коробка передач

Формула изобретения

Коробка передач, содержащая планетарный редуктор, водило второго планетарного ряда которого связано с водилом третьего планетарного ряда и фрикционной управляемой муфтой с входным звеном коробки передач, водило второго планетарного ряда связано фрикционным тормозом с картером коробки передач, коронная шестерня третьего планетарного ряда является выходным звеном коробки передач, входное звено коробки передач связано с солнечной шестерней первого планетарного ряда, солнечная шестерня третьего планетарного ряда связана с коронной шестерней второго планетарного ряда и фрикционной управляемой муфтой с входным звеном коробки передач, отличающаяся тем, что солнечная шестерня третьего планетарного ряда снабжена фрикционным тормозом для ее связи с картером коробки передач, солнечная шестерня второго планетарного ряда связана с коронной шестерней первого планетарного ряда, коронная шестерня первого планетарного ряда связана фрикционным тормозом с картером коробки передач, водило первого планетарного ряда связано фрикционным тормозом с картером коробки передач, входное звено связано с гасителем крутильных колебаний.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области автотранспортного машиностроения и касается конструкции ступенчатой планетарной коробки передач, которая может быть использована в автоматических трансмиссиях, управляемых с помощью электронного блока и гидравлики, и предназначенных для транспортных средств.

Крутящий момент и частота вращения двигателя преобразуются трансмиссией в соответствии с изменением условий движения транспортного средства для обеспечения движения транспортного средства как вперед, так и назад.

В состав автоматической трансмиссии входит коробка передач планетарного типа, обеспечивающая изменение крутящего момента на движителе и его частоты вращения. Коробка передач также включает в себя фрикционные элементы управления, которые по своему назначению делятся на две группы: тормоза и муфты. Фрикционные муфты соединяют элементы планетарного механизма между собой. Фрикционные тормоза соединяют элементы планетарного механизма с картером коробки передач.

Использование коробок передач планетарного типа, в автоматических трансмиссиях транспортных средств, обусловлено возможностью получения малогабаритной компактной по компоновке конструкции, легко вписывающейся в ограниченное габаритами кузова пространство.

В настоящее время планетарные коробки передач, используемые для транспортных средств и обеспечивающие семь передач переднего хода и одну заднего, включают в себя три планетарных ряда и шесть элементов управления. Однако такие схемы не реализуют динамические характеристики, предъявляемые к трансмиссиям транспортных средств, уменьшают кинематические возможности коробки передач, сокращают ее долговечность. Для улучшения динамических характеристик разработчики, занимающиеся проектированием и производством автоматических трансмиссий, используют четвертый планетарный ряд, что усложняет конструкцию коробки передач, либо увеличивают количество степеней свободы. Это приводит к увеличению числа фрикционных элементов управления, которые необходимо для включения передачи, что, в свою очередь, приводит к усложнению системы управления.

Известна гидромеханическая коробка передач, содержащая планетарный редуктор, водило второго планетарного ряда которого связано с водилом третьего планетарного ряда и фрикционной управляемой муфтой с входным звеном коробки передач, водило второго планетарного ряда связано фрикционным тормозом с картером коробки передач, коронная шестерня третьего планетарного ряда является выходным звеном коробки передач, входное звено коробки передач связано с солнечной шестерней первого планетарного ряда, солнечная шестерня третьего планетарного ряда связана с коронной шестерней второго планетарного ряда и фрикционной управляемой муфтой с входным звеном коробки передач, водило первого планетарного ряда жестко связано с картером коробки передач, коронная шестерня первого планетарного ряда связана фрикционной управляемой муфтой с водилом второго планетарного ряда и фрикционной управляемой муфтой с солнечной шестерней второго планетарного ряда, водило первого планетарного ряда связано фрикционной управляемой муфтой с солнечной шестерней второго планетарного ряда и фрикционной управляемой муфтой с солнечной шестерней третьего планетарного ряда (DE 10115983 А1 фиг.12А, F 16 H 3/66, от 10.10.2002 года).

Данная коробка передач содержит для изменения отношения крутящего момента между входным и выходным звеньями шесть фрикционных муфт и один тормоз, один элемент планетарного механизма жестко связан с картером. В коробке-прототипе переключение передач происходит за счет попарного включения семи фрикционных элементов управления звеньями планетарных рядов. Это позволяет получить десять передач переднего хода и одну передачу заднего хода.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по улучшению динамических характеристик транспортного средства, используя для этого минимально возможное количество элементов управления. Достигаемый при этом технический результат заключается в расширении кинематических возможностей коробки передач, увеличении ее долговечности, уменьшении числа деталей, а так же позволяет существенно расширить число типов транспортных средств, в которые можно установить коробку передач с такой кинематической схемой.

