МЕХАНИЗМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ С ДВОЙНЫМ СЦЕПЛЕНИЕМ
GEAR SHIFTING MECHANISM WITH DOUBLE COUPLING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к механизму переключения передач с двойным сцеплением.
Уровень техники
Все больше и больше получает распространение использование сервомеханизмов трансмиссий, которые являются конструктивно схожими с механическими трансмиссиями обычного типа, за исключением того, что педаль сцепления и рукоятка для выбора зубчатых передач, обычно приводящихся в действие водителем, перемещаются посредством соответствующих электрических или гидравлических сервоприводов. Используя сервомеханизм трансмиссии, водителю только необходимо послать на устройство управления трансмиссии указание на переключение на более высокую зубчатую передачу или на еще более низкую зубчатую передачу, и устройство управления трансмиссии самостоятельно выполняет переключение передач, оказывая воздействие и на двигатель, и на сервоприводы, соединенные со сцеплением и с механизмом переключением передач.
Для того, чтобы уменьшить время, необходимое для выполнения переключения передач и исключить снижение крутящего момента, которое имеет место во время переключения передач, как результат отрывания сцепления, были предложены сервомеханизмы трансмиссий с предусмотренным механизмом переключения передач с двойным сцеплением. В механизме переключения передач с двойным сцеплением главный вал передает движение на два соосных сцепления, каждое из которых в свою очередь передает движение на соответствующий ведущий вал механизма переключения передач. Два ведущих вала механизма переключения передач являются соосными и расположены друг внутри друга, и соединены с общим передаточным валом, который передает движение на ведущие колеса посредством соответствующих зубчатых передач, каждая из которых имеет свое собственное передаточное отношение и определяет конкретную скорость передачи. Для того, чтобы обеспечить правильное функционирование механизма переключения передач с двойным сцеплением, все нечетные зубчатые передачи соединены с одним и тем же ведущим валом, а все четные зубчатые передачи соединены с другим ведущим валом. Как правило, каждая зубчатая передача содержит ведущее зубчатое колесо, закрепленное на соответствующем ведущем валу, и ведомое зубчатое колесо, которое постоянно зацеплено с ведущим зубчатым колесом, свободно установлено на передаточном валу и может оказаться закрепленным относительно передаточного вала посредством своего собственного синхронизатора подвижного в осевом направлении вдоль передаточного вала.
Обычно каждый синхронизатор расположен между двумя ведомыми зубчатыми колесами и приводится в действие посредством соответствующей вилки, которая перемещается в осевом направлении передаточного вала в двух направлениях для перемещения синхронизатора между двумя предельными положениями зацепления, в каждом из которых синхронизатор входит в зацепление с соответствующим ведомым зубчатым колесом, и холостым промежуточным положением, в котором синхронизатор не входит в зацепление ни с одним из двух ведомых зубчатых колес. Кроме того, каждая вилка приводится в действие пальцем, который закреплен относительно распределительного вала приводного механизма зубчатых передач. Обычно, приводной механизм зубчатых передач обеспечивает для распределительного вала и, следовательно, для пальца, закрепленного относительно распределительного вала, осевое поступательное перемещение для выбора диапазона зубчатых передач (т.е. для выбора приводимой в действие вилки) и вращательное движение для введения/выведения из зацепления зубчатых колес (т.е. для перемещения приводимой в действие вилки).
В механизмах переключения передач с двойными сцеплениями, доступных для приобретения в настоящее время на рынке, предусмотрены два приводных механизма зубчатых передач, каждый из которых соединен с соответствующим ведущим валом и, следовательно, приводит в действие все и исключительно вилки, соединенные с их собственным ведущим валом. Однако, наличие двух отдельных приводных механизмов зубчатых передач влечет за собой увеличение количества элементов и, следовательно, увеличение стоимости, массе и габаритных размерах и более высокую вероятность неисправности.
Раскрытие изобретения
Целью настоящего изобретения является создание механизма переключения передач с двойным сцеплением, который не имеет недостатков, описанных выше, и, в частности, будет являться простым и недорогостоящим для изготовления, а также будет легким, компактным и надежным.
В соответствии с настоящим изобретением механизм переключения передач с двойным сцеплением выполнен в соответствии с тем, что заявлено в приложенной формуле изобретения.
