Гидромеханическая коробка передач

 

Изобретение относится к автотранспортному машиностроению. Гидромеханическая коробка передач содержит гидродинамический преобразователь крутящего момента, планетарный редуктор, составленный из двух планетарных рядов, три фрикционные муфты и три тормоза. Выходное звено гидродинамического преобразователя крутящего момента связано через отдельные управляемые фрикционные муфты с солнечными шестернями обоих планетарных рядов и водилом первого планетарного ряда. Солнечные шестерни обоих планетарных рядов связаны с картером через фрикционные тормоза. Водило первого планетарного ряда связано с коронной шестерней второго планетарного ряда через фрикционный тормоз с картером. Коронная шестерня первого планетарного ряда связана с водилом второго планетарного ряда. Ведущее звено кинематической цепи привода дифференциала ведущего моста расположено между вторым планетарным рядом и фрикционным тормозом солнечной шестерни этого ряда и связано с водилом второго планерного ряда. Расширены кинематические возможности коробки передач при сохранении габаритных показателей. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

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 гидродинамический преобразователь крутящего момента (гидротрансформатор), в котором кинетическая энергия рабочей жидкости используется для передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя на входное звено коробки передач. Далее расположена, как правило, 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 таких транспортных средств, как легковые автомобили, обусловлено возможностью получения малогабаритной компактной по компоновке конструкции, легко вписывающейся в ограниченное габаритами кузова пространство.

В настоящее время планетарные коробки передач, используемые для легковых автомобилей и обеспечивающие четыре передачи переднего хода, включают в себя два планетарных ряда. Для увеличения количества передач, например, для получения пяти передач переднего хода разработчики, занимающиеся проектированием и производством автоматических трансмиссий, используют третий планетарный ряд, что усложняет конструкцию коробки передач.

Известна гидромеханическая коробка передач, содержащая гидродинамический преобразователь крутящего момента и планетарный редуктор, водило первого планетарного ряда которого связано с коронной шестерней второго планетарного ряда и через фрикционный тормоз с картером, коронная шестерня первого планетарного ряда связана с водилом второго планетарного ряда, связанным с кинематической цепью привода дифференциала ведущего моста, а выходное звено гидродинамического преобразователя крутящего момента связано через отдельные управляемые фрикционные муфты с солнечными шестернями обоих планетарных рядов и водилом первого планетарного ряда, при этом солнечная шестерня первого планетарного ряда связана с картером через фрикционный тормоз (US, 5188575, F 16 D 25/10, 475-280, опубл. 23.02.93).

Данная коробка передач содержит для изменения отношения крутящего момента между входным и выходным звеньями три фрикционных муфты и два тормоза. В коробке прототипе переключение передач происходит за счет попарного включения пяти фрикционных элементов управления звеньями планетарных рядов. Это позволяет получить четыре передачи переднего хода и одну передачу заднего хода. Коробка передач имеет диапазон 4,12, передаточное отношение на первой передаче 2,84.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по увеличению числа передач переднего хода до пяти и диапазона до 4,62 при сохранении кинематической схемы коробки передач с двумя планетарными рядами. Достигаемый при этом технический результат заключается в расширении кинематических возможностей коробки передач при сохранении габаритных показателей.

Указанный технический результат достигается тем, что в гидромеханической коробке передач, содержащей гидродинамический преобразователь крутящего момента и планетарный редуктор, водило первого планетарного ряда которого связано с коронной шестерней второго планетарного ряда и через фрикционный тормоз с картером, имеющим торцовую крышку, коронная шестерня первого планетарного ряда связана с водилом второго планетарного ряда, связанным с ведущим звеном кинематической цепи привода дифференциала ведущего моста, а выходное звено гидродинамического преобразователя крутящего момента связано через отдельные управляемые фрикционные муфты с солнечными шестернями обоих планетарных рядов и водилом первого планетарного ряда, при этом солнечная шестерня первого планетарного ряда связана с картером через фрикционный тормоз, солнечная шестерня второго планетарного ряда снабжена фрикционным тормозом для ее связи с картером коробки передач, при этом фрикционный тормоз солнечной шестерни второго планетарного ряда смонтирован на валу этой шестерни в торцовой крышке картера коробки передач, а ведущее звено кинематической цепи привода дифференциала ведущего моста расположено между вторым планетарным рядом и фрикционным тормозом солнечной шестерни этого ряда.

При этом, кинематическая цепь привода дифференциала ведущего моста выполнена в виде цепной передачи, ведущим звеном которой является цепная звездочка, жестко связанная с трубчатым валом, охватывающим с возможностью вращения вал солнечной шестерни второго планетарного ряда и связанным с водилом этого ряда.

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

Оборудование солнечной шестерни второго планетарного ряда фрикционным тормозом и изменение порядка попарного включения фрикционных элементов управления позволило получить пять передач переднего хода и одну заднего хода при сохранении габаритов коробки передач.

