СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВАРИАНТОВ КОНСТРУКЦИИ (МОДИФИКАЦИЙ) СООСНОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ С ДВУМЯ СЦЕПЛЕНИЯМИ
DESIGNING COAXIAL GEARBOX WITH TWO CLUTCHES (VERSIONS)

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. При этом особенно важно обеспечить максимально возможную унификацию между различными модификациями КП.
Известен способ получения вариантов конструкции 7-ступенчатой соосной коробки передач с двумя сцеплениями (см. патент ЕР 1837553 А2, от 26,09,2007 г.).
Способ заключается в получении вариантов КП за счет установки выходного вала соосно входным валам, соединения их муфтой переключения и передачи крутящего момента на задние колеса при продольном расположении двигателя. А также параллельно валам КП установлен дополнительный вал, с размещенными на нем шестернями и муфтой переключения. Способ включает в себя 7-ми ступенчатую КП с двумя сцеплениями, состоящую из узла двойного сцепления, корпуса с соосно размещенными в нем входными и выходным валами и параллельными им промежуточным и дополнительным валами, причем два входных вала являются соосными и расположенными один внутри другого, с жестко установленными на одном из них (трубчатом валу) шестернями четных передач, а на другом- шестернями нечетных передач. При этом на входном валу нечетных передач жестко закреплена шестерня, зацепленная с ведущей шестерней, жестко закрепленной на дополнительном валу, и на котором также свободно установлены ведомые шестерни четной передачи и заднего хода, а между ними муфта включения. На промежуточном валу, между свободно установленными ведомыми шестернями соответствующих передач, жестко закреплены две ступицы соединительных муфт. На конце входного вала нечетных передач закреплена ступица муфты включения пятой или седьмой передач. В первом варианте применения КП прямой передачей (u=1) может быть пятая передача (см.патент ЕР 1837553 А2, от 26,09,2007 г. фиг 1). Во втором варианте - седьмая передача (см. патент ЕР 1837553 А2, от 26.09.2007 г. фиг 7). В третьем варианте - 7-ми ступенчатая КП преобразована в 5-ти ступенчатую с третье передачей, являющейся прямой (см. патент ЕР 1837553 А2, от 26,09,2007 г. фиг 5). В этих трех вариантах конструкции заключается способ получения вариантов КП с двумя сцеплениями.
Недостатком способа является то, что дополнительный вал используется не как средство получения модификаций КП, а как средство уменьшения осевого габарита (обозначено в рамках патента) и место расположения шестерней и муфты переключения одной из четных передач и передачи заднего хода. Это приводит к тому, что для получения 5-ти ступенчатой КП требуется замена валов, шестерней, порядка расположения передач на валах, шестернях, муфтах переключения и, соответственно, в системе управления. Это увеличивает количество деталей для различных модификаций и, соответственно, удорожает производство и ремонт.
Целью изобретения является способ получения вариантов конструкции соосной КП с двумя сцеплениями (базовой КП), а именно способ увеличения числа передач базовой КП.
Указанная цель достигается тем, что шестерня, свободно установленная на дополнительном валу, через трубчатый вал соединяется муфтой переключения с по меньшей мере одной шестерней, установленной на дополнительном валу.
Анализ патентов, научно-технической литературы не выявил известности заявляемой совокупности существующих признаков.
Рассматривая в качестве прототипа способ получения вариантов конструкции 7-ми ступенчатой соосной коробки передач с двумя сцеплениями, учитывая указанные выше его конструктивные недостатки и устраняя их, в рамках данного изобретения, получим базовую соосную, например, 5-ступенчатую КП, а ее модификации получим при помощи дополнительных повышающей и понижающей передач, путем расположения на дополнительном валу необходимых для этого муфт и шестерен. При этом, сохраняя основные узлы, детали, систему переключения основных передач переднего хода, передачи заднего хода базовой и модифицированных КП.
На фиг. 1 показана кинематическая схема базовой КП (5-ти ступенчатой соосной КП с двумя сцеплениями).
