Многоступенчатая коробка передач
Изобретение относится к многоступенчатой коробке передач планетарного типа. Коробка с девятью передачами переднего хода и одной передачей заднего хода включает четыре планетарных ряда (Р1, Р2, Р3, Р4), восемь вращающихся валов (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) и шесть переключающих элементов (03, 05, 07, 13, 16, 18). Первый и второй планетарный ряд (P1, P2) образуют переключаемый передний делитель, а третий и четвертый планетарный ряд (Р3, Р4) образуют основную зубчатую передачу. Водила первого и второго планетарного ряда (Р1, P2) сочленены между собой посредством вала (4), который соединен с элементом основной зубчатой передачи. Коронная шестерня первого планетарного ряда (Р1) сочленена с солнечной шестерней второго планетарного ряда (P2) через вал (8), который выполнен с возможностью разъемного соединения с первичным валом (1) через муфту (18). Солнечная шестерня первого планетарного ряда (Р1) передач посредством вала (3) выполнена с возможностью сочленения с корпусом (G) коробки через тормоз (03) и выполнена с возможностью разъемного соединения с первичным валом (1) через муфту (13). Коронная шестерня второго планетарного ряда (P2) посредством вала (5) выполнена с возможностью сочленения с корпусом (G) коробки передач через тормоз (05). При этом вал (7) постоянно соединен с одним элементом основной зубчатой передачи и выполнен с возможностью сочленения с корпусом (G) коробки передач через тормоз (07). Вал (6) постоянно соединен с другим элементом основной зубчатой передачи и выполнен с возможностью разъемного соединения с первичным валом через муфту (16). Вторичный вал (2) постоянно соединен с одним другим элементом основной зубчатой передачи. Достигается упрощение конструкции коробки передач. 13 з.п. ф-лы, 8 ил.
Данное изобретение относится к многоступенчатой коробке передач планетарного типа, прежде всего автоматической коробке передач для безрельсового транспортного средства согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Автоматические коробки передач, прежде всего для безрельсовых транспортных средств, согласно уровню техники содержат планетарные ряды, которые переключаются с помощью фрикционных или же переключающих элементов, такие как муфты и тормоза, и обычно соединены с подлежащим проскальзывающему эффекту и факультативно снабженным сцеплением блокирования элементом трогания автомобиля с места, таким как, например, гидродинамический преобразователь крутящего момента или гидродинамическая муфта.
Подобная коробка передач известна из ЕР 0434525 А1. По существу, она содержит первичный вал и вторичный вал, которые расположены параллельно друг другу, расположенную концентрически к вторичному валу двойную планетарную зубчатую передачу, и пять переключающих элементов в форме трех муфт и двух тормозов, факультативное блокирование которых определяет в каждом случае попарно разные передаточные числа ступени коробки передач между первичным валом и вторичным валом. При этом коробка передач имеет передний делитель и два пути передачи мощности, так что за счет избирательного попарного зацепления пяти переключающих элементов получают шесть передач переднего хода.
При этом в первом пути передачи мощности для передачи крутящего момента от переднего делителя к двум элементам двойной планетарной зубчатой передачи необходимы две муфты. Эти муфты расположены в направлении силового потока по существу за передним делителем в направлении двойной планетарной зубчатой передачи. Во втором пути передачи мощности предусмотрена другая муфта, которая разъемно соединена с другим элементом двойной планетарной зубчатой передачи. При этом муфты расположены таким образом, что обойма внутренних фрикционных дисков образует отбор мощности.
Затем из DE 19949507 А1 заявителя известна многоступенчатая коробка передач, в которой на первичном валу расположены два непереключаемых передних делителя, которые со стороны выхода вырабатывают два числа оборотов, которые, наряду с числом оборотов первичного вала, посредством избирательного замыкания используемых переключаемых элементов выполнены с возможностью факультативного переключения на воздействующую на вторичный вал переключаемую двойную планетарную зубчатую передачу таким образом, что для переключения с одной передачи на соответственно следующую, более высокую или более низкую передачу из обоих задействованных переключающих элементов в каждом случае должен включаться или выключаться только один переключающий элемент.
Из DE 19912480 А1 известна автоматически переключаемая автомобильная коробка передач с тремя планетарными рядами с водилом, а также тремя тормозами и двумя муфтами для переключения шести передач переднего хода и одной передачи заднего хода и с первичным и вторичным валом. Автоматически переключаемая автомобильная коробка передач выполнена таким образом, что первичный вал непосредственно соединен с солнечной шестерней второго планетарного ряда и что первичный вал через первую муфту является соединяемым с солнечной шестерней первого планетарного ряда и/или через вторую муфту - с водилом первого планетарного ряда. Дополнительно или альтернативно, солнечная шестерня первого планетарного ряда через первый тормоз является соединяемой с корпусом коробки передач и/или водило первого планетарного ряда через второй тормоз - с корпусом и/или солнечная шестерня третьего планетарного ряда через третий тормоз - с корпусом.
Затем из DE 10213820 А1 известна многоступенчатая автоматическая коробка передач, содержащая первый входной путь Т1 первого передаточного отношения; второй входной путь Т2, который имеет большее передаточное отношение, чем этот входной путь Т1; планетарную зубчатую передачу с четырьмя элементами, при этом четырьмя элементами являются первый элемент, второй элемент, третий элемент и четвертый элемент в последовательности элементов на диаграмме частоты вращения; муфту С-2, которая передает вращение входного пути Т2 на первый элемент S3; муфту С-1, которая передает вращение с входного пути Т1 на четвертый элемент S2; муфту С-4, которая передает вращение с входного пути Т1 на первый элемент; муфту С-3, которая передает вращение с входного пути Т1 на второй элемент С3; тормоз В-1, который осуществляет зацепление с четвертым элементом; тормоз В-2, который осуществляет зацепление с вторым элементом; и ведомый элемент, который сочленен с третьим элементом R3.
