ДВОЙНОЕ СЦЕПЛЕНИЕ С ДИФФЕРЕНЦИАТОРОМ
DUAL CLUTCH WITH DIFFERENTIATING ELEMENT

Изобретение относится к двойному сцеплению с дифференциатором. Настоящее изобретение также относится к способу применения двойного сцепления с дифференциатором.
У производителей автомобилей все большее признание получают двойные сцепления. Двойные сцепления подвержены тепловому воздействию и износу во время эксплуатации, что ухудшает их работоспособность. Тепловое воздействие и износ способны приводить к серьезному снижению эффективности и надежности, если для приведения в действие двух сцеплений в двойном сцеплении используется один исполнительный механизм.
В настоящем изобретении предложено двойное сцепление, которое содержит внутреннее сцепление и наружное сцепление. Внутреннее сцепление обеспечивает соединение и разъединение внутреннего входного вала и коленчатого вала двигателя. Двигателем может являться двигатель внутреннего сгорания, электродвигатель или гибридный двигатель, генерирующий крутящий момент на ведущем валу. Коленчатым валом является выходной вал, который прикладывает крутящий момент на ведущем валу. В данном случае, выходной вал двигателя для удобства именуется коленчатым валом и также может представлять собой прямой вал электродвигателя. Наружное сцепление служит для соединения или разъединения наружного входного вала и коленчатого вала. Поскольку наружный входной вал охватывает часть внутреннего входного вала, эти два входных вала являются соосными. С коленчатым валом в одно и то же время соединен только один из двух входных валов для подвода крутящего момента на ведущем валу.
С одним или несколькими рычагами сцепления обоих сцеплений соединен один или несколько дифференциаторов, обеспечивающих автоматическую регулировку длины хода двух соответствующих сцеплений при включении. Оба сцепления могут совместно использовать дифференциатор для компенсации износа соответствующих сцеплений. В качестве альтернативы каждое из двух сцеплений может иметь собственный дифференциатор. Дифференциатор может быть установлен на исполнительном механизме двойного сцепления, чтобы давить на рычаг сцепления посредством подшипника сцепления. Рычаг сцепления также известен как плоская пружина или диафрагма сцепления.
Дифференциатор также известен как микромасштабный исполнительный механизм, который генерирует относительно небольшое изменение длины хода по сравнению с любой из полных длин хода обоих соответствующих сцеплений. Длина хода указывает полный диапазон, в котором действует исполнительный механизм при включении и выключении сцепления. Небольшое изменение известно как дифференциация хода в отличие от нормального хода обоих сцеплений. Небольшое изменение может быть на один порядок величины меньше длины хода любого из двух сцеплений. Небольшое изменение длины хода позволяет осуществлять регулировку длину хода и тем самым тонкую настройку характеристик двойного сцепления. Регулировка может использоваться для компенсации износа и теплового воздействия на двойное сцепление, в результате чего двойное сцепление способно обеспечивать эффективное, мощное и удобное переключение передач. Поскольку фрикционные диски двойного сцепления могут изнашиваться в результате эксплуатации, изначально установленная длина хода может больше не обеспечивать точный и достаточный зажим двойного сцепления. Дифференциатор может быть установлен на любом из двух сцеплений, чтобы незначительно увеличивать или уменьшать длину хода с тем, чтобы сохранять или даже улучшать исходную установку фрикционного зажима.
Регулировка дифференциатора может осуществляться вручную или автоматически. В случае ручной регулировки пользователь может использовать персональные установки, соответствующие предпочитаемому стилю вождения, такие как быстрое начало движения. В случае автоматической регулировки на двойном сцеплении может быть установлен датчик, чтобы поддерживать желаемое трение двойного сцепления, достаточное для зацепления входных валов. Водитель освобожден от необходимости проверять характеристики двойного сцепления на протяжении большого пройденного расстояния. Кроме того, автоматически регулируемый дифференциатор может передавать предупредительный сигнал водителю, если износ двойного сцепления превышает компенсаторные возможности дифференциатора. Тот же датчик может контролировать усилие фрикционного зажима двойного сцепления, которое может ослабляться под воздействием перегрева, влаги или коррозии компонентов.
Дифференциатор может содержать внутренний дифференциатор и наружный дифференциатор. Внутренний дифференциатор соединен с внутренним сцеплением и служит для автоматической регулировки длина хода внутреннего сцепления. Наружный дифференциатор соединен с наружным сцеплением и служит для автоматической регулировки длины хода наружного сцепления. Оба дифференциатора способны регулировать оба сцепления по отдельности в соответствии с их индивидуальными потребностями. Например, внутренний дифференциатор может обеспечивать большее приращение при уменьшении длины хода внутреннего сцепления, поскольку внутреннее сцепление сильнее изнашивается из-за его частого использования.