На фиг. 2 представлена лучевая диаграмма базовой КП. На горизонталях приведены логарифмы передаточных чисел и номера различных передач. На нижней шкале и в верхней таблице указаны величины передаточных чисел (u). В нижней таблице указаны интервалы между соседними передаточными числами (q). 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 дополнительной повышающей передачей (6-ти ступенчатой КП).
На фиг. 4 представлена лучевая диаграмма модифицированной базовой КП с дополнительной повышающей передачей (6-ти ступенчатой КП).
На фиг. 5 показана кинематическая схема модифицированной базовой КП с дополнительными понижающей и повышающей передачами (7-ми ступенчатой КП).
На фиг. 6 представлена лучевая диаграмма модифицированной базовой КП с
дополнительными понижающей и повышающей передачами (7-ми ступенчатой КП).
На фиг. 7 показана кинематическая схема 8-ми, или 9-ти, или 10-ти ступенчатой, в зависимости от модификации, соосной КП с двумя сцеплениями, соответствующей изобретению конструкции.
На фиг. 8 представлена лучевая диаграмма 8-ми, или 9-ти, или 10-ти ступенчатой, в зависимости от модификации, соосной КП с двумя сцеплениями, соответствующей изобретению конструкции.
В состав представленной на фиг. 1 кинематической схемы базовой КП входят установленные в опорах корпуса 1 два соосных входных вала 2 и 3, расположенные один внутри другого, соосный им выходной вал 4 и установленные параллельно с ними промежуточный вал 5 и дополнительный вал 6. Шестерни 7, 8 и 9 жестко закреплены на входном валу 2. Шестерни 10 и 11 жестко закреплены на входном валу 3 и попарно зацеплены со свободно установленными на промежуточном валу 5 шестернями 12 и 13, соответственно. Шестерни 14 и 15 свободно установлены на промежуточном валу 5 и попарно зацеплены с шестернями 8 и 9, соответственно. Шестерня 16 закреплена на дополнительном валу 6 и находится в постоянном зацеплении с шестерней 7. Шестерня заднего хода 17 свободно установлена на дополнительном валу 6 и зацеплена с шестерней 13. В опорах крышки 18, входного вала 3 и промежуточного вала 5, соосно этим валам, установлены выходной вал 4 и вал 19, соответственно. Валы 5 и 19 жестко связаны между собой, а валы 3 и 4-свободно. Шестерни 20 и 21 сцеплены между собой и закреплены на валах 19 и 4, соответственно. Зубчатый венец 22 закреплен на конце входного вала 3. Муфты А (23) и В (24) расположены на промежуточном валу 5 между шестернями 12-13 и 14-15, соответственно. Муфта С (25) расположена на дополнительном валу 6 рядом с шестерней 17. Муфта D (26) расположена рядом с шестерней 21 на выходном валу 4. Ведомый диск 27 правого сцепления (П) установлен на входном валу 2, а ведомый диск 28 левого сцепления (Л) установлен на входном валу 3.
В состав представленной на фиг. 3 кинематической схемы модифицированной базовой КП с дополнительной повышающей передачей (6-ти ступенчатой КП) входят те же самые детали, что и у рассмотренного выше состава базовой КП, и дополнительно: шестерня 29 свободно установлена на дополнительном валу 6 и зацеплена с шестерней 10.
В состав представленной на фиг. 5 кинематической схемы модифицированной базовой КП с дополнительными понижающей и повышающей передачами (7-ми ступенчатой КП) входят те же самые детали, что и у рассмотренного выше состава 6-ти ступенчатой КП, и дополнительно: шестерня 30 свободно установлена на дополнительном валу 6 и зацеплена с шестерней 8. Муфта Е (31) расположена рядом с шестерней 30 на трубчатом валу 32, который жестко связан с шестерней 29.
Работа базовой КП, представленной на фиг. 1, осуществляется следующим образом.
1 передача.
Включаем левое сцепление (Л), муфту А (23) переключаем в правое положение, а муфту В (24) в левое. Крутящий момент с входного вала 3 через пару сцепленных шестерен 11-13, муфту А передается на промежуточный вал 5, вал 19, пару шестерен 20-21 и выходной вал 4.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-I-1.