В рамках DE 10115983 А1 заявителя описывается многоступенчатая коробка передач с первичным валом, который соединен с передним делителем, с вторичным валом, который соединен с задним делителем и максимально с семью переключающими элементами, посредством факультативного переключения которых переключаются по меньшей мере семь передач переднего хода без включения делителя коробки передач. Передний делитель образован из одной предвключенной планетарной зубчатой передачи или максимально из двух непереключаемых, сочлененных с первой предвключенной планетарной зубчатой передачей предвключенных планетарных зубчатых передач, при этом задний делитель выполнен в виде четырехвальной коробки передач с двумя водилами с двумя переключаемыми задними планетарными зубчатыми передачами и имеет четыре свободных вала. Первый свободный вал этой четырехвальной коробки передач с двумя водилами соединен с первым переключающим элементом, второй свободный вал - со вторым и третьим переключающим элементом, третий свободный вал - с четвертым и пятым переключающим элементом и четвертый свободный вал соединен с вторичным валом. Для многоступенчатой коробки передач в общей сложности с шестью переключающими элементами согласно изобретению предлагается дополнительно соединить третий свободный вал или первый свободный вал заднего делителя с шестым переключающим элементом. Для многоступенчатой коробки передач в общей сложности с семью переключающими элементами согласно изобретению предлагается третий свободный вал дополнительно соединить с шестым переключающим элементом D', а первый свободный вал - с седьмым переключающим элементом.
Далее, в рамках DE 10115987 заявителя описана многоступенчатая коробка передач по меньшей мере с семью передачами. Это коробка передач, наряду с первичным и вторичным валом, состоит из непереключаемого переднего делителя и переключаемой заднего делителя в форме четырехвальной коробки передач с двумя водилами. Передний делитель состоит из первой планетарной зубчатой передачи, которая наряду с частотой вращения на входе первичного вала, также предлагает вторую частоту вращения, которая факультативно может передаваться на задний делитель. Задний делитель состоит из двух переключаемых планетарных зубчатых передач, которые с шестью переключающими элементами могут переключать по меньшей мере семь передач, при этом образуются два пути передачи мощности. При этом в каждом процессе переключения предпочтительным образом постоянно предотвращаются включения делителя коробки передач.
Далее, 9-ступенчатая коробка передач известна из DE 2936969. Она содержит восемь переключающих элементом и четыре зубчатые передачи, при этом одна зубчатая передача служит в качестве переднего редуктора коробки передач и основная коробка передач имеет передачу Симпсона и другую зубчатую передачу, служащую в качестве реверсивной передачи.
Другие многоступенчатые коробки передач известны, например, из DE 102004040597 А1, DE 102005010210 А1 и DE 102006006637 А1 заявителя.
Документ DE 102006006636 A1 описывает планетарную коробку передач четырьмя планетарными рядами, а также соответственно тормозами и муфтами, в которой возможно осуществление девяти ступеней переднего хода и одной ступени заднего хода.
Автоматически переключаемые автомобильные коробки передач планетарного типа уже многократно описаны в уровне техники и подлежат постоянному усовершенствованию и улучшению. Так, эти коробки передач должны требовать незначительных затрат на изготовление, прежде всего незначительно количество переключающих элементов, и при последовательном подключении должны предотвращать двойные переключения, так что при переключениях в определенных группах передач в каждом случае меняется только один переключающий элемент.
В основу данного изобретения положена задача разработки многоступенчатой коробки передач вышеназванного типа, которая имеет по меньшей мере девять передач переднего хода и по меньшей мере одну передачу заднего хода с достаточным передаточным отношением, в которой оптимизированы конструкционные затраты и конструктивные размеры, прежде всего конструктивная длина или же вес, и, кроме того, улучшена эффективность относительно потерь на сопротивление движению и потерь на трение в зубчатом зацеплении. Кроме того, в многоступенчатой передаче согласно изобретению на переключающие элементы должны воздействовать незначительные опорные моменты. Прежде всего коробка передач согласно изобретению должна подходить для фронтально-поперечного выполнения.
Эта задача согласно изобретению решена посредством признаков пункта 1 формулы изобретения. Другие преимущества и предпочтительные варианты следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.
Согласно этому предлагается многоступенчатая коробка передач планетарного тира, которая имеет привод и отбор мощности, которые расположены в одном корпусе. Помимо этого предусмотрены по меньшей мере четыре планетарных ряда, именуемые далее первым, вторым, третьим и четвертым планетарными рядами, по меньшей мере восемь вращающихся валов, именуемые далее первичным валом, вторичным валом, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым и восьмым валами, а также по меньшей мере шесть переключающих элементов, включающие в себя тормоза и муфты, избирательное зацепление которых обуславливает разные передаточные отношения между приводом и отбором мощности, так что имеется возможность осуществления предпочтительно девяти передач переднего хода и одной передачи заднего хода.
Согласно изобретению первый и второй планетарный ряд, выполненные в виде планетарного ряда с отрицательным внутренним передаточным соотношением, образуют переключаемый передний делитель, при этом третий и четвертый планетарный ряд образуют основную зубчатую передачу.