Двойное сцепление может дополнительно содержать дифференцирующий исполнительный механизм, который связан как с внутренним сцеплением, так и наружным сцеплением. Дифференцирующий исполнительный механизм имеет нерабочее положение и рабочее положение, при перемещении между которыми он способен соединять коленчатый вал с любым из двух входных валов или отсоединять коленчатый вал от любого из двух входных валов. Соединение с одним входным валом и отсоединение от другого входного вала осуществляется одновременно. По своей конструкции одно из двух сцеплений соединено с входным валом, а другое сцепление отсоединено от входного вала в положении по умолчанию. Положением по умолчанию может являться положение, в котором дифференцирующий исполнительный механизм выключен. При его срабатывании первоначально включенное сцепление отсоединяется от входного вала, а ранее выключенное сцепление соединяется с соответствующим входным валом и переходит в рабочее положение. В положении по умолчанию или в рабочем положении одно из двух сцеплений соединяет один из двух входных валов с коленчатым валом. Например, в положении по умолчанию наружное сцепление соединяет наружный входной вал с коленчатым валом, а внутреннее сцепление отсоединяет внутренний входной вал от коленчатого вала. Когда дифференцирующий исполнительный механизм выполняет полный ход, чтобы привести в действие двойное сцепление, наружное сцепление отсоединяет наружный входной вал от коленчатого вала, а внутреннее сцепление соединяет внутренний входной вал с коленчатым валом. При выполнении хода дифференцирующий исполнительный механизм перемещается из нерабочего положения в рабочее положение, чтобы соединить одно из двух сцеплений с одним из двух входных валов, в результате чего включение одного из двух сцеплений и выключении другого сцепления происходит одновременно. Положением по умолчанию часто считается нерабочее положение. В двойном сцеплении используется один дифференцирующий исполнительный механизм вместо двух. За счет сокращения числа компонентов обеспечивается более компактное, меньше весящее и более дешевое двойное сцепление.
Внутреннее сцепление может быть отсоединено от коленчатого вала, а наружное сцепление может быть соединено с коленчатым валом в нерабочем положении, которое является состоянием по умолчанию двойного сцепления. Двойное сцепление является работоспособным даже при отсутствии источника питания. Например, усилие пружины рычага наружного сцепления может смещать наружное сцепление для соединения наружного входного вала с коленчатым валом и одновременно смещать внутреннее сцепление для отсоединения внутреннего входного вала от коленчатого вала. Подобное смещающее усилие, обеспечивающее положение по умолчанию, способен создавать гидравлический и пневматический напорный резервуар. Нерабочее положение соответствует состоянию, в котором дифференциатор работает при отсутствии внешнего источника питания. В качестве альтернативы, соединение внутреннего сцепления с коленчатым валом и отсоединение наружного сцепления от коленчатого вала может осуществляться в рабочем положении.
Двойное сцепление может представлять собой сухое двойное сцепление, в котором внутренний дифференциатор граничит с подшипником внутреннего сцепления сухого двойного сцепления, а наружный дифференциатор установлен на подшипнике наружного сцепления сухого двойного сцепления. Подшипники сцепления расположены между дифференциаторами и рычагами сцепления, соответственно, таким образом, что рычаги сцепления способны вращаться относительно дифференциаторов.
Двойное сцепление также может представлять собой работающее в масляной ванне двойное сцепление, которое содержит работающее в масляной ванне внутреннее сцепление и работающее в масляной ванне наружное сцепление. Работающее в масляной ванне внутреннее сцепление и работающее в масляной ванне наружное сцепление расположены в радиальном направлении вокруг продольной оси работающего в масляной ванне двойного сцепления. Например, внутренние нажимные диски и внутренние фрикционные диски работающего в масляной ванне двойного сцепления могут располагаться вокруг наружных нажимных дисков и наружных фрикционных дисков. За счет радиального расположения работающего в масляной ванне внутреннего сцепления и работающего в масляной ванне наружного сцепления можно уменьшить размер работающего в масляной ванне двойного сцепления в направлении его продольной оси.
Дифференцирующий исполнительный механизм способен обеспечивать линейную дифференциацию для любого из двух дифференциаторов. Линейная дифференциация обеспечивает равномерную регулировку длины хода внутренним дифференциатором. Равномерной регулировкой может являться увеличение или уменьшение длины хода на протяжении полной длины хода. Линейная дифференциация также применима к наружному дифференциатору. Дифференциаторы могут иметь осуществлять регулировку различной величины в зависимости от степени износа обоих сцеплений. Линейная дифференциация является простой в осуществлении и удобной для калибровки. Величина регулировки обычно пропорциональна продолжительности эксплуатации, что легко осуществимо в авторемонтной мастерской во время технического обслуживания.
Дифференцирующий исполнительный механизм способен дополнительно обеспечивать нелинейную дифференциацию для любого из двух дифференциаторов. Нелинейная дифференциация обеспечивает неравномерную регулировку длины хода внутренним дифференциатором или наружным дифференциатором. Например, нормально замкнутое наружное сцепление может быть ускоренно разомкнуто до достижения средней точки длины своего хода. Это ускоренное размыкание может осуществляться путем увеличения зазора между фрикционным диском и нажимным диском наружного сцепления. Затем после прохождения средней точки длины хода размыкание наружного сцепления может быть замедлено. Нелинейная дифференциация обеспечивает плавные и эффективные переходы между размыканием и замыканием сцепления.
Двойное сцепление, которое содержит один главный исполнительный механизм, имеет одно нормально разомкнутое и одно нормально замкнутое сцепление. Двойное сцепление способно обеспечивать линейный тип перемещения дифференциатора при необходимости компенсации неравномерного износа дисков обоих сцеплений. Двойное сцепление также способно обеспечивать нелинейный тип перемещения дифференциатора для компенсации различий в характеристиках диафрагменных пружин двух различных сцеплений. В системах с двумя нормально разомкнутыми сцеплениями для обеспечения разумной управляемости переключений с одного сцепления на другое и ожидаемых общих характеристик управляемости высокого качества обычно требуется почти полная гибкость регулирования положения обоих сцеплений. Предложенное в изобретении двойное сцепление, у которого одно сцепление является нормально разомкнутым, а другое нормально замкнутым сцеплением, способно в достаточной степени обеспечивать требования к регулируемости перемещений дифференциатора.
Любой из двух дифференциаторов может содержать пьезоэлектрическую рабочую систему прямого действия. В пьезоэлектрической прямой рабочей системе для регулировки длины хода используются материалы с пьезоэлектрическими свойствами. Поскольку пьезоэлектрический материал реагирует на электрическое воздействие, микроизменение внутреннего сцепления можно легко настраивать и точно регулировать с помощью электронных схем, таких как компьютер. Работа внутреннего дифференциатора или наружного дифференциатора может быть автоматизирована. Наружный дифференциатор также может содержать пьезоэлектрическую рабочую систему прямого действия, сходную с системой внутреннего дифференциатора.
