Соосная коробка передач с двумя сцеплениями
COAXIAL GEARBOX WITH TWO CLUTCHES

Техническое решение относится к транспортному машиностроению, а именно к многоступенчатым коробкам передач с двойным сцеплением.
Известна конструкция коробки передач с двойным сцеплением, переключаемая под нагрузкой (Lastschaltbares Getriebe fur ein Nutzfahrzeug), которая позволяет получить до двадцати передач переднего хода. Эта коробка передач содержит шесть рядов зацеплений, планетарный демультипликатор и десять элементов управления, расположенных на пяти устройствах управления. Особенностью этой схемы является наличие ряда зацеплений, который может соединяться элементами управления, как с внешним, так и с внутренним первичными валами (См. заявку DE 102006015661 A1, МПК F16H 37/04, опубликовано 11.10.2007 г.).
Недостатки известной конструкции заключаются в том, что переключение между некоторыми из передач происходит с разрывом потока мощности.
Известен вариант конструкции соосной 12-ступенчатой коробки передач (КП) с двумя сцеплениями (см. заявку DE 102012213716 А1, фиг. 5 опубликовано 6.02.2014 г.).
Вариант конструкции КП состоит из корпуса с размещенными в нем соосными входными и выходным валами и параллельным им промежуточным валом. Два входных вала, цельный и трубчатый, являются соосными, расположенными один внутри другого и на трубчатом валу установлены две шестерни постоянного зацепления, между которыми установлена муфта включения, и сцеплены с шестернями промежуточного вала. На выходном и промежуточном валах, установлены еще четыре пары шестерен, а между ними три муфты включения, в том числе, муфта, соединяющая с цельным входным валом выходной вал, обеспечивая прямую передачу. На промежуточном валу установлена полумуфта, соединяющая блок двух шестерен с валом. На выходном валу закреплена солнечная шестерня планетарного демультипликатора, имеющего муфту включения высшего или низшего диапазона.
Недостатком КП является относительная сложность конструкции, обусловленная повышенным количеством муфт и шестерен для получения 12 передач прямого хода.
Целью изобретения является создание более простой конструкции соосной коробки передач с двумя сцеплениями, позволяющей получать на ее основе варианты конструкции многоступенчатых КП, в том числе, с увеличенным числом передач и диапазоном передаточных чисел за счет применения дополнительного планетарного или шестеренного редуктора (демультипликатора). При этом, большинство узлов и деталей многоступенчатых КП остаются неизменными, что обеспечивает высокую степень унификации и снижение затрат на производство и ремонт.
Указанная цель достигается тем, что в соосной коробке передач с двумя сцеплениями, содержащей узел двойного сцепления, корпус с размещенными в нем соосными входными и выходным валами и параллельным им, по меньшей мере, одним промежуточным валом, с установленными на них шестью парами шестерен постоянного зацепления, имеющих возможность жесткого соединения с помощью муфт включения с валами, при этом, два входных вала, цельный и трубчатый, являются соосными и расположенными один внутри другого, на промежуточном валу свободно установлены две шестерни, объединенные в блок, имеющие возможность соединения с промежуточным валом при помощи муфты включения, и одна из них сцеплена со свободно установленной шестерней цельного входного вала, а другая сцеплена со свободно установленной на выходном валу шестерней, имеющей возможность соединения с ним при помощи муфты включения, а также на выходном валу последней располагается шестерня, которая имеет возможность соединения с ним при помощи муфты включения, на цельном входном валу установлена муфта включения, соединяющая с ним две шестерни, сцепленные с шестернями, которые объединены в блок и установлены на промежуточном валу, при этом с муфтой включения передачи заднего хода объединена муфта, соединяющая с выходным валом, свободно установленную на нем шестерню, кроме этого солнечную шестерню, закрепленную на выходном валу и последнюю шестерню выходного вала с водилом планетарного демультипликатора, имеющего муфту включения высшего или низшего диапазона, жестко связывает муфта включения, которая установлена отдельно.