Краткое описание чертежей
Далее настоящее изобретение будет описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют неограничивающий пример его варианта осуществления и на которых:
Фиг.1 представляет собой схематичный вид механизма переключения передач с двойным сцеплением, выполненного в соответствии с настоящим изобретением с непоказанными для ясности элементами;
Фиг.2 представляет собой схематичный вид с частичным разрезом распределительного вала приводного механизма зубчатых передач механизма переключения передач с двойным сцеплением, показанного на фиг.1, с непоказанными для ясности элементами;
Фиг.3 представляет собой схему зубчатых передач механизма переключения передач с двойным сцеплением, показанного на фиг.1;
Фиг.4 представляет собой схематичный вид перемещений, выполняемых для введения в зацепление первого зубчатого колеса I в механизме переключения передач с двойным сцеплением, показанного на фиг.1;
Фиг.5 представляет собой схематичный вид перемещений, выполняемых для введения в зацепление второго зубчатого колеса II в механизме переключения передач с двойным сцеплением, показного на фиг.1; и
Фиг.6 представляет собой схематичный вид перемещений, выполняемых для выведения из зацепления первого зубчатого колеса I, а затем введения в зацепление третьего зубчатое колеса III в механизме переключения передач с двойным сцеплением, показанного на фиг.1.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
На фиг.1 ссылочной позицией 1 в целом обозначен сервомеханизм трансмиссии транспортного средства (не показано), приводимый в действие двигателем 2 внутреннего сгорания, который имеет главный вал 3.
Сервомеханизм трансмиссии 1 содержит сервомеханизм 4 переключения передач с двойным сцеплением, который снабжен парой ведущих валов 5, соосных друг другу, независимых друг от друга и вставленных друг в друга. Кроме того, механизм 4 переключения передач с двойным сцеплением содержит два соосных сцепления 6, установленных последовательно, каждое из которых выполнено с возможностью соединения соответствующего ведущего вала 5 с главным валом 3 двигателя 2 внутреннего сгорания. Механизм 4 переключения передач с двойным сцеплением содержит один передаточный вал 7, соединенный с дифференциальным механизмом (не показан), который передает движение на ведущие колеса (не показаны).
Механизм 4 переключения передач с двойным сцеплением, показанный на прилагаемом чертеже, имеет шесть зубчатых передач переднего хода, обозначенных римскими цифрами (первая зубчатая передача I, вторая зубчатая передача II, третья зубчатая передача III, четвертая зубчатая передача IV, пятая зубчатая передача V и шестая зубчатая передача VI) и зубчатую передачу заднего хода (обозначенную буквой R). Ведущий вал 5 и передаточный вал 7 механически соединены друг с другом посредством множества пар зубчатых передач, каждая из которых образует соответствующую передачу и содержит ведущее зубчатое колесо 8, установленное на ведущем валу 5, и ведомое зубчатое колесо 9, установленное на передаточному валу 7. Для того чтобы обеспечить правильное функционирование механизма 4 переключения передач с двойным сцеплением, все нечетные зубчатые передачи (первая зубчатая передача I, третья зубчатая передача III, пятая зубчатая передача V) соединены с одним и тем же ведущим валом 5b, а все четные зубчатые передачи (вторая зубчатая передача II, четвертая зубчатая передача IV и шестая зубчатая передача VI) соединены с другим ведущим валом 5а.
Каждое ведущее зубчатое колесо 8 установлено на соответствующем ведущем валу 5 для вращения всегда в постоянном направлении по отношению к ведущему валу 5 и входит в зацепление с соответствующим ведомым зубчатым колесом 9 постоянно, а каждое ведомое зубчатое колесо 9 свободно установлено на передаточном валу 7. Кроме того, механизм 4 переключения передач с двойным сцеплением содержит четыре синхронизатора 10, каждый из которых установлен соосно передаточному валу 7, расположен между двумя ведомыми зубчатыми колесами 9, и выполнен с возможностью приведения в действие для поочередного введения в зацепление двух соответствующих ведомых зубчатых колес 9 с передаточном валом 7 (т.е. для поочередного осуществления угловой фиксации двух соответствующих ведомых зубчатых колес 9 относительно передаточного вала 7). Другими словами, каждый синхронизатор 10 выполнен с возможностью перемещения в одном направлении для введения в зацепление ведомого зубчатого колеса 9 с передаточным валом 7, или перемещения в другом направлении для введения в зацепление другого ведомого зубчатого колеса 9 с передаточным валом 7.