Внутренний дифференциатор или наружный дифференциатор могут содержать гидравлическую рабочую систему прямого действия, пневматическую рабочую систему прямого действия или их сочетание. В гидравлической рабочей системе прямого действия используется один или несколько гидравлических цилиндров для приложения усилия прямолинейного движения на протяжении хода. Гидравлический цилиндр также называется линейным гидромотором. Гидравлический цилиндр имеет корпус, внутри которого осуществляет возвратно-поступательное движение поршень, соединенный со штоком. Корпус закрыт с обоих концов дном и крышкой, из которой выходит шток. Поршень имеет скользящие кольца и уплотнения. Поршень делит внутреннее пространство цилиндра на две полости, нижнюю полость и штоковую полость. Поршень приводится в действие гидравлическим давлением и осуществляет прямолинейное перемещение. Гидравлическим цилиндром также может являться телескопический цилиндр, плунжерный цилиндр, дифференциальный цилиндр или перефазирующий цилиндр. Работающая на масле гидравлическая рабочая система прямого действия способна обеспечивать точную регулировку микроизменений длины хода. Кроме того, наружный дифференциатор также может содержать гидравлическую рабочую систему прямого действия.
Любой из двух дифференциаторов может содержать систему непрямого действия с механическим приводом. В системе непрямого действия с механическим приводом используются компоненты оборудования помимо гидравлического и пневматического оборудования. Например, в системе непрямого действия с механическим приводом применяется внутренний дифференциатор с электроприводом посредством последовательно соединенных зубчатых колес, валов, шкивов, ремней или других приспособлений. Наружный дифференциатор также может содержать систему непрямого действия с механическим приводом. Система непрямого действия с механическим приводом является недорогой в конструировании и легко обслуживаемой.
Двойное сцепление может дополнительно содержать возвратный механизм, служащий для возврата двойного сцепления из рабочего положения в положение по умолчанию при отсутствии внешнего источника питания. Поскольку двойное сцепление имеет два положения, т.е. положение по умолчанию и рабочее положение, в двойном сцеплении не требуются два исполнительных механизма для обеспечения двух положений у двух сцеплений. Вместо этого для обеспечения двух положений может использоваться только один дифференцирующий исполнительный механизм, и эта схема обеспечивает значительное уменьшение размеров и снижение затрат на двойное сцепление.
В настоящем изобретении предложена трансмиссия с двойным сцеплением, имеющая внутренний входной вал и наружный входной вал. Наружный входной вал окружает часть внутреннего входного вала. Параллельно входным валам на определенном расстоянии от входных валов расположен промежуточный вал. На промежуточном валу установлена малая шестерня трансмиссии с двойным сцеплением. В трансмиссии с двойным сцеплением зубчатые колеса низшей передачи установлены на одном из входных валов и на промежуточном валу. Низшей передачей является передача, которая обычно используется для трогания с места в автомобиле, оснащенном трансмиссией с двойным сцеплением. Зубчатые колеса имеют ведущее зубчатое колесо на одном из входных валов, которое входит в зацепление с ведомым зубчатым колесом на промежуточном валу. Ведущим зубчатым колесом является зубчатое колесо на одном из входных валов, на которое от коленчатого вала поступает крутящий момент на ведущем валу. В отличие от этого, ведомое зубчатое колесо прямо или косвенно входит в зацепление с ведущим зубчатым колесом, от которого на него поступает крутящий момент на ведущем валу.
Зубчатые колеса низшей передачи имеют соединительное устройство на промежуточном валу для соединения ведомого зубчатого колеса с промежуточным валом или отсоединения ведомого колеса от промежуточного вала. В состоянии или положении по умолчанию соединительное устройство отсоединено от ведомого зубчатого колеса.
Трансмиссия с двойным сцеплением способна использовать только один дифференцирующий исполнительный механизм, выбираемый с целью передачи крутящего момента на ведущем валу от коленчатого вала на любой из двух входных валов. Дифференцирующий исполнительный механизм может иметь поршень, позволяющий ему осуществлять движение вытягивания и втягивания. Поршень дифференцирующего исполнительного механизма выдвигается и толкает рычаг сцепления на полную длину хода, пока не будет достигнуто рабочее состояние двойного сцепления. В отличие от этого в нерабочем состоянии поршень втягивается, в результате чего рычаг сцепления отскакивает за счет своей упругости, и двойное сцепление возвращается в состояние по умолчанию. Затраты на изготовление трансмиссии с двойным сцеплением можно снизить за счет отказа от одного исполнительного механизма.
Трансмиссия с двойным сцеплением может дополнительно содержать зубчатые колеса ведущего механизма. Зубчатые колеса имеют второе ведомое зубчатое колесо, которое соединено с двойным сцеплением в положении по умолчанию. Ведущий механизм имеет вторую передачу, третью передачу или другие более высокие передачи, обеспечивающие более высокую частоту вращения на выходе трансмиссии с двойным сцеплением. Ведущий механизм обеспечивает соответствующую эксплуатационную скорость автомобиля. Таким образом, трансмиссия с двойным сцеплением имеет широкий диапазон применений.
В настоящем изобретении предложено транспортное средство, оснащенное трансмиссией с двойным сцеплением. Трансмиссия с двойным сцеплением установлена между коленчатым валом двигателя и дифференциалом. Трансмиссия с двойным сцеплением также может иметь зубчатое колесо блокиратора коробки передач на стоянке. Зубчатым колесом блокиратора коробки передач на стоянке является зубчатое колесо на промежуточном валу, обеспечивающее надежную парковку транспортного средства. Эта предохранительное устройство полезно для защиты транспортного средства, его пассажиров и окружающих.
