АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ
AUTOMATIC MANUAL GEARBOX

Область техники
[1] Настоящее изобретение относится к автоматизированной механической коробке передач и, в частности, к такой автоматизированной механической коробке передач, которая дает возможность плавного вождения на низкой скорости таким образом, что сила тяги двигателя передается через шестерню первой передачи, которая является гидротрансформатором и соединена с турбиной гидротрансформатора, обеспечивая при этом хорошее чувство изменения скорости путем передачи тягового усилия двигателя на ведущие колеса через зубчатое колесо вспомогательного привода во время переключения скорости.
Предпосылки создания изобретения
[2] Как правило, трансмиссия транспортного средства представляет собой устройство для преобразования силы тяги от двигателя в заданный крутящий момент на основе скорости и передачи крутящего момента. Двигатель может работать в диапазоне постоянных оборотов так, чтобы позволить колесам 20 вращаться с заданной скоростью, что является необходимым условием при управлении транспортным средством, как только скорость транспортного средства становится быстрой.
[3] Такие трансмиссии можно распределить по категориям: механическая трансмиссия, когда водитель может непосредственно управлять изменением скорости, используя педаль сцепления, и роботизированная трансмиссия, которая автоматически изменяет скорость на основе условий движения транспортного средства, используя электронное устройство и т.д.
[4] Автоматизированная механическая коробка передач - это вид трансмиссии, который имеет преимущества как механической коробки передач, так и роботизированной трансмиссии. Управление во время движения такое же, как и при роботизированной трансмиссии, поэтому представляется удобным для водителя. Поскольку нет необходимости затрачивать силу тяги на такую работу, как создание давления масла для срабатывания муфты во время движения, коэффициент полезного действия высок, и автоматизированная механическая коробка передач хороша с точки зрения эффективности расхода топлива.
[5] Для автоматического изменения передачи в коробке скоростей автоматизированная механическая трансмиссия включает в себя гидравлическое устройство или электродвигатель.
[6] Когда с помощью такого гидравлического устройства или электродвигателя переключение передачи завершено, вращательное усилие от двигателя с помощью работы муфты сцепления передается трансмиссии, и вращательное усилие двигателя за счет использования шестерни коробки передач увеличивается или уменьшается, а увеличившееся или уменьшившееся вращательное усилие передается на ведущие колеса.
[7] Описанная выше техническая конструкция приведена для лучшего понимания настоящего изобретения, и не имеет ничего общего с широко известным традиционным уровнем техники в данной области, к которой относится настоящее изобретение.
[8]
Раскрытие изобретения
[9] Как правило, автоматизированная механическая коробка передач имеет проблему, заключающуюся в том, что режим ускорения ухудшается из-за того, что вращательное усилие двигателя не очень хорошо передается на ведущие колеса во время переключений передач.
[10] Кроме того, временное отсутствие сцепления автоматизировано, но этим трудно надлежащим образом управлять на основе каких-либо изменений рабочей нагрузки по причине абразивного износа сцепления или из-за угла наклона при подъеме в гору, вследствие чего автомобиль может откатываться назад в начале этого подъема, либо износостойкость может серьезно ухудшаться по причине повышенного абразивного износа диска сцепления.
[11] Настоящее изобретение осуществлено для того, чтобы смягчить вышеуказанные проблемы. Целью данного изобретения является создание автоматизированной механической коробки передач, отличающейся тем, что режим ускорения может быть улучшен путем передачи вращательного усилия от двигателя на ведущие колеса во время переключения передач, и транспортное средство может плавно начать движение на подъем, используя гидротрансформатор, а также может быть улучшен комфорт во время движения при низкой скорости езды.
[12] Для достижения вышеуказанной цели предусмотрена автоматизированная механическая коробка передач, включающая первый блок переключения передач и второй блок переключения передач, предназначенные для передачи силы тяги на ведущие колеса путем повышения или понижения скорости вращения двигателя; а также блок ведущего зубчатого колеса вспомогательного привода, предназначенный для передачи вращательного усилия двигателя на ведущие колеса во время работы первого и второго блоков переключения передач.