Изменение конструкции и параметров солнечной шестерни, водила, сателлитов и зубчатых колес второго планетарного ряда в совокупности с известными признаками позволило расширить диапазон коробки передач до 4,62 за счет увеличения передаточного отношения на первой передаче до 3,19.

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 чертежами, где на фиг. 1 представлена кинематическая схема гидромеханической пятиступенчатой коробки передач для автоматической трансмиссии транспортного средства; на фиг. 2 - поперечный разрез пятиступенчатой коробки передач по фиг. 1, представленной в виде промышленного изделия.

Согласно изобретения гидромеханическая коробка передач содержит гидродинамический преобразователь крутящего момента и планетарный редуктор. Водило первого планетарного ряда этого редуктора связано с коронной шестерней второго планетарного ряда и через фрикционный тормоз с картером, имеющим торцовую крышку. Коронная шестерня первого планетарного ряда связана с водилом второго планетарного ряда, который связан с ведущим звеном кинематической цепи привода дифференциала ведущего моста. Выходное звено гидродинамического преобразователя крутящего момента связано через отдельные управляемые фрикционные муфты с солнечными шестернями обоих планетарных рядов и водилом первого планетарного ряда, а солнечная шестерня первого планетарного ряда связана с картером через фрикционный тормоз. Для получения пятой передачи переднего хода солнечная шестерня второго планетарного ряда снабжена фрикционным тормозом для ее связи с картером коробки передач, при этом указанный фрикционный тормоз смонтирован на валу этой шестерни в торцовой крышке картера коробки передач, а ведущее звено кинематической цепи привода дифференциала ведущего моста расположено между вторым планетарным рядом и фрикционным тормозом солнечной шестерни этого ряда.

Кинематическая цепь привода дифференциала ведущего моста выполнена в виде цепной передачи, ведущим звеном которой является цепная звездочка, жестко связанная с трубчатым валом, охватывающим с возможностью вращения вал солнечной шестерни второго планетарного ряда и связанным с водилом этого ряда.

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

Автоматическая гидромеханическая пятиступенчатая коробка передач содержит картер 1, гидродинамический преобразователь крутящего момента 2 (гидротрансформатор), входное звено 3, выходное звено 4 и планетарный редуктор, в состав которого входят планетарные ряды, три фрикционных муфты и три фрикционных тормоза.

В коробке передач согласно изобретения планетарный редуктор состоит из двух планетарных рядов. Передний (первый) планетарный ряд состоит из солнечной шестерни 5, водила 6 сателлитов и коронной шестерни 7 (эпицикла). Задний (второй) планетарный ряд состоит из солнечной шестерни 8, водила 9 сателлитов и коронной шестерни 10 (эпицикла). С выходного звена 4 крутящий момент передается через ряд шестерен зубчатого зацепления или цепную передачу на приводной вал 11 дифференциала 12 ведущего моста. Входное звено 3 соединяется фрикционной муфтой 13 с солнечной шестерней второго планетарного ряда, фрикционной муфтой 14 с солнечной шестерней первого планетарного ряда, фрикционной муфтой 15 с водилом 6 первого планетарного ряда.

Солнечная шестерня 8 второго планетарного ряда соединяется с картером 1 коробки передач фрикционным тормозом 16. Фрикционный тормоз 17 соединяет солнечную шестерню переднего планетарного ряда с картером 1 коробки передач. Фрикционный тормоз 18 соединяет с картером коробки передач связанные между собой водило первого планетарного ряда и коронную шестерню второго планетарного ряда.

Такое выполнение коробки передач по сравнению с известными 5-ю ступенчатыми коробками передач типа ZF 5HP-18, Mercedes 722.5 и др. позволяет получить пять передач переднего хода и одну передачу заднего хода, используя для этого два планетарных ряда (вместо трех) и шесть фрикционных элементов управления.

Фрикционный тормоз 16 солнечной шестерни 8 второго планетарного ряда смонтирован на валу 19 этой шестерни в торцовой крышке 20 картера 1 коробки передач.

Выходное звено 4 связано с ведущим звеном 21 кинематической цепи привода дифференциала 12 ведущего моста, при этом это ведущее звено 21 расположено между вторым планетарным рядом и фрикционным тормозом 16 солнечной шестерни этого ряда.

В случае исполнения кинематической цепи привода дифференциала ведущего моста в виде цепной передачи ведущим звеном является цепная звездочка 22, жестко связанная с трубчатым валом 23, охватывающим с возможностью вращения вал 19 солнечной шестерни 8 второго планетарного ряда, при этом вал 23 связан с водилом этого ряда.