Указанный технический результат достигается тем, что в коробке передач, содержащей планетарный редуктор, водило второго планетарного ряда которого связано с водилом третьего планетарного ряда и фрикционной управляемой муфтой с входным звеном коробки передач, водило второго планетарного ряда связано фрикционным тормозом с картером коробки передач, коронная шестерня третьего планетарного ряда является выходным звеном коробки передач, входное звено коробки передач связано с солнечной шестерней первого планетарного ряда, солнечная шестерня третьего планетарного ряда связана с коронной шестерней второго планетарного ряда и фрикционной управляемой муфтой с входным звеном коробки передач, солнечная шестерня третьего планетарного ряда снабжена фрикционным тормозом для ее связи с картером коробки передач, солнечная шестерня второго планетарного ряда связана с коронной шестерней первого планетарного ряда, коронная шестерня первого планетарного ряда связана фрикционным тормозом с картером коробки передач, водило первого планетарного ряда связано фрикционным тормозом с картером коробки передач, входное звено связано с гасителем крутильных колебаний.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата приведенной совокупностью признаков.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, где

изображена кинематическая схема гидромеханической семиступенчатой коробки передач для трансмиссии транспортного средства с одной передачей заднего хода.

Согласно изобретению коробка передач, содержащая планетарный редуктор, водило второго планетарного ряда которого связано с водилом третьего планетарного ряда и фрикционной управляемой муфтой с входным звеном коробки передач, водило второго планетарного ряда связано фрикционным тормозом с картером коробки передач, коронная шестерня третьего планетарного ряда является выходным звеном коробки передач, входное звено коробки передач связано с солнечной шестерней первого планетарного ряда, солнечная шестерня третьего планетарного ряда связана с коронной шестерней второго планетарного ряда и фрикционной управляемой муфтой с входным звеном коробки передач, солнечная шестерня третьего планетарного ряда снабжена фрикционным тормозом для ее связи с картером коробки передач, солнечная шестерня второго планетарного ряда связана с коронной шестерней первого планетарного ряда, коронная шестерня первого планетарного ряда связана фрикционным тормозом с картером коробки передач, водило первого планетарного ряда связано фрикционным тормозом с картером коробки передач, входное звено связано с гасителем крутильных колебаний.

Ниже приводится пример конкретного исполнения гидромеханической коробки передач для автоматической трансмиссии, например, легкового автомобиля повышенной проходимости.

Автоматическая гидромеханическая коробка передач, реализующая шесть передач переднего хода и одну передачу заднего хода содержит картер 1, гаситель крутильных колебаний 2, входное звено 3, выходное звено 4 и планетарный редуктор, в состав которого входят планетарные ряды, две фрикционные муфты и четыре фрикционных тормоза.

В коробке передач, согласно изобретению, планетарный редуктор состоит из трех планетарных рядов. Первый планетарный ряд состоит из солнечной шестерни 5, водила 6 сателлитов и коронной шестерни 7 (эпицикла). Второй планетарный ряд состоит из солнечной шестерни 8, водила 9 сателлитов и коронной шестерни 10 (эпицикла). Третий планетарный ряд состоит из солнечной шестерни 11 водила 12 сателлитов и коронной шестерни 13 (эпицикла). Входное звено 3 соединяется фрикционной муфтой 14 со связанными между собой коронной шестерней 10 второго планетарного ряда и солнечной шестерней 11 третьего планетарного ряда. Входное звено 3 связано фрикционной муфтой 15 со связанными между собой водилом 9 второго планетарного ряда и водилом 12 третьего планетарного ряда. Солнечная шестерня 5 первого планетарного ряда связана с входным звеном 3. Входное звено 3 связано с гасителем крутильных колебаний 2. Водило 6 первого планетарного ряда соединяется с картером 1 коробки передач фрикционным тормозом 16. Фрикционный тормоз 17 соединяет с картером 1 коробки передач связанные между собой коронную шестерню 7 первого планетарного ряда и солнечную шестерню 8 второго планетарного ряда. Фрикционный тормоз 18 соединяет с картером 1 коробки передач связанные между собой водило 12 третьего планетарного ряда и водило 9 второго планетарного ряда. Фрикционный тормоз 19 соединяет с картером 1 коробки передач связанные между собой солнечную шестерню 11 третьего планетарного ряда и коронную шестерню 10 второго планетарного ряда. Коронная шестерня 13 третьего планетарного ряда связана с выходным звеном 4 коробки передач.