В настоящем изобретении предложен способ применения двойного сцепления. Способ включает стадию, на которой используют двойное сцепление, которое содержит внутреннее сцепление и наружное сцепление. Способ также включает стадию, на которой приводят в действие двойное сцепление путем соединения внутреннего сцепление с входным валом и одновременного отсоединения наружного сцепления от другого входного вала. Двойное сцепление может иметь только два положения, а именно, положение по умолчанию и рабочее положение. Поскольку двойному сцеплению требуется очень мало времени для переключения между двумя положениями, передача крутящего момента от коленчатого вала трансмиссии с двойным сцеплением почти не прерывается. Таким образом, во время переключения происходит пренебрежимо малая потеря при передаче крутящего момента, что экономит топливо и удобно для вождения.
Способ может дополнительно включать стадию, на которой выключают двойное сцепление путем отсоединения внутреннего сцепления от входного вала и одновременного соединения наружного сцепления с наружным входным валом. После выключения двойное сцепление возвращается в положение по умолчанию, в котором внутреннее сцепление отсоединяет коленчатый вал от внутреннего входного вала, а наружное сцепление соединяет коленчатый вал с наружным входным валом. В рабочем положении внутреннее сцепление соединяет коленчатый вал с внутренним входным валом, а наружное сцепление отсоединяет коленчатый вал от наружного входного вала. Положение по умолчанию и рабочее положение могут меняться местами в зависимости от конструкции двойного сцепления. Двойное сцепление с двумя положениями является простым в конструировании и надежным в работе.
Способ может дополнительно включать стадию, на которой регулируют длину хода любого из двух сцеплений. Регулировка длины хода является относительно малой по сравнению с полной длиной хода. Регулировка также известна как микроизменение длины хода для компенсации теплового воздействия и износа двойного сцепления в процессе эксплуатации. Компенсация обеспечивает надежную и улучшенную работу двойного сцепления. Регулировка может осуществляться вручную в автомастерской или автоматически бортовым компьютером автомобиля, оснащенного двойным сцеплением.
Согласно изобретению исполнительный механизм, один или несколько дифференциаторов или все дифференциаторы могут действовать в режиме управления с обратной связью или режиме управления без обратной связи. Для обеспечения управляемости двойного сцепления лишь с одним главным исполнительным механизмом и одним дифференциатором полезно, чтобы система действовала в режиме управления с обратной связью. Режим управления с обратной связью обеспечивает более устойчивую и надежную работу двойного сцепления. В основу двойного сцепления, которое действует в режиме управления с обратной связью, могут быть положены математические модели, требующие соответствующих калибровок. Одним из способов обеспечения управления с обратной связью является контролирование частоты вращения входного вала во время переключения передач во избежание влияния вибрация привода на ведущие колеса на качество общих характеристик управляемости. В таком случае сигналы датчика числа оборотов на входе могут подвергаться частотной фильтрации с целью обнаружения вибраций более высокого порядка, которые в свою очередь могут устраняться посредством гидравлического сглаживания действующей системы сцеплений.
В качестве альтернативы, главный исполнительный механизм и дифференциатор могут действовать в режиме управления без обратной связи. Система управления без обратной связи проста в осуществлении и отладке. В системе управления без обратной связи используются справочные таблицы, ограничивающие диапазон применимости алгоритмов диапазоном параметров, предусмотренным справочными таблицами.
Подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения сопровождается чертежами, на которых:
на фиг.1 показана блок-схема двойного сцепления,
на фиг.2 показаны конструкции сухого двойного сцепления согласно блок-схеме, показанной на фиг.1,
на фиг.3 показан вид в поперечном разрезе сухого двойного сцепления, которое находится в положении по умолчанию,
на фиг.4 показан вид в поперечном разрезе сухого двойного сцепления, которое находится в рабочем положении,
на фиг.5 показана трансмиссия с двойным сцеплением, которое представляет собой сухое двойное сцепление, показанное на фиг.2,
на фиг.6 показано соединительное устройство трансмиссии с двойным сцеплением,
на фиг.7 показаны принципы работы дифференцирующего исполнительного механизма на основе пьезоэлектрической рабочей системы прямого действия,
на фиг.8 показана диаграмма зависимости крутящего момента и длины хода сухого наружного сцепления при микроизменении замыкания,
на фиг.9 показана диаграмма зависимости крутящего момента и длины хода сухого внутреннего сцепления при микроизменении размыкания,
на фиг.10 показана блок-схема работающего в масляной ванне двойного сцепления,
на фиг.11 показаны различные рабочие состояния сухого двойного сцепления с дифференцирующими исполнительными механизмами,
на фиг.12 показана диаграмма зависимости крутящего момента и длины хода сухого наружного сцепления при другом микроизменении замыкания,
на фиг.13 показана диаграмма зависимости крутящего момента и длины хода сухого внутреннего сцепления при другом микроизменении размыкания,
на фиг.13 показаны принципы работы дифференцирующего исполнительного механизма на основе гидравлической рабочей системы прямого действия и
на фиг.14 показаны принципы работы дифференцирующего исполнительного механизма на основе системы непрямого действия с механическим приводом.
В следующем далее описании приведены подробности одного или нескольких вариантов осуществления изобретения. Тем не менее, специалистам в данной области техники должно быть ясно, что эти варианты осуществления могут быть реализованы на практике без таких подробностей.
На фиг.1-9 проиллюстрировано подробное описание первого варианта осуществления двойного сцепления 20 согласно настоящему изобретению. На фиг.1-9 представлены элементы, обозначенные одинаковыми цифровыми позициями. Когда это уместно, приводится описание этих элементов.
