коробка передач

Формула изобретения

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

Описание изобретения к патенту

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

Крутящий момент и частота вращения вала двигателя преобразуются трансмиссией в соответствие условиям 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 и частоты вращения на движителе. Коробка передач также включает в себя фрикционные элементы управления, которые по своему назначению могут быть разделены на две группы: тормоза и муфты. Фрикционные муфты предназначены для связывания элементов планетарного механизма между собой. Фрикционные тормоза - для связывания элементов планетарного механизма с картером коробки передач.

Использование коробок передач планетарного типа в автоматических трансмиссиях транспортных средств обусловлено возможностью получения малогабаритной, удобной с точки зрения компоновки конструкции, легко вписывающейся в пространство, ограниченное габаритами кузова.

В настоящее время, планетарные коробки передач, применяемые на транспортных средствах и обеспечивающие семь передач переднего хода и одну заднего, включают в себя три планетарных ряда и шесть элементов управления.

Однако такие схемы не реализуют динамических характеристик, предъявляемых 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 необходимы для включения передачи, что, в свою очередь, приводит к усложнению системы управления.

Известна коробка передач, содержащая планетарный редуктор, водило первого планетарного ряда которого является выходным звеном коробки передач, водило второго планетарного ряда связано с коронной шестерней первого планетарного ряда, солнечная шестерня первого планетарного ряда связана с коронной шестерней второго планетарного ряда, солнечная шестерня второго планетарного ряда связана с солнечной шестерней третьего планетарного ряда и оснащена фрикционным тормозом для связи с картером коробки передач, входное звено связано с водилом третьего планетарного ряда и оснащено фрикционной муфтой для связи с водилом второго планетарного ряда, коронная шестерня третьего планетарного ряда связана фрикционным тормозом с картером коробки передач, коронная шестерня первого планетарного ряда оснащена фрикционным тормозом для ее связи с картером коробки передач, солнечная шестерня первого планетарного ряда оснащена фрикционным тормозом для связи с картером коробки передач, солнечная шестерня второго планетарного ряда оснащена фрикционной муфтой для связи с водилом третьего планетарного ряда (US 6679802, фиг.11А, F16H 3/66, от 28.08.2003 года).

Коробка передач - прототип содержит для изменения отношения крутящего момента между входным и выходным звеньями три фрикционные муфты и три фрикционных тормоза. В коробке-прототипе переключение передач происходит за счет попарного включения пяти фрикционных элементов управления и одной управляемой зубчатой муфты. Это позволяет получить семь передач переднего хода и одну передачу заднего хода.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по обеспечению требуемых динамических характеристик транспортного средства при использовании возможно меньшего количества элементов управления. Достигаемый при этом технический результат заключается в снижении числа фрикционных элементов управления, упрощении электронной гидравлической системы управления, упрощении конструкции корпуса, возможности получить более надежную и компактную конструкцию коробки передач, уменьшении числа деталей в конструкции, снижении тепловых нагрузок в связи с применением управляемой зубчатой муфты вместо фрикционного управляемого элемента.

Указанный технический результат достигается тем, что коробка передач содержит планетарный редуктор, водило первого планетарного ряда которого является выходным звеном коробки передач, водило второго планетарного ряда связано с коронной шестерней первого планетарного ряда, солнечная шестерня первого планетарного ряда связана с коронной шестерней второго планетарного ряда, солнечная шестерня второго планетарного ряда связана с солнечной шестерней третьего планетарного ряда и оснащена фрикционным тормозом для связи с картером коробки передач, входное звено связано с водилом третьего планетарного рада и оснащено фрикционной муфтой для связи с водилом второго планетарного ряда, коронная шестерня третьего планетарного рада связана фрикционным тормозом с картером коробки передач, коронная шестерня первого планетарного ряда оснащена фрикционным тормозом для ее связи с картером коробки передач, солнечная шестерня первого планетарного ряда оснащена зубчатой муфтой для связи с картером коробки передач, входное звено оснащено фрикционной муфтой для связи с солнечной шестерней первого планетарного рада, 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 представлена кинематическая схема механической семиступенчатой коробки передач для трансмиссии транспортного средства с одной передачей заднего хода.

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

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

Автоматическая механическая коробка передач, реализующая семь 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, три фрикционных тормоза и одна зубчатая муфта.

