СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИКАЦИЙ НЕСООСНОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ С ДВУМЯ СЦЕПЛЕНИЯМИ
METHOD FOR DESIGNING MODIFICATIONS OF MISALIGNED 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 применяются, главным образом, зубчатые колеса с постоянным зацеплением. Зачастую современные автомобили, разные по своему целевому назначению, комплектуются одними и теми же двигателями и коробками передач. Например, в одном варианте автомобиль может применяться в грузовом исполнении, в другом - в грузопассажирском, а в третьем иметь полноприводную трансмиссию с пассажирским вариантом. Примером является Фольксваген-транспортер. Или автомобиль одной модели может комплектоваться двигателями с существенной разницей в мощности (БМВ-5). Или одна модификация автомобиля имеет моноприводную трансмиссию, а другая - полноприводную (Ауди А6). Таким образом, перспективные КП для решения большего количества эксплуатационных задач должны иметь возможности к модификации, в частности к увеличению числа передач и(или) величины передаточного числа первой или последней передачи. При этом особенно важно обеспечить максимально возможную унификацию между различными модификациями КП.
Наиболее подходящим в качестве прототипа является способ получения модификаций 7-ступенчатой несоосной коробки передач с двумя сцеплениями (см. патент DE 10253259 А1, от 27.05.2004 г.).
Способ заключается в получении различных вариантов моно- или полноприводных трансмиссий с 7-ступенчатой несоосной КП с двумя сцеплениями, состоящей из узла двойного сцепления, корпуса с параллельно размещенными в нем выходным валом и двумя соосными входными валами, расположенными один внутри другого, с жестко установленными на одном из них (трубчатом валу) шестерней передачи заднего хода и тремя шестернями четных передач, а на другом - четырьмя шестернями нечетных передач. Между парами шестерен соответствующих передач установлены четыре трехпозиционных синхронизатора.
Недостатком способа является применение только одной модификаций по числу передач, а именно 7-ступенчатой КП. То есть не учитывается необходимость применения КП с числом передач, отличным от 7, для приведенного многообразия вариантов трансмиссий.
Целью изобретения является получение способа модификаций КП с двумя сцеплениями (базовой КП), позволяющего увеличивать число передач и(или) менять значения передаточных чисел «крайних» (первой или последней) передач, то есть получить следующие модификации:
1 - базовая КП с дополнительными понижающей и ускоряющей передачами,
2 - базовая КП с дополнительной ускоряющей передачей,
3 - базовая КП с дополнительной понижающей передачей,
4 - базовая КП и ее модификации с увеличенным передаточным числом передачи заднего хода.
Указанная цель достигается тем, что с шестерней одного входного вала сцепляется шестерня, которая жестко связана с дополнительным, цельным или трубчатым, валом и которая соединяется, по меньшей мере, одной муфтой включения с двумя шестернями, свободно установленными на дополнительном валу и сцепленными с шестернями другого входного вала.
Анализ патентов, научно-технической литературы не выявил известности заявляемой совокупности существующих признаков.
Рассматривая в качестве прототипа способ получения модификаций 7-ступенчатой несоосной коробки передач с двумя сцеплениями, учитывая указанные выше ее конструктивные недостатки и устраняя их, в рамках данного изобретения, получим базовую 7-ступенчатую КП, а ее модификации получим при помощи дополнительных понижающей и повышающей передач, причем для унификации всех вариантов применяется передача заднего хода с увеличенным передаточным числом. При этом сохраняется возможность применения КП в технически различных (моно- или полноприводных) вариантах трансмиссий, а также сохраняются основные узлы и детали базовой и модифицированных КП.
На фиг. 1 показана кинематическая схема 7-ступенчатой несоосной КП с двумя сцеплениями (базовой КП). Яркими линиями обозначены детали КП, участвующие в предлагаемой данным изобретением модификации, а бледными линиями - остальные детали базовой КП. Они в данном изобретении не рассматриваются и соответствуют известному уровню техники.
На фиг. 2 представлена лучевая диаграмма базовой КП. На горизонталях приведены номера различных передач и указаны величины передаточных чисел (u). Вертикальный луч соответствует передаточному числу, равному единице. 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 модифицированной базовой КП с дополнительными понижающей и повышающей передачами.
На фиг. 4 представлена лучевая диаграмма модифицированной базовой КП с дополнительными понижающей и повышающей передачами.
На фиг. 5 показана кинематическая схема 9-ступенчатой КП, соответствующей изобретению конструкции, с альтернативным расположением и зацеплением шестерен, участвующих в предлагаемой данным изобретением модификации.
На фиг. 6 представлена лучевая диаграмма 9-ступенчатой КП с альтернативным расположением и зацеплением шестерен.
