ГИДРОМЕХАНИЧЕСКАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ

Гидромеханическая коробка передач
Изобретение относится к области автотранспортного машиностроения и касается конструкции ступенчатой планетарной коробки , которая может быть использована в автоматических трансмиссиях, управляемых с помощью электронного блока и гидравлики, и предназначенных для транспортных средств.
Крутящий момент и частота вращения двигателя преобразуются трансмиссией в соответствии с изменением условий движения транспортного средства для обеспечения движения транспортного средства как вперед, так и назад.
В состав автоматической трансмиссии входит гидродинамический преобразователь крутящего момента (гидротрансформатор), в котором кинетическая энергия рабочей жидкости используется для передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя на входной звено коробки передач. Далее расположена как правило, коробка передач планетарного типа, обеспечивающая изменение крутящего момента на движителе и его частоты вращения. Коробка передач так же включает в себя фрикщ}онные элементы управления, которые по своему назначению делятся на две труппы: тормоза и муфты. Фрикционные муфты соединяют элементы планетарного механизма между собой. Фрикционные тормоза соединяют элементы планетарного механизма с картером коробки передач.
Использование коробок передач планетарного типа в автоматических трансмиссиях таких транспортных средств, обусловлено возможностью получения малогабаритной компактной по компоновке конструкции, легко вписывающейся в ограниченное габаритами кузова пространстве.
В настоящее время планетарные коробки передач, используемые для транспортных средств и обеспечивающие пять передач переднего хода, включают в себя три планетарных ряда. Для увеличения количества передач, например, для получения шести передач переднего хода разработчики, занимающиеся проектированием и производством автоматических трансмиссий, используют четвертый планетарный ряд, что усложняет конструкцию коробки передач. Одновременно при переключении передач часто возникает разрыв мощности
(выключаются одновременно два фрикционных элемента управления и включаются два других элемента управления).
Известна гидромеханическая коробка передач, содержащая гидродинамический преобразователь крутящего момента и планетарный редуктор, выходной элемент гидродинамического преобразователя крутящего момента связан через управляемые фрикционные муфты с солнечной шестерней первого планетарного ряда, которая связана с солнечной шестерней второго планетарного ряда и через фрикционный тормоз с картером коробки передач, и с коронной шестерней второго планетарного ряда, которая связана с солнечной шестерней третьего планетарного ряда, коронная шестерня первого планетарного ряда связана с водилом второго планетарного ряда и с водилом третьего планетарного ряда являющегося выходным звеном коробки передач, водило первого планетарного ряда оснащено фрикционным тормозом для связи с картером коробки передач. (US, 4660439, 74/763, опубл. 28.04.87)
Данная коробка передач содержит для изменения отношения крутящего момента между входным и выходным звеньями две фрикционных муфты и три тормоза. В коробке прототипе переключение передач происходит за счет попарного включения пяти фрикционных элементов 5 равления звеньями планетарных рядов. Это позволяет получить четыре передачи переднего хода и одну передачу заднего хода.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по увеличению числа передач переднего хода до шести и диапазона до 8,615 при сохранении кинематической схемы коробки передач с тремя планетарными рядами. При этом при переключении передач не происходит разрыва мощности. Достигаемый при этом технический результат заключается в расширении кинематических возможностей коробки передач и увеличении ее долговечности.
Указанный технический результат достигается тем, что в гидромеханическая коробка передач, содержащая гидродинамический преобразователь крутящего момента и планетарный редуктор, водило первого планетарного ряда, которого связано фрикционным тормозом с картером коробки передач, коронная шестерня первого планетарного ряда связана с водилом третьего планетарного ряда, которое
является выходным звеном коробки передач, выходной элемент гидродинамического преобразователя кр тящего момента связан фрикционной управляемой муфтой с коронной шестерней второго планетарного ряда, коронная шестерня второго планетарного ряда связана с водилом первого планетарного ряда, выходной элемент гидродинамического преобразователя крутящего момента связан с солнечной шестерней второго планетарного ряда и фрикционной управляемой муфтой с солнечной шестерней первого планетарного ряда, коронная шестерня третьего планетарного ряда связана с водилом второго планетарного ряда, солнечная шестерня третьего планетарного ряда снабжена фрикционным тормозом для ее связи с картером коробки передач, солнечная шестерня первого планетарного ряда связана фрикционным тормозом с картером коробки передач.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Изменение конструкции планетарных механизмов и последовательности попарного включенияв совокупности с известными признаками позволило расширить диапазон коробки передач до 8,615 за счет увеличения передаточного отношения на первой передаче до ЗД9.