Согласно изобретению в многоступенчатой коробке передач предусмотрено, что водила первого и второго планетарного ряда сочленены между собой посредством четвертого вала, который соединен с элементом основной зубчатой передачи, что коронная шестерня первого планетарного ряда сочленена с солнечной шестерней второго планетарного ряда посредством восьмого вала, который посредством первой муфты выполнен с возможностью разъемного соединения с первичным валом, и что солнечная шестерня первого планетарного ряда посредством третьего вала выполнена с возможностью сочленения с корпусом коробки передач посредством первого тормоза и выполнена с возможностью разъемного соединения с первичным валом посредством второй муфты, при этом коронная шестерня второго планетарного ряда посредством пятого вала выполнена с возможностью сочленения с корпусом коробки передач посредством второго тормоза.
Согласно изобретению седьмой вал постоянно соединен по меньшей мере с одним элементом основной зубчатой передачи и выполнен с возможностью сочленения с корпусом коробки передач посредством третьего тормоза, при этом шестой вал постоянно соединен по меньшей мере с одним другим элементом основной зубчатой передачи и выполнен с возможностью разъемного соединения с первичным валом посредством третьей муфты, и вторичный вал постоянно соединен по меньшей мере с одним другим элементом основной зубчатой передачи.
Согласно первой форме осуществления изобретения четвертый вал постоянно соединен с коронной шестерней третьего планетарного ряда, при этом шестой вал постоянно соединен с коронной шестерней четвертого планетарного ряда и водилом третьего планетарного ряда и выполнен с возможностью разъемного соединения с первичным валом посредством третьей муфты. Помимо этого седьмой вал постоянно соединен с солнечными шестернями третьего и четвертого планетарного ряда и выполнен с возможностью сочленения с корпусом коробки передач посредством третьего тормоза. Отбор мощности происходит посредством вторичного вала, постоянно соединенного с водилом четвертого планетарного ряда.
Согласно одному предпочтительному усовершенствованию основная зубчатая передача выполнена в виде зубчатой передачи Симпсона с общей третьей солнечной шестерней, двумя водилами и двумя коронными шестернями.
В рамках следующей формы осуществления изобретения предлагается, что четвертый вал постоянно соединен с солнечной шестерней третьего планетарного ряда, при этом шестой вал постоянно соединен с коронной шестерней четвертого планетарного ряда и водилом третьего планетарного ряда и с возможностью разъема соединен с первичным валом посредством третьей муфты, и при этом седьмой вал постоянно соединен с солнечной шестерней четвертого планетарного ряда и выполнен с возможностью сочленения с корпусом коробки передач посредством третьего тормоза. Далее, вторичный вал постоянно соединен с коронной шестерней третьего планетарного ряда и с водилом четвертого планетарного ряда.
Согласно третьей форме осуществления изобретения третий и четвертый планетарный ряд объединены или же сведены в передачу Равиньо с общим водилом и общей коронной шестерней.
При этом четвертый вал постоянно соединен с первой солнечной шестерней передачи Равиньо, при этом шестой вал постоянно соединен с коронной шестерней передачи Равиньо и выполнен с возможностью разъемного соединения с первичным валом посредством третьей муфты, и при этом седьмой вал постоянно соединен со второй солнечной шестерней передачи Равиньо и выполнен с возможностью сочленения с корпусом коробки передач посредством третьего тормоза. В этой форме осуществления отбор мощности происходит посредством водила передачи Равиньо.
При осуществлении третьего и четвертого планетарного ряда в виде передачи Равиньо альтернативно может предусмотрено, что четвертый вал соединен с солнечной шестерней передачи Равиньо, при этом шестой вал соединен с общим водилом и соединен с возможностью разъема с первичным валом посредством третьей муфты. Помимо этого седьмой вал соединен с солнечной шестерней передачи Равиньо и посредством третьего тормоза выполнен с возможностью сочленения с корпусом коробки передач, при этом отбор мощности происходит посредством общей коронной шестерни передачи Равиньо.
За счет предлагаемого выполнения многоступенчатой коробки передач имеют место передаточные отношения, подходящие прежде всего для легковых автомобилей, а также значительное увеличение общего передаточного отношения многоступенчатой коробки передач, посредством чего обуславливается улучшение комфортабельности езды и значительное уменьшение расхода.
Кроме того, с применением многоступенчатой коробки передач согласно изобретению за счет незначительного количества переключающих элементов значительно уменьшаются конструкционные расходы. Предпочтительным образом, с применением многоступенчатой коробки передач согласно изобретению является возможным осуществить трогание автомобиля с места с помощью гидродинамического преобразователя, внешнего сцепления, включаемого при трогании автомобиля с места, или также с помощью других подходящих внешних элементов трогания автомобиля с места. Также допустимо осуществлять процесс трогания автомобиля с места с помощью интегрированного в коробке передач пускового элемента. Предпочтительно подходит переключающий элемент, который приводится в действие при первой передаче переднего хода и при передаче заднего хода.
Помимо этого в многоступенчатой коробке передач согласно изобретению имеет место очень хорошая эффективность в основных передачах относительно потерь на сопротивление движению и потерь на трение в зубчатом зацеплении.
