощности по разным силовым потокам от первичного вала 68 к промежуточному валу 70. Задняя планетарная секция 76 включает в себя пару задних планетарных передач, показанных в виде планетарных передач РЗ, Р4, выполненных для выборочной подачи мощности по разным силовым потокам от промежуточного вала 70 к вторичному валу 72.

[0055] Ссылаясь здесь на ФИГ. 5, планетарная передача Р1 включает в себя солнечную шестерню 82 с наружными зубьями, которые находятся в зацеплении с наружными зубьями планетарных шестерен 84, которые поддерживаются водилом планетарных шестерен 86. Зубья планетарных шестерен 84 первого комплекта планетарных шестерен также находятся в зацеплении с внутренними зубьями коронной шестерни 88 планетарной передачи Р1. Планетарная передача Р2 включает в себя солнечную шестерню 92 с наружными зубьями, которые находятся в зацеплении с наружными зубьями планетарных шестерен 94, которые поддерживаются водилом планетарных шестерен 96. Зубья планетарных шестерен 94 второго комплекта планетарных шестерен также находятся в зацеплении с внутренними зубьями коронной шестерни 98 планетарной передачи Р2. Планетарная передача РЗ включает в себя солнечную шестерню 102 с наружными зубьями, которые находятся в зацеплении с наружными зубьями планетарных шестерен 104 третьего комплекта планетарных шестерен, которые поддерживаются водилом планетарных шестерен 106. Зубья планетарных шестерен 104 также находятся в зацеплении с внутренними зубьями коронной шестерни 108 планетарной передачи Р3. Планетарная передача Р4 включает в себя солнечную шестерню 112 с наружными зубьями, которые находятся в зацеплении с наружными зубьями планетарных шестерен 114 четвертого комплекта планетарных шестерен, которые поддерживаются водилом планетарных шестерен 116. Зубья планетарных шестерен 114 также находятся в зацеплении с внутренними зубьями коронной шестерни 118 планетарной передачи Р4.

[0056] Ссылаясь и далее на ФИГ. 5, в передней планетарной секции 74 опоры планетарных шестерен 86, 96 планетарных передач P1, Р2 соединены между собой барабаном 120 переходника водила, что обеспечивает вращение с постоянной частотой, определяя при этом общее водило планетарных шестерен в сборе в передней планетарной секции 74. Коронные шестерни 88, 98 планетарных передач P1, Р2 размещены в пространстве, окруженным кожухом и ограниченным барабаном 120 переходника водила. Коронные шестерни 88, 98 планетарных передач P1, Р2 соединены между собой обоймой 122 коронной шестерни, что обеспечивает синхронное вращение с одинаковой частотой, определяя при этом общую коронную шестерню в передней планетарной секции 74. Фланец 124 переходника коронной шестерни крепится внутренними шлицами к наружным шлицам первичного вала 68 и подсоединен к обойме 122 коронной шестерни таким образом, что коронные шестерни 88, 98 планетарных передач P1, Р2 всегда вращаются с первичным валом 68, либо для передачи мощности, либо для обратного хода.

[0057] Ссылаясь и далее на ФИГ. 5, в задней планетарной секции 76 солнечная шестерня 112 планетарной передачи Р4 включает в себя обойму 126 солнечной шестерни, которая крепится внутренними шлицами к промежуточному валу 70. Солнечная шестерня 102 планетарной передачи Р3 крепится внутренними шлицами к наружным шлицам обоймы 126 таким образом, что солнечные шестерни 102, 112 планетарных передач Р3, Р4 всегда вращаются с промежуточным валом 70, либо для передачи мощности, либо для обратного хода. Опора планетарных шестерен 106 планетарной передачи Р3 соединена с коронной шестерней 118 планетарной передачи Р4 через обойму 128 переходника водила/ведомой шестерни, что обеспечивает постоянную частоту вращения. Коронные шестерни 108 и 118 планетарных передач Р3 и Р4 отделены друг от друга и совмещены друг с другом по оси, и могут вращаться на разных скоростях.

