АВТОМАТИЧЕСКАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ С, ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ, ОДНИМ ПЛАНЕТАРНЫМ РЯДОМ
AUTOMATIC GEARBOX WITH AT LEAST ONE PLANETARY GEAR SET

Изобретение касается автоматической коробки передач с по меньшей мере одним планетарным рядом.
Подобные автоматические коробки передач являются общеизвестными. Например, в данном случае следует сослаться на публикацию DE 20 21 543 A1, которая описывает комбинированную гидродинамически-механическую коробку передач для автомобилей с делением мощности тяги с помощью дифференциальной передачи на путь усилия с гидродинамическим преобразователем и расположенный параллельно ему механический путь усилия, и со сведением мощности тяги на один общий путь усилия. При этом коробка передач содержит механические, выборочно включаемые и отключаемые ступени (передачи) в гидродинамическом, и/или механическом, и/или в общем пути усилия.
Эти так называемые дифференциальные гидромеханические коробки передач (DIWA) используются в приводах автомобилей различных типов. При этом в коробках передач DIWA, обычным образом, как и во всех автоматических коробках передач, используются несколько планетарных рядов. Эти планетарные ряды соединяются между собой по заранее определенной фиксированной схеме соединения. В этом случае с помощью многодисковых муфт или многодисковых тормозов могут быть реализованы различные передаточные отношения коробки передач. При использовании дисков муфт или тормозов типичным образом достигается, что переключения осуществляются без прерывания тягового усилия.
Известным многочисленным преимуществом коробок передач DIWA в качестве недостатка противостоят высокие затраты на конструктивные элементы двух планетарных рядов и трех муфт во входном дифференциале. Кроме того, присутствие гидропреобразовательного тормоза на первой передаче не является целесообразным, в результате чего в качестве выхода происходит возврат к тормозам с дисками передачи заднего хода.
По этой причине задачей представленного здесь изобретения является улучшение автоматической коробки передачи, исходя из того, что при меньшем конструктивном пространстве и меньшем количестве конструктивных элементов возможно создание сравнимой автоматической коробки передач, в частности, с тем же количеством передач, или при том же конструктивном пространстве возможно создание оптимизированной коробки передач с увеличенным числом передач.
В соответствии с изобретением эта задача решается с помощью признаков отличительной части пункта 1.
Соответствующая изобретению идея изменения структуры соединения планетарного ряда, в то время как он вращается в качестве единого целого относительного числа оборотов его конструктивных элементов относительно друг друга обеспечивает возможность либо при том же количестве конструктивных элементов реализовать большее количество передаточных отношений (ступеней передач), либо преобразовать то же количество передаточных отношений с меньшим количеством конструктивных элементов и, соответственно, меньшей потребностью в конструктивном пространстве.
Тем самым, типичные преимущества ступенчатой коробки передач, а именно переменная структура соединения и простота конструкции, связываются с большим преимуществом автоматической коробки передачи, т.е. с переключением без прерывания тягового усилия.
В случае особо благоприятной и предпочтительной модификации изобретения структура соединения может изменяться с помощью двух кулачковых муфт.
По сравнению с многодисковыми муфтами кулачковые муфты представляют собой несложные и благоприятные в стоимостном отношении конструктивные элементы. Кулачковые муфты хорошо зарекомендовали себя при переключениях с минимальными значениями дифференциального числа оборотов между переключающими элементами. Однако, даже при высоких значениях дифференциального числа оборотов вместе с синхронизациями обеспечиваются безупречные и быстрые процессы переключения, если при этом должна осуществляться передача не приводного момента, а лишь инерционных сил и сил трения. По этой причине при использовании несложных и эффективно действующих кулачковых муфт структура соединения может изменяться несложным образом и при незначительной потребности в конструктивном пространстве.
В случае предпочтительного исполнения изобретения кулачковые муфты приводятся в действие гидравлически.
Кулачковые муфты могут просто приводиться в действие гидравлически, так как они должны лишь открываться и замыкаться. При этом в отличие от многодисковых муфт отсутствует необходимость в точном управлении исполнительным давлением во время общего процесса переключения. Более того, обе кулачковые муфты могут управляться совместно постоянным давлением, приводящим в действие муфты.