Также имеют место незначительные моменты в переключающих элементах и в планетарных рядах многоступенчатой коробки передач, за счет чего предпочтительным образом в многоступенчатой коробке передач уменьшается износ. Кроме того, благодаря незначительным моментам становятся возможными небольшие конструктивные размеры, за счет чего уменьшается требуемое пространство для установки и соответствующие расходы. Помимо этого также присутствуют незначительные скорости вращения валов, переключающих элементов и планетарных передач.
Кроме того, коробка передач согласно изобретению задумана таким образом, что становится возможным подгонка к различным трансмиссионным формам как в направлении силового потока, так и в пространственном отношении.
Далее изобретение объясняется более подробно со ссылкой на прилагаемые фигуры. На них изображены:
Фигура 1: схематичный вид предпочтительной формы осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению;
Фигура 2: схематичный вид другой предпочтительной формы осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению;
Фигура 3: схематичный вид третьей предпочтительной формы осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению;
Фигура 4: примерная схема переключения передач для многоступенчатой коробки передач согласно фигурам 1, 2 и 3;
Фигура 5: схематичный вид другой предпочтительной формы осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению;
Фигура 6: схематичный вид пятой предпочтительной формы осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению;
Фигура 7: схематичный вид шестой предпочтительной формы осуществления многоступенчатой коробки передач согласно изобретению;
Фигура 8: примерная схема переключения передач для многоступенчатой коробки передач согласно фигурам 5, 6 и 7.
На фигуре 1 изображена многофункциональная коробка передач согласно изобретению с первичным валом 1 и вторичным валом 2, которые расположены в одном корпусе G. Предусмотрены четыре планетарных ряда Р1, Р2, Р3 и Р4, при этом первый и второй планетарный ряд Р1, Р2, которые предпочтительно выполнены в виде планетарных рядов с отрицательным внутренним передаточным отношением, образуют переключаемый передний делитель, и при этом третий и четвертый планетарный ряд Р3, Р4 образуют основную зубчатую передачу.
Как видно на фигуре 1, предусмотрены шесть переключающих элементов, а именно три тормоза 03, 05, 07 и три муфты 13, 16 и 18.
Пространственное расположение переключающих элементов может быть любым и ограничивается только габаритами и наружным формообразованием.
С помощью этих переключающих элементов может быть осуществлено избирательное переключение девяти передач переднего хода и одной передачи заднего хода. Многоступенчатая коробка передач согласно изобретению имеет в общей сложности восемь вращающихся валов, а именно валы 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8.
Согласно изобретению в многоступенчатой коробке передач согласно фигуре 1 предусмотрено, что водила первого и второго планетарного ряда Р1, Р2 сочленены между собой посредством вала 4, который соединен с коронной шестерней планетарного ряда Р3 основной зубчатой передачи, при этом коронная шестерня первого планетарного ряда Р1 сочленена с солнечной шестерней второго планетарного ряда Р2 посредством вала 8, который через муфту 18 с возможностью разъема соединен с первичным валом 1.
Помимо этого солнечная шестерня первого планетарного ряда Р1 посредством вала 3 выполнена с возможностью сочленения с корпусом G коробки передач через тормоз 03, а через муфту 13 - выполнена с возможностью разъемного соединения с первичным валом 1, при этом коронная шестерня второго планетарного ряда Р2 посредством вала 5 сочленена с корпусом G коробки передач посредством тормоза 05. Предпочтительно муфта 13 и тормоз 03 имеют общую обойму внутренних фрикционных дисков.
Как видно на фигуре 1, вал 6 постоянно соединен с коронной шестерней четвертого планетарного ряда Р4 и водилом третьего планетарного ряда и посредством муфты 16 выполнен с возможностью разъемного соединения с первичным валом 1, при этом вал 7 постоянно соединен с солнечными шестернями третьего и четвертого планетарного ряда Р3, Р4, а через тормоз 07 - выполнен с возможностью сочленения с корпусом G коробки передач, и при этом отбор мощности происходит посредством вторичного вала 2, постоянно соединенного с водилом четвертого планетарного ряда Р4.
В показанном примере основная зубчатая передача, содержащая третий и четвертый планетарный ряд, выполнена в виде зубчатой передачи Симпсона с общей широкой солнечной шестерней, двумя водилами и двумя коронными шестернями, при этом вал 7 соединен с общей солнечной шестерней.
Альтернативно осуществлению в виде зубчатой передачи Симпсона планетарные ряды Р3, Р4 могут быть выполнены в виде раздельных зубчатых рядов.
Далее, муфта 16 при осевом рассмотрении расположена в направлении силового замыкания, так что осуществляется расположение в последовательности: муфта 16, Р4, Р3, Р2, Р1.
В показанном примере осуществления, который подходит прежде всего для фронтально-поперечного выполнения, а также в последующих примерах образующие передний делитель планетарные ряды Р1, Р2 при радиальном рассмотрении расположены друг над другом, посредством чего в общей сложности четыре планетарных ряда предпочтительным образом в пространственном отношении при осевом рассмотрении ограничиваются тремя уровнями зубчатых передач. Прежде всего это расположение может быть возможным тогда, когда передаточные отношения планетарных передач Р1 и Р2 достаточно малы. В рамках последующих форм осуществления также возможно, что образующие передний делитель планетарные ряды Р1, Р2 при осевом рассмотрении расположены рядом друг с другом.