На фиг.1 показана блок-схема двойного сцепления 20. Двойное сцепление 20 содержит исполнительный механизм 22, который соединен с внутренним сцеплением 39 и наружным сцеплением 41. Внутреннее сцепление 39 дополнительно соединено с внутренним входным валом 34, а наружное сцепление 41 дополнительно соединено с наружным входным валом 36. Внутренний входной вал 34 также известен как внутренний вал. Аналогичным образом, наружный входной вал 36 также известен как наружный вал. В действительности, наружный входной вал 36, расположенный соосно внутреннему входному валу 34, охватывает его, хотя на фиг.1 внутренний входной вал 34 и наружный входной вал 36 показаны раздельно.
Двойное сцепление 20 содержит исполнительный механизм 22, который также соединен с несущим элементом 24 дифференциатора, перпендикулярно проходящим от исполнительного механизма 22. Несущий элемент 24 дифференциатора содержит наружный дифференциатор 163 и внутренний дифференциатор 164, расположенные на его противоположных концах, которые дополнительно соединены с двумя рычагами 26, 28 сцепления, соответственно. Эти два дифференциатора 163, 164 лучше проиллюстрированы на некоторых последующих фигурах. На обратной стороне несущего элемента 24 дифференциатора расположен шарнир 44 и пружина 42 смещения дифференцирующего исполнительного механизма 22. Несущий элемент 24 дифференциатора опирается на пружину 42 смещения и способен поворачиваться вокруг шарнира 44.
Внутреннее сцепление 39 содержит внутренний фрикционный диск 38 и внутренний нажимной диск 30. Внутренний фрикционный диск 38 расположен параллельно внутреннему нажимному диску 30. Внутренний фрикционный диск 39 соединен с внутренним входным валом 34, а внутренний нажимной диск 30 соединен с рычагом 28 внутреннего сцепления. Рычаг 28 внутреннего сцепления дополнительно соединен с одним из концов несущего элемента 24 дифференциатора.
Аналогичным образом, наружное сцепление 41 содержит наружный фрикционный диск 40 и наружный нажимной диск 32. Наружный нажимной диск 32 расположен параллельно наружному фрикционному диску 40. Наружный фрикционный диск 40 соединен с наружным входным валом 36, а наружный нажимной диск 32 соединен с рычагом 26 наружного сцепления. Рычаг 26 наружного сцепления дополнительно соединен с другим концом несущего элемента 24. Рычаги 26, 28 сцепления также известны как диафрагмы или плоские пружины.
Двойное сцепление 20 имеет положение по умолчанию и рабочее положение. Двойное сцепление 20 способно перемещаться между этими двумя положениями. Включено всегда только одно из двух сцеплений 39, 41 двойного сцепления 20, а другое сцепление 39, 41 выключено. За счет включения обеспечивается передача крутящего момента двигателя.
В положении по умолчанию, которое показано на фиг.1, на несущий элемент 24 дифференциатора не воздействует внешнее пусковое усилие. В результате взаимодействия пружины 42 смещения и шарнира 44 внутреннее сцепление 39 выключается, а наружное сцепление 41 включается. Когда внутреннее сцепление 39 выключено, внутренний нажимной диск 30 отделен от внутреннего фрикционного диска 38, и между внутренним фрикционным диском 38 и внутренним нажимным диском 30 отсутствует фрикционный контакт. Когда наружное сцепление 41 включено, наружный нажимной диск 32 прилегает к наружному фрикционному диску 40, и между наружным нажимным диском 32 и наружным фрикционным диском 40 устанавливается фрикционный контакт.
В рабочем положении, которое показано на фиг.4, на несущий элемент 24 дифференциатора воздействует внешнее пусковое усилие. Внешнее пусковое усилие толкает несущий элемент 24 дифференциатора вперед, и в результате взаимодействия пружины 42 смещения и шарнира 44 внутреннее сцепление 39 включается, а наружное сцепление 41 выключается. Когда внутреннее сцепление 39 включено, внутренний нажимной диск 30 прилегает к внутреннему фрикционному диску 38, и между внутренним нажимным диском 30 и внутренним фрикционным диском 38 устанавливается фрикционный контакт. Когда наружное сцепление 41 выключено, наружный нажимной диск 32 отделен от наружного фрикционного диска 40, и между наружным нажимным диском 32 и наружным фрикционным диском 40 отсутствует фрикционный контакт.
На фиг.2 проиллюстрированы конструкции верхней половины сухого двойного сцепления 50 согласно блок-схеме, показанной на фиг.1. Сухое двойное сцепление 50 содержит компоненты двойного сцепления 20, показанного на фиг.1. Сухое двойное сцепление 50 расположено симметрично относительно продольной оси 52.
Как показано на фиг.2, сухое двойное сцепление 50 расположено между маховиком 54 и двумя соосными входными валами 34, 36. Сухое двойное сцепление 50 содержит сухое внутреннее сцепление 46, сухое наружное сцепление 48, исполнительный механизм 22, промежуточный диск 56 и некоторые другие компоненты. Маховиком 54 является маховик удвоенной массы, который содержит главный маховик 70 вспомогательный маховик 68. Вспомогательный маховик 68 установлен на коленчатом вале 66 двигателя и служит для подачи на сухое двойное сцепление 50 крутящего момента на ведущем валу двигателя. Маховик 54 прикреплен к коленчатому валу 66 болтами 55. Оба входных вала 34, 36 вставлены в полость сухого двойного сцепления 50 таким образом, что крутящий момент на ведущем валу посредством сухого двойного сцепления 50 может поступать от коленчатого вала 66 на один из двух входных валов 34, 36.