Каждый синхронизатор 10 установлен между двумя ведомыми зубчатыми колесами 9 и приводится в действие посредством соответствующей вилки 11, которая перемещается в осевом направлении вдоль передаточного вала 7 в двух направлениях для перемещения синхронизатора 10 между двумя предельными положениями зацепления, в каждом из которых синхронизатор 10 вводит в зацепление соответствующее ведомое зубчатое колесо 9, и холостым промежуточным положением, в котором синхронизатор 10 не вводит в зацепление ни одно из двух ведомых зубчатых колес 9. Кроме того, каждая вилка 11 приводится в действие посредством пальца 12, который перемещается посредством распределительного вала 13 одного общего приводного механизма 14 зубчатых передач. Приводной механизм 14 зубчатых передач обеспечивает распределительному валу 13 осевое поступательное перемещение (т.е. параллельно продольной оси 15 распределительного вала 13) и вращательное движение вокруг продольной оси 15 распределительного вала 13.
Четыре вилки 11 разделены на две группы, каждая из которых содержит две вилки 11 и приводится в действие соответствующим пальцем 12. В частности, две вилки 11а, которые управляют двумя синхронизаторами 10, соединенными с ведомыми зубчатыми колесами 9, которые зацепляются с ведущими зубчатыми колесами 8 ведущего вала 5а, приводятся в действие посредством пальца 12а, а две вилки 11b, которые управляют двумя синхронизаторами 10, соединенными с ведомыми зубчатыми колесами 9, которые зацепляются с ведущими зубчатыми колесами 8 ведущего вала 5b, приводятся в действие посредством пальца 12b, отдельного и независимого от пальца 12а.
В соответствии с чем на фиг.2 показано, что распределительный вал 13 установлен с возможностью вращения и перемещения посредством пары подшипников 17 в неподвижном коробчатом корпусе 16 механизма 4 переключения передач с двойным сцеплением. Один конец распределительного вала 13 выходит из корпуса 16 для соединения с приводным механизмом 14 зубчатых передач, который установлен на внешней стороне корпуса 16.
Каждый палец 12 удерживается посредством трубчатой втулки 18, свободно установленной на распределительный валу 13 с возможностью вращения и свободного перемещения относительно распределительного вала 13. Каждая втулка 18 подталкивается вдоль оси к другой втулке 18 посредством пружины 19, которая расположена вокруг втулки 18 и сжата между выступом корпуса 16 и выступом втулки 18 (например, образованной соответствующим пальцем 12). Перемещение каждой втулки 18 к другой втулке 18 под действием осевого усилия пружины 19 ограничивается фиксатором 20, который закреплен на корпусе 16 и образует внутренний концевой элемент перемещения для обеих втулок 18. Следует отметить, что когда втулка 18 опирается на фиксатор 20, который образует внутренний концевой элемент перемещения, соответствующий палец 12 выравнивается с соответствующей внутренней вилкой 11, которая управляет внутренним синхронизатором 10 (т.е. расположенным внутри) как показано на фиг.2. Кроме того, перемещение каждой втулки 18 в сторону от другой втулки 18 (и, следовательно, сжатие пружины 19) ограничивается корпусом соответствующего подшипника 17, который образует внешний концевой элемент перемещения втулки 18. Следует отметить, что, когда втулка 18 упирается в корпус соответствующего подшипника 17, который образует внешний концевой элемент перемещения, соответствующий палец 12 выравнивается с соответствующей внешней вилкой 11, которая управляет внешним синхронизатором 10 (т.е. расположенным снаружи). В другом варианте осуществления (не показан), внешние концевые элементы перемещения втулок 18 не образованы подшипниками 17, а образованы другими фиксаторами, закрепленными относительно корпуса 16.
В области, расположенной между двумя втулками 18, предусмотрен штифт 21, который закреплен относительно распределительного вала 13, проходит радиально (т.е. в направлении, перпендикулярном продольной оси 15) относительно распределительного вала 13 и выполнен с возможностью поочередного введения в каждую соединительную прорезь 22, которая выполнена в каждой втулке 18, и воспроизводит негативно форму штифта 21. Комбинация штифта 21 и соединительных прорезей 22 образует соединительную систему, которая предназначена для поочередного осуществления угловой фиксации распределительного вала 13 относительно втулок 18. Следует отметить, что две втулки 18 отделены друг от друга в осевом направлении, таким образом, чтобы образовывать свободную область между ними. Когда штифт 21 начинает занимать свободную область, расположенную между двумя втулками 18 (т.е. когда штифт 21 не введен в прорезь), распределительный вал 13 имеет независимое угловое положение относительно двух втулок 18 и, следовательно, может свободно вращаться относительно самих двух втулок 18.