[13] Первый блок переключения передач включает первый ведущий вал, соединенный с гидротрансформатором; шестерню первой передачи, установленную как на первом ведущем валу, так и на ведомом валу, передавая тем самым тяговое усилие; и синхронизатор, который приостанавливает на какое-то время взаимодействие шестерни первой передачи и ведомого вала.
[14] Второй блок переключения скорости передач включает второй ведущий вал, соединенный с насосным колесом гидротрансформатора, которое соединено с двигателем, чтобы вращаться как единое целое вместе с двигателем; шестерню переключения передач, установленную как на втором ведущем валу, так и на ведомом валу, передавая тем самым тяговое усилие; и синхронизатор, который приостанавливает на какое-то время взаимодействие второго ведущего вала или ведомого вала и шестерни переключения передач.
[15] Вспомогательный блок первичной шестерни включает зубчатое колесо вспомогательного привода, установленное как на первом ведущем валу, так и на ведомом валу; и сцепление, установленное между зубчатым колесом вспомогательного привода и первым ведущим валом, с помощью которого регулируются обороты первого ведущего вала.
[16] Автоматизированная механическая коробка передач согласно данному изобретению отличается тем, что, поскольку во время переключения скорости передач крутящий момент передается на ведущие колеса через ведущее зубчатое колесо вспомогательного привода в первом блоке переключения коробки передач или во втором блоке переключения коробки передач, режим ускорения и приемистость транспортного средства можно улучшить вследствие того, что не происходит никакого увеличения числа оборотов двигателя или отключения тягового усилия в процессе изменения передач.
[17] Кроме того, шестерня первой передачи предназначена для передачи силы тяги через турбину гидротрансформатора, а потому сила тяги может быть увеличена по причине увеличения крутящего момента, и движение на низкой скорости может быть плавным благодаря демпфирующему воздействию гидротрансформатора.
Краткое описание чертежей
[18] На Рис. 1 представлен вид, иллюстрирующий положение, при котором тяговое усилие передается через первый блок переключения передач в автоматизированной механической коробке передач в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.
[19] На Рис. 2 представлен вид, иллюстрирующий положение, при котором тяговое усилие передается через второй блок переключения передач в автоматизированной механической коробке передач в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.
[20] Рис. 3 представляет собой вид, иллюстрирующий положение, при котором тяговое усилие передается через ведущий блок вспомогательного привода в автоматизированной механической коробке передач в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.
[21] Перечень цифровых ссылок на основные компоненты чертежей
[22] 1: двигатель, 2: ведущий диск, 3: насосное колесо гидротрансформатора, 4: турбина гидротрансформатора, 5: амортизирующая пружина, 6: колесо направляющего аппарата гидротрансформатора, 7: односторонняя муфта, 8: картер гидротрансформатора, 9: масляное уплотнение
[23] 10: первый блок переключения передач, 11: первый ведущий вал, 12: шестерня первой передачи, 13: синхронизатор переключения 1/2-й передачи
[24] 20: второй блок переключения передач, 21: второй ведущий вал, 22: шестерня второй передачи, 23: шестерня третьей передачи, 24: шестерня четвертой передачи, 25: 3/4-й синхронизатор переключения передачи, 26: шестерня пятой передачи, 27: шестерня шестой передачи, 28: 5/6-й синхронизатор переключения передачи
[25] 30: блок ведущего зубчатого колеса вспомогательного привода, 31: зубчатое колесо вспомогательного привода, 32: сцепление
[26] 40: ведомый вал, 50: ведущие колеса, 51: дифференциальный механизм
Лучшие способы осуществления изобретения
[27] Примеры осуществления автоматизированной механической коробки передач согласно настоящему изобретению будут приведены со ссылкой на прилагаемые чертежи.
[28] Следует учесть, что толщина линий, показанных на чертежах, а также размеры компонентов могут быть преувеличены с целью разъяснения и удобства описания.
[29] Кроме того, термины, использованные ниже, определены с учетом функций в настоящем изобретении, и такие термины могут меняться в зависимости от намерения или привычки пользователя или механика.
[30] В связи с этим определения таких терминов должны толковаться в зависимости от содержания всего описания изобретения.