Солнечную шестерню, закрепленную на выходном валу и последнюю шестерню выходного вала с водилом планетарного демультипликатора, имеющего муфту включения высшего или низшего диапазона, может жестко связывает муфта включения, которая объединена с муфтой включения, соединяющей последнюю шестерню с выходным валом
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что на цельном входном валу установлена муфта включения, соединяющая с ним две шестерни, сцепленные с шестернями, которые объединены в блок и установлены на промежуточном валу, при этом с муфтой включения передачи заднего хода объединена муфта, соединяющая с выходным валом, свободно установленную на нем шестерню, кроме этого солнечную шестерню, закрепленную на выходном валу и последнюю шестерню выходного вала с водилом планетарного демультипликатора, имеющего муфту включения высшего или низшего диапазона жестко связывает муфта включения, которая установлена отдельно или которая объединена с муфтой включения, соединяющей последнюю шестерню с выходным валом, позволяет упростить конструкцию соосной коробки передач с двумя сцепления.
Заявителю не известна соосная коробка передач с двумя сцеплениями с указанной совокупностью существенных признаков и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, что позволяет предположить соответствие заявляемого технического решения условиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлены:
Фиг. 1 Кинематическая схема соосной 8-ступенчатой соосной коробки передач с двумя сцеплениями, соответствующей пункту 2 формулы изобретения.
Фиг. 2 Лучевая диаграмма 8-ступенчатой соосной коробки передач с двумя сцеплениями. На горизонталях приведены номера различных передач. На нижней шкале отложены величины передаточных чисел. Луч направленный направо, указывает на замедляющую передачу. Чем положе луч, тем больше передаточное число. Луч, направленный налево, указывает на ускоряющую передачу.
Фиг. 3 Альтернативная кинематическая схема 8-ступенчатой соосная коробки передач с двумя сцеплениями, согласно пункту 2 формулы изобретения.
Фиг. 4 Кинематическая 14-ступенчатой соосная коробки передач с двумя сцеплениями, согласно пункту 3 формулы изобретения.
Фиг. 5 Лучевая диаграмма 14-ступенчатой соосная коробки передач с двумя сцеплениями.
Фиг. 6 и фиг. 7 Альтернативные кинематические схемы 14-ступенчатых соосная коробки передач с двумя сцеплениями, соответствующие пункту 3 формулы изобретения.
Соосная коробка передач с двумя сцеплениями, представленная на фиг. 1, содержит: установленные в опорах корпуса 1 и расположенные один внутри другого два соосных входных вала 2 и 3, установленный соосно с ними выходной вал 4 и параллельный им промежуточный вал 5. Шестерни 6 и 7 свободно установлены на входных валах 2 и 3, и сцеплены с жестко закрепленными на промежуточном валу 5 шестернями 8 и 9, соответственно. Шестерни 10 и 11 свободно установлены на промежуточном валу 5, и объединены в блок. Шестерня 10 сцеплена со свободно установленной шестерней 12 цельного входного вала 3. Шестерня 11 сцеплена со свободно установленной на выходном валу 4 шестерней 13. Шестерня 14 жестко связана с промежуточным валом 5, и сцеплена с шестернями 15 и 16, свободно установленными на выходном валу 4. При этом, шестерня 14 сцеплена с шестерней 15 через промежуточную шестерню 17. Муфта А(18) расположена на входном валу 2 между шестернями 6 и 7. Возможна альтернативная установка муфты А(19) на промежуточный вал 5. При этом шестерни 6 и 7 будут жестко связаны с входным валом 2, а шестерни 8 и 9 свободно установлены на промежуточном валу 5. Муфта В(19) расположена на входном валу 3 между шестернями 12 и 13. Муфта С(20) объединена с муфтой включения передачи заднего хода R(21) в муфту CR(22), которая расположена на выходном валу 4 между шестернями 13 и 15. Муфта D(23) расположена на выходном валу 4 рядом с шестерней 16. Муфта Е(24) расположена на промежуточном валу 5 рядом с блоком шестерен 10 и 11. Ведомый диск 25 левого сцепления (Л) установлен на входном валу 3, а ведомый диск 26 правого сцепления (П) установлен на входном валу 2.
В состав, представленной на фиг. 3, кинематической схемы 8-ступенчатой соосной коробки передач с двумя сцеплениями, входят те же самые детали, что и в состав, рассмотренный выше, но муфта D(23) объединена с муфтой включения передачи заднего хода R(21) в муфту DR(27), которая расположена на выходном валу 4 между шестернями 15 и 16.