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата приведенной совокупностью признаков.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где
на фиг. 1 - кинематическая схема гидромеханической пятиступенчатой коробки передач для автоматической трансмиссии транспортного средства;
Согласно изобретения гидромеханическая коробка передач, содержащая гидродинамический преобразователь крутящего момента и планетарный редуктор, водило первого планетарного ряда которого связано фрикционным тормозом с картером коробки передач, коронная шестерня первого планетарного ряда связана с водилом третьего планетарного ряда которое является выходным звеном коробки передач, выходной элемент гидродинамического преобразователя крутящего
момента связан фрикционной управляемой муфтой с коронной шестерней второго планетарного ряда, коронная шестерня второго планетарного ряда связана с водилом первого планетарного ряда, выходной элемент гидродинамического преобразователя крутящего момента связан с солнечной шестерней второго планетарного ряда и фрикционной управляемой муфтой с солнечной шестерней первого планетарного ряда, коронная шестерня третьего планетарного ряда связана с водилом второго планетарного ряда, солнечная шестерня третьего планетарного ряда снабжена фрикционным тормозом для ее связи с картером коробки передач, солнечная шестерня первого планетарного ряда связана фрикционным тормозом с картером коробки передач.
Автоматическая гидромеханическая пятиступенчатая коробка передач содержит картер 1, гидродинамический преобразователь крутящего момента 2 (гидротрансформатор), входное звено 3, выходное звено 4 и планетарный редуктор, в состав которого входят планетарные ряды, две фрикционные муфты и три фрикционных тормоза.
В коробке передач, согласно изобретения, планетарный редуктор состоит из трех планетарных рядов. Первый планетарный ряд состоит из солнечной шестерни 5, водила 6 сателлитов и коронной шестерни 7 (эпицикла). Второй планетарный ряд состоит из солнечной шестерни 8, водила 9 сателлитов и коронной шестерни 10 (эпицикла). Третий планетарный ряд состоит из солнечной шестерни 11 водила 12 сателлитов и коронной шестерни 13 (эпицикла). Входное звено 3 соединяется фрикционной муфтой 14 с коронной шестерней второго планетарного ряда, фрикционной муфтой 15 с солнечной шестерней первого планетарного ряда. Солнечная шестерня 8 второго планетарного ряда связана с входным звеном 3.
Солнечная шестерня 5 первого планетарного ряда соединяется с картером 1 коробки передач фрикционным тормозом 16. Фрикционный тормоз 17 соединяет с картером 1 коробки передач связанные между собой водило 6 первого планетарного ряда и коронную шестерню 10 второго планетарного ряда. Фрикционный тормоз 18 соединяет с картером 1 коробки передач солнечную шестерню 11 третьего планетарного ряда.
Такое вьшолнеиие коробки передач по сравнению с известными 6-й
ступенчатыми коробками передач типа ZF НР-500, ALLISON ВЗОО, В500 и др. позволяет получить шесть передач переднего хода и одну передэду заднего хода, используя для этого три планетарных ряда и пять фрикционных элементов управления. При этом в предлагаемой схеме не происходит разрыва мощности при переключении передач.
Оснащение коробки передач шестой передачей переднего хода позволило внести изменения в передаточные отношения и порядок попарного включения фрикционных элементов управления. Изменение конструкции и последовательность попарного включения элемента управления позволило добиться того, что при переключении отсутствует разрыв мощности, а так же увеличить диапазон коробки передач до 8,615.
Предлагаемая согласно изобретения автоматическая коробка передач работает следующим образом.
После начала движения транспортного средства последовательным переключением передач от 1-й до 6-й осуществляется его разгон до требуемой скорости движения. При нахождении коробки передач в нейтральном положении ни один из фрикционных элементов управления не включен.
На первой передаче включаются тормоз 18 и 17, то есть угловая скорость солнечной шестерни 11 третьего планетарного ряда и водила 6 первого планетарного ряда связанного с коронной шестерней 10 второго планетарного ряда равна нулю. Крутящий момент с входного звена 3 через солнечную шестерню 8 второго планетарного ряда передается на водило 9 второго планетарного ряда и коронную шестерню 13 третьего планетарного ряда, а с нее на водило 12 третьего планетарного ряда и связанное с ним выходное звено 4.
