БЕССТУПЕНЧАТАЯ ТРАНСМИССИЯ
STEPLESS TRANSMISSION

Область техники
Настоящее изобретение относится к планетарным коробкам передач и их использованию в бесступенчатых трансмиссиях.
Уровень техники
Гидравлические системы представляют собой общепринятый способ обеспечения бесступенчатой трансмиссии для использования в автомобиле. Бесступенчатые трансмиссии весьма желательны, поскольку они позволяют выполнить плавное регулирование в широком диапазоне и могут обеспечить большую эффективность в компоновке и экономии топлива. Общепринятый способ получения бесступенчатого переключения передач заключается в использовании гидравлической системы. Гидравлические системы состоят из насоса с переменным рабочим объемом и из мотора, который приводится в действие насосом, имеющим либо фиксированный, либо переменный рабочий объем. Источник энергии, подключенный к трансмиссии, обеспечивает мощность на планетарной коробке передач, которая, в свою очередь, распределяет мощность между гидравлической системой и отдаваемой мощностью.
Одна из проблем, которые существуют в современных бесступенчатых трансмиссиях, использующих гидравлические системы, заключается в том, что отсутствует "механическая нейтраль", т.е. в случае, когда необходимо нейтральное положение, отсутствует полное разъединение источника энергии и трансмиссии. В большинстве современных конструкций нейтраль обеспечивается путем регулировки наклонной шайбы насоса в гидравлической системе таким образом, чтобы мощность к двигателю не передавалась. Первый существенный недостаток, присущий данной конструкции, заключается в том, что остаточный тормозной момент в трансмиссии может все-таки выдавать на выходе незначительный момент, не позволяя таким образом добиться настоящего нейтрального положения; кроме того, любое отклонение в допуске рабочих объемов в гидравлической системе тоже может привести к передаче небольшого момента через трансмиссию, что также может делать нейтральное положение транспортного средства неэффективным.
Другая проблема в современных конструкциях, использующих гидравлическую систему, касается реализации передачи заднего хода. Это осуществляется путем обращения функционирования гидравлической системы. В обращенной конфигурации мотор работает как насос, а насос работает как мотор. Недостаток этого способа получения заднего хода проистекает из того, что рабочие объемы насоса и двигателя в гидравлической системе выполняются так, чтобы обеспечить надлежащую величину момента в случае, когда транспортное средство двигается вперед. При заднем ходе на коробку передач через гидравлическую систему передается очень небольшой момент, приводя к тому, что транспортное средство двигается очень медленно и с малой мощностью. Кроме того, при заднем ходе из-за рабочих объемов в гидравлической системе двигателю, чтобы осуществить движение задним ходом с использованием этого способа, приходится работать на очень больших оборотах, что делает такое движение очень неэффективным.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение направлено на то, чтобы преодолеть эти и другие проблемы, связанные с использованием гидравлической системы в бесступенчатой трансмиссии. Настоящее изобретение позволяет получить "механическую нейтраль," а также более эффективную реализацию заднего хода. Настоящее изобретение представляет собой бесступенчатую трансмиссию, имеющую планетарную коробку передач с двумя солнечными шестернями, которая включает в себя первую солнечную шестерню, соединенную с источником энергии, при этом первая солнечная шестерня находится в зацеплении с по меньшей мере одной первой планетарной шестерней, вторую солнечную шестерню, находящуюся в зацеплении с по меньшей мере одной второй планетарной шестерней, и общее водило, соединяющее и удерживающее первую планетарную шестерню, вторую планетарную шестерню и первую шестерню передней передачи. Настоящее изобретение включает в себя также гидравлическую систему, имеющую вторую шестерню передней передачи и выходную шестерню, при этом вторая шестерня передней передачи приводится в действие первой шестерней передней передачи, причем гидравлическая система обеспечивает реактивный момент на планетарной коробке передач, а также механизм переключения, размещенный на выходном вале с возможностью сдвига и выполненный с возможностью избирательного сцепления либо с первой шестерней передней передачи, либо со второй солнечной шестерней, с целью функционирования транспортного средства в направлении переднего хода, направлении заднего хода, и для создания механической нейтрали, когда механизм переключения не соединен ни с первой шестерней передней передачи, ни со второй солнечной шестерней.
