Автоматическая передача Советский патент 1990 года по МПК F16H3/12 

перемещения дисков 26,27 включают кинематические пары винт - гайка, кинематически связанные с ведомыми дисками соседних муфт и служащие для передачи вращения на ёинты 19,20 пар винт- гайка, фрикционные поверхности 40,41 и 42,43 и кулачки 38,39 для выборочного взаимодействия с упомянутыми поверхностями, обес- .печиваемого поворотными вилками 44,45. Последние кинематически связаны с перемещением дисков 26,27, Для случая совместной работы передачи с имеющим конкретную механическую характеристику

двигателем предложены соотношения для выбора передаточных отношений на ступенях передач и передаточных отношений кинематических связей фрикционных поверхностей 40,41 и 42,43 с ведомыми дисками соседних муфт. Заполнение зазоров между дисками фрикционных муфт жидкостью и обеспечение их гарантированной величины обеспечивает вязкостное трение в муфтах в их рабочем состоянии. Упомянутые соотношения позволяют оптимизировать количество муфт. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению, к автоматическим коробкам передач. Цель - повышение надежности и долговечности передачи. Это достигается за счет уменьшения потерь на трение и износ в фрикционных муфтах при переключении путем использования в муфтах жидкостного трения. Между ведущими и ведомыми дисками 11, 14

12, 15 и 13, 16 соответствующих фрикционных управляемых муфт для включения передач имеются гарантированные зазоры, заполненные жидкостью. Это обеспечено ограничителями 21, 22, 23 перемещения нажимных дисков 25, 26, 27 муфт. Перемещение дисков 26, 27 производится автоматически в зависимости от соотношения скоростей входного и выходного валов 1, 2 (от нагрузки на передачу). Механизмы перемещения дисков 26, 27 включают кинематические пары винт-гайка, кинематически связанные с ведомыми дисками соседних муфт и служащие для передачи вращения на винты 19, 20 пар винт-гайка, фрикционные поверхности 40, 41 и 42, 43 и кулачки 38, 39 для выборочного взаимодействия с упомянутыми поверхностями, обеспечиваемого поворотными вилками 44, 45. Последние кинематически связаны с перемещением дисков 26, 27. Для случая совместной работы передачи с имеющим конкретную механическую характеристику двигателем предложены соотношения для выбора передаточных отношений на ступенях передач и передаточных отношений кинематических связей фрикционных поверхностей 40, 41 и 42, 43 с ведомыми дисками соседних муфт. Заполнение зазоров между дисками фрикционных муфт жидкостью и обеспечение их гарантированной величины обеспечивает вязкостное трение в муфтах в их рабочем состоянии. Упомянутые соотношения позволяют оптимизировать количество муфт. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в коробках передач транспортных средств.

Цель изобретения - повышение надежности и долговечности автоматической передачи за счет уменьшения потерь на трение и износ в фрикционных муфтах при переключении передач путем использования в муфтах жидкостного трения.

На фиг.1 изображена кинематическая схема автоматической передачи в холостом режиме; на фиг.2 - передача в рабочем режиме; на фиг.З - рабочая характеристика фрикционной муфты; на фиг.4 - механическая характеристика двигателя для совместной работы с автоматической передачей.

Автоматическая передача содержит входной 1 и выходной 2 валы последовательно размещенные на них образующие две первые ступени передач, разъединяемые с валами 1 и 2, зубчатые колеса 3, 4; 5,6. Последнюю, третью ступень передач, образуют зубчатые колеса 7 и 8 (колесо 8 закреплено на валу 2 жестко). Колеса 4 и 6 установлены на выходном валу 2 посредством муфт 9 и 10 свободного хода. Передача содержит также управляемые фрикционные муфты для разьединения колес 3, 5 и 7 каждой ступени с валом 1 в виде пакетов соос- ных осеподвижных ведущих и ведомых дисков 11-16 соответственно и устройство для автоматического управления фрикционными муфтами в виде размещенных на одном валу 1 с каждой из муфт, кроме муфты первой ступени передач, механизмов с кинематической парой винт - гайка для пере- . движения дисков 11-16 с помощью одного из элементов пары. Такими элементами являются гайки 17 и 18, установленные на винтах 19 и 20. В каждой фрикционной муфте установлен ограничитель 21-23 осевого перемещения соответствующих дисков 11, 14,12,15 и 13, 16 в направлении друг к другу

для обеспечения гарантированных зазоров д между ними. Зазоры д заполнены жидкостью (не показана). Колеса 3, 5 и 7 соединены с ведомыми дисками 14-16 5 соответствующих фрикционных муфт. Для управления фрикционной муфтой первой ступени передач предназначен рычаг 24 для передвижения нажимного диска 25 и соответствующего передвижения дисков 11 и 14.

