Несоосная коробка передач с двумя сцеплениями
MISALIGNED 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.).
Известны варианты конструкции многоступенчатых несоосных коробок передач (КП) с двумя сцеплениями ZF (см. патент US 20100257964 А1, от 14.10.2010 г.).
Варианты конструкции состоят из кинематических схем КП, состоящих из корпуса с параллельно размещенными в нем двумя соосными входными валами и двумя ведомыми валами, с различным расположением на них шестерней и муфт включения соответствующих передач. На концах ведомых валов нарезаны ведущие шестерни главной передачи, зацепленные с ведомым колесом, закрепленным на корпусе дифференциала. В частном случае КП, изображенной на фиг. 19 и являющейся близкой по конструкции к предлагаемым данным изобретением вариантам - ведущие шестерни первой-третьей, пятой-седьмой и четвертой-шестой передач, являются общими для каждой из двух передач. Между соседними ведомыми шестернями первой и шестой передач установлена соединительная муфта, соединяющая их жесткой связью и обеспечивающая включение низшей передачи. К недостаткам КП ZF относятся значительные различия между вариантами коробок передач, выраженные в разном расположении на валах шестерней, муфт переключения и, следовательно, «схем переключения» в системе управления, и т.д. Это приведет к повышенному количеству узлов и деталей, удорожанию производства и ремонта КП.
Известны варианты конструкции восьмиступенчатых несоосных КП с двумя сцеплениями Daimler Ag, обладающие схожим с предлагаемым данным изобретением фрагментом конструкции (см.патент DE 102012022776 А1, от 22.05.2014 г.).
КП состоит из корпуса с параллельно размещенными в нем двумя ведомыми валами и двумя соосными входными валами, с установленными на них шестернями и муфтами включения соответствующих передач. На концах ведомых валов нарезаны ведущие шестерни главной передачи, зацепленные с ведомым колесом, закрепленным на корпусе дифференциала. Интересующий фрагмент конструкции КП включает в себя ведомую шестерню шестой передачи, с которой жестко связан трубчатый вал и на котором установлена муфта включения шестой передачи и высшей - низшей передач. В момент включения шестой передачи муфта связывает шестерню с ведомым валом через закрепленный на нем зубчатый венец, а на высшей или низшей передаче - с одной и той же ведомой шестерней.
Недостаток КП - равные интервалы между первой-второй и седьмой-восьмой передачами. Это уменьшает диапазон передаточных чисел, эксплуатационные возможности и характеристики автомобиля-носителя КП.
Целью изобретения является базовая кинематическая схема, позволяющая получать на ее основе варианты конструкции многоступенчатой несоосной КП с двумя сцеплениями, обладающие возможностью дальнейшей модернизации - увеличения числа передач и диапазона передаточных чисел.
Указанная цель достигается тем, что на первом ведомом валу располагаются шестерни и муфты включения третьей и пятой, второй и четвертой передач, на втором ведомом валу располагаются шестерни и муфта включения шестой и восьмой передач, трубчатый вал, который жестко связан с ведомой шестерней шестой передачи и на котором установлена муфта включения высшей или низшей передачи, а шестерни этих двух передач сцеплены с шестернями цельного входного вала.
Также, возможно, что на первом ведомом валу располагаются шестерня и муфта включения передачи заднего хода, на втором ведомом валу располагаются шестерня и муфта включения седьмой передачи.
Также, возможно, что на втором ведомом валу располагаются шестерни и муфта включения заднего хода и седьмой передачи.
Также, возможно, что на первом ведомом валу располагаются шестерни и муфта включения заднего хода и седьмой передачи.
Также, возможно, что на втором ведомом валу располагаются шестерни и муфта включения первой и девятой передач, при этом, ведущая шестерня седьмой передачи, одновременно, является ведущей шестерней девятой передачи.
Также, возможно, что на первом ведомом валу располагаются шестерня и муфта включения седьмой передачи, на втором ведомом валу располагаются шестерня и муфта включения заднего хода.
Также, возможно, что на первом ведомом валу располагаются шестерня и муфта включения первой передачи, объединенная с муфтой включения седьмой передачи, а на втором ведомом валу располагается шестерня девятой передачи, при этом, ведущая шестерня седьмой передачи, одновременно, является ведущей шестерней девятой передачи, а муфта включения заднего хода объединена с муфтой включения девятой передачи.