С дифференцирующим исполнительным механизмом 22 посредством двух дифференциаторов 163, 164, соответственно, соединены два подшипника 78, 80 сцепления. В частности, подшипник 78 внутреннего сцепления прикреплен к внутреннему дифференциатору 164, а подшипник 80 наружного сцепления прикреплен к наружному дифференциатору 163. К подшипникам 78, 80 сцепления, соответственно, прикреплены два рычага 26, 28 сцепления таким образом, что они способны свободно поворачиваться вокруг двух входных валов 34, 36. Дифференцирующий исполнительный механизм 22 неподвижно закреплен в радиальном направлении продольной оси 52, но способен перемещаться параллельно продольной оси 52.
Сухое внутреннее сцепление 46 содержит внутренний фрикционный диск 38, который удерживается силой трения между внутренним нажимным диском 30 и промежуточным диском 56. Внутренний нажимной диск 30 соединен с дифференцирующим исполнительным механизмом 22 посредством цилиндра 47 управления сцеплением, фиксатора 79 внутреннего сцепления и рычага 28 внутреннего сцепления. Внутренний фрикционный диск 38 опирается на внутреннюю шлицевую ступицу 60, которая установлена на выступающем конце внутреннего входного вала 34. Внутренний фрикционный диск 30 расположен вблизи первой стороны промежуточного диска 56. Внутренний входной вал 34 и внутренняя шлицевая ступица 60 расположены таким образом, что внутренняя шлицевая ступица 60 установлена на внутреннем входном валу 34, а внутренняя шлицевая ступица 60 входит в зацепление с внутренним входным валом 34. Внутренняя шлицевая ступица 60 имеет матрицу канавок, которые входят в зацепление с рядом разнесенных гребней на внутреннем входном валу 34 таким образом, что внутренняя шлицевая ступица 60 способна перемещаться в осевом направлении по внутреннему входному валу 34.
Сухое наружное сцепление 48 содержит наружный фрикционный диск 40, который удерживается силой трения между наружным нажимным диском 32 и промежуточным диском 56. Наружный нажимной диск 32 посредством рычага 26 наружного сцепления соединен с исполнительным механизмом 22. Наружный фрикционный диск 40 опирается на наружную шлицевую ступицу 62, которая установлена на наружном входном валу 36. Наружный фрикционный диск 40 расположен вблизи второй стороны промежуточного диска 56. Вторая сторона расположена напротив первой стороны. Наружный входной вал 36 и наружная шлицевая ступица 62 расположены таким образом, что наружная шлицевая ступица 62 установлена на наружном входном валу 36 и входит в зацепление с наружным входным валом 36. Наружная шлицевая ступица 62 имеет матрицу канавок, которые входят в зацепление с рядом разнесенных гребней на наружном входном валу 36 таким образом, что наружная шлицевая ступица 62 способна перемещаться в осевом направлении по наружному входному валу 36.
Дифференцирующий исполнительный механизм 22 имеет внутренний рычаг и наружный рычаг для приведения в действие в одно и то же время любого из двух сцеплений 46, 48. По умолчанию сухое наружное сцепление 48 включено, а сухое внутреннее сцепление 46 выключено. Когда дифференцирующий исполнительный механизм 22 перемещается в другое положение, сухое наружное сцепление 48 выключается, а сухое внутреннее сцепление 46 включается.
Исполнительный механизм 22 соединен с обоими сцеплениями 46, 48. Периферийная кромка промежуточного диска 56 соединена с маховиком 54, а центральная часть промежуточного диска 56 опирается на шариковый подшипник 64, который помещается на наружном входном валу 36. Эти элементы согласованы таким образом, что промежуточный диск 56 способен вращаться вокруг наружного входного вала 36. Сухое внутреннее сцепление 46 расположено слева от промежуточного диска 56, а сухое наружное сцепление расположено справа от промежуточного диска 46.
Внутренний рычаг сухого двойного сцепления 50 содержит внутренний дифференциатор 164, подшипник 78 внутреннего сцепления, рычаг 28 внутреннего сцепления, фиксатор 79 внутреннего сцепления, цилиндр 47 управления сцеплением, которые последовательно соединены друг с другом. Внутренний дифференциатор 164 соединен с подшипником 78 внутреннего сцепления, который также соединен со средним концом 83 рычага 28 внутреннего сцепления, который является его нижним концом. Верхний конец 43 рычага 28 внутреннего сцепления зафиксирован между кольцевым фланцем 37 цилиндра 47 управления сцеплением и кожухом 58 сцепления. Верхний конец 43 также именуется удаленным концом. Между средней частью рычага 28 внутреннего сцепления и концом цилиндр 47 управления сцеплением установлен фиксатор 79 внутреннего сцепления, который соединяет их друг с другом. В качестве альтернативы, фиксатор 79 внутреннего сцепления может быть заменен заклепкой, которая соединяет друг с другом конец цилиндра 47 управления сцеплением и рычаг 28 внутреннего сцепления.
С одной стороны, естественное усилие пружины фиксатора 79 внутреннего сцепления по умолчанию заставляет рычаг 28 внутреннего сцепления поворачиваться и смещать цилиндр 47 управления сцеплением. Рычаг 28 внутреннего сцепления дополнительно соединен с внутренним нажимным диском 30, и под действием естественного усилия пружины внутренний нажимной диск 30 отдаляется от внутреннего фрикционного диска 38, в результате чего сухое внутреннее сцепление 46 размыкается. С другой стороны, при перемещении исполнительного механизма 22 во рабочее положение, рычаг 28 внутреннего сцепления поворачивается вокруг своей средней части и удаленный конец 85 заставляет удлиненное плечо 57 рычага смещаться. При выдвижении цилиндра 47 управления сцеплением внутренний нажимной диск 30 приближается к внутреннему фрикционному диску 38, в результате чего включается сухое внутреннее сцепление 48.