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 7 первого планетарного ряда и водилом 9 второго планетарного ряда. Входное звено 3 связано фрикционной муфтой 15 со связанными между собой коронной шестерней 10 второго планетарного ряда и солнечной шестерней 5 первого планетарного ряда. Водило 12 третьего планетарного ряда связано с входным звеном 3. Входное звено 3 связано с гасителем крутильных колебаний 2. Зубчатая муфта 16 соединяет с картером 1 коробки передач связанные между собой коронную шестерню 10 второго планетарного ряда и солнечную шестерню 5 первого планетарного ряда. Фрикционный тормоз 17 соединяет с картером 1 коробки передач связанные между собой коронную шестерню 7 первого планетарного ряда и водило 9 второго планетарного ряда. Фрикционный тормоз 18 соединяет с картером 1 коробки передач связанные между собой солнечную шестерню 11 третьего планетарного ряда и солнечную шестерню 8 второго планетарного ряда. Коронная шестерня 13 третьего планетарного ряда связана с картером 1 коробки передач фрикционным тормозом 19. Водило 6 первого планетарного ряда связано с выходным звеном 4 коробки передач.

Такое выполнение коробки передач по сравнению с известными 7-ступенчатыми 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, пять фрикционных элементов управления и одну управляемую зубчатую муфту. При этом в предлагаемой схеме не происходит разрыва мощности при переключении передач.

Оснащение коробки передач зубчатой муфтой позволило снизить количество фрикционных элементов управления, упростить электронную гидравлическую систему управления, упростить конструкцию корпуса, позволило получить более компактную конструкцию коробки передач и уменьшить число деталей в конструкции, а также снизить тепловые нагрузки на коробку передач. Оснащение коробки седьмой передачей переднего хода позволило внести изменения в передаточные отношения и порядок попарного включения фрикционных элементов управления, а также 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 элементов управления позволили добиться того, что при переключении отсутствует разрыв мощности. Также удалось улучшить динамические характеристики коробки передач и расширить кинематические возможности коробки передач, увеличить ее долговечность, а также 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 17 и 19, то есть угловая скорость коронной шестерни 13 третьего планетарного ряда и водила 9 второго планетарного ряда, связанного с коронной шестерней 7 первого планетарного ряда, равна нулю.

Крутящий момент с входного звена 3 через водило 12 третьего планетарного ряда передается на солнечную шестерню 11 третьего 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 5 первого планетарного ряда передается на водило 6 первого планетарного ряда, связанное непосредственно с выходным звеном 4.

При переключении на вторую передачу переднего хода тормоз 19 выключается и включается муфта 15, тормоз 17 остается включенным. Таким образом, угловая скорость водила 9 второго планетарного ряда, связанного с коронной шестерней 7 первого планетарного ряда, равна нулю, а угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости солнечной шестерни 5 первого планетарного ряда, связанной с коронной шестерней 10 второго планетарного ряда.

Крутящий момент с входного звена 3 через включенную фрикционную муфту 15 передается на солнечную шестерню 5 первого планетарного ряда и далее на водило 6 первого планетарного ряда, связанное непосредственно с выходным звеном 4.

При переключении на третью передачу переднего хода выключается тормоз 17 и включается тормоз 19, муфта 15 остается включенной. Таким образом, угловая скорость коронной шестерни 13 третьего планетарного ряда равна нулю, а угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости солнечной шестерни 5 первого планетарного ряда, связанной с коронной шестерней 10 второго планетарного ряда.

Крутящий момент с входного звена 3 через включенную фрикционную муфту 15 передается на солнечную шестерню 5 первого планетарного ряда, где разделяется и передается на водило 6 первого планетарного ряда, а также на коронную шестерню 10 второго планетарного ряда и далее на водило 9 второго планетарного ряда, где разделяется на два потока. Первый поток крутящего момента через коронную шестерню 7 первого планетарного ряда передается на водило 6 первого планетарного ряда, где объединяется с потоком крутящего момента с солнечной шестерни 5 первого планетарного ряда и далее передается на выходное звено 4. Второй поток крутящего момента передается через солнечную шестерню 8 второго планетарного ряда и связанную с ней солнечную шестерню 11 третьего планетарного ряда на водило 12 третьего планетарного ряда и далее объединяется с потоком крутящего момента с входного звена 3.