[31] Как показано на Рисунках 1, 2 и 3, автоматизированная механическая коробка передач согласно примеру осуществления настоящего изобретения включает первый блок переключения передач 10, второй блок передач переключения передач 20 и блок ведущего зубчатого колеса вспомогательного привода 30.
[32] Первый блок переключения передач 10 предназначен для увеличения или уменьшения скорости вращения двигателя 1 при постоянной величине отношения числа оборотов к силе тяги двигателя, передаваемой через гидротрансформатор на ведущие колеса 50.
[33] Второй блок переключения передач 20 непосредственно соединен с двигателем 1. Он увеличивает или уменьшает скорость вращения двигателя 1 при постоянной величине отношения числа оборотов к силе тяги двигателя, передаваемой через каждую шестерню коробки передач на ведущие колеса 50.
[34] Блок ведущего зубчатого колеса вспомогательного привода 30 приостанавливает на какое-то время зубчатое колесо вспомогательного привода 31, соединенное с ведомым валом 40, а первый ведущий вал 11 посредством сцепления 32 передает вращательное усилие двигателя 1 на ведущие колеса 50 через зубчатое колесо вспомогательного привода 31 и сцепление 32, в то время как операции по переключению передачи выполняются первым блоком переключения передач 10 или вторым блоком переключения передач 20 во время изменения передачи.
[35]
[36] Первый блок переключения передач 10 включает первый ведущий вал 11, шестерню первой передачи 12 и синхронизатор 13. Первый ведущий вал 11 соединен с турбиной 4 гидротрансформатора, а шестерня первой передачи 12 соединена с первым ведущим валом 11. Синхронизатор переключения 1/2-й передачи 13 соединяет шестерню первой передачи 12 с ведомым валом, с помощью которого передается сила тяги.
[37] Поэтому в случае, когда синхронизатор переключения 1/2-й передач 13 включает шестерню первой передачи, то эта шестерня первой передачи соединяется с ведущими колесами 50 таким образом, что эта шестерня первой передачи вращается со скоростью, пропорциональной оборотам ведущих колес 50. В том же самом положении при переключении первой передачи в случае обычной роботизированной трансмиссии при запуске двигателя может сохраняться состояние медленного перемещения или остановки.
[38] Второй блок переключения передач 20 включает второй ведущий вал 21, непосредственно связанный с насосным колесом 3 гидротрансформатора, шестерни коробки передач 22, 23, 24, 26 и 27 и синхронизаторы 13, 25 и 28.
[39] Каждая шестерня 22, 23, 24, 26 и 27, начиная со второй ступени передач по шестую, установлены на втором ведущем валу 21 и ведомом валу 40, а также каждый из синхронизаторов 13, 25 и 28. Как и в механической трансмиссии каждая из шестерен коробки передач 22, 23, 24, 26 и 27 временно отключает второй ведущий 21 и ведомый вал 40.
[40] В то же время каждый из синхронизаторов 13, 25 и 28 можно заменить зубчатой муфтой.
[41] Блок ведущего зубчатого колеса вспомогательного привода 30 включает зубчатое колесо вспомогательного привода и сцепление 32.
[42] Зубчатое колесо вспомогательного привода 31 установлено на первом ведущем валу 11 при передаче, меньшей, чем шестерня шестой передачи, и сцепление 32, которое рассоединяет зубчатое колесо вспомогательного привода 31 и первый ведущий вал 11.
[43]
[44] Работа автоматизированной механической коробки передач согласно примеру осуществления настоящего изобретения, имеющего вышеописанную конструкцию, будет описана следующим образом.
[45] Во-первых, в положении, при котором работает двигатель, а транспортное средство остановлено, в случае, если коробка передач находится в нейтральном положении, ведомый вал 40 остановлен наряду с ведущими колесами 50, и насосное колесо гидротрансформатора 3, второй ведущий вал 21, соединенный с насосным колесом гидротрансформатора 3, 3/4-й синхронизатор переключения передач 25 и 5/6-й синхронизатор 28 вращаются с такими же оборотами, как и двигатель 1. В то же время первый ведущий вал 11 и шестерня первой передачи 12, соединенная с первым ведущим валом 11, вращаются с такими же оборотами, как и турбина 4. Поскольку зубчатое колесо вспомогательного привода 31 соединено с ведомым валом 40, зубчатое колесо вспомогательного привода 31 остается неподвижным.