[0058] Ссылаясь и далее на ФИГ. 5, четырехступенчатая планетарная передача 64 имеет различные муфты сцепления, управляемые системой управления трансмиссии 56 (ФИГ. 2 и 3), что обеспечивает девять диапазонов трансмиссии 5, например, путем управления потоком масла для включения/отключения муфт сцепления для выбора отдельных потоков мощности через планетарные передачи P1, Р2 передней планетарной секции 74 и через планетарные передачи Р3, Р4 задней планетарной секции 76. В передней планетарной секции 74 три муфты сцепления показаны как муфты сцепления C1, С2, С3 в виде переднего комплекта муфт сцепления. В задней планетарной секции 76 три муфты сцепления показаны как муфты сцепления С4, С5, С6 в виде заднего комплекта муфт сцепления. Муфты сцепления C1, С2, С3, С4, С5, С6 могут быть компенсирующими муфтами сцеплениями или стационарными сцеплениями, все они показаны в виде приводимых в движение поршнем многодисковых муфт сцепления, которые имеют чередующиеся диски муфт сцепления и фрикционные диски с соответствующими внутренними и наружными зубьями или лапками, зацепляющими соответствующие компоненты, чтобы ввести в зацепление и выборочно блокировать компоненты относительно других компонентов либо выйти из зацепления и обеспечить свободное вращение между соответствующими компонентами.

[0059] Ссылаясь и далее на ФИГ. 5, в передней планетарной секции 74 муфта сцепления С1 выполнена для выборочного торможения солнечной шестерни 82 планетарной передачи Р1. Солнечная шестерня 82 планетарной передачи Р1 включает в себя кольцо 130, которое крепится наружными шлицами к внутренним шлицам опорного диска 132 муфты сцепления. Опорный диск 132 муфты сцепления имеет верхний наружный конец 134, соединенный с муфтой сцепления С1 таким образом, что включение муфты сцепления С1 тормозит солнечную шестерню 82 путем остановки вращения опорного диска 132 муфты сцепления и солнечной шестерни 82 относительно картера 48 трансмиссии. Муфта сцепления С2 выполнена с возможностью выборочной блокировки солнечной шестерни 82 планетарной передачи Р1 на первичном валу 68. Опорный диск 132 муфты сцепления имеет промежуточный сегмент 136, соединенный с муфтой сцепления С2 так, что включением муфты сцепления С2 фиксируется солнечная шестерня 82 для синхронного вращения с первичным валом 68 через стопорное кольцо 138 первичного вала, которое крепится внутренними шлицами к наружным шлицам первичного вала 68 и подсоединено к муфте сцепления С2. Включение муфты сцепления С2 для блокировки солнечной шестерни 82 синхронно с вращением первичного вала 68 блокирует переднюю планетарную секцию 74, таким образом, все комплектующие планетарных передач P1, Р2 вращаются как один блок с планетарными шестернями 84, 94, перемещаясь вместе со своими водилами 86, 86 и не вращаясь вокруг собственных осей. Это обеспечивает передаточное число 1:1 без редуцирования через переднюю планетарную секцию 74 при включении муфты сцепления С2. Муфта сцепления СЗ выполнена с возможностью выборочного торможения солнечной шестерни 92 планетарной передачи Р2. Солнечная шестерня 92 планетарной передачи Р2 крепится внутренними шлицами к наружным шлицам внутреннего сегмента тормозящего фланца 140. Включением муфты сцепления С3 тормозится солнечная шестерня 92 путем остановки вращения тормозящего фланца 140 и солнечной шестерни 92 относительно картера 48 трансмиссии.

[0060] Ссылаясь и далее на ФИГ. 5, в задней планетарной секции 76 муфта сцепления С4 выполнена с возможностью выборочной фиксации водила 106 планетарной передачи Р3 для синхронного вращения с промежуточным валом 70. Это осуществляется через обойму солнечной шестерни 142, которая проходит от солнечной шестерни 102 планетарной передачи Р3 и соединяется с муфтой сцепления С4, которая также соединена с водилом 106 планетарной передачи Р3. Включение муфты сцепления С4 для блокировки опоры 106 для вращения с промежуточным валом 70 через солнечную шестерню 102 планетарной передачи Р3 и обойму солнечной шестерни 126 планетарной передачи Р4 приводит к тому, что все компоненты планетарных передач Р3, Р4 вращаются как один блок с планетарными шестернями 104, 114, перемещаясь вместе со своими водилами 106, 116 и не вращаясь вокруг собственных осей. Это блокирует заднюю планетарную секцию 76, когда включается муфта сцепления С4 и передаточное число составляет 1:1 без редуцирования через заднюю планетарную секцию 76. Муфта сцепления С5 выполнена с возможностью выборочного торможения коронной шестерни 108 планетарной передачи Р3. Наружная поверхность коронной шестерни 108 соединена с муфтой сцепления С5 таким образом, что включением муфты сцепления С5 тормозится коронная шестерня 108 путем остановки вращения коронной шестерни 108 относительно картера 48 трансмиссии. Муфта сцепления С6 выполнена с возможностью выборочного торможения коронной шестерни 118 планетарной передачи Р4 и водила планетарных шестерен 106 планетарной передачи Р3. Наружная поверхность коронной шестерни 118 соединена с муфтой сцепления С6 таким образом, что включением муфты сцепления С6 тормозится коронная шестерня 118 и водило 106 посредством остановки вращения коронной шестерни 118 относительно картера 48 трансмиссии, а также посредством остановки вращения водила 106, соединенного с коронной шестерней 118 с помощью обоймы 128 переходника водила/коронной шестерни.

