КОРОБКА ПЕРЕДАЧ С ДВОЙНЫМ СЦЕПЛЕНИЕМ И ДЕМУЛЬТИПЛИКАТОРОМ
TRANSMISSION BOX WITH DOUBLE CLUTCH AND AUXILIARY GEAR BOX

Техническое решение относится к трансмиссиям транспортных средств. Оно касается многоступенчатой коробки передач с двойным сцеплением.
В заявке №102006015661, опубликованной в ФРГ, показана коробка передач с двойным сцеплением, содержащая шесть рядов зубчатых колес, планетарный демультипликатор и пять муфт управления коробкой передач. В этой коробке передач переключение между некоторыми передачами происходит с разрывом потока мощности, что приводит к снижению эксплуатационных показателей этой коробки передач с двойным сцеплением.
В другой заявке №102012217503, опубликованной в ФРГ, показана многоступенчатая коробка передач с двойным сцеплением, содержащая шесть рядов зубчатых колес, планетарный демультипликатор и муфты управления коробкой передач. Кинематическая схема этой коробки передач позволяет получить одиннадцать передач переднего хода, причем переключение между любыми двумя соседними передачами происходит без разрыва потока мощности. Однако эта коробка передач имеет сложную конструкцию и сравнительно большие осевые габариты.
Более близким аналогом является многоступенчатая коробка передач с двойным сцеплением, представленная в заявке №102013222510, опубликованной в ФРГ, в патенте №9546721, выданном в США. Она содержит внутренний первичный вал и внешний первичный вал, два промежуточных вала, вторичный вал, пять рядов зацепленных между собой зубчатых колес, из которых три ряда зубчатых колес могут непосредственно соединяться с первичными валами и два ряда зубчатых колес могут непосредственно соединяться с вторичным валом зубчатыми муфтами. В этой коробке передач имеется демультипликатор, содержащий планетарную передачу, солнечная шестерня которой соединена с вторичным валом. Поскольку кинематика коробки передач накладывает ряд ограничений на передаточные числа, наиболее рациональным является распределение передаточных чисел по правилу геометрической прогрессии. Однако, в этом случае соседние низшие передачи в коробке передач, представленной в заявке №102013222510, опубликованной в ФРГ, оказываются очень сближенными, и последовательное их переключение может оказать отрицательное влияние на динамику разгона автомобиля.
Задача - создание многоступенчатой коробки передач с двойным сцеплением, с пятью рядами зубчатых колес и с демультипликатором, которой удобно управлять при движении транспортного средства с большим грузом по проселочным грунтовым дорогам и с малым грузом по хорошей дороге с твердым покрытием для обеспечения высоких эксплуатационных качеств транспортного средства.
Решение задачи создания коробки передач, которой удобно пользоваться в различных дорожных условиях, достигается тем, что коробка передач с двойным сцеплением и с демультипликатором содержит внешний и внутренний первичные валы, имеющие привод от фрикционных муфт двойного сцепления, промежуточные валы с закрепленными на них зубчатыми колесами, вторичный вал, расположенный соосно с первичными валами, выходной вал, расположенный соосно с вторичным валом и соединенный с водилом планетарной передачи, образующей демультипликатор, зубчатое колесо, расположенное на внешнем первичном валу, зубчатые колеса, расположенные на внутреннем первичном валу, зубчатое колесо реверсивной передачи, расположенное на вторичном валу у его конца, обращенного к внутреннему первичному валу, зубчатое колесо, расположенное на вторичном валу у демультипликатора, зубчатую муфту для соединения с внешним первичным валом зубчатых колес, окружающих этот вал и внутренний первичный вал, зубчатую муфту для соединения с вторичным валом внутреннего первичного вала и зубчатого колеса упомянутой реверсивной передачи, имеющей кинематическую связь через промежуточную шестерню с зубчатым колесом, закрепленным на промежуточном валу, зубчатую муфту для соединения зубчатого колеса, расположенного у демультипликатора, с вторичным валом и с водилом планетарной передачи, несущим сателлиты, зацепленные с коронным зубчатым колесом и с солнечной шестерней, закрепленной на вторичном валу, зубчатую муфту для попеременной связи коронного зубчатого колеса с корпусом коробки передач и с водилом планетарной передачи. Коробка передач снабжена зубчатой муфтой для соединения с внутренним первичным валом зубчатых колес, расположенных на этом первичном валу, при этом ближайшее к двойному сцеплению зубчатое колесо, расположенное на внутреннем первичном валу, сделано с двумя расположенными по разные его стороны зубчатыми венцами для связи этого зубчатого колеса зубчатыми муфтами попеременно с внешним первичным валом и с внутренним первичным валом, причем диаметр ближайшего к двойному сцеплению зубчатого колеса, расположенного на внутреннем первичном валу, сделан меньше диаметра соседних зубчатых колес, диаметр расположенного дальше от двойного сцепления другого зубчатого колеса, окружающего внутренний первичный вал, сделан меньше диаметра зубчатого колеса, расположенного на внешнем первичном валу.