Помимо этого, как показано на фигуре 1, а также на следующих фигурах, муфта 18 и/или тормоз 07 могут быть выполнены в виде переключающих элементов с геометрическим замыканием или же в виде кулачковых переключающих элементов, что обуславливает уменьшение моментов ведения. Использование переключающих элементов с силовым замыканием является возможным тогда, когда эти переключающие элементы отключаются исключительно при переключении с низших передач на высшие, как пояснено с помощью описания фигуры 4. Другие переключающие элементы выполнены предпочтительно в виде фрикционных переключающих элементов. Предпочтительно муфта 18 при осевом рассмотрении расположена между основной зубчатой передачей и передним делителем.
Показанный на фиг.2 пример осуществления отличается от примера осуществления согласно фигуре 1 тем, что муфта 16, которая с возможностью разъема соединяет первичный вал 1 с валом, расположена при осевом рассмотрении между третьим и четвертым планетарным рядом или же между основной зубчатой передачей и передним делителем, что предпочтительным образом приводит к тому, что уменьшаются или предотвращаются ощутимые скрежещущие шумы.
Предметом фигуры 3 является пример осуществления, который показывает коробку передач согласно изобретению в стандартном выполнении с соосным приводом и отбором мощности. Отличие от примера осуществления согласно фигуре 2 состоит в том, что планетарные ряды Р3, Р4 основной зубчатой передачи расположены в обратной последовательности, так что при осевом рассмотрении получается расположение в последовательности Р3, Р4, Р2, Р1. Также и в этом случае муфта 16 при осевом рассмотрении расположена предпочтительно между основной зубчатой передачей и передним делителем.
На фигуре 4 изображена примерная схема переключения передач многоступенчатой коробки передач согласно фигурам 1, 2 и 3, при этом предполагается, что муфты 18 и тормоз 07 выполнены в виде кулачковых переключающих элементов (то есть в виде кулачковой муфты или же кулачкового тормоза). Для каждой передачи (за исключением четвертой передачи) замыкаются три переключающих элемента. Из схемы переключения передач можно в качестве примера сделать вывод о соответствующих передаточных отношениях i отдельных ступеней коробки передач и определяемых из этого передаточных интервалах или же интервалах передаточных чисел φ соседних ступеней.
Типичными значениями для передаточных отношений планетарных передач Р1, Р2, Р3 и Р4 являются соответственно -1,80, -1,50, -2,80 и -2,80. На фигуре 4 видно, что при последовательном переключении предотвращаются двойные переключения или же включения делителя коробки передач, так как две соседние ступени коробки передач совместно используют два переключающих элемента. Далее становится видно, что при малых передаточных интервалах достигается большое передаточное отношение.
Помимо этого предпочтительным образом в главных передачах открыто незначительное количество фрикционных переключающих элементов. Например, на восьмой и девятой передаче открыт только один фрикционный переключающий элемент, при этом на пятой, шестой и седьмой передаче два фрикционных переключающих элемента не требуются. Благодаря этому уменьшаются моменты ведения за счет незначительного расстояния между поверхностями трения фрикционного элемента в открытом состоянии и содержащегося в нем масла или же масляно-воздушной смеси.
Первая передача образуется посредством замыкания муфт 18 и тормозов 05 и 07, вторая передача - посредством замыкания тормозов 03 и 07 и муфты 18, третья передача - посредством замыкания тормоза 07 и муфт 13 и 18, а четвертая передача - посредством замыкания тормоза 07 и муфты 16. Четвертая передача осуществляется только основной зубчатой передачей. Согласно изобретению в четвертой передаче также может дополнительно включаться один из переключающих элементов 03, 05, 13, 18 переднего делителя, который тогда остается в ненагруженном состоянии.
В показанном примере ответственным для переключающих элементов переднего делителя выбрана кулачковая муфта 18 в качестве опционально переключающего элемента для четвертой передачи. Если, например, на четвертой передаче наряду с тормозом 07 и муфтой 16 также замкнут тормоз 03, является возможным обратное переключение с восьмой на четвертую передачу посредством отключения одного переключающего элемента и включения следующего переключающего элемента, при этом то же самое действительно для обратного переключения с девятой на четвертую передачу, если наряду с тормозом 07 и муфтой 16 замкнут тормоз 05.
Далее, пятая передача, которая предпочтительно выполнена в виде прямой передачи, осуществляется посредством замыкания муфт 13, 16 и 18, шестая передача - посредством замыкания тормоза 03 и муфт 16 и 18, седьмая передача - посредством замыкания тормоза 05 и муфт 16 и 18, восьмая передача - посредством замыкания тормозов 03 и 05 и муфты 16, и девятая передача - посредством замыкания тормоза 05 и муфт 13 и 16. Как видно из схемы переключения передач, передача заднего хода образуется посредством замыкания тормоза 05 и 07 и муфты 13.
Благодаря тому что на первой передаче переднего хода и на передаче заднего хода тормоз 05 и муфта 49 замкнуты, эти переключающие элементы (выполненные в виде фрикционных элементов) могут использоваться в качестве элементов, используемых при трогании автомобиля с места.
В примере осуществления согласно фигуре 5 передний делитель, содержащий планетарные ряды Р1 и Р2, выполнен в соответствии с передним делителем согласно фигурам 1, 2 и 3, при этом сочленение между передним делителем и основной зубчатой передачей, а также сочленения элементов основной зубчатой передачи являются различными. Планетарные ряды в осевом рассмотрении расположены в последовательности Р4, Р3, Р2, Р1.
Ссылаясь на фигуру 5, водила первого и второго планетарного ряда Р1, Р2 сочленены между собой посредством вала 4, который соединен с солнечной шестерней планетарного ряда Р3, при этом коронная шестерня первого планетарного ряда Р1 сочленена с солнечной шестерней второго планетарного ряда Р2 посредством вала 8, который выполнен с возможностью разъемного соединения с первичным валом.