При повороте рычага 28 внутреннего сцепления вокруг продольной оси 52 подшипник 78 внутреннего сцепления сохраняет контакт как с рычагом 28 внутреннего сцепления, так и с внутренним дифференциатором 164.
Наружный рычаг содержит наружный дифференциатор 163, подшипник 80 наружного сцепления и рычаг 26 наружного сцепления. Наружный дифференциатор 163 соединен с подшипником 80 наружного сцепления, который также соединен со средним концом 49 рычага 26 наружного сцепления. Средний конец 49 рычага наружного сцепления также именуется нижним концом. Удаленный конец 91 рычага 26 наружного сцепления закреплен кожухом 58 сцепления и служит шарнирным соединением. Средняя часть рычага 26 наружного сцепления шаровым соединением 88 прикреплена к наружному нажимному диску 32. Рычаг 26 наружного сцепления способен поворачиваться вокруг удаленного конца 91 и приближать наружный нажимной диск 32 к наружному фрикционному диску 40 или отдалять наружный нажимной диск 32 от наружного фрикционного диска 40. Под действием естественного усилия пружины рычага 26 наружного сцепления наружный нажимной диск 32 смещается в сторону наружного фрикционного диска 40, в результате чего включается сухое наружное сцепление 48. При повороте рычага 26 наружного сцепления вокруг продольной оси 52 подшипник 80 наружного сцепления сохраняет контакт как с рычагом 26 наружного сцепления, так и с наружным звеном 84.
Коленчатый вал 66 преобразует линейное возвратно-поступательное движение поршней двигателя во вращательное движение коленчатого вала 66. За счет вращательного движения крутящий момент на ведущем валу передается от поршней маховику 54. Маховик 54 имеет значительный момент инерции, чтобы накапливать вращательную энергию, в которую преобразуется крутящий момент на ведущем валу. Момент инерции также поглощает колебания крутящего момента на ведущем валу. Крутящий момент на ведущем валу посредством соединения подводится от маховика 54 к промежуточному диску 56.
Сухое двойное сцепление 50 передает крутящий момент на ведущем валу от коленчатого вала 66 на внутренний входной вал 34 или наружный входной вал 36. Сухое двойное сцепление 50 перемещается между положением по умолчанию и рабочим положением. Сухое двойное сцепление передает крутящий момент на ведущем валу от маховика 54 на один из входных валов 34, 36 в любом из этих двух положений. В положении по умолчанию сухое внутреннее сцепление 46 включено, а сухое наружное сцепление 48 выключено. В рабочем положении сухое внутреннее сцепление 46 выключено, а сухое наружное сцепление 48 включено.
Когда сухое внутреннее сцепление 46 выключено, как показано на фиг.2, между внутренним нажимным диском 30 и внутренним фрикционным диском 38 образуется левый внутренний зазор 74 размером приблизительно 0,75 мм. В тоже время, между промежуточным диском 56 и внутренним фрикционным диском 38 образуется правый внутренний зазор 76 такого же размера. Зазоры 76, 78 обеспечивают отсутствие фрикционного контакта между внутренним фрикционным диском 38 и промежуточным диском 56. Когда сухое внутреннее сцепление 46 включено, внутренний нажимной диск 30, внутренний фрикционный диск 38 и промежуточный диск 56 прижаты друг к другу без какого-либо зазора между ними.
Аналогичным образом, когда сухое наружное сцепление 48 выключено, между наружным нажимным диском 32 и наружным фрикционным диском 40 образуется левый наружный зазор размеров приблизительно 0,75 мм. В тоже время, между промежуточным диском 56 и наружным фрикционным диском 40 образуется правый наружный зазор такого же размера. Зазоры обеспечивают отсутствие фрикционного контакта между наружным фрикционным диском 40 и промежуточным диском 56. Когда сухое наружное сцепление 46 включено, наружный нажимной диск 32, наружный фрикционный диск 40 и промежуточный диск 56 прижаты друг к другу без какого-либо зазора между ними.
Более точно, когда сухое внутреннее сцепление 46 включено, к нему от маховика 56 подводится крутящий момент на ведущем валу. Во включенном состоянии внутренний нажимной диск 30 прижимает внутренний фрикционный диск 38 к промежуточному диску 56 и обеспечивает фрикционный контакт между внутренним фрикционным диском 38 и промежуточным диском 56. Когда фрикционный контакт установлен, на внутренний фрикционный диск 38 от промежуточного диска 56 подводится крутящий момент на ведущем валу. Внутренний фрикционный диск 38 также служит для передачи крутящего момента на ведущем валу на внутренний входной вал 34 посредством зацепления между внутренней шлицевой ступицей 60 и внутренним входным валом 34. Внутренний входной вал 34 служит для подвода крутящего момента на ведущем валу к колесам транспортного средства. Крутящий момент на ведущем валу внутреннего входного вала 34 подводится к фиксированным зубчатым колесам, которые установлены на внутреннем входном валу 34, и далее к промежуточным зубчатым колесам, которые находятся в зацеплении с фиксированными зубчатыми колесами.
Дифференцирующий исполнительный механизм 22 обеспечивает внешнее пусковое усилие для включения сухого внутреннего сцепления 46. Для передачи внешнего пускового усилия рычагу 28 внутреннего сцепления используется подшипник 78 внутреннего сцепления. На рычаг 28 внутреннего сцепления от подшипника 78 внутреннего сцепления подается внешнее пусковое усилие, которое он прилагает к внутреннему нажимному диску 30. Шарнир 44 служит для наклона рычага 28 внутреннего сцепления при его перемещении подшипником 78 внутреннего сцепления. Для приближения внутреннего фрикционного диска 38 к промежуточному диску 56 и обеспечения фрикционного контакта используется внутренний нажимной диск 30.