Оснащение коробки передач пятой передачей переднего хода позволило внести изменения в передаточные отношения и порядок попарного включения фрикционных элементов управления. Изменение конструкции и параметров солнечной шестерни, водила, сателлитов и зубчатых колес второго планетарного ряда позволило расширить диапазон коробки передач до 4,62 за счет увеличения передаточного отношения на первой передаче до 3,19.

Предлагаемая согласно изобретения автоматическая коробка передач работает следующим образом.

После начала движения транспортного средства последовательным переключением передач от 1-й до 5-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 включаются тормоз 18 и муфта 13, то есть угловая скорость водила 6 равна нулю, а угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости солнечной шестерни 8 второго планетарного ряда. Крутящий момент с входного звена 3 через включенную фрикционную муфту 13 передается на солнечную шестерню 8 второго планетарного ряда, а с него на водило 9 второго планетарного ряда и связанное с ним выходное звено 4.

При переключении на вторую передачу тормоз 18 и муфта 13 выключаются и включается тормоз 16 и муфта 14, то есть угловая скорость солнечной шестерни 8 второго планетарного ряда равна нулю, а угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости солнечной шестерни первого планетарного ряда. Крутящий момент с входного звена 3 через включенную фрикционную муфту 14 передается на солнечную шестерню первого планетарного ряда и с него на водило 6 первого планетарного ряда и коронную шестерню 10 второго планетарного ряда, а с них на выходное звено 4.

При переключении на третью передачу выключается муфта 14 и включается муфта 15, тормоз 16 остается включенным. Таким образом, угловая скорость солнечной шестерни 8 второго планетарного ряда равна нулю, а угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости связанных жестко между собой или выполненных заодно водила 6 первого планетарного ряда и коронной шестерни 10 второго планетарного ряда. Крутящий момент с входного звена 3 через включенную фрикционную муфту 15 передается на связанные между собой водило 6 первого планетарного ряда и коронную шестерню 10 второго планетарного ряда, а с них - на выходное звено 4.

При переключении на четвертую передачу выключается тормоз 16 и включается муфта 13, муфта 15 остается включенной. Таким образом, угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости солнечной шестерни 8 второго планетарного ряда и равна угловой скорости связанных между собой водила первого планетарного ряда и коронной шестерни 10 второго планетарного ряда. Крутящий момент с входного звена 3 разделяется и через включенные фрикционные муфты 13 и 15 передается на солнечную шестерню 8 и коронную шестерню 10 второго планетарного ряда. На выходном звене 4 потоки моментов объединяются.

При переключении на пятую передачу выключается муфта 13 и включается тормоз 17, муфта 15 остается включенной. Таким образом, угловая скорость солнечной шестерни 5 первого планетарного ряда равна нулю, а угловая скорость входного звена 3 равна угловой скорости выполненных заодно водила первого планетарного ряда и коронной шестерни второго планетарного ряда. Крутящий момент с входного звена 3 через включенную фрикционную муфту 15 передается на водило 6 первого планетарного ряда, затем передается на коронное колесо 7 первого планетарного ряда, связанного непосредственно с выходным звеном 4.

Настоящее изобретение позволяет в коробках передач, имеющих два планетарных ряда, обеспечивающих четыре передачи переднего хода, организовать пятую передачу переднего хода без увеличения количества планетарных рядов и увеличения габаритов картера за счет размещения дополнительного элемента управления в торцовой крышке картера.

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.

Формула изобретения

1. Гидромеханическая коробка передач, содержащая гидродинамический преобразователь крутящего момента и планетарный редуктор, водило первого планетарного ряда которого связано с коронной шестерней второго планетарного ряда и через фрикционный тормоз с картером, имеющим торцовую крышку, коронная шестерня первого планетарного ряда связана с водилом второго планетарного ряда, связанным с ведущим звеном кинематической цепи привода дифференциала ведущего моста, а выходное звено гидродинамического преобразователя крутящего момента связано через отдельные управляемые фрикционные муфты с солнечными шестернями обоих планетарных рядов и водилом первого планетарного ряда, при этом солнечная шестерня первого планетарного ряда связана с картером через фрикционный тормоз, отличающаяся тем, что солнечная шестерня второго планетарного ряда снабжена фрикционным тормозом для ее связи с картером коробки передач, при этом фрикционный тормоз солнечной шестерни второго планетарного ряда смонтирован на валу этой шестерни в торцовой крышке картера коробки передач, а ведущее звено кинематической цепи привода дифференциала ведущего моста расположено между вторым планетарным рядом и фрикционным тормозом солнечной шестерни этого ряда.

2. Коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что кинематическая цепь привода дифференциала ведущего моста выполнена в виде цепной передачи, ведущим звеном которой является цепная звездочка, жестко связанная с трубчатым валом, охватывающим с возможностью вращения вал солнечной шестерни второго планетарного ряда и связанным с водилом этого ряда.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2