В случае особо благоприятного исполнения управления кулачковыми муфтами сработавшие муфты возвращаются в прежнее положение с помощью пружинных элементов.
Это просто и эффективно, поскольку возврат осуществляется автоматически после уменьшения исполнительного давления, что позволяет добиться экономии на одной следующей линии для управления или, соответственно, срабатывания возврата в первоначальное положение и, тем самым, способствует созданию прочной и компактной автоматической коробки передач.
Одна модификация изобретения предусматривает, что автоматическая коробка передач содержит гидродинамический преобразователь.
Тем самым известные преимущества гидромеханически-механической автоматической коробки передач также могут быть использованы с помощью изобретения.
В особо благоприятной и предпочтительной модификации изобретения предусмотрено, что коробка передач выполнена таким образом, что на низшей ступени передачи насосное колесо гидродинамического преобразователя может свободно вращаться.
Исследования и опыты показали, что свободное вращение насосного колеса ведет к экстремальному повышению тормозного момента. Теперь с помощью соответствующей изобретению конструкции этот тормозной момент может использоваться.
В одном очень благоприятном варианте изобретения изменение структуры соединения с только одним единственным планетарным рядом реализуется во входной области коробки передач.
Тем самым, при том же количестве передач, что и прежде, может достигаться существенная оптимизация в конструктивном пространстве, в частности в конструктивной длине коробки передач.
В одном другом варианте исполнения изменение структуры соединения на одном из двух планетарных рядов реализуется во входной области коробки передач.
При этом хотя и не достигается экономия конструктивного пространства, зато реализуется дополнительная ступень передачи.
В одной предпочтительной модификации изобретения также и второй планетарный ряд в одной ступени передачи не осуществляет передачи крутящего момента и в этой ступени передачи он может быть изменен по своей структуре соединения с помощью других муфтовых и/или тормозных элементов.
Применяя соответствующую изобретению идею для обоих планетарных рядов, при том же конструктивном пространстве - как и в уровне техники - может быть реализована следующая дополнительная передача.
Дальнейшие предпочтительные исполнения следуют из остальных зависимых пунктов формулы изобретения и из примеров исполнения, которые ниже примерно поясняются на основании чертежей.
Изобретение при этом приблизительно детализировано посредством входной группы гидродинамически-механической автоматической коробки передач. Идея изобретения, заключающаяся в изменении структуры соединения планетарного ряда, в то время, как он вращается без дифференциального числа оборотов, не ограничивается, однако, ни входной группой, ни гидромеханически-механической коробкой передач. Она может аналогичным образом использоваться также для любых других конструктивных групп автоматической коробки передач.
На чертежах показано:
Фиг.1 - упрощенное изображение базовой конструкции гидродинамически-механической автоматической коробки передач согласно уровню техники;
Фиг.2 - схематическое упрощенное изображение базовой конструкции одного варианта выполнения входной области гидромеханически-механической автоматической коробки передач в соответствии с изобретением;
Фиг.3 - различные возможные варианты выполнения кулачковой муфты;
Фиг.4 - приблизительное изображение кулачковой муфты с синхронизацией в двух состояниях переключения;
Фиг.5 - базовая конструкция одного варианта выполнения гидромеханически-механической автоматической коробки передач в соответствии с изобретением в нейтральном положении;
Фиг.6 - базовая конструкция одного варианта выполнения гидродинамически-механической автоматической коробки передач с изображением силового потока на первой передаче;
Фиг.7 - базовая конструкция одного варианта выполнения гидродинамически-механической автоматической коробки передач с изображением силового потока на второй передаче;
Фиг.8 - базовая конструкция одного варианта выполнения гидродинамически-механической автоматической коробки передач с изображения силового потока на третьей передаче, со структурой соединения входной области для второй передачи;
Фиг.9 - базовая конструкция одного варианта выполнения гидродинамически-механической автоматической коробки передач с изображением силового потока на третьей передаче, со структурой соединения входной области для четвертой передачи;
Фиг.10 - базовая конструкция одного варианта выполнения гидродинамически-механической автоматической коробки передач с изображением силового потока на четвертой передаче;