Далее, солнечная шестерня первого планетарного ряда Р1 посредством вала 3 выполнена с возможностью сочленения с корпусом G коробки передач посредством тормоза 03 и посредством муфты 13 выполнена с возможностью разъемного соединения с первичным валом 1, при этом коронная шестерня второго планетарного ряда Р2 посредством вала 5 выполнена с возможностью сочленения с корпусом G коробки передач посредством тормоза 05. Предпочтительно муфта 13 и тормоз 03 имеют общую обойму внутренних фрикционных дисков.
Помимо этого вал 6 постоянно соединен с водилом третьего планетарного ряда Р3 и коронной шестерней четвертого планетарного ряда Р4 и посредством муфты 16 выполнен с возможностью разъемного соединения с первичным валом 1, при этом вал 7 постоянно соединен с солнечной шестерней четвертого планетарного ряда Р4 и посредством тормоза 07 выполнен с возможностью сочленения с корпусом G коробки передач. В показанном примере вторичный вал 2 постоянно соединен с коронной шестерней третьего планетарного ряда Р3 и водилом четвертого планетарного ряда Р4.
В показанном примере муфта 16 при осевом рассмотрении расположена между планетарными рядами Р3 и Р4 основной зубчатой передачи.
Согласно другим конструктивным формам изобретения, которые являются предметом фигур 6 и 7, третий и четвертый планетарный ряд объединены или же сведены в передачу Равиньо.
Ссылаясь на фигуру 6, водила первой и второго планетарного ряда Р1, Р2 сочленены между собой посредством вала 4, который соединен с первой солнечной шестерней передачи 9 Равиньо, при этом коронная шестерня первого планетарного ряда Р1 сочленена с солнечной шестерней второго планетарного ряда Р2 посредством вала 8, который выполнен с возможностью разъемного соединения с первичным валом с помощью муфты 18.
Помимо этого солнечная шестерня первого планетарного ряда Р1 посредством вала 3 выполнена с возможностью сочленения с корпусом G коробки передач посредством тормоза 03 и выполнена посредством разъемного соединения с первичным валом 1 посредством муфты 13, при этом коронная шестерня второго планетарного ряда Р2 посредством вала 5 выполнена с возможностью сочленения с корпусом G коробки передач посредством тормоза 05. Предпочтительно муфта 13 и тормоз 03 имеют общую обойму внутренних фрикционных дисков.
Помимо этого вал 6 постоянно соединен с общей коронной шестерней передачи 9 Равиньо и выполнен с возможностью разъемного соединения с первичным валом 1 посредством муфты 16, при этом вал 7 постоянно соединен со второй солнечной шестерней передачи 9 Равиньо и выполнен с возможностью сочленения с корпусом G коробки передач посредством тормоза 07. Отбор мощности происходит посредством водила передачи 9 Равиньо. Помимо этого тормоз 07 при осевом рассмотрении расположен между передним делителем и передачей 9 Равиньо. В показанном примере муфта 18 и тормоз 07 при осевом рассмотрении расположены между основной зубчатой передачей и передним делителем.
Показанный на фигуре 7 пример отличается от примера осуществления согласно фигуре 6 тем, что вал 4 соединен со второй солнечной шестерней передачи 9 Равиньо, при этом вал 6 соединен с общим водилом и выполнен с возможностью разъемного соединения с первичным валом 1 посредством муфты 16. Кроме того, вал 7 соединен с первой солнечной шестерней передачи 9 Равиньо и выполнен с возможностью сочленения с корпусом G коробки передач посредством тормоза 07, при этом отбор мощности происходит посредством общей коронной шестерни передачи 9 Равиньо.
Предметом фигуры 8 является схема переключения передач многоступенчатой коробки передач согласно фигурам 5, 6 и 7, при этом предполагается, что муфты 18 и тормоз 07 выполнены в виде кулачковых переключающих элементов (то есть в виде кулачковой муфты или же кулачкового тормоза). Эта схема переключения передач отличается от схемы переключения передач согласно фигуре 4 тем, что передаточные числа планетарных передач Р1, Р2, Р3, Р4, лежащие в основе вычисления передаточных отношений и интервала передаточных чисел соседних ступеней, составляют соответственно -1,80, -1,50, -1,70 и -2,54, согласно фигуре 6 составляют соответственно -1,80, -1,50, +2,70 и -2,54, а также согласно фигуре 7 составляют соответственно -1,80, -1,50, -1,70 и +3,54.
Согласно изобретению также и при одинаковой схеме коробки передач в зависимости от логики переключения могут получаться различные передаточные интервалы, так что становится возможным вариация, обусловленная применением или же транспортным средством.
Кроме того, является возможным на каждом подходящем месте многоступенчатой коробки передач предусмотреть дополнительные механизмы свободного хода, например между валом и корпусом или чтобы, при необходимости, соединять два вала.
На стороне привода или на стороне отбора мощности согласно изобретению могут располагаться осевой дифференциал и/или распределительный дифференциал.
В рамках предпочтительного усовершенствования первичный вал 1 может быть отделен от приводного двигателя соединительным элементом, при этом в качестве соединительного элемента может использоваться гидродинамический преобразователь, гидравлическая муфта, включаемое при трогании автомобиля с места сухое сцепление, включаемое при трогании автомобиля с места мокрое сцепление, электромагнитное порошковое сцепление или центробежная муфта. Также возможно расположить подобный используемый при трогании автомобиля с места элемент в направлении силового потока за коробкой передач, при этом в этом случае первичный вал 1 постоянно соединен с коленчатым валом двигателя.