[46] В это время, в нейтральном положении, когда рычаг переключения скоростей перемещается к положению движения вперед "D", сцепление 32 начинает работу, соединяя первый ведущий вал 11 и зубчатое колесо вспомогательного привода 31, поэтому первый ведущий вал 11 и турбина 4 останавливаются. Когда синхронизатор переключения 1/2-й передач 13 соединяет шестерню первой передачи, переключение передачи завершается.
[47] После того, как переключение передачи завершено, поскольку шестерня первой передачи 12 и зубчатое колесо вспомогательного привода 31 одновременно соединены с первым ведущим валом 11, ведомый вал 40 не вращается. Когда требуется, чтобы транспортное средство начало движение и сцепление 32 разъединено, то подключается только шестерня первой передачи 12, поэтому движение становится возможным. Когда требуется, чтобы транспортное средство начало движение на подъем в гору на базе сцепления 32, то можно препятствовать откату назад транспортного средства, используя вышеописанный принцип действия.
[48] В случае наличия шестерни заднего хода, не показанной на Рисунке 1, то она устанавливается и соединена с первым ведущим валом 11, как и шестерня первой передачи 12, и ручка переключения скоростей переводится из нейтрального положения в положение "R", сцепление 32 действует таким же образом, как и первый блок переключения передач, и первый ведущий вал 11 останавливается, а затем подсоединяется шестерня заднего хода, и таким образом, переключение передачи завершается.
[49] Кроме того, когда транспортное средство начинает движение вниз по наклонному участку с шестерней заднего хода и включенным сцеплением 32, зубчатое колесо вспомогательного привода 31 и шестерня заднего хода одновременно связаны, поэтому ведомый вал 40 не вращается, а вследствие этого транспортное средство может двигаться вперед. Когда сцепление 32 разъединено, то транспортное средство может двигаться назад.
[50]
[51] Когда транспортное средство начинает движение по заснеженной дороге, на поверхности которой из-за чрезмерного крутящего момента происходит скольжение ведущих колес в положении, при котором подключена шестерня первой передачи 12 или шестерня заднего хода, работает сцепление 32, и часть крутящего момента передается через зубчатое колесо вспомогательного привода 31, поэтому оно может функционировать подобно старту со второй передачи в обычной роботизированной трансмиссии.
[52]
[53] Когда совершается переключение на вторую передачу, в то время как транспортное средство движется на первой передаче, то сначала работает сцепление 32, и скорость вращения первого ведущего вала 11 замедляется. Когда передача крутящего момента в сцеплении 32 увеличивается, скорость вращения двигателя 1 начинает уменьшаться. В это время шестерня первой передачи 12 отключена переключением синхронизатора 13 в нейтральное положение. Когда шестерня первой передачи 12 отключена, управление происходит так, что передача крутящего момента сцепления 32 может поддерживаться на предопределенном уровне.
[54] Когда скорость вращения двигателя 1 уменьшается и скорость вращения шестерни второй передачи 22 становится такой же, как у ведомого вала при сохранении вышеупомянутого положения, синхронизатор переключения 1/2-й передач перемещается к стороне шестерни второй передачи, чтобы подключить шестерню второй передачи 22 и ведомый вал 40.
[55] Шестерня второй передачи 22 соединена с ведомым валом 40, и в то же время, сцепление 32 разъединено. Как только шестерня второй передачи 22 становится подключенной, переключение на вторую ступень скорости передач завершено.
[56]
[57] Если необходимо осуществить переключение передачи на более высокую ступень, например переход со второй ступени на третью, с третьей ступени на четвертую и т.д., то такое переключение может быть выполнено тем же самым способом, который описан выше.