Фиг.11 - базовая конструкция одного варианта выполнения гидродинамически-механической автоматической коробки передач с изображением силового потока при торможении на четвертой передаче;
Фиг.12 - базовая конструкция одного варианта выполнения гидродинамически-механической автоматической коробки передач с изображением силового потока при торможении на третьей передаче, со структурой соединения входной области для четвертой передачи;
Фиг.13 - базовая конструкция одного варианта выполнения гидродинамически-механической автоматической коробки передач с изображением силового потока при торможении на второй передаче;
Фиг.14 - базовая конструкция одного варианта выполнения гидродинамически-механической автоматической коробки передач с изображением силового потока при торможении с помощью дисков муфты заднего хода на первой передаче;
Фиг.15 - базовая конструкция одного варианта выполнения гидродинамически-механической автоматической коробки передач с изображением силового потока при торможении с помощью преобразователя на первой передаче;
Фиг.16 - базовая конструкция одного варианта выполнения гидродинамически-механической автоматической коробки передач с изображением силового потока при усиленном торможении со свободным насосным колесом на первой передаче;
Фиг.17 - базовая конструкция одного варианта выполнения гидродинамически-механической автоматической коробки передач с изображением силового потока при «Автоматической нейтральной передаче в состоянии покоя» (ANS);
Фиг.18 - базовая конструкция одного варианта выполнения гидродинамически-механической автоматической коробки передач с изображением силового потока на передаче заднего хода;
Фиг.19 - альтернативное выполнение входной области гидродинамически-механической коробки передач с кулачковыми муфтами;
Фиг.20 - второе альтернативное выполнение входной области гидродинамически-механической автоматической коробки передач с кулачковыми муфтами;
Фиг.21 - третье альтернативное выполнение входной области гидродинамически-механической автоматической коробки передач с кулачковыми муфтами;
Фиг.22 - четвертое альтернативное выполнение входной области гидродинамически-механической автоматической коробки передач с кулачковыми муфтами;
Фиг.23 - альтернативное выполнение входной области гидродинамически-механической автоматической коробки передач с многодисковыми муфтами и кулачковой муфтой;
Фиг.24 - следующее выполнение входной области гидродинамически-механической автоматической коробки передач с пятью кулачковыми муфтами;
Фиг.25 - второе выполнение входной области гидродинамически-механической автоматической коробки передач с пятью кулачковыми муфтами;
Фиг.26 - третье выполнение входной области гидродинамически-механической автоматической коробки передач с четырьмя кулачковыми муфтами;
Фиг.27 - входная область варианта гидродинамически-механической автоматической коробки передач в качестве пятиступенчатой коробки передач;
Фиг.28 - входная область варианта гидродинамически-механической автоматической коробки передач в качестве пятиступенчатой коробки передач в альтернативном выполнении;
Фиг.29 - входная область варианта гидродинамически-механической автоматической коробки передач в качестве пятиступенчатой коробки передач во втором альтернативном выполнении;
Фиг.30 - входная область варианта гидродинамически-механической автоматической коробки передач в качестве пятиступенчатой коробки передач в третьем альтернативном выполнении;
Фиг.31 - входная область варианта гидродинамически-механической автоматической коробки передач в качестве пятиступенчатой коробки передач в четвертом альтернативном выполнении;
Фиг.32 - входная область варианта гидродинамически-механической автоматической коробки передач в качестве пятиступенчатой коробки передач в пятом альтернативном выполнении; и
Фиг.33 - входная область варианта гидродинамически-механической автоматической коробки передач в качестве шестиступенчатой коробки передач.
На Фиг.1 показана типичная гидродинамически-механическая автоматическая коробка 1 передач. При этом яркими линями выделена важная для примера исполнения входная область 2, а остальная, не имеющая важности коробка передач изображена в светлом тоне. Входная область 2 такой гидродинамически-механической автоматической коробки 1 передач состоит из двух планетарных рядов 4, 5, трех муфт 6, 18, 8 и тормоза 9. Для обеспечения возможности переключения обычным для автоматической коробки передачи типом без прерывания тягового усилия муфты выполнены в качестве дисковых муфт 6, 18, 8. Таким образом, мощность находится в распоряжении без обусловленного переключением прерывания тягового усилия на выходе коробки передач.