0 Нажимные диски 26 и 27 других фрикционных муфт закреплены упруго в осевом направлении на гайках 17 и 18 упомянутых кинематических пар винт - гайка. Упругое крепление дисков 26 и 27 обеспечено пру5 жинами 28 и 29.

Механизмы устройства для автоматического управления фрикционными муфтами выполнены в виде установленных на одном валу с ними с возможностью вращения от0 носительно вала 1 и друг друга пар дополнительных зубчатых колес 30, 31 и 32, 33 и связанных с другими элементами кинематических пар винт - гайка (винтами 19 и 20) фрикционных элементов для поочередного

5 взаимодействия с торцами пар дополнительных зубчатых колес 30, 31 и 32, 33. Каждое из пары последних кинематически связано с ведомыми дисками 14-16 фрикционных муфт соседних ступеней передач, для

0 чего колесо 30 зацеплено с колесом 34, жестко соединенным с колесом 4, колесо 31 зацеплено с колесом 35, жестко соединенным с колесом 7, колесо 32 зацеплено с колесом 36, жестко соединенным с колесом

5 6; колесо 33 зацеплено с колесом 37, жестко закрепленным на валу 2 вместе с колесом 8. Фрикционные элементы для поочередного взаимодействия с торцами пар дополнительных зубчатых колес 30, 31 и 32, 33 вы0 полнены в виде закрепленных на винтах 19 и 20 с возможностью поворота в осевой плоскости колес 30. 31 и 32, 33 кулачков 38 и 39. Для взаимодействия с кулачками 38 и 39 на

торцах пар дополнительных зубчатых колес 30.31 и 32,33 имеются фрикционные поверхности 40, 41 и 42, 43 соответственно.

Кулачки 38 и 39 кинематически связаны с передвигаемыми дисками муфт для управления поочередным взаимодействием с торцами колес 30, 31 и 32, 33.

Связь эта выполнена в виде поворотных в той же плоскости, что и кулачки 38, 39, вокруг общих с ними осей вилок 44 и 45, Поворот вилок 44 и 45 осуществляется кольцевыми зацепами 46 и 47, жестко закрепленными на гайках 17 и 18, при перемещении последних. Вилки 44 и 45 взаимодействуют с кулачками 38 и 39 посредством подпружиненных к кулачкам 38 и 39 шариков 48 и 49.

Для совместной работы с имеющим заданную механическую характеристику двигателем (не показан) передаточные отношения соседних ступеней передач и передаточные отношения кинематических связей дополнительных зубчатых колес 30, 31 и 32,33 с ведомыми дисками 14-1бфрик- ционны ; муфт выбраны из соотношений

Пдв1

М

1ДВ1

Пдв2 М

ДВ2

|

Пдв2

Пдв2

Мдв2

111

Пдв1

Пдв1

Мдв1

к

где 1|, III - передаточные отношения соответственно предыдущей и последующей из двух последовательно размещенных ступеней передач;

JI, Jll-передаточные отношения кинематических связей дополнительных зубчатых колес с ведомыми дисками фрикционных муфт соответственно предыдущей и последующей ступеней передач;

Пдв1 , Мдв1. Г1ДВ2 и Мдв2 соответственно число оборотов и крутящие моменты двигателя на граничных точках рабочего диапазона механической характеристики;

44 Л

4АТ ХОЗффИЦИт 7Г(Г2 -ГТ )

ент пропорциональности в рабочей характеристике фрикционной муфты;

д - гарантированный зазор между ве5 дущими и ведомыми дисками фрикционной муфты;

m - число рабочих поверхностей дисков муфты;

jU - пязкость жидкости;

0 п и Г2 - соответственно внутренний и наружный радиусы рабочих поверхностей дисков;

,14...