При таком выполнении коробки передач с двойным сцеплением и с демультипликатором можно без разрыва потока мощности в трансмиссии транспортного средства переключать передачи с первой передачи на прямую восьмую передачу и с прямой восьмой передачи на повышающую передачу. При этом обеспечивается возможность переключения без разрыва потока мощности с первой передачи не только на вторую, но и сразу на третью передачу при движении с малым грузом по хорошей дороге, а также возможность после прямой восьмой передачи включать другую повышающую передачу с меньшим передаточным числом для повышения скорости движения транспортного средства при его езде по хорошим дорогам с твердым покрытием либо для уменьшения частоты вращения вала двигателя. Таким образом, технический результат при использовании этой коробки передач заключается в повышении эксплуатационных качеств многоступенчатой коробки передач с двойным сцеплением и с демультипликатором.
Эта многоступенчатая коробка передач для удобства управления зубчатыми муфтами снабжена трехпозиционными гидроцилиндрами двухстороннего действия для перемещения указанных зубчатых муфт. Каждый гидроцилиндр управления зубчатыми муфтами этой коробки передач снабжен средствами остановки в промежуточных положениях между крайними позициями штока, несущего вилку, перемещающую зубчатую муфту. Наличие средств, останавливающих шток гидроцилиндра в промежуточном положении, не допуская постоянного упора зубчатой муфты в зубчатое колесо, прекращает действие вилки штока на зубчатую муфту после занятия ею надлежащего положения для исключения износа концов неподвижной вилки при их контакте с вращающейся зубчатой муфтой.
Коробка передач содержит внутренний и внешний первичные валы 1 и 2, имеющие привод от многодисковых фрикционных муфт 3 и 4 двойного сцепления, имеющих гидравлическое управление посредством встроенных в них гидроцилиндров. В коробке передач находятся несколько промежуточных валов, из которых показан только один промежуточный вал 5, и вторичный вал 6, расположенный соосно с первичными валами 1 и 2. Соосно с вторичным валом 6 расположен выходной вал 7, соединенный с водилом 8 планетарной передачи, образующей демультипликатор 9. В коробке передач имеется пять рядов зубчатых колес. В ней размещены зубчатое колесо 10, расположенное на внешнем первичном валу 2, зубчатые колеса 11 и 12, расположенные на внутреннем первичном валу 1, окружая его своими ступицами. Расположенное ближе к двойному сцеплению зубчатое колесо 11 сделано с двумя расположенными по разные его стороны зубчатыми венцами, находящимися на его ступице. Диаметр расположенного ближе к двойному сцеплению зубчатого колеса 11, окружающего внутренний первичный вал 1, сделан меньше диаметра соседних зубчатых колес 10 и 12. Диаметр расположенного дальше от двойного сцепления второго зубчатого колеса 12, окружающего внутренний первичный вал 1, сделан меньше диаметра зубчатого колеса 10, окружающего внешний первичный вал 2. Коробка передач содержит на вторичном валу 6 зубчатое колесо 13 реверсивной передачи и зубчатое колесо 14, расположенное у демультипликатора 9. На промежуточном