Посредством изображенной на Фиг.1 четырехступенчатой коробки передачи возможны четыре передних передачи и одна задняя передача, причем мощность, обычная для гидродинамически-механических коробок передач, передается гидродинамически и механически на первой передаче. При этом с увеличением числа оборотов ведомого вала возрастает доля механической передачи мощности относительно доли гидродинамической передачи мощности. Тем самым, может быть реализована весьма «длинная» первая передача, которая покрывает высокий диапазон числа оборотов. В этом случае на трех следующих передачах мощность и, соответственно, число оборотов передаются чисто механически.
Так, силовой поток проходит через дисковые муфты 6, 18, 8 или тормоз 9 - например, на второй передаче - в первом планетарному ряду 4 от коронной шестерни планетарной передачи снаружи к водилу планетарной передачи внутри. За счет этого достигается медленное передаточное отношение. На третьей передаче силовой поток проходит прямо, без повышения или понижения, через водило или водило планетарной передачи первого планетарного ряда 4. На четвертой передаче используется второй планетарный ряд 5. За счет силового потока водила внутрь на коронное колесо планетарной передачи снаружи достигается повышение желаемого передаточного отношения.
На Фиг.2 показан возможный вариант соответствующей изобретению конструкции. При этом здесь изображена только входная область 2, а другая часть гидродинамически-механической коробки передач, поскольку она не представляет дальнейшего интереса для представленного здесь варианта изобретения, может быть выполнена аналогично уровню техники, как это показано на Фиг.1.
Вместо обоих планетарных рядов 4, 5 здесь достаточно одного единственного планетарного ряда 4. Поскольку дисковые муфты 6, 18, 8 используются сдвоенными, от одной кулачковой муфты можно отказаться. Вместо переключения от одного планетарного ряда 4 на другой планетарный ряд 5 в данном случае изменена структура соединения первого планетарного ряда 4. Предпочтительный, изображенный здесь вариант изобретения содержит для этого две кулачковых муфты 10, 11. Соответствующая изобретению конструкция позволяет обеспечить через первую дисковую муфту 6 (проходная муфта) прямой силовой поток от входа коробки передач к выходу коробки передач. Это соответствует третьей передаче, в случае которой в соответствии с уровнем техники силовой поток также проходит без повышения или понижения, однако, через водило или водило планетарной передачи первого планетарного ряда 4. В отличие от уровня техники, входная корзина, состоящая из второй дисковой муфты (7) (муфты насоса), коронной шестерни планетарной передачи или внешней короны, водила планетарной передачи или водила и вала насоса гидродинамического преобразователя 3 вращается на третьей передаче без относительного числа оборотов конструктивных элементов между собой. Теперь структура соединения изменяется именно в этой третьей передаче. Вследствие отсутствия относительного числа оборотов конструктивных элементов входной корзины это может осуществляться с помощью простых кулачковых муфт 10, 11. Планетарный ряд 4 в этот момент времени не передает крутящий момент на третью передачу и присутствует только момент трения открытой дисковой муфты 7 (муфты насоса). Эти малые моменты, однако, благоприятно сказываются на быстроте процесса переключения, так как исключаются задержки, обусловленные переключательными элементами, расположенными вплотную друг к другу.
Кулачковые муфты 10, 11 выполнены при этом таким образом, как они обычно выполняются для ступенчатых коробок передач. В сравнении с многодисковыми муфтами кулачковые муфты представляют собой несложные и недорогие конструктивные элементы. Кроме того, они должны только открываться и замыкаться, так что в отличие от использования дисковых муфт нет необходимости в точном управлении исполнительным давлением во время всего процесса переключения. Более того, обе кулачковых муфты 10, 11 могут управляться совместно. В случае гидравлического управления для этого достаточно постоянного давления, приводящего в действие муфты. Возврат в исходное положение может достигаться с помощью пружин. Альтернативно к этому управление может осуществляться также механически. Для этого могут использоваться, например, рычаги для приведения кулачковых муфт 10, 11, которые выведены из корпуса коробки передачи или, соответственно, вращающейся входной корзины, и, тем самым, могут быть прочно управляемыми.