В состав, представленной на фиг. 4, кинематической схемы 14-ступенчатой КП входят те же самые детали, что и в состав КП, представленной на фиг. 1. И дополнительно, на выходном валу 4 закреплена солнечная шестерня 28 планетарного демультипликатора, а с его эпициклической шестерней 29 жестко связана ступица муфты М(30). На корпусе 1 КП закреплен зубчатый венец 31, а на водиле 32 демультипликатора зубчатые венцы 33 и 34. С шестерней 16 жестко связана ступица муфты К(35), которая объединена с муфтой D(23) в муфту DK(36). Водило 32 демультипликатора закреплено на валу 37 привода ведущих колес.
В состав, представленной на фиг. 6, кинематической схемы 14-ступенчатой КП входят те же самые детали, что и в состав КП, представленной на фиг. 4, но муфты D и К установлены по отдельности рядом с шестерней 16.
В состав, представленной на фиг. 7, кинематической схемы 14-ступенчатой КП входят те же самые детали, что и в состав КП, представленной на фиг. 3. И дополнительно, на выходном валу 4 закреплена солнечная шестерня 28 планетарного демультипликатора, а с его эпициклической шестерней 29 жестко связана ступица муфты М(30). На корпусе 1 КП закреплен зубчатый венец 31, а на водиле 32 демультипликатора зубчатые венцы 33 и 34. С шестерней 16 жестко связана ступица муфты К(35). Водило 32 демультипликатора закреплено на валу 37 привода ведущих колес.
Предлагаемая, данным изобретением, соосная коробка передач с двумя сцеплениями позволяет получать варианты многоступенчатых КП, в том числе, и с планетарным редуктором (демультипликатором). В виду необходимости краткого изложения, но с полнотой, достаточной для осуществления изобретения - рассмотрим работу некоторых представленных соосных коробок передач с двумя сцеплениями, на примере варианта конструкции, изображенного на фиг. 1 и варианта конструкции коробки передач с планетарным демультипликатором изображенного на фиг. 4.
Работа соосной коробки передач с двумя сцеплениями, представленной на фиг. 1, осуществляется следующим образом.
1 передача.
Включаем левое сцепление (Л), муфты А, В и D переключаем в левое положение, а муфту Е в правое. Крутящий момент с входного вала 3 через муфту В, пару сцепленных шестерен 12 и 10, муфту Е передается на промежуточный вал 5, пару шестерен 14 и 16, муфту D и выходной вал 4.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-I, I-1.
2 передача.
Включаем правое сцепление (П), муфта А в левом положении, переключаем муфту B в правое положение. Крутящий момент с входного вала 2, муфтой А, парой шестерен 6 и 8, передается на промежуточный вал 5 и далее также, как на 1 передаче.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-II, II-2.
3 передача.
Включаем левое сцепление (Л), муфта B в правом положении, муфту А переключаем в правое положение. Крутящий момент с входного вала 3, через муфту В, пару шестерен 13 и 11, передается на блок шестерен 10 и 11, муфту Е, промежуточный вал 5 и далее также как на 1 передаче.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-III, III-3.
4 передача.
Включаем правое сцепление (П), муфта А в правом положение, переключаем муфту B в левое положение. Крутящий момент с входного вала 2, муфтой А, парой шестерен 7 и 9, передается на промежуточный вал 5 и далее также как на 1 передаче. Во время работы КП на 4 передаче, при продолжении увеличения числа оборотов двигателя и скорости автомобиля - муфта Е выключается, а муфта CR переключается в левое положение.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-IV, IV-4.
5 передача.
Включаем левое сцепление (Л), муфта B в левом положении, муфту А переключаем в левое положение. Крутящий момент с входного вала 3 через, муфту В, пару сцепленных шестерен 12 и 10, блок шестерен 10 и 11, пару шестерен 11 и 13 и муфту CR передается на выходной вал 4. Во время работы КП на 5 передаче, при продолжении увеличения числа оборотов двигателя и скорости автомобиля - муфта D выключается, а муфта Е переключается в правое положение.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-I, I-5.
6 передача.