Дополнительные области применения настоящего изобретения будут понятны из подробного описания, которое приводится далее. Следует понимать, что подробное описание и конкретные примеры при том, что указывают предпочтительные варианты осуществления изобретения, предназначены только для иллюстрации и не ограничивают объем охраны изобретения.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет более понятным из подробного описания и прилагаемых чертежей, на которых:
Фигура 1 представляет собой схему бесступенчатой трансмиссии, имеющей гидравлическую систему и планетарную коробку передач с двумя солнечными шестернями в соответствии с настоящим изобретением.
Фигура 2 представляет собой поперечное сечение бесступенчатой коробки передач, имеющей гидравлическую систему в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Нижеследующее описание предпочтительного варианта(ов) осуществления изобретения по своему характеру является иллюстративным, и никоим образом не направлено на то, чтобы как-то ограничить изобретение, его применение или использование.
Принципиальная схема бесступенчатой трансмиссии в соответствии с настоящим изобретением показана на Фигуре 1 под общим обозначением 10. Настоящее изобретение имеет гидравлическую систему 12, функционирующую совместно с планетарной коробкой передач 14 с двумя солнечными шестернями. К планетарной коробке передач 14 подводится мощность от источника энергии или двигателя 16, который приводит в действие входную шестерню 18. Входная шестерня 18 устанавливается на первом вале 20 с первой солнечной шестерней 22. Первая солнечная шестерня 22 находится в зацеплении по меньшей мере с одной планетарной шестерней или первым комплектом планетарных шестерен 24. Первый комплект планетарных шестерен 24 и по меньшей мере одна планетарная шестерня или второй комплект планетарных шестерен 26 устанавливаются на общем водиле 28. Первый комплект планетарных шестерен 24 и второй комплект планетарных шестерен 26 соединены друг с другом, образуя ступенчатую планетарную передачу, при этом они могут свободно вращаться на общем водиле 28. Водило 28 соединено с ведущей шестерней или первой шестерней 30 передней передачи, которая приводит в действие вторую шестерню передней передачи или шестерню 32 насоса гидравлической системы 12. Второй комплект планетарных шестерен 26 находится в зацеплении со второй солнечной шестерней 34. Вторая солнечная шестерня 34 и выходная шестерня 36 устанавливаются на втором вале 38. Как вторая солнечная шестерня 34, так и водило 28 (как показано, через первую шестерню 30 передней передачи) соединены с механизмом переключения, таким как кулачковая муфта 40, который устанавливается с возможностью сдвига на выходном вале 42. Выходной вал 42 надлежащим образом соединен с набором колес (не показаны) с тем, чтобы вращать колеса для передвижения транспортного средства вперед или назад. Кулачковая муфта 40 может соединяться либо с водилом 28 через первую шестерню 30 передней передачи, или же со второй солнечной шестерней 34 по отдельности, но не в одно и то же время. Кулачковая муфта 40 может быть расположена и таким образом, чтобы она не находилась в зацеплении с водилом 28 или со второй солнечной шестерней 34, полностью отсоединяя тем самым планетарную коробку передач 14 с двумя солнечными шестернями от выходного вала 42 и создавая нейтральное положение или механическую нейтраль.
Гидравлическая система 12 имеет тип, который хорошо известен в данной области техники и широко используется. Гидравлическая система 12 имеет насос 44, который гидравлически приводит в действие мотор 46; мотор 46 соединен с шестерней 48 мотора. Шестерня 48 мотора находится в зацеплении с выходной шестерней 36. Насос 44 перекачивает жидкость взад-вперед между насосом 44 и мотором 46, заставляя мотор 46 вращаться. Бесступенчатое переключение передач достигается благодаря использованию мотора 46 в гидравлической системе 12. Двигатель включает в себя наклонную шайбу, которая используется для изменения количества жидкости, перекачиваемой между мотором 46 и насосом 44. По мере того, как изменяется угол наклонной шайбы в моторе 46 относительно шестерни 48 мотора, соответственно изменяются также и величина момента и мощность, передаваемая через гидравлическую систему 12. Изменение этого угла влияет также и на конечное передаточное число планетарной коробки передач 14. Когда наклонная шайба в гидравлической системе 12 имеет максимальный угол относительно шестерни 48 мотора, то в результате планетарная коробка передач 14 будет вести себя аналогично первой передаче в обычной автоматической или ручной трансмиссии. По мере того, как наклонная шайба в моторе 46 двигается в направлении к параллельному положению по отношению к шестерне 48 мотора, создается меньший момент, и планетарная коробка передач 14 будет иметь на выходе эффект ведущей передачи или повышающей передачи в обычной автоматической или ручной трансмиссии. Изменение положения наклонной шайбы в моторе 46 позволит планетарной коробке передач 14 и гидравлической системе 12 обеспечить плавное изменение передаточного числа.