Кулачковые муфты могут при этом создаваться в различных вариантах и переключаться в различных вариантах. В этой связи на Фиг.3 изображены разные обычные для эксплуатации примеры, в которых в каждом из различных расположений производится переключение соединения с «а» на «b» на соединение с «а» на «с». Геометрически замыкаемое соединение центральной стороны может при этом выполняться с помощью любых направляющих. Наряду с обычно часто использующимися зубчатыми венцами могут в целом использоваться все осуществляемые с геометрическим замыканием, но аксиально подвижные соединения. Также в случае зубчатых венцов кулачковых муфт представляются возможными любые формы как зубчатого венца кулачка, так и формы головки. В основном можно, конечно, заменить кулачковые муфты 10 такими муфтами с синхронизаторами S, которые являются обычными для ступенчатых коробок передач. Соответствующее изображение возможных кулачковых муфт 10' с синхронизатором S приведено на Фиг.4. Изображение | показывает при этом нейтральное положение, изображение || показывает переключенное состояние. Вследствие отсутствующего или, во всяком случае, минимального относительного числа оборотов конструктивных элементов входной корзины, можно обычным образом сэкономить на расходах для синхронизаторов.
Последующие Фиг.5-18 показывают проходящий через коробку передач силовой поток на всех ступенях передач, на примере коробки передач DIWA с входной областью 2 в соответствии с изобретением. При этом примыкающая в соответствии с Фиг.2 ко входной области 2 часть выполнена аналогично части по Фиг.1. По этой причине в описании поясняются только состояния переключения входной области 2. Состояния переключения коробки передач соответствуют состояниям переключения коробки передач DIWA в соответствии с уровнем техники и являются понятными специалисту.
На Фиг.5 показано нейтральное положение. Кулачковые муфты 10, 11 постоянно находятся в сцепленном состоянии для первой передачи. Первая кулачковая муфта 10 соединяет при этом привод 12 с внешним венцом 13 планетарного ряда 4. Вал 14 водила планетарной передачи соединен с помощью второй кулачковой муфты 11 с водилом 15 планетарного ряда 4. Муфта 7 насоса разделяет поток мощности между входом и выходом.
На Фиг.6 показана первая ступень передачи. За счет замыкания муфты 7 насоса происходит замыкание гидродинамически-механического потока мощности от входа к выходу. Как это является обычным для коробок передач DIWA, часть мощности передается через гидродинамический преобразователь 3, часть мощности передается механически. В ходе нарастания числа оборотов в весьма "длинной" первой передаче при этом постоянно нарастает доля механически передаваемой мощности.
В изображенной на Фиг.7 второй передаче за счет замыкания тормоза 9 насоса достигается чисто механическая передача мощности. Планетарный ряд 4 при этом, кроме того, обеспечивает передаточное отношение понижающей передачи.
На Фиг.8 теперь за счет замыкания первой дисковой муфты 6 (проходной муфты) достигнута прямая третья передача - с передаточным отношением 1. Муфта 7 насоса при этом открывается (размыкается). Планетарный ряд 4 вращается теперь без относительного движения водила 15, солнечной шестерни 16 и внешнего венца 13 относительно друг друга. Тем самым, через планетарный ряд не производится передачи приводного момента. Присутствует только момент трения при открытых дисках муфты 7 насоса.
В этом состоянии теперь обе кулачковых муфты 10, 11 могут одновременно или поочередно переключаться. Тем самым достигают реверсирования структуры соединения планетарного ряда 4 от передаточного отношения пониженной передачи или передаточного отношения повышенной передачи. Эта изображенная на Фиг.9 диаграмма силового потока хотя и является диаграммой третьей передачи, однако, с осуществленной подготовкой к переключению вверх на четвертую передачу. Между обоими состояниями, подготовкой для второй передачи или подготовкой для четвертой передачи, может осуществляться быстрое переключение, в зависимости от ситуации движения и необходимого переключения на более высокую передачу с третьей передачи на четвертую передачу или на более низкую передачу с третьей передачи на вторую передачу.