[58] Крутящий момент, передающийся через зубчатое колесо вспомогательного привода 31, во время переключения передачи должен быть больше, когда это переключение происходит на вторую передачу по сравнению с тем, если такое переключение происходит на шестую передачу. В настоящем изобретении повышенный крутящий момент, пропорциональный разнице между скоростями вращения насосного колеса 3 и турбины 4 в гидротрансформаторе, передается на второй ведущий вал 21. Таким образом, можно получить крутящий момент, который необходим во время переключения каждой шестерни коробки передач, только с помощью лишь одного зубчатого колеса вспомогательного привода 31.
[59] Если же нужно перейти на шестерню шестой передачи, установив передаточное отношение зубчатого колеса вспомогательного привода 31 большее, чем передаточное отношение шестерни шестой передачи, то такое переключение передачи может быть выполнено посредством управления двигателем, и т.д. как в обычной автоматизированной механической коробке передач. Вместо вышеупомянутого способа, когда это необходимо, при переключении на вторую или третью передачу может создаваться достаточно большой крутящий момент, который передается через зубчатое колесо вспомогательного привода 31.
[60]
[61] Если передача переключается на более низкую ступень, например когда передача меняется с шестой на пятую ступень, то сначала срабатывает сцепление 32 и сила тяги передается через зубчатое колесо вспомогательного привода 31, и когда крутящий момент в сцеплении 32 увеличивается, то скорость вращения двигателя 1 начинает уменьшаться. В это время шестерня шестой передачи 27 разъединяется путем перемещения 5/6-го синхронизатора в нейтральное положение. Когда шестерня 27 шестой передачи разъединена, крутящий момент в сцеплении 32 уменьшается для того, чтобы сцепление 32 проскальзывало, заставляя скорость вращения двигателя 1 увеличиться.
[62] В положении, при котором сохраняется вышеупомянутая ситуация, когда скорость вращения двигателя 1 возросла, а скорость вращения шестерни пятой передачи 26 становится такой же, как и у ведомого вала 40, 5/6-й синхронизатор 28 перемещается в сторону пятой передачи, и шестерня пятой передачи 26 подсоединяется к ведомому валу 40.
[63] Шестерня пятой передачи 26 соединена с ведомым валом 40, и в то же время сцепление 32 разъединено, поэтому переключение на пятую ступень передачи завершено.
[64]
[65] В случае переключения передачи на более низкую ступень, как например, с пятой передачи на четвертую, с четвертой на третью и т.д., переключение выполняется таким же вышеупомянутым способом.
Способы осуществления изобретения
[66] В случае, если соотношение переключения передачи зубчатого колеса вспомогательного привода 31 установлено меньшее, чем шестерня шестой передачи 28, то тогда можно сделать еще одну передачу, а именно ввести шестерню седьмой передачи, которая работает, позволяя силе тяги передаваться только через зубчатое колесо вспомогательного привода 31.
[67] Кроме того, зубчатое колесо вспомогательного привода 31 может быть непосредственно связано с первым ведущим валом 11 и дифференциальным механизмом 51 с помощью ремня для того, чтобы уменьшить общую длину трансмиссии. В это время зубчатое колесо вспомогательного привода 31 может управляться тем же самым методом даже при временной остановке, используя сцепление, участок между ведомым валом 40 или дифференциальный механизм 51 в положении, при котором зубчатое колесо вспомогательного привода 31 всегда соединено с первым ведущим валом 11.
Промышленная применимость
[68] Как описано выше, настоящее изобретение отличается тем, что когда переключение скорости не требуется, то сила тяги передается через каждую шестерню коробки передач, а во время переключения передачи сила тяги передается через зубчатое колесо вспомогательного привода 31, и потому переключение передачи возможно без всякого разъединения с вращающим моментом, вследствие чего не будет происходить никого увеличения числа оборотов двигателя при переключении передач, а также уменьшаются вибрации и шум двигателя.
[69]
[70] Настоящее изобретение было описано со ссылкой на примеры осуществления, приведенные на чертежах; однако отмечается, что данное изобретение не ограничено примерами осуществления, демонстрируемыми на чертежах. Настоящее изобретение может начинаться с примеров осуществления, иллюстрируемых на чертежах, и включать в себя все модифицированные примеры осуществления в пределах объема, определяемого пунктами формулы изобретения.