[0061] Для выбора каждого из девяти диапазонов трансмиссии 5 система управления 56 трансмиссии обеспечивает управление четырехступенчатой планетарной передачей 64 для включения одной из муфт сцепления C1, С2, С3 передней планетарной секции 74 и одной из муфт сцепления С4, С5, С6 задней планетарной секции 76. Система управления 56 трансмиссии работает по методу переключения передач, при котором, в первую очередь, используются события одиночных переключений передач для минимизации многочисленных переключений передач. Во время каждого одиночного переключения передач система управления 56 трансмиссии изменяет статус включения или состояние одной из муфт сцепления C1, С2, С3, С4, С5, С6 для отключения одной ранее включенной муфты сцепления C1, С2, С3, С4, С5, С6 и включения другой муфты сцепления C1, С2, С3, С4, С5, С6.

[0062] Ссылаясь в общем здесь на ФИГ. 6-23, силовые потоки показаны через трансмиссию 5 для разных диапазонов, в которых передаточные числа равны значениям, указанным в Таблице 1 выше и установленным при выборочном включении и отключении разных муфт сцепления C1, С2, С3, С4, С5, С6 четырехступенчатой планетарной передачи 64. Согласно более подробным описаниям, содержащимся в данном документе, более половины переключений передач для изменения диапазонов осуществляются одиночными переключениями передач, показанными здесь в виде шести одиночных переключений передач, используемых в методе переключений для трансмиссии 5. Одиночные переключения передач соответствуют переходу с 1-го во 2-й диапазон, со 2-го в 3-й диапазон, с 4-го в 5-й диапазон, с 5-го в 6-й диапазон, с 7-го в 8-й диапазон и с 8-го в 9-й диапазон. В методе переключения передач для трансмиссии 5 используются два групповых переключения передач. Групповые переключения передач соответствуют переходу с 3-го в 4-й диапазон и с 6-го в 7-й диапазон.

[0063] Ссылаясь при этом на ФИГ. 6-23, упрощенные схемы или штриховые диаграммы потоков мощности показаны на ФИГ. 6-14. На ФИГ. 6-14 силовой поток, определяемый потоком, по которому передается крутящий момент через соответствующие компоненты четырехступенчатой планетарной передачи 64 для преобразования вращения первичного вала 68 трансмиссии во вращение вторичного вала 72 трансмиссии, показан сплошными черными линиями. Компоненты с обратным ходом, которые вращаются, но не передают крутящий момент, показаны длинными пунктирными линиями. Заторможенные компоненты, являющиеся стационарными, показаны короткими пунктирными линиями. На ФИГ. 15-23 силовой поток показан компонентами, которые редко заштрихованы. Заторможенные компоненты, являющиеся стационарными, густо заштрихованы.

[0064] На ФИГ. 6 и 15 выше показан силовой поток через трансмиссию 5 в 1-м диапазоне. В 1-м диапазоне в передней планетарной секции 74 включается муфта сцепления С3, которая обеспечивает торможение солнечной шестерни 92 планетарной передачи Р2. Мощность передается от первичного вала 68 через фланец 124 переходника коронной шестерни и коронную шестерню 98 планетарной передачи Р2, которая вращает планетарные шестерни 94 для приведения в движение водил 86, 96 и которая отбирает мощность от водила 96 для обеспечения вращения и передачи мощности на промежуточный вал 70. Как показано на ФИГ. 6, осуществляется обратный ход солнечной шестерни 82, планетарных шестерен 84, водила планетарных шестерен 86, коронной шестерни 88 и части водила 96 перед планетарными шестернями 94 для обеспечения вращения без передачи мощности или передачи крутящего момента на валу трансмиссии 5. Ссылаясь снова на ФИГ. 6 и 15, мощность поступает в заднюю планетарную секцию 76 через промежуточный вал 70. В задней планетарной секции 76 муфта сцепления С5 остается отключенной и осуществляется обратный ход солнечной шестерни 102, планетарных шестерен 104 и коронной шестерни 108 для обеспечения вращения без передачи мощности или передачи вращающего момента на валу трансмиссии 5. Включается муфта сцепления С6, которая тормозит коронную шестерню 118 планетарной передачи Р4 и водила планетарных шестерен 106 планетарной передачи Р3. Мощность передается от промежуточного вала 70 через солнечную шестерню 112 планетарной передачи Р4, которая вращает планетарные шестерни 114 для приведения в движение водила 116 и которая отбирает мощность из водила 116 для обеспечения вращения и подачи мощности на вторичный вал 72.