Во время подготовки к четвертой передаче первая кулачковая муфта 10 соединяет теперь привод 12 с водилом 15, в то время как вторая кулачковая передача 11 соединяет внешний венец 13 планетарного ряда 4 с валом 14 водила планетарной передачи, то есть с приводом.
За счет замыкания муфты 7 насоса при одновременном размыкании проходной муфты 6 затем - как показано на Фиг.10 - активируется четвертая передача.
Наряду с передачей мощности с целью привода гидродинамически-механические коробки передач могут использоваться, кроме того, для торможения. На последующих фигурах изображены необходимые для этого схемы или связанные с ними силовые потоки. При этом торможение в механических передачах соответствует уровню техники, причем переключение между передачами осуществляется аналогично уже описанному выше.
Фиг.11 показывает торможение на четвертой передаче. Фиг.12 показывает торможение на третьей передаче. Фиг.13 показывает торможение на второй передаче. Структура соединения планетарного ряда 4 была при этом при переключении на пониженную передачу изменена в соответствии с изобретением от еще присутствующей на Фиг.12 структуры соединения на изображенную здесь, на Фиг.13, структуру соединения посредством приведения обеих кулачковых муфт 10, 11 - аналогично приведенному выше описанию.
На Фиг.14 изображена первая возможность для торможения на первой передаче. Этот вариант является также обычным для уровня техники. Так как тормозной момент, который при низком числе оборотов первой передачи в преобразователе 3 является скорее незначительным, диски дисковой муфты 17, которая типичным образом замыкается только при включении передачи заднего хода, слегка накладываются, чтобы за счет момента трения увеличить тормозное усилие.
Следующий вариант торможения на первой передаче, которое становится возможным с помощью изобретения, показан на Фиг.15. При достижении числа оборотов холостого хода двигателя на второй передаче открывается (размыкается) муфта 7 насоса. Тормоз 3 преобразователя может оставаться активным, таким образом, даже на первой передаче, так как насосное колесо находится в состоянии покоя. Таким образом, впредь можно осуществлять торможение одновременно с помощью преобразователя 3. На входе двигатель может быть при этом отделен от коробки 1 передач с помощью муфты 7 насоса, так что он свободно работает на холостом ходу и не развивает значительного числа оборотов.
Усиленный эффект торможения по сравнению с ранее описанным может достигаться за счет дополнительного отпирания (размыкания) тормоза 9 насоса. В этом случае - как видно из Фиг.16 - обеспечивается возможность свободного вращения насосного колеса преобразователя 3 на первой передаче. Исследования и опыты показали, что свободное вращение насосного колеса ведет к чрезвычайному увеличению тормозного момента. С помощью соответствующей изобретению конструкции теперь этот тормозной момент может использоваться. За счет специального расположения муфты 7 насоса обеспечивается быстрый и надежный переход от торможения со свободным насосным колесом к троганию за счет простого запирания муфты 7 насоса.
На Фиг.17 для полноты изображения дополнительно изображена автоматическая нейтральная передача при нахождении автомобиля в состоянии покоя (ANS), которая не отличается от уровня техники. На Фиг.18 изображена передача заднего хода при соответствующей изобретению коробке передач, которая за счет сжатой дисковой муфты 17 выполнена в качестве гидродинамической передачи аналогично уровню техники.
Фиг.19 показывает альтернативное выполнение входной области 2 коробки 1 передач. При этом первая кулачковая муфта 10, в отличие от ранее приведенных изображений, расположена не между внешним венцом 13 и корпусом коробки 1 передач, а рядом с планетарным рядом 4. Вторая кулачковая муфта также может располагаться рядом с планетарным рядом. За счет этого может использоваться планетарный ряд 4 с существенно большим диаметром. Он может, с одной стороны, передавать существенно большие крутящие моменты и, с другой стороны, позволяет использовать прямые зубья для планетарного ряда 4 при незначительной ширине зубьев. Подшипники и конструктивные элементы могут несложным образом выполняться без осевых усилий зубчатого венца с косыми зубьями. Из этого вытекают также преимущества применительно к конструктивному пространству и стоимости.