Наконец, каждая втулка 18 содержит удерживающее устройство 23, которое предпочтительно выполнено в виде общеизвестной конструкции подпружиненного шарика, и выполнено с возможностью поддержания втулки 18 в данном угловом положении с постоянным и заданным удерживающим моментом. Назначение каждого фиксирующего устройства 23 заключается в том, чтобы поддерживать втулку 18 в данном угловом положении, предотвращая произвольные, неуправляемые и нежелательные угловые перемещения втулки 18. В соответствии с описанными способами становится очевидным что, распределительный вал 13 может прикладывать крутящий момент к каждой втулке 18, который, в достаточной мере, больше, чем удерживающий момент, создаваемый соответствующим удерживающим устройством 23, для обеспечения требуемого вращения втулки 18.
Сервомеханизм трансмиссии 1 содержит устройство 24 управления, которое приводит в действие приводной механизм 14 зубчатых передач для введения/выведения из зацепления зубчатых колес, и приводит в действие исполнительные механизмы сцепления (не показаны), которые управляют открытием и закрытием двух сцеплений 6.
Работа механизма 4 переключения передач с двойным сцеплением описана ниже со ссылкой на фиг.2-6. В частности, ниже следует описание способа зацепления первого зубчатого колеса I, начиная с холостого положения (фиг.4), последующего способа зацепления второго зубчатого колеса II (фиг.5), и, в заключение, способа выведения из зацепления первого зубчатого колеса I и последующего зацепления третьего зубчатого колеса III (фиг.6).
Начиная от холостого положения, в котором ни одно зубчатое колесо не находится в зацеплении и два сцепления 6 открыты (т.е. главный вал 3 отсоединен от обоих ведущих валов 5), штифт 21 находится в промежуточном положении между двумя соединительными прорезями 22, показанными на фиг.2. Для того, чтобы ввести в зацепление первое зубчатое колесо I, необходимо повернуть внешнюю вилку 11а (последующее перемещение штифта 21 схематично показано на фиг.4). Следовательно, приводной механизм 14 зубчатых передач перемещает распределительный вал 13 в осевом направлении, таким образом, чтобы обеспечить введение штифта 21 в соединительную прорезь 22а. Как только штифт 21 распределительного вала 13 вводится в соединительную прорезь 22а, распределительный вал 13 фиксируется в угловом направлении относительно втулки 18а. В этом положении палец 12а, удерживающийся втулкой 18а, выравнивается с внутренней вилкой 11а. Следовательно, приводной механизм 14 зубчатых передач перемещает в осевом направлении распределительный вал 13 для того, чтобы протолкнуть втулку 18а таким образом, чтобы она уперлась во внешний концевой элемент перемещения, таким образом, сжимая пружину 19а, для того, чтобы совместить палец 12а с внешней вилкой 11а.
На этом этапе приводной механизм 14 зубчатых передач вращает распределительный вал 13 вокруг продольной оси 15, таким образом, чтобы поворачивать втулку 18а и, следовательно, палец 12а, закрепленный относительно втулки 18а и внешней вилки 11а, проталкиваемой посредством пальца 12а, в направлении необходимом для введения в зацепление первого зубчатого колеса I. Если бы было необходимо ввести в зацепление третье зубчатое колесо III, то приводной механизм 14 зубчатых передач вращал бы втулку 18а в противоположном направлении. Как было отмечено выше, при вращении втулки 18а приводной механизм 14 зубчатых передач должен преодолевать удерживающий момент, создаваемый удерживающим устройством 23а.
Как только первое зубчатое колесо I введено в зацепление вышеописанным способом сцепление 6а может быть закрыто для передачи движения от главного вала 3 на ведущие колеса (не показаны) с передаточным отношением первой зубчатой передачи I. Кроме того, как только первое зубчатое колесо I было введено в зацепление вышеописанным способом, приводной механизм 14 зубчатых передач выполняет функцию введения в зацепление также второго зубчатого колеса II, поворачивая внутреннюю вилку 11b (последующее перемещение штифта 21 схематично показано на фиг.5).