Кроме того, многоступенчатая коробка передач согласно изобретению делает возможным расположение гасителя крутильных колебаний между двигателем и коробкой передач.
В рамках следующей, не изображенной формы осуществления изобретения на каждом валу, предпочтительно на первичном валу 1 или вторичном валу 2, может располагаться неизнашиваемый тормоз, такой как, например, гидравлический или электрический тормоз-замедлитель или подобное, что имеет особое значение прежде всего для применения в грузовых автомобилях. Помимо этого для привода дополнительных агрегатов на каждом валу, предпочтительно на первичном валу 1 или вторичном валу 2, может быть предусмотрен вспомогательный отбор мощности.
Применяемые фрикционные переключающие элементы могут быть выполнены в виде переключающихся под нагрузкой муфт или тормозов. Прежде всего могут применяться муфты с силовым замыканием или тормоза, такие как, например, многодисковые муфты, ленточные тормозные механизмы и/или конусные муфты.
Другое преимущество представленной здесь многоступенчатой коробки передач состоит в том, что на каждом валу может быть прикреплена электрическая машина в качестве генератора и/или в виде дополнительного приводного двигателя.
Разумеется, каждое конструктивное выполнение, прежде всего каждое пространственное размещение планетарных рядов и переключающих элементов, как по отдельности, так и во взаимодействии друг с другом, и являющееся технически рациональным, попадает под объем защиты представленной формулы изобретения, без оказания влияния на работу коробки передач, как она указана в формуле изобретения, даже если эти конструктивные выполнения не представлены явно на фигурах или в описании.
Ссылочные обозначения
1 - Вал
2 - Вторичный вал
3 - Вал
4 - Вал
5 - Вал
6 - Вал
7 - Вал
8 - Вал
9 - Передача Равиньо
03 - Тормоз
05 - Тормоз
07 - Тормоз
13 - Муфта
16 - Муфта
18 - Муфта
Р1 - Планетарный ряд
Р2 - Планетарный ряд
Р3 - Планетарный ряд
Р4 - Планетарный ряд
i - Передаточное отношение
φ - Интервал передаточных чисел соседних ступеней
G - Корпус
1. Многоступенчатая коробка передач планетарного типа, прежде всего автоматическая коробка передач для безрельсового транспортного средства, включающая в себя первичный вал (1) и вторичный вал (2), которые расположены в корпусе (G), четыре планетарных ряда (Р1, Р2, Р3, Р4), а также по меньшей мере шесть переключающих элементов (03, 05, 07, 13, 16, 18), включающих в себя первый тормоз (03), второй тормоз (05), третий тормоз (07), первую муфту (13), вторую муфту (16), третью муфту (18), избирательное зацепление которых обуславливает разные передаточные отношения между первичным валом (1) и вторичным валом (2), так что являются реализуемыми по меньшей мере девять передач переднего хода и одна передача заднего хода,
при этом первый и второй планетарный ряд (P1, P2) образуют переключаемый передний делитель, а третий и четвертый планетарный ряд (Р3, Р4) образуют основную зубчатую передачу, при этом предусмотрены первый вращающийся вал (1), второй вращающийся вал (2), третий вращающийся вал (3), четвертый вращающийся вал (4), пятый вращающийся вал (5), шестой вращающийся вал (6) и седьмой вращающийся вал (7), при этом коронная шестерня второго планетарного ряда (P2) посредством пятого вала (5) выполнена с возможностью сочленения с корпусом (G) коробки передач через второй тормоз (05), при этом седьмой вал (7) постоянно соединен по меньшей мере с одним элементом основной зубчатой передачи и выполнен с возможностью сочленения с корпусом (G) коробки передач через третий тормоз (07), шестой вал (6) постоянно соединен по меньшей мере с одним другим элементом основной зубчатой передачи и выполнен с возможностью разъемного соединения с первичным валом через вторую муфту (16), и вторичный вал (2) постоянно соединен по меньшей мере с одним другим элементом основной зубчатой передачи, отличающаяся тем, что передний делитель выполнен с возможностью переключения, и предусмотрен по меньшей мере один восьмой вращающийся вал (8), при этом водила первого и второго планетарных рядов (P1, P2) сочленены между собой посредством четвертого вала (4), который соединен с элементом основной зубчатой передачи, при этом коронная шестерня первого планетарного ряда (Р1) сочленена с солнечной шестерней второго планетарного ряда (P2) через восьмой вал (8), который выполнен с возможностью разъемного соединения с первичным валом (1) через третью муфту (18), при этом солнечная шестерня первого планетарного ряда (Р1) передач посредством третьего вала (3) выполнена с возможностью сочленения с корпусом (G) коробки через первый тормоз (03) и выполнена с возможностью разъемного соединения с первичным валом (1) через первую муфту (13).
2. Многоступенчатая коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что четвертый вал (4) соединен с коронной шестерней планетарного ряда (Р3), при этом шестой вал (6) постоянно соединен с коронной шестерней четвертого планетарного ряда (Р4) и водилом третьего планетарного ряда (Р3) и выполнен с возможностью разъемного соединения с первичным валом (1) через третью муфту (16), при этом седьмой вал (7) постоянно соединен с солнечными шестернями третьего и четвертого планетарных рядов (Р3, Р4) и выполнен с возможностью сочленения с корпусом (G) коробки передач через третий тормоз (07), при этом отбор мощности происходит через постоянно соединенный с водилом четвертого планетарных рядов (Р4) вторичный вал (2).