Включаем правое сцепление (П), муфта А в левом положении, переключаем муфту B в правое положение. Крутящий момент с входного вала 2, муфтой А, парой шестерен 6 и 8, передается на промежуточный вал 5, муфту Е, блок шестерен 10 и 11, а далее, аналогично 5 передаче.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-II, II-6.
7 передача.
Включаем левое сцепление (Л), муфта B в правом положении, а муфту А переключаем в правое положение. Крутящий момент с входного вала 3, через муфту В, шестерню 13, муфту CR попадает на выходной вал 4.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача обозначена точкой 0 / цифрой 7.
8 передача.
Включаем правое сцепление (П) муфты А и В находятся в правом положении. Крутящий момент с входного вала 2, через муфту А, пару шестерен 7 и 9, передается на промежуточный вал 5, муфту Е, блок шестерен 10 и 11, а далее, аналогично 5 передаче.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-IV, IV-9.
Задний ход.
Включаем левое сцепление (Л), муфта B в левом положении, муфты Е и CR в правом положении. Крутящий момент с входного вала 3 через муфту В, пару сцепленных шестерен 12 и 10, муфту Е передается на промежуточный вал 5, взаимно сцепленные шестерни 14, 17 и 15, муфту CR и выходной вал 4.
Работа 14-ступенчатой КП, представленной на фиг. 4, осуществляется следующим образом.
1-7 передачи, задний ход.
Осуществляются аналогично, рассмотренной выше, работе 8-ступенчатой КП на 1-7 и задней передачах, соответственно, но с выходного вала 4 крутящий момент поступает на солнечную шестерню 28 планетарного демультипликатора, у которого эпициклическое колесо 29 через муфту М и зубчатый венец 31 жестко связано с корпусом 1 КП. И далее, крутящий момент, по известному уровню техники работы планетарного демультипликатора, поступает с водила 32 на вал 37 привода ведущих колес. Во время работы КП на 7 передаче, при продолжении увеличения числа оборотов двигателя и скорости автомобиля - муфта DK переключается в правое положение, жестко связывая шестерню 16 с водилом 32, через зубчатый венец 34.
8 передача.
Осуществляются аналогично, рассмотренной выше, работе 8-ступенчатой КП на 2 передаче, но с шестерни 16, через муфту DК и зубчатый венец 34 крутящий момент поступает на водило 32 планетарного демультипликатора и вал 37 привода ведущих колес. Во время работы КП на 8 передаче, при продолжении увеличения числа оборотов двигателя и скорости автомобиля, муфта М переключается в правое положение. В результате, планетарный демультипликатора блокируется - эпициклическое колесо 29 через муфту М и зубчатый венец 33 жестко соединяется с водилом 32.
9, 10, 11, 12, 13 и 14 передачи.
Осуществляются аналогично, рассмотренной выше, работе 8-ступенчатой КП на 3, 4, 5, 6, 7 и 8 передачах, соответственно, но с выходного вала 4, через заблокированный планетарный демультипликатор, крутящий момент поступает на вал 37 привода ведущих колес.
Техническим результатом использования соосной коробки передач с двумя сцеплениями является возможность создание на ее основе вариантов конструкции многоступенчатых КП, в том числе, с увеличенным числом передач и диапазоном передаточных чисел за счет применения дополнительного планетарного или шестеренного редуктора (демультипликатора). При этом, большинство узлов и деталей многоступенчатых КП остаются неизменными, что обеспечивает высокую степень унификации и снижение затрат на производство и ремонт.
В приведенных примерах вариантов конструкции соосной КП рассмотрены передачи с переменным включением двух сцеплений. Также, возможны последовательные передачи с работой на одноименных сцеплениях, но они не указаны и не рассматриваются.
На кинематических схемах представлены только некоторые возможные варианты многоступенчатой соосной коробки передач с двумя сцеплениями. При этом многоступенчатая соосная коробка передач с двумя сцеплениями может быть в единственном варианте конструктивного исполнения, но с указанными признаками, существенными и взаимосвязанными между собой, образующими устойчивую совокупность существенных признаков достаточную для получения технического результата.
Предложенная многоступенчатая соосная коробка передач с двумя сцеплениями может быть изготовлена на стандартном оборудовании с применением существующих технологий.