Также, возможно, что ведущая шестерня четвертой передачи, одновременно, является ведущей шестерней шестой передачи.
Также, возможно, что ведущая шестерня пятой передачи, одновременно, является ведущей шестерней седьмой передачи.
На фиг. 1 показана базовая кинематическая схема многоступенчатой несоосной КП с двумя сцеплениями, соответствующая пункту 1 формулы изобретения.
На фиг. 2 показана кинематическая схема варианта конструкции КП с базовой кинематической схемой, соответствующего пункту 2 формулы изобретения.
На фиг. 3 представлена таблица с основными характеристиками КП, представленной на фиг. 2, 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. 4 показана кинематическая схема варианта конструкции КП, соответствующего пункту 3 формулы изобретения.
На фиг. 5 представлена таблица с характеристиками КП, представленной на фиг. 4.
На фиг. 6 показана кинематическая схема варианта конструкции КП, соответствующего пункту 4 формулы изобретения.
На фиг. 7 представлена таблица с характеристиками КП, представленной на фиг. 6.
На фиг. 8 показана кинематическая схема варианта конструкции КП, соответствующего пункту 5 формулы изобретения.
На фиг. 9 представлена таблица с характеристиками КП, представленной на фиг. 8.
На фиг. 10 показана кинематическая схема варианта конструкции КП, соответствующего пункту 7 формулы изобретения.
На фиг. 11 представлена таблица с характеристиками КП, представленной на фиг. 10.
В состав, представленной на фиг. 1, базовой кинематической схемы входят установленные в опорах корпуса 1 два соосных входных вала 2 и 3, расположенные один внутри другого и установленные параллельно с ними два ведомых вала 4 и 5. Шестерни 6, 7, 8 жестко закреплены на входном валу 2. Шестерни 9 и 10 свободно установлены на ведомом валу 5 и сцеплены с шестернями 7 и 8, соответственно. Шестерни 11, 12 и 13 жестко закреплены на входном валу 3. Шестерни 14 и 15 свободно установлены на ведомом валу 5 и попарно сцеплены с шестернями 13 и 11, соответственно. Шестерни 16 и 17 свободно установлены на ведомом валу 4 и попарно сцеплены с шестернями 12 и 11, соответственно. С шестерней 17 жестко связан, свободно установленный на ведомом валу 4, трубчатый вал 18. Шестерни 19 и 20 свободно установлены на ведомом валу 4 и на трубчатом валу 18, соответственно и сцеплены с шестернями 7 и 8, соответственно. Ведущие шестерни главной передачи 21 и 22 жестко связаны с ведомыми валами 5 и 4, соответственно и находятся в постоянном зацеплении с ведомым колесом 23 главной передачи. Муфта А(24) расположена на трубчатом валу 18, между шестернями 19 и 20. Муфта В(25) расположена на ведомом валу 4 между шестернями 16 и 17. Муфты С(26) и D(27) расположены на ведомом валу 5 между шестернями 9-10 и 14-15, соответственно. Ведомый диск 28 правого сцепления (П) установлен на входном валу 2, а ведомый диск 29 левого сцепления (Л) установлен на входном валу 3.
В состав, представленной на фиг. 2, кинематической схемы варианта конструкции КП, входят те же самые детали, что и у рассмотренного выше состава базовой КП и дополнительно: муфта Е(30) расположена на ведомом валу 4 рядом с шестерней 19. Муфта F(31) расположена на ведомом валу 5 рядом с шестерней 32. Шестерня 6 сцеплена с шестерней 32 через промежуточную шестерню 33.
В состав, представленной на фиг. 4, кинематической схемы варианта конструкции КП, входят те же самые детали, что и у рассмотренного выше состава варианта представленного на фиг. 2, но муфты Е(30) и F(31) объединены в муфту FE (34) и с шестерней 32 расположены на ведомом валу 4.
В состав, представленной на фиг. 6, кинематической схемы варианта конструкции КП, входят те же самые детали, что и у рассмотренного выше состава варианта представленного на фиг. 2, но муфты Е(30) и F(31) объединены в муфту FE(34), расположенную на ведомом валу 5. И дополнительно, на входном валу 2 закреплена шестерня 35, сцепленная с шестерней 36, которая расположена на ведомом валу 5.
