Многоступенчатая коробка передач с двумя сцеплениями
MULTI-SPEED GEARBOX WITH TWO CLUTCHES

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к автоматизированным трансмиссиям.
Известна коробка передач с двумя многодисковыми сцеплениями, содержащая два соосных ведущих вала, расположенных один внутри другого, с установленными на них шестернями четных и нечетных передач, входящих в зацепление с шестернями постоянного зацепления соответствующих передач, имеющих возможность жесткого соединения с помощью синхронизаторов с ведомыми валами. (Иванов А.Н., Солнцев А.Н., Гаевский В.В. и другие. Основы конструкции автомобиля. - М.: ООО «Книжное издательство» «За рулем»», 2005. - 166 с: ил.).
В современных автомобильных коробках передач (КП) с двумя сцеплениями с несоосным расположением входного и выходного валов применяются, главным образом, зубчатые колеса с постоянным зацеплением. Перспективные несоосные КП, при решения большого количества эксплуатационных задач, должны иметь возможности к модификации, с максимально возможной унификацией между различными модификациями КП.
Наиболее подходящей в качестве прототипа является 8-ступенчатая несоосная КП с двумя сцеплениями Daimler Ag (см. патент DE 102013019121 A1, от 21.05.2015 г., фиг. 1).
КП состоит из корпуса с параллельно размещенными в нем двумя ведомыми валами и двумя соосными входными валами, расположенными один внутри другого, с жестко установленными на одном из них шестернями четных, а на другом - шестернями нечетных передач. На двух ведомых валах свободно установлены по две пары шестерен, а между каждой парой - трехпозиционный синхронизатор. На концах ведомых валов нарезаны ведущие шестерни главной передачи, зацепленные с ведомым колесом, закрепленным на корпусе дифференциала. Ведущая шестерня третьей передачи, через ведомую шестерню, установленную на одном из ведомых валов, зацеплена с ведомой шестерней заднего хода, которая установлена на другом ведомом валу. Между соседними ведомыми шестернями третьей и четвертой передач установлена соединительная муфта, соединяющая их жесткой связью и обеспечивающая включение первой передачи.
Недостатками КП являются нерациональное расположение на валах шестерней низших передач и передач заднего хода, что приводит к повышенным нагрузкам и, в целом, к увеличению металлоемкости КП. А также не использована возможность получения дополнительной высшей передачи путем соединения двух соседних ведомых шестерен четной и нечетной передач муфтой, расположенной на другом ведомом валу.
Целью изобретения является получение 9-ступенчатой несоосной КП с двумя сцеплениями, с возможностью получения 8-ступенчатой модификации.
Указанная цель достигается тем, что на первом ведомом валу располагаются шестерни и муфты переключения третьей-пятой и восьмой-четвертой передач, на втором ведомом валу располагаются шестерни и муфты переключения задней-седьмой и шестой-второй передач, при этом между соседними ведомыми шестернями четной и нечетной передач установлены соединительные муфты - первая муфта соединяет жесткой связью ведомые шестерни пятой и восьмой передач, вторая муфта соединяет жесткой связью ведомые шестерни седьмой и шестой передач.
Также, возможно, что ведущая шестерня шестой передачи, одновременно, является ведущей шестерней восьмой передачи.
На фиг. 1 показана кинематическая схема 9-ступенчатой КП с двумя сцеплениями.
На фиг. 2 представлена лучевая диаграмма 9-ступенчатой КП. На горизонталях приведены номера различных передач. На нижней шкале отложены логарифмы и величины передаточных чисел. Луч, направленный направо, указывает на замедляющую передачу. Чем положе луч, тем больше передаточное число. Луч, направленный налево, указывает на ускоряющую передачу.
На фиг. 3 показана кинематическая схема 8-ступенчатой КП с двумя сцеплениями с альтернативным расположением шестерен передач заднего хода.
На фиг. 4 представлена лучевая диаграмма 8-ступенчатой КП с двумя сцеплениями.
На фиг. 5 показана кинематическая схема 9-ступенчатой КП с двумя сцеплениями соответствующей изобретению конструкции.
В состав, представленной на фиг. 1, кинематической схемы 9-ти ступенчатой КП с двумя сцеплениями входят установленные в опорах корпуса 1 два соосных входных вала 2 и 3, расположенные один внутри другого и установленные параллельно с ними два ведомых вала 4 и 5. Шестерни 6, 7, 8, 9 жестко закреплены на входном валу 2. Шестерни 10 и 11 свободно установлены на ведомом валу 4 и попарно зацеплены с шестернями 6 и 8, соответственно. Шестерня 12 свободно установлена на ведомом валу 5 и зацеплена через промежуточную шестерню 13 с шестерней 7. Шестерня 14 свободно установлена на ведомом валу 5 и зацеплена с шестерней 9. Шестерни 15, 16 и 17 жестко закреплены на входном валу 3. Шестерни 18 и 19 свободно установлены на ведомом валу 4 и попарно зацеплены с шестернями 15 и 16, соответственно. Шестерни 20 и 21 свободно установлены на ведомом валу 5 и попарно зацеплены с шестернями 15 и 17, соответственно. Ведущие шестерни главной передачи 22 и 23 жестко связаны с ведомыми валами 4 и 5, соответственно, и находятся в постоянном зацеплении с ведомым колесом 24 главной передачи. Муфты А(25) и В(26) расположены на ведомом валу 4 между шестернями 10-11 и 18-19, соответственно. Муфты С(27) и D(28) расположены на ведомом валу 5 между шестернями 12-14 и 20-21, соответственно. Муфта E(29) расположена на конце трубчатого вала 30, жестко связанного с шестерней 11. Муфта F(31) расположена на зубчатом венце 32, жестко связанным с шестерней 20. Муфты Ε и F могут быть установлены иначе. Муфта Е(29) может находиться на венце шестерни 18, а муфта F(31) на венце шестерни 14. Ведомый диск 33 левого сцепления (Л) установлен на входном валу 3, а ведомый диск 34 правого сцепления (П) установлен на входном валу 2.