В состав представленной на фиг. 1 интересующего в рамках данного изобретения фрагмента кинематической схемы базовой КП входят установленные в опорах корпуса 1 два соосных входных вала 2 и 3, расположенные один внутри другого, и установленный параллельно с ними выходной вал 4. Шестерня 5 жестко закреплена на входном валу 2. Шестерни 6 и 7 жестко закреплены на входном валу 3 и попарно зацеплены со свободно установленными на выходном валу 4 шестернями 8 и 9, соответственно. Ось 10 установлена параллельно валам на опорах в корпусе 1. На оси 10 закреплен блок шестерен заднего хода 11 и 12. На оси 10 блок шестерен 11-12 может быть установлен иначе - свободно. Шестерня 11 находится в постоянном зацеплении с шестерней 5, а шестерня 12 с шестерней 13, которая свободно установлена на выходном валу 4. Муфты А (14) и В (15) расположены на выходном валу 4 рядом с шестернями 8 и 9, соответственно. Муфта С (16) расположена на выходном валу 4 рядом с шестерней 13. Ведомый диск 17 правого сцепления (П) установлен на входном валу 2, а ведомый диск 18 левого сцепления (Л) установлен на входном валу 3. Нажимное устройство, прижимающее ведущие и ведомые диски при включении сцеплений, не показано.
В состав представленной на фиг. 3 интересующего в рамках данного изобретения фрагмента кинематической схемы модифицированной базовой КП входят те же самые детали, что и у рассмотренного выше состава базовой КП, и дополнительно: в опорах корпуса 1 установлен дополнительный вал 19, на котором жестко закреплена шестерня 20, находящаяся в постоянном зацеплении с шестерней 5. Шестерни 21 и 22 свободно установлены на валу 19 и зацеплены с жестко закрепленными на входном валу 3 шестернями 23 и 24, соответственно. Муфта D (25) расположена на валу 19 между шестернями 21 и 22.
Работа базовой КП, представленной на фиг. 1, осуществляется следующим образом.
1 передача.
Включаем левое сцепление (Л), муфту А (14) переключаем в левое положение. Крутящий момент с входного вала 3 через сцепленные шестерни 6-8, муфту А передается на выходной вал 4.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена лучом 0-1.
2, 3, 4, 5, 6 передачи.
2, 3, 4, 5, 6 передачи в способе получения модификаций КП, рассматриваемым в данном изобретении, не участвуют, соответствуют известному уровню техники и понятны специалисту.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эти передачи отражены лучами 0-2, 0-3, 0-4, 0-5, 0-6.
7 передача.
Включаем левое сцепление (Л), муфта В (15) в правом положении. Крутящий момент с входного вала 3 через сцепленные шестерни 7-9 и муфту В передается на выходной вал 4. На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена лучом, соединяющим точки 0 и 7.
Передача заднего хода с увеличенным передаточным числом.
Включаем правое сцепление (П), муфту С (16) переключаем в правое положение. Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 5-11, ось 10, пару шестерен 12-13, муфту С передается на выходной вал 4.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена лучом O-ЗХ.
Работа модифицированной базовой КП, представленной на фиг. 3, осуществляется следующим образом.
Понижающая передача.
Включаем правое сцепление (П), муфты А(14) и D(25) переключаем в левое положение. Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 5-20, вал 19, муфту D, сцепленные шестерни 21-23, вал 3, пару сцепленных шестерен 6-8 и муфту А передается на выходной вал 4.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 4) эта передача отражена последовательно соединенными лучами O-В-I-П.
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 передача и задний ход.
Осуществляются аналогично рассмотренной выше работе базовой КП на 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 передачах и передаче заднего хода.
Ускоряющая передача.
Включаем правое сцепление (П), муфты В(15) и D(25) переключаем в правое положение. Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 5-20, вал 19, муфту D, сцепленные шестерни 22-24, вал 3, пару сцепленных шестерен 7-9 и муфту В передается на выходной вал 4.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 4) эта передача отражена последовательно соединенными лучами O-B-VII-У.
Использование предложенного способа получения модификаций КП с двумя сцеплениями позволяет решать большее количество эксплуатационных задач на транспортных средствах с продольной или поперечной установкой двигателя, с технически разными вариантами моно- или полноприводных трансмиссий. А именно, дополнительные понижающая и ускоряющая передачи образуют с базовой, например 7-ступенчатой КП, два варианта 8-ступенчатых КП и 9-ступенчатую КП. При этом для всех вариантов применяется передача заднего хода с увеличенным передаточным числом, а на дополнительных понижающей и ускоряющей передачах силовой поток передается через три пары шестерен, что позволяет получить передаточное число больше u=4 или меньше u=0,6. Это расширяет диапазон передаточных чисел КП, повышает эксплуатационные возможности и характеристики автомобиля. При этом большинство узлов и деталей базовой и модифицированных КП остаются неизменными, что обеспечивает высокую степень унификации и снижение затрат на производство и ремонт.
Термин «базовая коробка передач с двумя сцеплениями» подразумевает существующие или вновь проектируемые КП, к которым может быть применен рассмотренный способ в объеме формулы изобретения. При этом вновь получаемая модифицированная КП 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.
Список цитируемых источников и использованной литературы
1. Иванов А.Н., Солнцев А.Н., Гаевский В.В. и другие. Основы конструкции автомобиля. - М.: ООО «Книжное издательство» «За рулем», 2005. - 166 с.: ил.
2. Патент DE 10253259 Α1, от 27.05.2004 г.
3. Патент ЕР 1593877 А1, от 7.11.2007 г.
4. Патент RU 2481510.
5. Патент RU 2312031.
6. Автомобили: Конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия. Под ред. А.И. Гришкевича. - Мн.: Выш. шк., 1985. - 240 с.