В состав, представленной на фиг. 8, кинематической схемы варианта конструкции КП, входят те же самые детали, что и у рассмотренного выше состава варианта, представленного на фиг. 6, кроме шестерней 19 и 33. И дополнительно: с шестернями 6 и 35 сцеплены шестерни 37 и 38, соответственно. Они расположены на ведомом валу 4, а между ними установлена муфта K(39). Шестерни 32 и 37 сцеплены между собой.
В состав, представленной на фиг. 10, кинематической схемы варианта конструкции КП, входят те же самые детали, что и у рассмотренного выше состава варианта, представленного на фиг. 8, но шестерни 32 и 37 поменяны местами на ведомых валах.
Работа базовой КП, представленной на фиг. 1, осуществляется следующим образом.
Низшая передача.
Включаем правое сцепление (П), муфты А и D переключаем в правое положение. Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 8-20, муфту А, трубчатый вал 18, пару шестерен 17-11, вал 3, пару шестерен 13-14 и муфту D, передается на ведомый вал 5, жестко связанную с ним ведущую шестерню 21 и зацепленное с ней зубчатое колесо 23 главной передачи. Далее по известному уровню техники работы главной передачи.
2 и 4 передачи.
Осуществляются понятным специалисту способом передачи крутящего момента левым сцеплением (Л) на входной вал 3, парами шестерен 13-14 (2 передача), 11-15 (4 передача) и муфтой D, находящейся в правом (2 передача) или левом (4 передача) положении на ведомый вал 5, ведущую шестерню 21 и зацепленное с ней зубчатое колесо 23 главной передачи, а далее, по известному уровню техники работы главной передачи.
3 и 5 передачи.
Осуществляются понятным специалисту способом передачи крутящего момента правым сцеплением (П) на входной вал 2, парами шестерен 8-10 (3 передача), 7-9 (5 передача) и муфтой С, находящейся в правом (3 передача) или левом (5 передача) положении, на ведомый вал 5, ведущую шестерню 21 и зацепленное с ней зубчатое колесо 23 главной передачи, а далее, по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
6 и 8 передачи.
Осуществляются понятным специалисту способом передачи крутящего момента левым сцеплением (Л) на входной вал 3, парами шестерен 11-17 (6 передача), 12-16 (8 передача) и муфтой В, находящейся в левом (6 передача) или правом (8 передача) положении, на ведомый вал 4, ведущую шестерню 22 и зацепленное с ней зубчатое колесо 23 главной передачи, а далее, по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
Высшая передача.
Включаем правое сцепление (П), муфта А в левом положении, муфта В в правом положении. Крутящий момент с входного вала 2 через пару сцепленных шестерен 7-19, муфту А, трубчатый вал 18, пару шестерен 17-11, вал 3, пару шестерен 12-16 и муфту В, передается на ведомый вал 4, жестко связанную с ним ведущую шестерню 22 и зацепленное с ней зубчатое колесо 23 главной передачи. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
Работа КП, представленной на фиг. 2, осуществляется следующим образом.
Низшая, 2, 3, 4, 5, 6, 8, высшая передачи.
Осуществляются аналогично, рассмотренной выше, работе базовой КП на одноименных передачах.
7 передача.
Включаем правое сцепление (П), муфта Е в правом положении. Крутящий момент с входного вала 2 через пару шестерен 7-19 и муфту Е, передается на ведомый вал 4 и ведущую шестерню главной передачи 22. Далее по известному уровню техники работы главной передачи.
Задний ход 1.
Включаем правое сцепление (П), муфта F в левом положении. Крутящий момент с входного вала 2 через сцепленные шестерни 6-33-32 и муфту F, передается на ведомый вал 5 и жестко связанную с ним ведущую шестерню главной передачи 21. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
Задний ход 2.
Включаем левое сцепление (Л), муфты А и F в левом положении. Крутящий момент с входного вала 3 через пару сцепленных шестерен 11-17, трубчатый вал 18, муфту А, пару шестерен 19-7, вал 2, шестерни 6-33-32 и муфту F, передается на ведомый вал 5 и жестко связанную с ним ведущую шестерню 21. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
Работа КП, представленной на фиг. 4, осуществляется следующим образом.
Низшая, 2, 3, 4, 5, 6, 8, высшая передачи.
Осуществляются аналогично, рассмотренной выше, работе базовой КП на низшей, 2, 3, 4, 5, 6, 8 и высшей передачах, соответственно.