Автоматическая передача работает сле5 дующим образом,

В исходном положении (холостой режим) между ведущими 11-13 и ведомыми 14-16 дисками фрикционных муфт имеются достаточно большие торцовые зазоры (фиг,1), так что трение в жидкости, заполняющей зазоры от системы смазки (не показана), не достаточно для передачи крутящего момента от входного вала 1 к выходному валу 2 (для движения, например, транспор5 тного средства).

Для трогания с места транспортного средства перемещают рычагом 24 нажимной диск 25 до упора в ограничитель 21. Между ведущими 11 и ведомыми 14 дисками

0 фрикционной муфты образуются малые зазоры д. В рабочей жидкости, находящейся между дисками 11 и 14, создается вязкостное трение, в результате которого муфта начинает передавать крутящий момент

5 от ведущих к ведомым дискам. Далее крутящий момент передается колесу 3, сцепленному с ним колесу 4 и через муфту 9 свободного хода- на выходной вал 2, Транспортное средство трогается с места на пер0 вой ступени передач. При трогании с места и в начале разгона средства крутящий момент двигателя имеет максимальную величину, а обороты входного вала 1 малы. Поэтому относительные обороты ведущих 11 и ведомых 14 дисков достаточно велики,

5 и колесо 30, вращаемое колесом 34, связанным с колесом 4, отстает по оборотам от входного вала 1. Это приводит к тому, что винт 19 за счет трения кулачка 38 по фрикционной поверхности 40 стремится повер0 нуться относительно входного вала 1 таким образом, что отодвигает гайку 17 от дисков 12, 15 фрикционной муфты второй ступени передач. Нажимной диск 26 оказывается отодвинутым от дисков 12 и 15, между кото5 рыми сохраняется большой зазор. Фрикционная муфта второй ступени остается выключенной и крутящий момент не передает. Точно так же отключена фрикционная муфта третьей ступени.

0 По мере разгона транспортного средства уменьшается передаваемый дисками 12,.

15 крутящий момент и увеличиваются обороты входного вала 1. При этом уменьшается разность оборотов ведущих и ведомых дисков 12, 15, т.е. уменьшается коэффициент скольжени я фрикционной муфты

К .

Пвщ

где Пвщ - обороты ведущих дисков 12: Пвм - обороты ведомых дисков 15. Обороты колеса 30 и входного вала 1 сначала выравниваются, а затем колесо 30 начинает обгонять входной вал 1, тогда кулачок 38 за счет трения по поверхности 40 начинает поворачивать связанный с ним винт 19 и передвигать гайку 17 в сторону дисков 12 и 15. Связанный с гайкой 17 через пружины 28 нажимной диск 26 перемещается до упора в ограничитель 22, причем пружины 28 продолжают сжмматься, а гайка 17 перемещаться до тех пор, пока кольцевой зацеп 46 не повернет вилку 44. Тогда, воздействуя через подпружиненный шарик 48, вилка 44 резко поворачивает кулачок 38 так, что он выходит из контакта с поверхностью 40 1/1 входит в контакт с поверхностью 41 (фиг.2). Все это время зазор между дисками 12 и 15 малый, следовательно, фрикционная муфта второй ступени передает крутящий момент, а обороты входного вала 1 и ве- домых.дисков 15 выравниваются, пока не установится между дисками 12 и 15 коэффициент скольжения, соответствующий крутящему моменту двигателя. При этом за счет переходных процессов возможен некоторый поворот винта 19 относительно вала 1 в обратном направлении, но выключение фрикционной муфты второй ступени не происходит благодаря запасу хода пружин 28, По мере дальнейшего разгона транспортного средства обороты выходного вала 2 становятся больше оборотов.колеса 4, и муфта 9 свободного хода отключается. Фрикционная муфта первой ступени перестает передавать крутящий момент, и вся мощность двигателя идет через фрикционную муфту второй ступени, колеса 5 и 6 и муфту 10 свободного хода. При дальнейшем увеличении скорости движения транспортного средства увеличиваются обороты ведомых дисков 15 и уменьшается их коэффициент скольжения. При этом колесо 32, связанное кинематически с ведомыми дисками 15 через колеса 36, 6 и 5, уравнивается по оборо- . там с входным валом 1, а затем начинает обгонять его. Винт 20 начинает поворачиваться относительно вала 1 за счет трения кулачка 39 по поверхности 42. Гайка 18 смещается по резьбе винта 20 и через пружины 29 прижимает нажимной диск 27 к ограничителю 23. Включается фрикционная муфта третьей ступени и начинает передавать крутящий момент от входного вала 1 через диски 13 и 16 и колеса 7 и 8 на выходной вал 2. Одновременно кольцевой зацеп 47 поворачивает вилку 45 и через подпружиненный шарик 49 прижимает кулачок 39 к поверхности 43, При разгоне транспортного средства обороты вала 2 становятся больше оборотов колеса 6, и муфта 10 свободного хода отключается.