валу 5 закреплены зубчатое колесо 15, имеющее зацепление с зубчатым колесом 10, окружающим внешний первичный вал 2, зубчатое колесо 16, зацепленное с зубчатым колесом 11, окружающим внутренний первичный вал 1, зубчатое колесо 17, имеющее зацепление с зубчатым колесом 12, окружающим внутренний первичный вал 1. Кроме того, на промежуточном валу 5 закреплены зубчатое колесо 18, зацепленное с промежуточной шестерней 19 реверсивной передачи, имеющей зацепление с зубчатым колесом 13, окружающим вторичный вал 6, зубчатое колесо 20, зацепленное с зубчатым колесом 14, окружающим вторичный вал 6. Коробка передач содержит зубчатую муфту 21, перемещаемую трехпозиционным гидроцилиндром 22 двухстороннего действия для соединения с внешним первичным валом 2 зубчатых колес 10 и 11, окружающих внешний первичный вал 2 и внутренний первичный вал 1, и зубчатую муфту 23, перемещаемую трехпозиционным гидроцилиндром 24 двухстороннего действия, при включении соединяющую с внутренним первичным валом 1 зубчатые колеса 11 и 12, окружающие внутренний первичный вал 1, с обеспечением возможности попеременного соединения зубчатыми муфтами 21 и 23 зубчатого колеса 11, окружающего внутренний первичный вал 1, с внутренним первичным валом 1 и с внешним первичным валом 2. Коробка передач содержит также зубчатую муфту 25, перемещаемую трехпозиционным гидроцилиндром 26 двухстороннего действия для соединения с вторичным валом 6 внутреннего первичного вала 1 и зубчатого колеса 13 реверсивной передачи, окружающего вторичный вал 6, зубчатую муфту 27, перемещаемую трехпозиционным гидроцилиндром 28 двухстороннего действия для попеременного соединения зубчатого колеса 14, окружающего вторичный вал 6, с вторичным валом бис водилом 8 планетарной передачи, несущим сателлиты, зацепленные с коронным зубчатым колесом 29 и с солнечной шестерней 30, закрепленной на вторичном валу 6. Демультипликатор коробки передач содержит зубчатую муфту 31, перемещаемую двухпозиционным гидроцилиндром 32 двухстороннего действия для связи коронного зубчатого колеса 29 с корпусом коробки передач или с водилом 8 планетарной передачи, соединенным с выходным валом 7 коробки передач (см. чертеж).
Гидроцилиндры управления зубчатыми муфтами содержат штоки 33, перемещаемые поршнями, расположенными в корпусах гидроцилиндров. На штоках 33 закреплены вилки 34, концы которых размещены в канавках, выполненных на внешней поверхности зубчатых муфт. Каждый гидроцилиндр управления зубчатыми муфтами снабжен средствами остановки в промежуточных положениях между крайними позициями штока, несущего вилку, сдвигающую зубчатую муфту. Такими средствами, ограничивающими ход штока между зубчатыми колесами коробки передач и другими ее звеньями, могут быть торцевые стенки корпуса гидроцилиндра. Наличие средств, останавливающих шток гидроцилиндра в промежуточном положении, не допуская постоянного упора зубчатой муфты в зубчатое колесо, прекращает действие вилки штока на зубчатую муфту после занятия ею надлежащего положения для исключения износа концов неподвижной вилки при их контакте с вращающейся зубчатой муфтой.
Коробка передач работает следующим образом.