[0065] На ФИГ. 7 и 16 показаны силовые потоки через трансмиссию 5 во 2-м диапазоне вследствие одиночного переключения передач для перехода трансмиссии 5 из 1-го во 2-й диапазон. Во 2-м диапазоне в передней планетарной секции 74 включается муфта сцепления С1, которая обеспечивает торможение солнечной шестерни 82 планетарной передачи Р1. Мощность передается от первичного вала 68 через фланец 124 переходника коронной шестерни и коронную шестерню 88 планетарной передачи Р1, которая вращает планетарные шестерни 84 для приведения в движение водил 86 и 96 и которая отбирает мощность от водила 96 для обеспечения вращения и подачи мощности на промежуточный вал 70. Как показано на ФИГ. 7, осуществляется обратный ход солнечной шестерни 92, планетарных шестерен 94 и коронной шестерни 98 планетарной передачи Р2 для обеспечения вращения без передачи мощности или передачи вращающего момента на валу трансмиссии 5. Ссылаясь снова на ФИГ. 7 и 16, в задней планетарной секции 76 муфта сцепления С6 остается включенной, а мощность проходит через заднюю планетарную секцию 76 по тому же потоку, как и при трансмиссии 5 в 1-м диапазоне в соответствии с упомянутым выше относительно ФИГ. 6 и 15.

[0066] На ФИГ. 8 и 17 показан силовой поток через трансмиссию 5 в 3-м диапазоне, после чего происходит одиночное переключение передач для перехода трансмиссии 5 из 2-го в 3-й диапазон. В 3-м диапазоне в передней планетарной секции 74 включается муфта сцепления С2, которая фиксирует солнечную шестерню 82 планетарной передачи Р1 для синхронного вращения с первичным валом 68. При этом блокируется передняя планетарная секция 74, таким образом, все компоненты планетарных передач Р1 и Р2 вращаются как один блок с планетарными шестернями 84, 94, не вращающимися вокруг своих осей. Мощность переходит от первичного вала 68 через солнечную шестерню 82 и через фланец 124 переходника коронной шестерни, через водила 86, 96 и от водила 96 на промежуточный вал 70, без редуцирования, и, таким образом, передаточное число составляет 1:1 в передней планетарной секции 74, которая вращает промежуточный вал 70 на той же скорости, что и первичный вал 68. Как показано на ФИГ. 8, осуществляется обратный ход солнечной шестерни 92, планетарных шестерен 94 и коронной шестерни 98 планетарной передачи Р2 для обеспечения вращения без передачи мощности или передачи вращающего момента на валу трансмиссии 5. Ссылаясь снова на ФИГ. 8 и 17, в задней планетарной секции 76 муфта сцепления С6 остается включенной, а мощность проходит через заднюю планетарную секцию 76 по тому же потоку, как и в трансмиссии 5 в 1-м диапазоне в соответствии с упомянутым относительно ФИГ. 6 и 15.

[0067] На ФИГ. 9 и 18 показан силовой поток через трансмиссию 5 в 4-м диапазоне, после чего происходит двойное переключение передач в качестве множественного переключения для перехода трансмиссии 5 из 3-го в 4-й диапазон. В 4-м диапазоне в передней планетарной секции 74 муфта сцепления С3 снова включена, а мощность проходит через переднюю планетарную секцию 74 по тому же потоку, как и в трансмиссии 5 в 1-м диапазоне в соответствии с упомянутым относительно ФИГ. 6 и 15. В задней планетарной секции 76 включается муфта сцепления С5, которая обеспечивает торможение коронной шестерни 108 планетарной передачи Р3. Мощность идет от промежуточного вала 70 через солнечные шестерни 102, 112 планетарных передач Р3, Р4, которые вращают планетарные шестерни 104, 114 для приведения в движение водила 106 и коронной шестерни 118 и которые отбирают мощность от водила 116 для обеспечения вращения и подачи мощности на вторичный вал 72.