В состав представленной на фиг. 3 кинематической схемы 8-ступенчатой КП с двумя сцеплениями входят те же самые детали, что и у рассмотренного выше состава 9-ступенчатой КП, кроме муфты F и шестерни 7. И дополнительно, промежуточная шестерня 13 объединена в блок с шестерней 35, которая сцеплена с шестерней 6.
В состав представленной на фиг. 5 кинематической схемы 9-ступенчатой КП с двумя сцеплениями входят те же самые детали, что и у рассмотренного выше состава 9-ступенчатой КП, кроме шестерни 7, а шестерня 13 объединена в блок с шестерней 10.
Работа 9-ступенчатой КП, представленной на фиг. 1, осуществляется следующим образом.
1 передача.
Включаем правое сцепление (П), муфты D и Ε переключаем в правое положение. Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 8-11, трубчатый вал 30, муфту Е, пару шестерен 18-15, вал 3, пару шестерен 17-21 и муфту 28(D), передается на ведомый вал 5, жестко связанную с ним ведущую шестерню 23 и зацепленное с ней зубчатое колесо 24 главной передачи. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-5, 5-8 и 8-1.
2 передача.
Включаем левое сцепление (Л), муфта D в правом положении, муфты А и Ε переключаем в левое положение. Крутящий момент с входного вала 3 через пару шестерен 17-21 и муфту 28(D), передается на ведомый вал 5 и ведущую шестерню главной передачи 23. Далее по известному уровню техники работы главной передачи.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена лучом, соединяющим точки 0 и 2.
3 передача.
Включаем правое сцепление (П), муфта А в левом положении, выключаем муфту D, муфту В переключаем в правое положение. Крутящий момент с входного вала 2 через пару шестерен 6-10 и муфту 25(A), передается на ведомый вал 4 и ведущую шестерню главной передачи 22. Далее по известному уровню техники работы главной передачи.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена лучом, соединяющим точки 0 и 3.
4 передача.
Включаем левое сцепление (Л), муфта В в правом положении, муфту А переключаем в правое положение. Крутящий момент с входного вала 3 через пару шестерен 16-19 и муфту 26(B) передается на ведомый вал 4 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 22. Далее по известному уровню техники работы главной передачи.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена лучом, соединяющим точки 0 и 4.
5 передача.
Включаем правое сцепление (П), муфта А в правом положении, выключаем муфту В, муфту D переключаем в левое положение. Крутящий момент с входного вала 2 через пару шестерен 8-11 и муфту 25(A) передается на ведомый вал 4 и ведущую шестерню главной передачи 22. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена лучом, соединяющим точки 0 и 5.
6 передача.
Включаем левое сцепление (Л), муфта D в левом положении, выключаем муфту А, муфту С переключаем в правое положение. Крутящий момент с входного вала 3 через пару шестерен 15-20 и муфту 28(D) передается на ведомый вал 5 и ведущую шестерню главной передачи 23. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена лучом, соединяющим точки 0 и 6.
7 передача.
Включаем правое сцепление (П), муфта С в правом положении, выключаем муфту D, муфту В переключаем в левое положение. Крутящий момент с входного вала 2 через пару шестерен 9-14 и муфту 27(C), передается на ведомый вал 5 и ведущую шестерню главной передачи 23. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена лучом, соединяющим точки 0 и 7.
8 передача.
Включаем левое сцепление (Л), муфта В в левом положении, выключаем муфту С, муфту F переключаем в левое положение. Крутящий момент с входного вала 3 через пару шестерен 15-18 и муфту 26(B) передается на ведомый вал 4 и ведущую шестерню главной передачи 22. Далее по известному уровню техники работы главной передачи.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена лучом, соединяющим точки 0 и 8.
9 передача.
Включаем правое сцепление (П), муфты В и F в левом положении. Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 9-14, муфту F, зубчатый венец 32, сцепленные шестерни 20-15-18 и муфту 26(B) передается на ведомый вал 4 и жестко связанную с ним ведущую шестерню 22. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-7, 7-6 и 6-9.
Задний ход 1.
Включаем правое сцепление (П), муфта С в левом положении. Крутящий момент с входного вала 2 через сцепленные шестерни 7-13-12 и муфту 27(C) передается на ведомый вал 5 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 23. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена лучом, соединяющим точки 0 и ЗХ1.
Задний ход 2.
Включаем левое сцепление (Л), муфты С и F в левом положении. Крутящий момент с входного вала 3 через пару сцепленных шестерен 15-20, зубчатый венец 32, муфту F, пару шестерен 14-9, вал 2, шестерни 7-13-12 и муфту 27(C) передается на ведомый вал 5 и жестко связанную с ним ведущую шестерню 23. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-6, 6-7 и 7-ЗХ2.
Техническим результатом использования КП, предлагаемой данным изобретением, является повышение эксплуатационных характеристик автомобиля, за счет возможности увеличения числа передач до 9 и расширения диапазона передаточных чисел. При этом, большинство узлов и деталей 8-ми или 9-ти ступенчатых КП остаются неизменными, что обеспечивает высокую степень унификации и снижение затрат на производство и ремонт.
На кинематических схемах представлены только некоторые возможные варианты 8- или 9-ступенчатых КП с двумя сцеплениями.