3. Многоступенчатая коробка передач по п.2, отличающаяся тем, что основная зубчатая передача, включающая в себя третий и четвертый планетарные ряды (Р3, Р4) выполнена в виде зубчатой передачи Симпсона с общей широкой солнечной шестерней, двумя водилами и двумя коронными шестернями, при этом седьмой вал (07) соединен с общей солнечной шестерней.
4. Многоступенчатая коробка передач по п.2 или 3, отличающаяся тем, что вторая муфта (16) при осевом рассмотрении расположена в направлении силового замыкания перед основной зубчатой передачей.
5. Многоступенчатая коробка передачи по п.2 или 3, отличающаяся тем, что вторая муфта (16) при осевом рассмотрении расположена между основной зубчатой передачей и передним делителем.
6. Многоступенчатая коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что четвертый вал (4) соединен с солнечной шестерней третьего планетарного ряда (РЗ), при этом шестой вал (6) постоянно соединен с водилом третьего планетарного ряда (Р3) и коронной шестерней четвертого планетарного ряда (Р4), и выполнен с возможностью разъемного соединения с первичным валом (1) через вторую муфту (16),
при этом седьмой вал (7) постоянно соединен с солнечной шестерней четвертого планетарного ряда (Р4) и выполнен с возможностью сочленения с корпусом (G) коробки передач через третий тормоз (07), при этом вторичный вал (2) постоянно соединен с коронной шестерней третьего планетарного ряда (Р3) и водилом четвертого планетарного ряда (Р4).
7. Многоступенчатая коробка передач по п.6, отличающаяся тем, что вторая муфта (16) при осевом рассмотрении расположена между планетарными рядами (Р3, Р4) основной зубчатой передачи.
8. Многоступенчатая коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что третий и четвертый планетарные ряды (Р3, Р4) объединены или же сведены в передачу (9) Равиньо с общим водилом и общей коронной шестерней, при этом четвертый вал (4) соединен с первой солнечной шестерней передачи (9) Равиньо, при этом шестой вал (6) постоянно соединен с общей коронной шестерней передачи (9) Равиньо и выполнен с возможностью разъемного соединения с первичным валом (1) через вторую муфту (16), при этом седьмой вал (7) постоянно соединен со второй солнечной шестерней передачи (9) Равиньо и выполнен с возможностью сочленения с корпусом (G) коробки передач через третий тормоз (07), и при этом отбор мощности происходит через водило передачи (9) Равиньо.
9. Многоступенчатая коробка передач по п.1, отличающаяся тем, что третий и четвертый планетарные ряды (Р3, Р4) объединены в передачу (9) Равиньо с общим водилом и общей коронной шестерней, при этом четвертый вал (4) соединен со второй солнечной шестерней передачи (9) Равиньо, при этом шестой вал (6) соединен с общим водилом и выполнен с возможностью разъемного соединения с первичным валом (1) через вторую муфту (16), при этом седьмой вал (7) соединен с первой солнечной шестерней передачи (9) Равиньо и выполнен с возможностью сочленения с корпусом (G) коробки передач через третий тормоз (07), при этом отбор мощности происходит через общую коронную шестерню передачи (9) Равиньо.
10. Многоступенчатая коробка передачи по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что третья муфта (18) и/или третий тормоз (07) выполнены в виде кулачковых переключающих элементов, при этом первая и вторая муфты (13, 16) и первый и второй тормоза (03, 05) выполнены в виде фрикционных переключающих элементов.
11. Многоступенчатая коробка передачи по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что предусмотрена возможность осуществления девяти передач переднего хода, при этом первая передача осуществляется посредством замыкания третьей муфты (18) и второго и третьего тормозов (05) и (07), вторая передача - посредством замыкания первого и третьего тормозов (03, 07) и третьей муфты (18), третья передача - посредством замыкания третьего тормоза (07) и первой и третьей муфт (13, 18), четвертая передача - посредством замыкания третьего тормоза (07) и второй муфты (16) и опционально одного из переключающих элементов: первого тормоза (03), первой муфты (13), второго тормоза (05) или третьей муфты (18), пятая передача - посредством замыкания первой, второй и третьей муфт (13, 16, 18), шестая передача - посредством замыкания первого тормоза (03) и второй и третьей муфт (16, 18), седьмая передача - посредством замыкания второго тормоза (05) и второй и третьей муфт (16, 18), восьмая передача - посредством замыкания первого и второго тормозов (03, 05) и второй муфты (16), и девятая передача - посредством замыкания второго тормоза (05) и первой и второй муфт (13, 16).
12. Многоступенчатая коробка передачи по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что передача заднего хода осуществляется посредством замыкания второго и третьего тормозов (05, 07) и первой муфты (13).
13. Многоступенчатая коробка передачи по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что образующие передний делитель планетарные ряды (Р1, Р2) при радиальном рассмотрении расположены друг над другом, за счет чего в общей сложности четыре планетарных ряда в пространственном отношении при осевом рассмотрении ограничиваются тремя уровнями зубчатых передач.
14. Многоступенчатая коробка передач по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что первая муфта (13) и первый тормоз (03) имеют общую обойму фрикционных дисков, прежде всего обойму внутренних фрикционных дисков.