[0068] На ФИГ. 10 и 19 показан силовой поток через трансмиссию 5 в 5-м диапазоне, после чего происходит одиночное переключение передач для перехода трансмиссии 5 из 4-го в 5-й диапазон. В 5-м диапазоне в передней планетарной секции 74 муфта сцепления С1 снова включена, а мощность проходит через переднюю планетарную секцию 74 по тому же потоку, как и в трансмиссии 5 во 2-м диапазоне в соответствии с упомянутым относительно ФИГ. 7 и 16. В задней планетарной секции 76 муфта сцепления С5 остается включенной, а мощность проходит через заднюю планетарную секцию 76 по тому же потоку, как и в трансмиссии 5 в 4-м диапазоне в соответствии с упомянутым относительно ФИГ. 9 и 18.

[0069] На ФИГ. 11 и 20 показан силовой поток через трансмиссию 6 в 5-м диапазоне, после чего происходит одиночное переключение передач для перехода трансмиссии 6 из 5-го в 5-й диапазон. В 6-м диапазоне в передней планетарной секции 74 муфта сцепления С2 снова включается для блокировки передней планетарной секции 74 без редуцирования, а мощность проходит через переднюю планетарную секцию 74 по тому же потоку, как и в трансмиссии 5 в 3-м диапазоне в соответствии с упомянутым относительно ФИГ. 8 и 17. В задней планетарной секции 76 муфта сцепления С5 остается включенной, а мощность проходит через заднюю планетарную секцию 76 по тому же потоку, как и в трансмиссии 5 в 4-м диапазоне в соответствии с упомянутым относительно ФИГ. 9 и 18.

[0070] На ФИГ. 12 и 21 показан силовой поток через трансмиссию 5 в 7-м диапазоне, после чего происходит двойное переключение передач в качестве множественного переключения для перехода трансмиссии 5 из 6-го в 7-й диапазон. В 7-м диапазоне в передней планетарной секции 74 муфта сцепления С3 снова включена, а мощность проходит через переднюю планетарную секцию 74 по тому же потоку, как и в трансмиссии 5 в 1 -м диапазоне в соответствии с упомянутым относительно ФИГ. 6 и 15. В задней планетарной секции 76 включается муфта сцепления С4, которая блокирует водило 106 планетарной передачи Р3 для одновременного вращения с промежуточном валом 70. При этом блокируется задняя планетарная секция 76, таким образом, все компоненты планетарных передач Р3 и Р4 вращаются как один блок с планетарными шестернями 104, 114, не вращающимися вокруг своих осей. Мощность переходит от промежуточного вала 70 через водило 106, солнечную шестерню 112 и коронную шестерню 118, и от водила 116 на вторичный вал 72, без редуцирования, и, таким образом, передаточное число составляет 1:1 в задней планетарной секции 76, которая вращает вторичный вал 72 на той же скорости, что и промежуточный вал 70.

[0071] На ФИГ. 13 и 22 показан силовой поток через трансмиссию 8 в 5-м диапазоне, после чего происходит одиночное переключение передач для перехода трансмиссии 8 из 7-го в 5-й диапазон. В 8-м диапазоне в передней планетарной секции 74 муфта сцепления С1 снова включена, а мощность проходит через переднюю планетарную секцию 74 по тому же потоку, как и в трансмиссии 5 во 2-м диапазоне в соответствии с упомянутым относительно ФИГ. 7 и 16. В задней планетарной секции 76 муфта сцепления С4 остается включенной для блокировки задней планетарной секции 76 без редуцирования, а мощность проходит через заднюю планетарную секцию 76 по тому же потоку, как и в трансмиссии 5 в 7-м диапазоне в соответствии с упомянутым относительно ФИГ. 12 и 21.