Для движения транспортного средства вперед соединяют зубчатой муфтой 31 посредством гидроцилиндра 32 коронное зубчатое колесо 29 планетарной передачи, образующей демультипликатор 9, с корпусом коробки передач. Затем посредством гидроцилиндра 28 соединяют зубчатой муфтой 27 зубчатое колесо 14 с вторичным валом 6. После этого включают в коробке передач первую передачу. В случае тяжелых дорожных условий и большой массы перевозимого груза при включении первой передачи соединяют зубчатое колесо 11 с внешним первичным валом 2 зубчатой муфтой 21, перемещаемой гидроцилиндром 22, и замыкают многодисковую фрикционную муфту 4 двойного сцепления путем подачи рабочей жидкости под давлением в ее гидроцилиндр. Фрикционная муфта 4 при ее включении передает крутящий момент двигателя с ведущего вала двойного сцепления на внешний первичный вал 2 к первому зубчатому колесу 11, окружающему внутренний первичный вал 1. От зубчатого колеса 11 через зацепленное с ним зубчатое колесо 16 крутящий момент передается на промежуточный вал 5. От промежуточного вала 5 через зацепленные между собой зубчатые колеса 20 и 14 крутящий момент передается к вторичному валу 6 к соединенной с ним солнечной шестерне 30 планетарной передачи, а от нее к водилу 8 планетарной передачи и соответственно к соединенному с ним выходному валу 7 коробки передач.
Для включения второй передачи соединяют посредством гидроцилиндра 24 зубчатой муфтой 23 зубчатое колесо 12 с внутренним первичным валом 1, замыкают диски фрикционной муфты 3 и одновременно размыкают диски фрикционной муфты 4, обеспечивая переключение с первой передачи на вторую передачу без разрыва потока мощности к выходному валу 7 коробки передач. На второй передаче крутящий момент от внутреннего первичного вала 1 передается на промежуточный вал 5 через зацепленные между собой зубчатые колеса 12 и 17.
Для включения после второй передачи третьей передачи отсоединяют зубчатой муфтой 21 от вала 2 зубчатое колесо 11 и, переставляя гидроцилиндром 22 зубчатую муфту 21 в другое крайнее положение, соединяют зубчатой муфтой 21 с валом 2 зубчатое колесо 10. Затем выключают фрикционную муфту 3 и одновременно включают фрикционную муфту 4. На третьей передаче крутящий момент от фрикционной муфты 4 передается на промежуточный вал 5 через внешний первичный вал 2 и зацепленные между собой зубчатые колеса 10 и 15.
Для включения четвертой передачи соединяют зубчатой муфтой 25, перемещая ее гидроцилиндром 26, внутренний первичный вал 1 с вторичным валом 6, размыкают фрикционную муфту 4 и одновременно замыкают фрикционную муфту 3. Тогда крутящий момент от фрикционной муфты 3 через внутренний первичный вал 1 поступает к вторичному валу 6, а от него через солнечную шестерню 30 и водило 8 демультипликатора 9 поступает к выходному валу 7 коробки передач.
В случае движения транспортного средства вперед в легких дорожных условиях с малым грузом для включения первой передачи соединяют зубчатое колесо 11 не с внешним первичным валом 2, а с внутренним первичным валом 1. Соединяют зубчатое колесо 11 с валом 1 зубчатой муфтой 23, перемещая ее гидроцилиндром 24, и включают фрикционную муфту 3. Так как при легких дорожных условиях движения разгон транспортного средства на низших передачах происходит очень быстро, то после первой передачи включают сразу третью передачу, соединяя зубчатой муфтой 21 зубчатое колесо 10 с внешним первичным валом 2. После этого включают фрикционную муфту 4 и выключают фрикционную муфту 3. Четвертую передачу по мере разгона транспортного средства включают путем соединения между собой зубчатой муфтой 25 внутреннего первичного вала 1 и вторичного вала 6.
После четвертой передачи для перехода на пятую передачу отсоединяют зубчатое колесо 14 зубчатой муфтой 27 от вторичного вала 6 и соединяют это зубчатое колесо 14 с водилом 8 зубчатой муфтой 27. После этого соединяют зубчатое колесо 11 с внешним первичным валом 2, выключают фрикционную муфту 3 и включают фрикционную муфту 4. При этом соединяют коронное зубчатое колесо 29 зубчатой муфтой 31 с выходным валом 7, блокируя планетарную передачу. От фрикционной муфты 4 крутящий момент передается через зацепленные между собой зубчатые колеса 11 и 16 на промежуточный вал 5, а с промежуточного вала 5 крутящий момент передается через зацепленные между собой зубчатые колеса 20 и 14 и через водило 8 планетарной передачи на выходной вал 7 коробки передач.