Далее будет описан путь мощностного потока для различных положений кулачковой муфты 40. Когда кулачковая муфта 40 сдвигается в первом направлении, или располагается таким образом, что при этом она соединяется с первой шестерней 30 передней передачи и, в силу этого, с водилом 28, планетарная коробка передач 14 будет обеспечивать крутящий момент на выходном вале 42, так что выходной вал 42 будет двигать транспортное средство вперед. Первая солнечная шестерня 22 приводит в действие первый комплект планетарных шестерен 24, которые, в свою очередь, поворачивают водило 28. Водило 28 соединено с первой шестерней 30 передней передачи, а первая шестерня 30 передней передачи приводит в действие шестерню 32 насоса и также сцеплена с кулачковой муфтой 40, которая приводит в движение выходной вал 42. Гидравлическая система 12 обеспечивает возврат мощности в планетарную коробку передач 14, а также обеспечивает бесступенчатое изменение передаточного числа посредством шестерни 48 мотора, находящейся в зацеплении с выходной шестерней 36. Шестерня 36 функционально соединена со второй солнечной шестерней 34, которая находится в зацеплении со вторым комплектом планетарных шестерен 26. Второй комплект планетарных шестерен 26 устанавливается на водиле 28, которое, как ранее указано, приводит в действие первую шестерню 30 передней передачи. Конечный результат заключается в том, что мощность от двигателя 16, передаваемая на первую шестерню 30 передней передачи, распределяется между планетарной коробкой передач 14 и гидравлической системой 12, а гидравлическая система 12 обеспечивает возврат мощности в планетарную коробку передач 14, наряду с бесступенчатым изменением передаточного числа, сравнимым с изменением передаточного числа обычных пятискоростных и шестискоростных трансмиссий.
Направление движения задним ходом реализуется с помощью сдвига кулачковой муфты 40 во втором направлении или в положение, в котором она соединяется со второй солнечной шестерней 34. Мощность от двигателя 16 все еще распределена между планетарной коробкой передач 14 и гидравлической системой 12. Однако мощность передается от первой солнечной шестерни 22 к первому комплекту планетарных шестерен 24 и на водило 28. Второй комплект планетарных шестерен 26 сцеплен с водилом 28 и принимает от него мощность. Вторая солнечная шестерня 34 находится в зацеплении со вторым комплектом планетарных шестерен 26 и передает мощностной поток на кулачковую муфту 40, и, наконец, на выходной вал 42. Из-за того, что кулачковая муфта 40 сцеплена со второй солнечной шестерней 34 вместо первой шестерни 30 передней передачи, планетарная коробка передач 14 приводит в движение выходной вал 42, так что выходной вал 42 двигает транспортное средство в обратном направлении, позволяя при этом гидравлической системе 12 функционировать по-прежнему так, как будто транспортное средство двигается вперед. Это обеспечивает необходимую величину момента, требуемую для того, чтобы передвигать транспортное средство задним ходом, и работает аналогично задней передаче в обычных автоматических и ручных трансмиссиях.
Из предшествующего описания специалистам в данной области техники будет понятно, что имеющие широкое применение идеи настоящего изобретения могут быть реализованы различным образом. Поэтому, несмотря на то, что данное изобретение было описано на его конкретных примерах, истинный объем охраны изобретения не должен ими ограничиваться, поскольку квалифицированному практику после изучения чертежей, спецификации и последующей формулы изобретения станут очевидными и другие модификации изобретения.