На последующих Фиг.20-26 изображены другие альтернативные возможности конструктивного трансформирования изобретательского изменения структуры соединения, опять же на примере четырехступенчатой коробки передач DIWA с измененной в смысле изобретения входной областью. Фиг.20-22 показывают аналогично Фиг.19 альтернативные расположения кулачковых муфт 10, 11, из которых специалист может выбрать пригодное расположение в зависимости от требований и находящегося в распоряжении конструктивного пространства.
Фиг.23 показывает, что кулачковые муфты 10, 11 являются лишь одним возможным вариантом. При выбранном здесь конструктивном преобразовании первая кулачковая муфта 10 заменяется двумя дисковыми муфтами 8, 19. Эти обе дисковые муфты 8, 19 переключаются также в состоянии при отсутствующей нагрузке. Они образуют переключательные дисковые муфты 8, 19, которые не должны синхронизировать относительные движения и приводные моменты, а должны лишь передавать крутящий момент в замкнутом состоянии. Давление на оба пакета дисков муфт 8, 19 может по этой причине одновременно использоваться для переключения кулачковой муфты 11. Таким образом, для обеих переключательных дисковых муфт 8, 19 и кулачковой муфты 11 требуется лишь совместное, поддерживаемое на постоянном уровне управляющее давление, и можно отказаться от целевого управления характеристикой давления, как это обычно имеет место для дисковых муфт.
В примере по Фиг.24 обе кулачковые муфты 10, 11 заменены в общей сложности четырьмя дисковыми муфтами 8, 19, 20, 21. Также и здесь все четыре дисковые муфты 8, 19, 20, 21 могут быть выполнены в качестве переключательных дисковых муфт 8, 19, 20, 21, так как они не должны осуществлять синхронизацию, а лишь в замкнутом состоянии передавать крутящие моменты. По две из четырех переключательных дисковых муфт 8, 9, 20, 21, в свою очередь, гидравлически связываются между собой. На Фиг.25 обе дисковые муфты 20, 21 объединены таким образом, что держатель диска одной муфты объединен с другим держателем. Это экономит конструктивные элементы и конструктивное пространство.
Если теперь вновь используются дисковые муфты, то в этом случае также и крутящие моменты во время переключения могут передаваться иначе, нежели при использовании простых кулачковых муфт. На Фиг.26 по этой причине отказались от проходной муфты 6 в качестве прямой проходной муфты. Без использования проходной муфты 6 крутящий момент должен передаваться теперь при изменении структуры соединения. В возникшей таким образом входной области 2 вновь по две из четырех дисковых муфт 8, 19, 20, 21 могут гидравлически связываться между собой. В простейшем случае управления все четыре дисковые муфты 8, 9, 20, 21 должны выполнять задачи синхронизации.
Если две гидравлически связанные между собой дисковые муфты 18, 18, 20, 21 включаются таким образом, что одна дисковая муфта оказывается постоянно замкнутой в качестве первой муфты, то в этом случае другая может быть выполнена с меньшими размерами в качестве чисто переключательной дисковой муфты. Обеспечение последовательности дисковых муфт может осуществляться посредством пригодного выбора размеров гидравлических соединений (например, с дросселями) и размеров муфт.
Соответствующая изобретению конструкция, в частности в исполнении с кулачковыми муфтами, позволяет добиться экономии конструктивного пространства, в частности конструктивной длины четырехступенчатой коробки передач. Если это конструктивное пространство и без того имеется в распоряжении, то оно может использоваться для того, чтобы добиться более высокого количества передач, без использования большего или, по меньшей мере, существенно большего конструктивного пространства, чем при использовании четырехступенчатой коробки передач в соответствии с уровнем техники. Однако для такой пятиступенчатой коробки передач необходимо вновь дополнительно учитывать второй планетарный ряд 5.