7 передача, Задний ход 1, задний ход 2.
Осуществляются аналогично, рассмотренной выше, работе на одноименных передачах, но на 7 передаче с шестерни 19, а на передачах заднего хода с шестерни 32 крутящий момент передается муфтой FE, находящейся в левом (задний ход) или правом (7 передача) положении, на ведомый вал 4, ведущую шестерню 22 и зацепленное с ней зубчатое колесо 23 главной передачи, а далее, по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
Работа КП, представленной на фиг. 6, осуществляется следующим образом.
Низшая, 2, 3, 4, 5, 6, 8, высшая передачи.
Осуществляются аналогично, рассмотренной выше, работе базовой КП на одноименных передачах.
7 передача.
Включаем правое сцепление (П), муфта FE в правом положении. Крутящий момент с входного вала 2 через пару шестерен 35-36 и муфту FE, передается на ведомый вал 5 и ведущую шестерню главной передачи 21. Далее по известному уровню техники работы главной передачи.
Задний ход 1, задний ход 2.
Осуществляются аналогично, рассмотренной выше, работе КП, представленной на фиг. 2 на одноименных передачах, но с шестерни 32 крутящий момент передается муфтой FE, находящейся в левом положении, на ведомый вал 5, ведущую шестерню 21 и зацепленное с ней зубчатое колесо 23 главной передачи, а далее, по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
Работа КП, представленной на фиг. 8, осуществляется следующим образом.
Низшая передача.
Включаем левое сцепление (Л), муфты А и К в левом положении. Крутящий момент с входного вала 3 через сцепленные шестерни 11-17, трубчатый вал 18, муфту А пару шестерен 38-35, вал 2, шестерни 6-37 и муфту К, передается на ведомый вал 4 и жестко связанную с ним ведущую шестерню 22. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
1 передача.
Включаем правое сцепление (П), муфта К в левом положении. Крутящий момент с входного вала 2 через пару шестерен 6-37 и муфту К, передается на ведомый вал 4 и ведущую шестерню главной передачи 22. Далее по известному уровню техники работы главной передачи.
2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 передачи.
Осуществляются аналогично, рассмотренной выше, работе КП, представленной на фиг. 6 на одноименных передачах.
9 передача.
Включаем правое сцепление (П), муфта К в правом положении. Крутящий момент с входного вала 2 через пару шестерен 35-38 и муфту К, передается на ведомый вал 4 и ведущую шестерню главной передачи 22. Далее по известному уровню техники работы главной передачи.
Высшая передача.
Включаем левое сцепление (Л), муфты А и К в правом положении. Крутящий момент с входного вала 3 через сцепленные шестерни 11-17, трубчатый вал 18, муфту А, пару шестерен 20-8, вал 2, шестерни 35-38 и муфту К, передается на ведомый вал 4 и жестко связанную с ним ведущую шестерню 22. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
Задний ход.
Включаем левое сцепление (Л), муфты А и FE в левом положении. Крутящий момент с входного вала 3 через сцепленные шестерни 11-17, трубчатый вал 18, муфту А, пару шестерен 38-35, вал 2, шестерни 6-37-32 и муфту FE, передается на ведомый вал 5 и жестко связанную с ним ведущую шестерню 21. Далее по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
Работа КП, представленной на фиг. 10, осуществляется следующим образом.
Низшая, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, высшая передачи, задний ход.
Осуществляются аналогично, рассмотренной выше, работе КП, представленной на фиг. 8 на одноименных передачах, но крутящий момент передается на 1 передаче с шестерни 37 муфтой FE, находящейся в левом положении на ведомый вал 5, а на передаче заднего хода с шестерни 32 муфтой К, находящейся в левом положении на ведомый вал 4. Далее, по общеизвестному уровню техники работы главной передачи.
Техническим результатом использования базовой кинематической схемы является создание на ее основе вариантов конструкции многоступенчатых КП с двумя сцеплениями, обладающих возможностью дальнейшей модернизации - увеличения числа передач, при необходимости до 11, и расширения диапазона передаточных чисел до 12 и более. При этом, большинство узлов и деталей многоступенчатых КП остаются неизменными, что обеспечивает высокую степень унификации и снижение затрат на производство и ремонт.
На кинематических схемах представлены только некоторые возможные варианты многоступенчатой КП с двумя сцеплениями. При этом, 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.