[0072] На ФИГ. 14 и 22 показан силовой поток через трансмиссию 9 в 5-м диапазоне, после чего происходит одиночное переключение передач для перехода трансмиссии 9 из 8-го в 5-й диапазон. В 9-м диапазоне в передней планетарной секции 74 муфта сцепления С2 снова включается для блокировки передней планетарной секции 74 без редуцирования, а мощность проходит через переднюю планетарную секцию 74 по тому же потоку, как и в трансмиссии 5 в 3-м диапазоне в соответствии с упомянутым относительно ФИГ. 8 и 17. В задней планетарной секции 76 муфта сцепления С4 остается включенной для блокировки задней планетарной секции 76 без редуцирования, а мощность проходит через заднюю планетарную секцию 76 по тому же потоку, как и в трансмиссии 5 в 7-м диапазоне в соответствии с упомянутым относительно ФИГ. 12 и 21. При этом обеспечивается общее передаточное число 1:1 без редуцирования, как показано в упомянутой Таблице 1, когда трансмиссия 5 находится в 9-м диапазоне.

[0073] Ссылаясь здесь на ФИГ. 24, на данной штриховой диаграмме схематически показано четырехступенчатая планетарная передача 64, имеющая ту же заднюю планетарную секцию 76, как показано на ФИГ. 5-23, с вариацией передней планетарной секции 74 по сравнению с указанной на ФИГ. 5-23. В передней планетарной секции 74, изображенной на ФИГ. 24, водило 86 планетарных шестерен планетарной передачи Р1 соединено с коронной шестерней 98 планетарной передачи Р2. Коронная шестерня 88 планетарной передачи Р1 соединена с водилом 96 планетарных шестерен планетарной передачи Р2. В этой передаче наибольшее или наименьшее редуцирование достигается включением муфты сцепления С3 для торможения солнечной передачи 92 планетарной передачи Р2. При этом обеспечивается силовой поток, в котором мощность проходит от первичного вала 68 на коронную шестерню 98 планетарной передачи Р2 и выходит через водило 96 планетарных шестерен планетарной передачи Р2, а число оборотов на вторичном валу обеспечивает вращение промежуточного вала 70 на более низких оборотах, чем число оборотов первичного вала 68. Включенная муфта сцепления С2 зажимает солнечную шестерню 82 планетарной передачи Р1 для синхронного вращения с первичным валом 68, что может включать фиксацию солнечной шестерни 82 к водилу 86 планетарных шестерен планетарной передачи Р1 для блокировки передней планетарной секции 74. Когда передняя планетарная секция 74 заблокирована, все компоненты передней планетарной секции 74 вращаются на одной скорости с планетарными шестернями 84, 94, перемещаясь вместе со своими водилами 86, 86 и не вращаясь вокруг своих собственных осей, что обеспечивает передаточное число 1:1 без редуцирования. Включением муфты сцепления С1 тормозиться солнечная шестерня 82 планетарной передачи Р1. При этом обеспечивается силовой поток, в котором мощность переходит от первичного вала 68 на водило 86 планетарных шестерен планетарной передачи Р1 и выходит через коронную шестерню 88 планетарной передачи Р1 на оборотах более высоких, чем число оборотов на первичном валу, при которых промежуточный вал 70 вращается на более высоких оборотах, чем число оборотов первичного вала 68.

[0074] Хотя наилучший режим, рассматриваемый изобретателями, осуществляющими настоящее изобретение, указан выше, практическое использование упомянутого изобретения этим не ограничивается. Очевидно, что могут быть внесены разные дополнения, модификации и изменения особенностей настоящего изобретения, при этом не отклоняясь от сути и базовой идеи изобретения.

Группа изобретений относится к области машиностроения. Высокопроизводительная трансмиссия содержит картер, первичный вал, вторичный вал, промежуточный вал, четырехступенчатую планетарную передачу, выборочно передающая мощность от первичного вала к промежуточному валу и от промежуточного вала к вторичному валу. Четырехступенчатая планетарная передача дополнительно содержит переднюю планетарную секцию с парой передних планетарных передач, выполненных с возможностью выборочной передачи мощности от первичного вала к промежуточному валу, и заднюю планетарную секцию с парой задних планетарных передач, выполненных с возможностью выборочной передачи мощности от промежуточного вала к вторичному валу. Пара задних планетарных передач содержит обойму, которая соединяет водило планетарной шестерни одной из пар задних планетарных передач с коронной шестерней из другой пары задних планетарных передач. Второй вариант выполнения устройства включает передний и задний комплекты муфт сцепления, и систему управления трансмиссии. Обеспечивается улучшение эксплуатационных характеристик и упрощение конструкции трансмиссии. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 табл., 24 ил.