Если возрастает нагрузка на выходном

валу 2, замедляется вращение дисков 16 и возрастает крутящий момент на фрикционной муфте третьей ступени. Колесо 33, приводимое во вращение от выходного вала 2 через колесо 37, уравнивается по оборотам

с входным валом 1, а затем начинает вращаться медленнее его. Гайка 18 отодвигается винтом 20, который вращается за счет трения кулачка 39 по поверхности 43. В результате отодвигается нажимной диск 27,

диски 13 и 16 расходятся, образуя большие зазоры, и фрикционная муфта третьей ступени перестает передавать крутящий момент. При этом кольцевой зацеп 47 поворачивает вилку45 и через подпружиненный шарик 49

резко переводит кулачок 39 в соприкоснове- Hi e с поверхностью 42. Вал 2 замедляет вращение до совпадения оборотов с колесом 6, Тогда включается муфта 10 свободно го хода, и работает вторая ступень передач.

При дальнейшем возрастании нагрузки

на выходном валу 2 последовательность выключения фрикционной муфты второй ступени аналогична выключению муфты третьей ступени,

При малом зазоре 6 (фиг.З) между их дисками передаваемый муфтами крутящий момент (за счет вязкостного трения в жидкости) находится в прямо пропорциональной зависимости от относительных оборотов Д п

между дисками,

В случае совместной работы передачи с имеющим заданную механическую характеристику двигателем (фиг.4) предложенный выбор передаточных отношений (in, -v jn)

обеспечивает на основе учета указанных характеристик оптимальное распределение диапазонов работы фрикционных муфт в границах диапазона работы двигателя как с точки зрения качества муфт, так и с точки

зрения плавности переключений.

Формула изобретения 1. Автоматическая, передача, содержащая валы, последовательно размещенные

на них образующие ступени передач и разъединяемые с валами зубчатые колеса, управляемые фрикционные муфты для разъединения колес каждой ступени с валом в виде пакетов соосных осеподвижных ведущих и ведомых дисков и устройство для автоматического управления муфтами в виде размещенных на одном валу с каждой из муфт, кроме муфты первой ступени передач, механизмов с кинематической парой винт- гайка для передвижения дисков с помощью одного из элементов пары, о т л и ч а ю щ а я- с я тем, что, с целью повышения надежности и долговечности за счет уменьшения потерь на трение и износ в фрикционных муфтах при переключении передач, она снабжена установленным в каждой фрикционной муфте ограничителем осевого перемещения дисков в направлении друг к другу для обеспечения гарантированных зазоров между ними, а упомянутые зазоры заполнены жидкостью.

.

соседних ступеней передачи передаточные отношения кинематических связей дополнительных зубчатых колес с ведомыми дисками фрикционных муфт выбраны из соотноше- НИИ

п Да1 Пдв1j

Мдв2 Пдв2

Пдв2

Пдв2 -

М

два

20

JII (1

Пдв1

„ Пдв1jT-

где 1|, III - передаточные отношения соответственно предыдущей и последующей из двух последовательно размещенных соседних ступеней передач;

25 JI.Jii-передаточныеотношения кинематических связей дополнительных зубчатых колес с ведомыми дисками фрикционных муфт соответственно предыдущей и последующей ступеней передач;

0Пдв1 , Мдв1 , Пдв2 и Мдв2 -соответственно числа оборотов и крутящие моменты двигателя на граничных точках рабочего диапазона механической характеристики;

45(5

- коэффици1У

5 т/гл2(г2 -Г1 )

ент пропорциональности в рабочей характеристике фрикционной муфты;

б - гарантированный зазор между веду- щими и ведомыми дисками фрикционной

муфты;

m - число рабочих поверхностей дисков муфты;

- вязкость жидкости;

g ri и Г2 - соответственно внутренний и наружный радиусы рабочих поверхностей дисков.

24

3 3 3f U6 -(ig 28 19 26 32 33

Л

21

Фиг. 2

О

,2

иг.З

.1 An