Такое выполнение коробки передач по сравнению с известными семиступенчатыми коробками передач типа MERCEDES 7G-TRONIC, BMW SMG III и др. позволяет получить семь передач переднего хода и одну передачу заднего хода, используя для этого три планетарных ряда и шесть фрикционных элементов управления. При этом в предлагаемой схеме не происходит разрыва мощности при переключении передач.

Оснащение коробки передач седьмой передачей переднего хода позволило внести изменения в передаточные отношения и порядок попарного включения фрикционных элементов управления, а так же позволило отказаться от гидротрансформатора и на его место установить гаситель крутильных колебаний, который имеет намного меньшие размеры и массу. Изменение конструкции и последовательность попарного включения элемента управления позволило добиться того, что при переключении отсутствует разрыв мощности. Так же удалось улучшить динамические характеристики коробки передач и расширить кинематические возможности коробки передач, увеличить ее долговечность, а так же существенно расширить число типов транспортных средств, в которые можно установить коробку передач с такой кинематической схемой.

Предлагаемая согласно изобретению автоматическая коробка передач работает следующим образом.

После начала движения транспортного средства последовательным переключением передач от 1-й до 7-й осуществляется его разгон до требуемой скорости движения. При нахождении коробки передач в нейтральном положении ни один из фрикционных элементов управления не включен.

На первой передаче переднего хода включаются тормоз 18 и 16, то есть угловая скорость водила 6 первого планетарного ряда и водила 9 второго планетарного ряда, связанного с водилом 12 третьего планетарного ряда, равна нулю.

Крутящий момент с входного звена 3 через солнечную шестерню 5 первого планетарного ряда передается на коронную шестерню 7 первого планетарного ряда и связанную с ней солнечную шестерню 8 второго планетарного ряда и далее через коронную шестерню 10 второго планетарного ряда и связанную с ней солнечную шестерню 11 третьего планетарного ряда передается на коронную шестерню 13 третьего планетарного ряда, связанную непосредственно с выходным звеном 4.

При переключении на вторую передачу переднего хода тормоз 16 выключается, и включается муфта 14, тормоз 18 остается включенным. Таким образом, угловая скорость водила 9 второго планетарного ряда, связанного с водилом 12 третьего планетарного ряда, равна нулю, а угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости солнечной шестерни 11 третьего планетарного ряда, связанной с коронной шестерней 10 второго планетарного ряда.

Крутящий момент с входного звена 3 через включенную фрикционную муфту 14 передается на солнечную шестерню 11 третьего планетарного ряда и далее на коронную шестерню 13 третьего планетарного ряда связанную непосредственно с выходным звеном 4.

При переключении на третью передачу переднего хода выключается тормоз 18 и включается тормоз 16, муфта 14 остается включенной. Таким образом, угловая скорость водила 6 первого планетарного ряда равна нулю, а угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости солнечной шестерни 11 третьего планетарного ряда, связанной с коронной шестерней 10 второго планетарного ряда.

Крутящий момент с входного звена 3 через включенную фрикционную муфту 14 передается на солнечную шестерню 11 третьего планетарного ряда, где разделяется и передается на водило 12 третьего планетарного ряда, а так же на коронную шестерню 10 второго планетарного ряда и далее на водило 9 второго планетарного ряда, где разделяется на два потока. Первый поток крутящего момента передается на водило 12 третьего планетарного ряда, где объединяется с потоком крутящего момента с солнечной шестерни 11 третьего планетарного ряда и далее передается на коронную шестерню 13 третьего планетарного ряда, связанную непосредственно с выходным звеном 4. Второй поток крутящего момента передается через солнечную шестерню 8 второго планетарного ряда и связанную с ней коронную шестерню 7 первого планетарного ряда на солнечную шестерню 5 первого планетарного ряда и далее объединяется с потоком крутящего момента с входного звена 3.

При переключении на четвертую передачу переднего хода выключается тормоз 16 и включается тормоз 17, муфта 14 остается включенной. Таким образом, угловая скорость коронной шестерни 7 первого планетарного ряда, связанной с солнечной шестерней 8 второго планетарного ряда, равна нулю, а угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости солнечной шестерни 11 третьего планетарного ряда, связанной с коронной шестерней 10 второго планетарного ряда.

Крутящий момент с входного звена 3 через включенную фрикционную муфту 14 передается на солнечную шестерню 11 третьего планетарного ряда, где разделяется и передается на водило 12 третьего планетарного ряда, а так же передается на коронную шестерню 10 второго планетарного ряда и далее на водило 9 второго планетарного ряда и связанное с ним водило 12 третьего планетарного ряда, где объединяется с потоком крутящего момента с солнечной шестерни 11 третьего планетарного ряда и далее передается на коронную шестерню 13 третьего планетарного ряда, связанную непосредственно с выходным звеном 4.