1. Высокопроизводительная трансмиссия, содержащая: картер трансмиссии; первичный вал, выполненный с возможностью, по меньшей мере, частичного размещения в картере трансмиссии, передающий мощность в высокопроизводительную трансмиссию; вторичный вал, выполненный с возможностью, по меньшей мере, частичного размещения в картере трансмиссии, отбирающий мощность из высокопроизводительной трансмиссии; промежуточный вал, выполненный с возможностью размещения в картере трансмиссии между первичным и вторичным валами и соосно размещенный с ними; четырехступенчатая планетарная передача, выборочно передающая мощность от первичного вала к промежуточному валу и от промежуточного вала к вторичному валу; при этом четырехступенчатая планетарная передача дополнительно содержит переднюю планетарную секцию с парой передних планетарных передач, выполненных с возможностью выборочной передачи мощности от первичного вала к промежуточному валу, и заднюю планетарную секцию с парой задних планетарных передач, выполненных с возможностью выборочной передачи мощности от промежуточного вала к вторичному валу; при этом пара задних планетарных передач содержит обойму, которая соединяет водило планетарной шестерни одной из пар задних планетарных передач с коронной шестерней из другой пары задних планетарных передач.

2. Высокопроизводительная трансмиссия по п. 1, в которой пара передних планетарных передач содержит общую коронную шестерню, имеющую две расположенные на расстоянии поверхности с внутренним зацеплением, которые приводятся в движение двумя комплектами планетарных шестерен пары планетарных передач.

3. Высокопроизводительная трансмиссия по п. 2, в которой общая коронная шестерня включает в себя пару коронных шестерен, которые обеспечивают две расположенные на расстоянии поверхности с внутренним зацеплением пары передних планетарных передач, и обойму коронной шестерни, которая соединяет пару коронных шестерен друг с другом для синхронного вращения.

4. Высокопроизводительная трансмиссия по п. 2, в которой пара задних планетарных комплектов шестерен содержит пару расположенных на расстоянии совмещенных по оси коронных шестерен, которые могут вращаться на разной скорости.

5. Высокопроизводительная трансмиссия по п. 1, в которой пара передних планетарных передач включает в себя соответствующую пару комплектов планетарных шестерен и дополнительно содержит общую опору планетарных шестерен в сборе, которая поддерживает пару комплектов планетарных шестерен.

6. Высокопроизводительная трансмиссия по п. 5, в которой общее водило планетарной передачи в сборе включает в себя барабан переходника водила, который поддерживает пару комплектов планетарных шестерен.

7. Высокопроизводительная трансмиссия по п. 6, в которой пара передних планетарных передач включает в себя пару коронных шестерен, а барабан переходника водила, который поддерживает пару комплектов планетарных шестерен, обеспечивает наличие кожуха, окружающего пару коронных шестерен.

8. Высокопроизводительная трансмиссия по п. 1, дополнительно содержащая передний комплект муфт сцепления, выполненный с возможностью размещения в передней планетарной секции, задний комплект сцеплений, выполненный с возможностью размещения в задней планетарной секции, и систему управления трансмиссии, выполненную с возможностью управления передним и задним комплектами сцеплений для выбора отдельных потоков мощности через планетарные передачи.

9. Высокопроизводительная трансмиссия по п. 8, в которой передний комплект муфт сцепления включает в себя первую муфту сцепления, которая проходит между первой солнечной шестерней пары передних планетарных передач и картером трансмиссии для возможности выборочного предотвращения или обеспечения вращения первой солнечной шестерни пары передних передач относительно картера трансмиссии.

10. Высокопроизводительная трансмиссия по п. 9, в которой передний комплект муфт сцепления включает в себя вторую муфту сцепления, которая расположена между первой солнечной шестерней пары передних планетарных передач и первичным валом для выполнения выборочной фиксации первой солнечной шестерни пары передних планетарных передач для синхронного вращения с первичным валом.

11. Высокопроизводительная трансмиссия по п. 8, в которой передний комплект муфт сцепления включает в себя третью муфту сцепления, которая расположена между второй солнечной шестерней пары передних планетарных передач и картером трансмиссии для возможности выборочного предотвращения или обеспечения вращения второй солнечной шестерни пары относительно картера трансмиссии.

12. Высокопроизводительная трансмиссия по п. 8, в которой задний комплект муфт сцепления включает в себя первую муфту сцепления, которая проходит между первым водилом планетарных шестерен пары задних планетарных передач и промежуточным валом для возможности выборочной блокировки первого водила планетарной шестерни пары задних планетарных передач одновременно с промежуточным валом.