2 передача.
Включаем правое сцепление (П), муфта В (24) в левом положении, переключаем муфту А в левое положение. Крутящий момент с входного вала 2, парой шестерен 8-14, муфтой В передается на промежуточный вал 5, вал 19, пару шестерен 20-21 и выходной вал 4.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами О-II-2.
3 передача.
Включаем левое сцепление (Л), муфта А (23) в левом положении, а муфту В (24) переключаем в правое. Крутящий момент с входного вала 3 через пару шестерен 10-12, муфту А передается на промежуточный вал 5, вал 19, пару шестерен 20-21 и выходной вал 4. На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-III-3.
4 передача.
Включаем правое сцепление (П), муфта В (24) в правом положение, выключаем муфту А, переключаем муфту D (26) в левое положение. Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 9-15, муфту В передается на промежуточный вал 5, вал 19, пару шестерен 20-21 и выходной вал 4.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-IV-4.
5 передача (прямая).
Включаем левое сцепление (Л), муфта D (26) в левом положении. Крутящий момент с входного вала 3, зубчатый венец 22 и муфту D передается на выходной вал 4. На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена точкой 0.
Задний ход.
Включаем левое сцепление (Л), муфту С (25) переключаем в правое положение, а муфту В (24) в левое. Крутящий момент с входного вала 3 через сцепленные шестерни 11-13-17, муфту С, дополнительный вал 6, пару шестерен 16-7, вал 2, пару шестерен 8-14, муфту В передается на промежуточный вал 5, вал 19, пару шестерен 20-21 и выходной вал 4.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-В-ЗХ.
Работа модифицированной базовой КП, представленной на фиг. 3, осуществляется следующим образом.
1, 2, 3, 4, 5 передачи и передача заднего хода.
Осуществляются аналогично рассмотренной выше работе базовой КП на 1, 2, 3, 4, 5 передачах и передаче заднего хода, соответственно.
Дополнительная повышающая (6) передача.
Включаем правое сцепление (П), муфты С (25) и D (26) в левом положении. Крутящий момент с входного вала 2 через пару шестерен 7-16, дополнительный вал 6, муфту С, пару шестерен 29-10, вал 3, зубчатый венец 22 и муфту D передается на выходной вал 4.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 4) эта передача отражена последовательно соединенными лучами 0-VI-6.
Работа модифицированной базовой КП, представленной на фиг. 5, осуществляется следующим образом.
Понижающая передача.
Включаем правое сцепление (П), муфту А (23) переключаем в правое положение, а муфту Е (31) переключаем в левое положение. Крутящий момент с входного вала 2 через пару шестерен 8-30, муфту Е, трубчатый вал 32, пару шестерен 29-10, вал 3, пару шестерен 11-13, муфту А передается на промежуточный вал 5, вал 19, пару шестерен 20-21 и выходной вал 4.
На лучевой диаграмме (см. фиг. 6) эта передача отражена последовательно соединенными лучами О-ВП-VI-I П-П.
1, 2, 3, 4, 5, 6 передачи и передача заднего хода.
Осуществляются аналогично рассмотренной выше работе базовой КП на 1, 2, 3, 4, 5, 6 передачах и передаче заднего хода, соответственно.
В приведенном примере получения модификаций базовой 5-ти ступенчатой соосной КП рассмотрены передачи с переменным включением двух сцеплений. Также, возможны последовательные передачи с работой на одноименных сцеплениях, но они в приведенном примере не указаны и не рассматриваются.
Использование способа получения вариантов конструкции (модификаций) соосной коробки передач с двумя сцеплениями позволяет получать, по отношению к базовой, коробки передач с увеличенным числом передач. 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 соосная коробка передач с двумя сцеплениями» подразумевает существующие или вновь проектируемые КП, к которым может быть применен рассмотренный способ в объеме формулы изобретения. При этом полученная 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 ЕР 1837553 А2, от 26,09,2007 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.