Для того, чтобы ввести в зацепление второе зубчатое колесо II, приводной механизм 14 зубчатых передач перемещает в осевом направлении распределительный вал 13 без совершения какого-либо вращения, таким образом, чтобы вывести штифт 21 из соединительной прорези 22а для их разъединения. Эта операция не влечет за собой выведение из зацепления первого зубчатого колеса I, благодаря удерживающему моменту, обеспечиваемому удерживающим устройством 23а, которое предотвращает вращение втулки 18а за исключением регулируемого приводным механизмом 14 зубчатых передач. Как только штифт 21 был разъединен от соединительной прорези 22а, приводной механизм 14 зубчатых передач вращает распределительный вал 13 для выравнивания штифта 21 с соединительной прорезью 22b и затем придает распределительному валу 13 новое осевое перемещение, таким образом, чтобы обеспечить введение штифта 21 в соединительную прорезь 22b. Как только штифт 21 распределительного вала 13 размещен в соединительной прорези 22b, распределительный вал 13 фиксируется в угловом направлении относительно втулки 18b. Кроме того, в этом положении, палец 12b удерживаемый втулкой 18b, выровнен с внутренней вилкой 11b, которая управляет внутренним синхронизатором 10. На этом этапе, приводной механизм 14 зубчатых передач поворачивает распределительный вал 13 вокруг продольной оси 15 для вращения втулки 18b, следовательно, пальца 12b, закрепленного относительно втулки 18b и внутренней вилки 11b, проталкиваемой посредством пальца 12b, в направлении необходимом для введения в зацепление второго зубчатого колеса II. Если бы было необходимо ввести в зацепление четвертое зубчатое колесо IV, то приводной механизм 14 зубчатых передач вращал бы втулку 18b в противоположном направлении. Как упомянуто выше, при вращении втулки 18b приводной механизм 14 зубчатых передач должен преодолевать удерживающий момент, создаваемый удерживающим устройством 23b.
Как только второе зубчатое колесо II введено в зацепление вышеописанным способом, сцепление 6b может быть закрыто и, одновременно сцепление 6а должно быть открыто для передачи движения от главного вала 3 на ведущие колеса (не показанные) с передаточным отношением второй зубчатой передачи II. Кроме того, как только второе зубчатое колесо II было введено в зацепление вышеописанным способом, приводной механизм 14 зубчатых передач выполняет функцию выведения из зацепления первого зубчатого колеса I, а затем введения в зацепление третьего зубчатого колеса III, поворачивая внешнюю вилку 11а (последующее перемещение штифта 21 схематично показано на фиг.6).
Для выведения из зацепления первого зубчатого колеса I, а затем введения в зацепление третьего зубчатого колеса III приводной механизм 14 зубчатых передач перемещает в осевом направлении распределительный вал 13 без совершения какого-либо вращения, таким образом, чтобы обеспечить разъединение штифта 21 от соединительной прорези 22b, а затем введение в соединительную прорезь 22а. Эта операция не влечет за собой выведение из зацепления второго зубчатого колеса II, благодаря удерживающему моменту, обеспечиваемому удерживающим устройством 23b, которое предотвращает вращение втулки 18b за исключением воздействия приводного механизма 14 зубчатых передач. Как только штифт 21 распределительного вала 13 расположен в соединительной прорези 22а, распределительный вал 13 фиксируется в угловом направлении относительно втулки 18а. Кроме того, в этом положении палец 12а, удерживаемый втулкой 18а, выровнен с внешней вилкой 11а, которая управляет внешним синхронизатором 10а. На этом этапе, приводной механизм 14 зубчатых передач поворачивает распределительный вал 13 вокруг продольной оси 15 для вращения втулки 18а, следовательно, пальца 12а, закрепленного относительно втулки 18а и внешней вилки 11а, проталкиваемой посредством пальца 12а, в направлении необходимом для выведения из зацепления первого зубчатого колеса I (которое не участвует в передаче крутящего момента, так как сцепление 6а открыто) и, следовательно, для введения в зацепление третьего зубчатого колеса III. Как упомянуто выше, при вращении втулки 18а приводной механизм 14 зубчатых передач должен преодолевать удерживающий момент, создаваемый удерживающим устройством 23а.
Как только третье зубчатое колесо III введено в зацепление вышеописанным способом, сцепление 6а может быть закрыто и одновременно сцепление 6b должно быть открыто для передачи движения от главного вала 3 на ведущие колеса (не показаны) с передаточным отношением третьей зубчатой передачи III.
Механизм 4 переключения передач с двойным сцеплением, описанный выше, обеспечивает многочисленные преимущества, поскольку он является простым, недорогостоящим и компактным, и требует использования только одного приводного механизма 14 зубчатых передач, выполненного с возможностью приведения в действие всех вилок 11 рациональным и эффективным образом.