При переключении на вторую передачу тормоз 17 выключается, и включается тормоз 16, тормоз 18 остается включенным. Таким образом, угловая скорость солнечной шестерни 5 первого планетарного ряда и солнечной шестерни 11 третьего планетарного ряда равны нулю. Крутящий момент с входного звена 3 через солнечную шестерню 8 второго планетарного ряда передается на водило 9 второго планетарного ряда где разделяется и передается на коронную шестерню 13 третьего планетарного ряда и связанные между робой коронную щестерню 10
второго планетарного ряда и водило 6 первого планетарного ряда с которого момент передается на коронную шестерню 7 первого планетарного ряда. На водиле 12 третьего планетарного ряда потоки объединяются и передаются на связанное с ним выходное звено 4.
При переключении на третью передачу выключается тормоз 16 и включается муфта 15, тормоз 18 остается включенным. Таким образом, угловая скорость солнечной шестерни 11 третьего планетарного ряда равна нулю, а угловая скорость солнечной шестерни 5 первого планетарного ряда равна угловой скорости входного звена 3. Крутящий момент с входного звена 3 разделяется и через включенную фрикционную муфту 14 предается на коронную шестерню 10 второго планетарного ряда, а так же на солнечную шестерню 8 второго планетарного ряда. На водиле 9 второго планетарного ряда потоки объединяются и передаются на коронную шестерню 13 третьего планетарного ряда с которой момент передается на водило 12 третьего планетарного ряда и связанное с ним выходное звено 4.
При переключении на четвертую передачу выключается муфта 15 и включается муфта 14, тормоз 18 остается включенный. Таким образом, угловая скорость солнечной шестерни 11 третьего планетарного ряда равна нулю, а угловая скорость водила 6 первого планетарного ряда связанного с коронной шестерней 10 второго планетарного ряда равна угловой скорости входного звена 3.
При переключении на пятую передачу выключается тормоз 18 и включается муфта 15, муфта 14 остается включенной. Таким образом, угловые скорости солнечной шестерни 5 первого планетарного ряда и водила 6 первого планетарного ряда связанного с коронной шестерней 10 второго планетарного ряда равны угловой скорости входного звена 3. Крутяший момент с входного звена 3 через включенную фрикционную муфту 15 передается на водил 6 первого планетарного ряда, затем передается на коронную шестерню 7 первого планетарного ряда, связанную с водилом 12 третьего планетарного ряда, связанного непосредственно с выходным звеном 4.
При переключении на шестую передачу выключается муфта 15 и включается тормоз 16, муфта 14 остается включенной. Таким образом, угловая скорость солнечной шестерни 5 первого планетарного равна нулю, а угловая скорость водила
6 первого планетарного ряда связанного с коронной шестерней 10 второго планетарного ряда равны угловой скорости входного звена 3. Крутящий момент с входного звена 3 через включенную фрикционную муфту 14 передается на водило 6 первого планетарного ряда, затем передается на коронную шестерню 7 первого планетарного ряда, которая связана с водилом 12 третьего планетарного ряда, связанного непосредственно с выходным звеном 4.
На передаче заднего хода включаются тормоз 17 и муфта 15, то есть угловая скорость водила 6 первого планетарного ряда связанного с коронной шестерней 10 второго планетарного ряда равна нулю, а угловая скорость солнечной шестерни 5 первого планетарного ряда равна угловой скорости входного звена 3. Крутяший момент с входного звена 3 через включенную фрикционную муфту 15 передается на солнечную шестерню 5 первого планетарного ряда, а с нее через водило 6 первого планетарного ряда на коронную шестерню 7 первого планетарного ряда, которая связана с водилом 12 третьего планетарного ряда, связанного непосредственно с выходным звеном 4.
Настоящее изобретение позволяет в коробках передач, имеющих три планетарных ряда, обеспечивающих пять передачи переднего хода, организовать шестую передачу переднего хода без увеличения количества планетарных рядов и увеличения габаритов картера за счет изменения соединения элементов планетарных рядов и элементов управления, а так же изменив последовательность попарного включения элементов управления.
Настоящее изобретение промышленно применимо, так как для его реализации не требуется специальной новой технологии и специального оборудования, кроме тех, что используются в машиностроении в производстве редукторов, в том числе и планетарных.