Коробка передач с двумя сцеплениями
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.: OOO «Книжное издательство» «За рулем»», 2005. - 166 с.: ил.).
В большинстве современных КП с несоосной схемой на всех передачах переднего хода силовой поток передается через одно зубчатое зацепление и поэтому осуществление передаточного числа, превышающего u>4 для первой передачи, возможно лишь при увеличении размеров конструкции. А получение передаточного числа, меньшего u<0.6 для высшей передачи, приводит к малым размерам и низкой прочности ведомой шестерни этой передачи. Таким образом, современные несоосные КП достигли предела величин передаточных чисел «крайних» передач. При этом от величины передаточного числа первой передачи напрямую зависит величина максимальной силы тяги на ведущих колесах, а от передаточного числа высшей передачи зависят показатели экономичности и скоростные характеристики транспортного средства.
Наиболее подходящей в качестве прототипа является 8-ступенчатая несоосная КП с двумя сцеплениями Daimler Ag, обладающая схожим фрагментом конструкции (см. патент DE 102013001966 А1, от 7.08.2014 г., фиг. 1).
КП состоит из корпуса с параллельно размещенными в нем двумя ведомыми валами и двумя соосными входными валами, расположенными один внутри другого, с жестко установленными на одном из них шестернями четных, а на другом трубчатом - шестернями нечетных передач. На двух ведомых валах свободно установлены по две пары шестерен, а между каждой парой трехпозиционный синхронизатор. На концах ведомых валов установлены ведущие шестерни главной передачи, зацепленные с ведомым колесом, закрепленным на корпусе дифференциала. Интересующий фрагмент-прототип конструкции КП включает в себя ведомую шестерню третьей передачи, с которой жестко связан трубчатый вал, на котором установлена муфта включения первой и восьмой передач. В момент включения муфта связывает шестерню третьей передачи с одной из двух шестерен, сцепленных с шестернями цельного входного вала шестой и четвертой передач.
Недостатком КП являются неоптимальные интервалы между двумя низшими и двумя высшими передачами, образуемые близкими по геометрическим значениям шестернями первой и восьмой передач (две шестерни, которые сцеплены с шестернями цельного входного вала). Неоптимальные интервалы уменьшают диапазон передаточных чисел, эксплуатационные возможности и характеристики автомобиля-носителя КП.
Целью изобретения является фрагмент конструкции КП с двумя сцеплениями, позволяющий получать высшую и/или низшую передачи с многопарным последовательным зацеплением шестерен с необходимыми интервалами между двумя низшими и/или двумя высшими передачами.
Указанная цель достигается тем, что с шестерней одного входного вала сцеплена шестерня, свободно установленная на ведомом валу, и с ней жестко связан трубчатый вал с установленной на нем по меньшей мере одной муфтой включения, соединяющей шестерню с по меньшей мере двумя шестернями, сцепленными с шестернями другого входного вала, причем одна из них сцеплена через промежуточную шестерню.
На фиг. 1 показана кинематическая схема 8-ступенчатой КП с двумя сцеплениями. Яркими линиями обозначены детали КП, участвующие в предлагаемом изобретении, а бледными линиями остальные детали КП. Они в данном изобретении не рассматриваются, соответствуют известному уровню техники и понятны специалисту.
На фиг. 2 представлена таблица с основными характеристиками КП, включающими в себя номера передач, возможные величины передаточных чисел (u - приведены с учетом передаточного числа главной передачи), интервалы между соседними передаточными числами (q) и диапазон передаточных чисел (D).
На фиг. 3 показана кинематическая схема 7-ступенчатой КП.
На фиг. 4 представлена таблица с основными характеристиками 7-ступенчатой КП.
На фиг. 5 показана кинематическая схема 10-ступенчатой КП с двумя сцеплениями, содержащая предлагаемый фрагмент конструкции.
На фиг. 6 представлена таблица с основными характеристиками 10-ступенчатой КП с двумя сцеплениями, представленной на фиг. 5.
На фиг. 7 показана кинематическая схема 9-ступенчатой КП с двумя сцеплениями, содержащая предлагаемый фрагмент конструкции.