Включение шестой передачи производят путем соединения с первичным валом 1 зубчатой муфтой 23 зубчатого колеса 12, после чего выключают фрикционную муфту 4 и включают фрикционную муфту 3.
Седьмую передачу включают путем соединения с первичным валом 2 зубчатой муфтой 21 зубчатого колеса 10, затем выключают фрикционную муфту 3 и включают фрикционную муфту 4.
Восьмую передачу, которая является прямой передачей, включают путем соединения между собой зубчатой муфтой 25 первичного вала 1 и вторичного вала 6. Выключают фрикционную муфту 4 и включают фрикционную муфту 3, от которой крутящий момент через валы 1 и 6 и через заблокированную планетарную передачу поступает на выходной вал 7.
Для включения девятой передачи соединяют зубчатой муфтой 21 с помощью гидроцилиндра 22 зубчатое колесо 10 с внешним первичным валом 2, соединяют зубчатое колесо 12 с внутренним первичным валом 1 муфтой 23, размыкают фрикционную муфту 3 и замыкают фрикционную муфту 4. На девятой передаче крутящий момент от фрикционной муфты 4 передается через зацепленные между собой зубчатые колеса 10 и 15 на промежуточный вал 5, от промежуточного вала 5 крутящий момент через зацепленные между собой зубчатые колеса 17 и 12 поступает к внутреннему первичному валу 1 и через вторичный вал 6, соединенный с первичным валом 1 зубчатой муфтой 25, и через заблокированную планетарную передачу передается на выходной вал 7 коробки передач.
Девятая передача является повышающей передачей, при которой передаточное число коробки передач меньше единицы. Для включения другой повышающей передачи с еще меньшим передаточным числом, при езде по дороге с весьма малым сопротивлением движению, после включения восьмой передачи соединяют зубчатой муфтой 21 зубчатое колесо 10 с первичным валом 2, соединяют зубчатой муфтой 23 зубчатое колесо 11 с первичным валом 1, размыкают фрикционную муфту 3 и замыкают фрикционную муфту 4. На этой повышающей передаче крутящий момент от муфты 4 передается через зацепленные между собой зубчатые колеса 10 и 15 на промежуточный вал 5, от промежуточного вала 5 крутящий момент через зацепленные между собой зубчатые колеса 11 и 16, через первичный вал 1 и вторичный вал 6 и через заблокированную планетарную передачу передается на выходной вал 7 коробки передач. Включение второй повышающей передачи с меньшим передаточным числом при особо легких условиях движения обеспечивает работу двигателя с меньшей частотой вращения коленчатого вала на более экономичном режиме с меньшим расходом топлива.
Для движения транспортного средства назад соединяют зубчатой муфтой 25 зубчатое колесо 13 реверсивной передачи с вторичным валом 6 и соединяют коронное зубчатое колесо 29 зубчатой муфтой 31 с корпусом коробки передач. Затем соединяют по очереди зубчатые колеса 11, 12, 10 зубчатыми муфтами 23, 21 с первичными валами 1 и 2 и попеременно замыкают фрикционные муфты 3 и 4.
Созданная коробка передач с двойным сцеплением, пятью рядами зубчатых колес и демультипликатором имеет удобное и простое управление зубчатыми муфтами, перемещаемыми одинаковыми гидроцилиндрами двухстороннего действия, унифицированными между собой. При таком выполнении коробки передач с двойным сцеплением и с демультипликатором можно без разрыва потока мощности в трансмиссии транспортного средства переключать передачи с первой передачи на восьмую прямую передачу и с прямой восьмой передачи на повышающую передачу. При этом обеспечивается возможность переключения без разрыва потока мощности с первой передачи не только на вторую, но и сразу на третью передачу при движении с малым грузом по хорошей дороге, а также возможность после прямой восьмой передачи включать другую повышающую передачу с меньшим передаточным числом. В результате обеспечивается повышение эксплуатационных качеств многоступенчатой коробки передач с двойным сцеплением.