При переключении на четвертую передачу переднего хода выключается тормоз 19 и включается тормоз 18, муфта 15 остается включенной. Таким образом, угловая скорость солнечной шестерни 11 третьего планетарного ряда, связанной с солнечной шестерней 8 второго планетарного ряда, равна нулю, а угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости солнечной шестерни 5 первого планетарного ряда, связанной с коронной шестерней 10 второго планетарного ряда.

Крутящий момент с входного звена 3 через включенную фрикционную муфту 15 передается на солнечную шестерню 5 первого планетарного ряда, где разделяется и передается на водило 6 первого планетарного ряда, а также через коронную шестерню 10 второго планетарного ряда передается на водило 9 второго планетарного ряда и связанную с ним коронную шестерню 7 первого планетарного ряда и далее на водило 6 первого планетарного ряда, где объединяется с потоком крутящего момента с солнечной шестерни 5 первого планетарного ряда и далее передается на выходное звено 4.

При переключении на пятую передачу переднего хода выключается тормоз 18 и включается муфта 14, муфта 15 остается включенной. Таким образом, угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости коронной шестерни 7 первого планетарного ряда, связанной с водилом 9 второго планетарного ряда, а угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости солнечной шестерни 5 первого планетарного ряда, связанной с коронной шестерней 10 второго планетарного ряда.

Крутящий момент с входного звена 3 разделяется и через включенную фрикционную муфту 15 передается на солнечную шестерню 5 первого планетарного ряда и далее на водило 6 первого планетарного ряда, а также через включенную фрикционную муфту 14 передается на водило 9 второго планетарного ряда и связанную с ним коронную шестерню 7 первого планетарного ряда и далее на водило 6 первого планетарного ряда, где объединяется с потоком крутящего момента с солнечной шестерни 11 третьего планетарного ряда и передается на выходное звено 4.

При переключении на шестую передачу переднего хода выключается муфта 15 и включается тормоз 18, муфта 14 остается включенной. Таким образом, угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости коронной шестерни 7 первого планетарного ряда, связанной с водилом 9 второго планетарного ряда, а угловая скорость солнечной шестерни 8 второго планетарного ряда, связанной с солнечной шестерней 11 третьего планетарного ряда, рана нулю.

Крутящий момент с входного звена 3 через включенную фрикционную муфту 14 передается на водило 9 второго планетарного ряда, где разделяется и через коронную шестерню 10 второго планетарного ряда и связанную с ней солнечную шестерню 5 первого планетарного ряда передается на водило 6 первого планетарного ряда, а также через коронную шестерню 7 первого планетарного ряда передается на водило 6 первого планетарного ряда, где объединяется с потоком крутящего момента с солнечной шестерни 5 первого планетарного ряда и далее передается на выходное звено 4.

При переключении на седьмую передачу переднего хода выключается тормоз 18 и включается тормоз 19, муфта 14 остается включенной. Таким образом, угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости коронной шестерни 7 первого планетарного ряда, связанной с водилом 9 второго планетарного ряда, а угловая скорость коронной шестерни 13 третьего планетарного ряда рана нулю.

Крутящий момент с входного звена 3 разделяется и через включенную фрикционную муфту 14 передается на водило 9 второго планетарного ряда, а также через водило 12 третьего планетарного ряда передается на солнечную шестерню 11 третьего 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 14. На водиле 9 второго планетарного ряда крутящий момент разделяется и передается через коронную шестерню первого планетарного ряда на водило 6 первого планетарного ряда, а также через коронную шестерню 10 второго планетарного ряда и связанную с ней солнечную шестерню 5 первого планетарного ряда на водило 6 первого планетарного ряда, где объединяется с потоком крутящего момента с коронной шестерни 7 первого планетарного ряда и далее передается на выходное звено 4.

На передаче заднего хода включается зубчатая муфта 16 и тормоз 19. Таким образом, угловая скорость коронной шестерни 13 третьего планетарного равна нулю, и угловая скорость коронной шестерни 10 второго планетарного ряда, связанной с солнечной шестерней 5 первого планетарного ряда, равна нулю.

Крутящий момент с входного звена 3 через водило 12 третьего планетарного ряда передается на солнечную шестерню 11 третьего планетарного ряда и связанную с ней солнечную шестерню 8 второго планетарного ряда и далее через водило 9 второго планетарного ряда и связанную с ним коронную шестерню 7 первого планетарного ряда передается на водило 6 первого планетарного ряда, связанное 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 и применения зубчатых муфт, а также 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.