На фиг. 8 показана кинематическая схема 8-ступенчатой КП с двумя сцеплениями, содержащая предлагаемый фрагмент конструкции.
В состав представленного на фиг. 1, интересующего, в рамках данного изобретения, фрагмента конструкции входят установленные в опорах корпуса 1 два соосных входных вала 2 и 3, расположенных один внутри другого, и установленные параллельно с ними ведомые валы 4 и 5. Шестерни 6 и 7 жестко закреплены на входном валу 2. Шестерни 8 и 9 жестко закреплены на входном валу 3. Шестерни 10 и 11 свободно установлены на ведомом валу 5 и попарно зацеплены с шестернями 7 и 9 соответственно. Шестерни 12, 13 и 14 свободно установлены на ведомом валу 4 и попарно зацеплены с шестернями 6, 10 и 8 соответственно. С шестерней 14 жестко связан трубчатый вал 15, свободно установленный на ведомом валу 4. Ведущие шестерни главной передачи 16 и 17 жестко связаны с ведомыми валами 4 и 5 соответственно и находятся в постоянном зацеплении с зубчатым колесом 18 главной передачи. Муфта А(19) расположена на ступице, жестко связанной с трубчатым валом 15. Муфта В(20) расположена на ведомом валу 4 рядом с шестерней 14. Муфты С(21) и Е(22) расположены на ведомом валу 5 рядом с шестернями 10 и 11 соответственно. Ведомый диск 23 левого сцепления (Л) установлен на входном валу 3, а ведомый диск 24 правого сцепления (П) установлен на входном валу 2.
Работа фрагмента конструкции 8-ступенчатой КП, представленной на фиг. 1, осуществляется следующим образом.
1 передача.
Включаем правое сцепление (П), муфта А в левом, а муфта Е в правом положении. Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 6-12 и муфту А передается на трубчатый вал 15, сцепленные шестерни 14-8, вал 3, шестерни 9-11, муфту Е, ведомый вал 5, жестко связанную с ним ведущую шестерню 17 и зубчатое колесо 18 главной передачи, а далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
2 передача.
Включаем левое сцепление (Л), муфта Е в правом положении, выключаем муфту А, муфту С переключаем в правое положение. Крутящий момент с входного вала 3 через пару сцепленных шестерен 9-11 и муфту Е передается на ведомый вал 5 и ведущую шестерню главной передачи 17. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
3 передача.
Включаем правое сцепление (П), муфты С и Е в правом положении. Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 7-10 и муфту С передается на ведомый вал 5 и ведущую шестерню 17. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
6 передача.
Включаем левое сцепление (Л), муфты В и С в левом положении. Крутящий момент с входного вала 3 через пару сцепленных шестерен 8-14 и муфту В передается на ведомый вал 4 и ведущую шестерню главной передачи 16. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
Задний ход.
Включаем левое сцепление (Л), муфты А и Е в правом положении. Крутящий момент с входного вала 2 через сцепленные шестерни 7-10-13, муфту А, трубчатый вал 15, пару шестерен 14-8, вал 3, шестерни 9-11 и муфту Е передается на ведомый вал 5 и жестко связанную с ним ведущую шестерню 17. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
Техническим результатом использования фрагмента конструкции, предлагаемого данным изобретением, является возможность получения в коробках передач с двумя сцеплениями крайних передач, сформированных при помощи многопарного последовательного зацепления шестерен с передаточным числом, превышающим u>4 для первой передачи и меньшим u<0.6 для высшей передачи, с необходимыми интервалами между двумя низшими и/или двумя высшими передачами. Это расширяет диапазон передаточных чисел КП, повышает эксплуатационные возможности и характеристики транспортного средства.
На кинематических схемах представлены только некоторые возможные КП с двумя сцеплениями с предлагаемым фрагментом конструкции.
Термин «коробка передач с двумя сцеплениями» подразумевает вновь проектируемые КП, к которым может быть применен рассмотренный способ в объеме формулы изобретения. При этом вновь получаемая 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.