На Фиг.27 и последующих фигурах введено дополнительное переключаемое передаточное отношение для увеличения крутящего момента в потоке мощности от единого дифференциала с одной дисковой муфтой 22 (входная муфта). С помощью следующей дисковой муфты 23 (вторая проходная муфта) шунтируется второй планетарный ряд 5. Введенное передаточное отношение действует на первой передаче и в чисто механической второй передаче. После этого второй планетарный ряд 5 шунтируется и «ранняя» вторая передача аналогичной четырехступенчатой коробки передач включается в качестве третьей передачи. Четвертая и пятая передачи в этом случае вновь идентичны третьей и четвертой передаче четырехступенчатой коробки передач. Для специальных случаев представлялось бы также возможным управление двумя гидромеханическими передачами. Повышаются крутящие моменты к преобразователю 3 и к валу водила планетарной передачи. Для более низких классов крутящего момента (например, D85×) нет необходимости в согласовании ни преобразователей 3, ни ведомой части коробки 1 передач по сравнению с традиционными четырехступенчатыми коробками передач. Для более высоких крутящих моментов согласования должны все же производиться. Поскольку входной планетарный ряд 5 не опирается на вал насоса, распределение крутящего момента дифференциала остается неизменным.
Вместо многодисковых муфт во входной корзине расширение до пятиступенчатой коробки передач может достигаться также с помощью дискового тормоза 24. Фиг.28-30 показывают различные конструктивные варианты такой конструкции. Поскольку тормоза всегда легче в манипулировании и управлении, чем муфты, эти варианты имеют соответствующие преимущества по сравнению с вариантами, предусматривающими использование муфт. В остальном различные расположения муфт в отношении планетарных рядов 4, 5 распознаются главным образом аналогично Фиг.19.
Так же и в следующем примере по Фиг.31 третья передача является вновь прямой передачей. При жестко соединенном водиле 25 тормоз 24 открыт вплоть до четвертой передачи, а вторая проходная муфта 23 замкнута. С целью дальнейшего уменьшения крутящих моментов для пятой передачи за счет второго планетарного ряда 5 ситуация является противоположной, то есть тормоз 24 замкнут, а вторая проходная муфта 23 открыта. Тем самым обеспечивается следующее передаточное отношение повышающей передачи.
На Фиг.32 изображена следующая альтернатива, при которой оба планетарных ряда 4, 5 укреплены на валу 26 насоса. Также и такое конструктивное решение представляется возможным, конечно распределение крутящего момента между гидродинамической и механической ветвями (путями) мощности отчетливо изменяется, в результате чего возникает необходимость в дальнейших согласованиях коробки 1 передач.
Как изображено на Фиг.33, заявленный принцип изменения схемы сцепления четырехступенчатой коробки передач может применяться, конечно, также для второго планетарного ряда 5. Из описанной выше конструкции пятиступенчатой коробки передач, таким образом, с минимальными дополнительными затратами на конструктивное пространство и две следующие кулачковые муфты 27, 28 образуется шестиступенчатая коробка передач. За счет изменения схемы сцепления второго планетарного ряда 5 обеспечивается как повышение крутящего момента в первых обеих передачах, так и более «длинная» шестая передача. Прямой передачей в этом случае является четвертая передача.
Как уже описывалось при пятиступенчатой коробке передач, возможны различные возможности использования дисковой муфты или дискового тормоза и их расположение, даже, если на Фиг.33 изображена только одна из возможностей.
Вообще все описанные возможности с различными типами муфт и/или тормозов во всех трех изображенных коробках передач могут комбинироваться между собой путем несложного осуществленного специалистом согласования и заменяться между собой, без образования за счет этого конструкции, выходящей за рамки настоящего изобретения.
Перечень ссылочных позиций
1. Коробка передач
2. Входная область
3. Преобразователь
4. Планетарный ряд
5. Планетарный ряд
6. Дисковая муфта (проходная муфта)
7. Дисковая муфта (насосная муфта)
8. Дисковая муфта
9. Дисковый тормоз
10. Кулачковая муфта
11. Кулачковая муфта
12. Привод
13. Внешний венец планетарного ряда 4
14. Вал водила планетарной передачи
15. Водило планетарной передачи 4
16. Солнечная шестерня планетарного ряда 4
17. Дисковая муфта (передача заднего хода)
18. Дисковая муфта
19. Дисковая муфта
20. Дисковая муфта
21. Дисковая муфта
22. Дисковая муфта
23. Дисковая муфта (вторая проходная муфта)
24. Дисковый тормоз
25. Водило планетарного ряда 5
26. Вал насоса
27. Кулачковая муфта
28. Кулачковая муфта