При переключении на пятую передачу переднего хода выключается тормоз 17 и включается муфта 15, муфта 14 остается включенной. Таким образом, угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости водила 9 второго планетарного ряда, связанного с водилом 12 третьего планетарного ряда, а угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости солнечной шестерни 11 третьего планетарного ряда, связанной с коронной шестерней 10 второго планетарного ряда.

Крутящий момент с входного звена 3 разделяется и через включенную фрикционную муфту 14 передается на солнечную шестерню 11 третьего планетарного ряда и далее на водило 12 третьего планетарного ряда, а так же через включенную фрикционную муфту 15 передается на водило 9 второго планетарного ряда и связанное с ним водило 12 третьего планетарного ряда, где объединяется с потоком крутящего момента с солнечной шестерни 11 третьего планетарного ряда и далее передается на коронную шестерню 13 третьего планетарного ряда, связанную непосредственно с выходным звеном 4.

При переключении на шестую передачу переднего хода выключается муфта 14 и включается тормоз 17, муфта 15 остается включенной. Таким образом, угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости водила 9 второго планетарного ряда, связанного с водилом 12 третьего планетарного ряда, а угловая скорость солнечной шестерни 8 второго планетарного ряда, связанной с коронной шестерней 7 первого планетарного ряда, равна нулю.

Крутящий момент с входного звена 3 через включенную фрикционную муфту 15 передается на водило 9 второго планетарного ряда, где разделяется и передается на водило 12 третьего планетарного ряда, а так же через коронную шестерню 10 второго планетарного ряда и связанную с ней солнечную шестерню 11 третьего планетарного ряда передается на водило 12 третьего планетарного ряда, где объединяется с потоком крутящего момента с водила 9 второго планетарного ряда и далее передается на коронную шестерню 13 третьего планетарного ряда, связанную непосредственно с выходным звеном 4.

При переключении на седьмую передачу переднего хода выключается тормоз 17 и включается тормоз 16, муфта 15 остается включенной. Таким образом, угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости водила 9 второго планетарного ряда, связанного с водилом 12 третьего планетарного ряда, а угловая скорость водила 6 первого планетарного ряда равна нулю.

Крутящий момент с входного звена 3 разделяется и через включенную фрикционную муфту 15 передается на водило 9 второго планетарного ряда, а так же через солнечную шестерню 5 первого планетарного ряда передается на коронную шестерню 7 первого планетарного ряда и связанную с ней солнечную шестерню 8 второго планетарного ряда и далее передается на водило 9 второго планетарного ряда, где объединяется с потоком крутящего момента с включенной фрикционной муфты 15. На водиле 9 второго планетарного ряда крутящий момент разделяется и передается на водило 12 третьего планетарного ряда, а так же через коронную шестерню 10 второго планетарного ряда и связанную с ней солнечную шестерню 11 третьего планетарного ряда передается на водило 12 третьего планетарного ряда, где объединяется с потоком крутящего момента с солнечной шестерни 11 третьего планетарного ряда и далее передается на коронную шестерню 13 третьего планетарного ряда, связанную непосредственно с выходным звеном 4.

На передаче заднего хода включается тормоз 16 и тормоз 19. Таким образом, угловая скорость водила 6 первого планетарного равна нулю, и угловая скорость коронной шестерни 10 второго планетарного ряда, связанной с солнечной шестерней 11 третьего планетарного ряда, равна нулю.

Крутящий момент с входного звена 3 через солнечную шестерню 5 первого планетарного ряда передается на коронную шестерню 7 первого планетарного ряда и связанную с ней солнечную шестерню 8 второго планетарного ряда и далее через водило 9 второго планетарного ряда и связанное с ним водило 12 третьего планетарного ряда передается на коронную шестерню 13 третьего планетарного ряда, связанную непосредственно с выходным звеном 4.

Настоящее изобретение позволяет в коробках передач, имеющих три планетарных ряда, обеспечить семь передач переднего хода и одну передачу заднего хода без увеличения количества планетарных рядов и существенного увеличения габаритов картера за счет увеличения числа элементов управления, а так же изменив последовательность попарного включения элементов управления.

Настоящее изобретение промышленно применимо, так как для его реализации не требуется специальной новой технологии и специального оборудования, кроме тех, что используются в машиностроении в производстве редукторов, в том числе и планетарных.