13. Высокопроизводительная трансмиссия по п. 12, в которой задний комплект муфт сцепления включает в себя вторую муфту сцепления, которая размещена между первой коронной шестерней пары задних планетарных передач и картером трансмиссии для возможности выборочного предотвращения или обеспечения вращения первой коронной шестерни пары задних планетарных передач относительно картера трансмиссии.

14. Высокопроизводительная трансмиссия по п. 13, в которой задний комплект муфт сцепления включает в себя третью муфту сцепления, которая проходит между второй коронной шестерней пары задних планетарных передач и картером трансмиссии для возможности выборочного предотвращения или обеспечения вращения второй коронной шестерни пары задних планетарных передач относительно картера трансмиссии.

15. Высокопроизводительная трансмиссия, содержащая: картер трансмиссии; первичный вал, выполненный с возможностью, по меньшей мере, частичного размещения в картере трансмиссии, передающий мощность в высокопроизводительную трансмиссию; вторичный вал, выполненный с возможностью, по меньшей мере, частичного размещения в картере трансмиссии, отбирающий мощность из высокопроизводительной трансмиссии; четырехступенчатую планетарную передачу, выборочно передающую мощность от первичного вала во вторичный вал, четырехступенчатую планетарную передачу, содержащую: переднюю планетарную секцию с парой передних планетарных передач, которые выполнены с возможностью выборочного получения мощности от первичного вала; передний комплект муфт сцепления, выполненный с возможностью размещения в передней планетарной секции и установки нескольких потоков мощности через пару передних планетарных передач; заднюю планетарную секцию с парой задних планетарных передач, которые выполнены с возможностью выборочного передачи мощности вторичному валу; задний комплект сцеплений, выполненный с возможностью размещения в задней планетарной секции и установки нескольких потоков мощности через пару задних планетарных передач; и систему управления трансмиссии, функционально соединенную с передним и задним комплектами муфт сцепления для выбора потоков из множества потоков мощности через пары переднего и заднего комплектов шестерен соответствующим включением и отключением муфт сцепления переднего и заднего комплектов муфт сцепления в процессе переключений передач, которые обеспечивают изменение диапазонов трансмиссии, при этом четырехступенчатая планетарная передача выполнена с возможностью размещения таким образом, что половина переключений передач, обеспечивающих изменение диапазонов трансмиссии, выполняется одиночным переключением, в процессе которого одна ранее включенная муфта сцепления переднего и заднего комплектов муфт сцепления отключается и одна ранее отключенная муфта сцепления переднего и заднего комплектов муфт сцепления включается; при этом передний комплект муфт сцепления включает в себя первую муфту сцепления, которая проходит между первой солнечной шестерней пары передних планетарных передач и картером трансмиссии для возможности выборочного предотвращения или обеспечения вращения первой солнечной шестерни пары передних передач относительно картера трансмиссии, при этом передний комплект муфт сцепления включает в себя вторую муфту сцепления, которая расположена между первой солнечной шестерней пары передних планетарных передач и первичным валом для выполнения выборочной фиксации первой солнечной шестерни пары передних планетарных передач для синхронного вращения с первичным валом.

16. Высокопроизводительная трансмиссия по п. 15, дополнительно содержащая: промежуточный вал, выполненный с возможностью размещения в картере трансмиссии между первичным и вторичным валами и соосно расположенного с ними, при этом четырехступенчатая планетарная передача выполнена с возможностью вращения выходного вала в одном направлении и при этом передняя планетарная секция выполнена с возможностью выборочной подачи мощности от первичного вала к промежуточному валу, а задняя планетарная секция выполнена с возможностью выборочной подачи мощности от промежуточного вала к вторичному валу.

17. Высокопроизводительная трансмиссия по п. 16, в которой пара передних планетарных передач дополнительно содержит: общую коронную шестерню, имеющую две расположенные на расстоянии поверхности с внутренним зацеплением, приводимых в движение двумя комплектами планетарных шестерен пары планетарных передач; и общее водило планетарной шестерни в сборе, поддерживающее два комплекта планетарных шестерен.

18. Высокопроизводительная трансмиссия по п. 17, в которой общее водило планетарной шестерни в сборе включает в себя барабан переходника водила, который поддерживает два комплекта планетарных шестерен и обеспечивает наличие кожуха, окружающего общую коронную шестерню.