Аналогичным образом, когда сухое наружное сцепление 48 включено, к нему от маховика 56 подводится крутящий момент на ведущем валу. Во включенном состоянии наружный нажимной диск 32 прижимает наружный фрикционный диск 40 к промежуточному диску 56 для обеспечения фрикционного контакта между наружным фрикционным диском 40 и промежуточным диском 56. Когда фрикционный контакт установлен, к наружному фрикционному диску 40 от промежуточного диска подводится крутящий момент на ведущем валу 56. Наружный фрикционный диск 40 также служит для передачи на наружный входной вал 36 крутящего момента на ведущем валу посредством зацепления между наружной шлицевой ступицей 62 и наружным входным валом 36. Наружный входной вал 36 служит для подачи крутящего момента на ведущем валу на колеса транспортного средства. Крутящий момент на ведущем валу наружного входного вала 36 подводится к фиксированным зубчатым колесам, которые установлены на наружном входном вале 36, и далее к промежуточным зубчатым колесам, которые находятся в зацеплении с фиксированными зубчатыми колесами.
Исполнительный механизм также обеспечивает внешнее пусковое усилие для включения сухого наружного сцепления 48. Для передачи внешнего пускового усилие рычагу 26 наружного сцепления используется подшипник 80 наружного сцепления. На рычаг 26 наружного сцепления 26 от подшипника 80 наружного сцепления подается внешнее пусковое усилие, которое он прилагает к наружному нажимному диску 32. Наружный нажимной диск 32 служит для приближения наружного фрикционного диска 40 к промежуточному диску 56 и обеспечения фрикционного контакта.
Далее описан способ применения сухого двойного сцепления 50. Сначала запускают двигатель при нахождении транспортного средства в неподвижном состоянии. Дифференцирующий исполнительный механизм 22 не прилагает внешнее пусковое усилие. Следовательно, сухое двойное сцепление 50 находится в положении по умолчанию. Затем крутящий момент на ведущем валу посредством маховика 54, промежуточного диска 56, сухого наружного сцепления 48 подводится от коленчатого вала 66 к наружному входному валу 36. Позднее дифференцирующий исполнительный механизм 22 прилагает внешнее пусковое усилие. После этого сухое двойное сцепление переходит в рабочее положение. Затем крутящий момент на ведущем валу посредством маховика 54, промежуточного диска 56, сухого внутреннего сцепления 48 подводится от коленчатого вала 66 к внутреннему входному валу 34. За счет чередования рабочего положения и положения по умолчанию крутящий момент на ведущем валу подводится к наружному входному валу 36 или внутреннему входному валу 34.
Сухое двойное сцепление 50, управляемое одним дифференцирующим исполнительным механизмом 22 и его дифференциаторами 163, 164, выгодно для применения в режиме управления с обратной связью. Управление с обратной связью является устойчивым и надежным. В основе управления с обратной связью лежат математические модели, которые требуют соответствующей калибровки. Согласно одной из особенностей управления с обратной связью контролируют достигнутую частоту вращения входного вала во время во время переключения передач во избежание вибрации привода на ведущие колеса, влияющей на качество общих характеристик управляемости. В таком случае сигналы датчика числа оборотов на входе могут подвергаться частотной фильтрации с целью обнаружения вибраций более высокого порядка, которые в свою очередь могут устраняться посредством гидравлического сглаживания действующей системы сцеплений.
На фиг.3 проиллюстрирован вид в поперечном разрезе сухого двойного сцепления 50, которое находится в положении по умолчанию. На фиг.4 проиллюстрирован вид в поперечном сечении сухого двойного сцепления 50, которое находится в рабочем положении. В любом из этих двух положений не происходит задевания между двумя рычагами 26, 28 сцепления.
На фиг.5 проиллюстрирована трансмиссия 120 с двойным сцеплением. Трансмиссия 120 с двойным сцеплением содержит коробку 122 передач и сухое двойное сцепление 50, показанное на фиг.1-4. Сухое двойное сцепление 50 расположено между коленчатым валом 66, показанным на фиг.1-4, и коробкой 122 передач. Два противоположных конца коленчатого вала 66 опираются на подшипники 130.
Коробка 122 передач имеет два входных вала 34, 36, показанных на фиг.1, и промежуточный вал 124. Промежуточный вал 124 расположен параллельно входным валам 34, 36. Промежуточный вал 124 имеет продольную ось 150, которая является его осью вращения.
Внутренний входной вал 34 вставлен в наружный входной вал 36, в результате чего образуется входной вал в сборе. Между двумя входными валами 34, 36 установлены подшипники для их соединения друг с другом. Входной вал в сборе имеет первый конец и второй конец. Внутренний входной вал 34 со стороны первого конца выступает из наружного входного вала 36. Второй конец входного вала в сборе вставлен в сухое двойное сцепление 50 и соединен с ним. На выступающей части внутреннего входного вала 34 установлено первое фиксированное зубчатое колесо 128. На наружном входном вале 36 установлено второе фиксированное зубчатое колесо 126.
Промежуточный вал 124 опирается на подшипники 148. На промежуточном вале 124 расположено первое промежуточное зубчатое колесо 136, второе промежуточное зубчатое колесо 138, два соединительных устройства 144, 146 и малая шестерня 140. Более точно, первое промежуточное зубчатое колесо 136 и второе промежуточное зубчатое колесо 138 установлены на промежуточном вале 124 посредством подшипников 142. Рядом с первым промежуточным зубчатым колесом 136 установлено первое соединительное устройство 144. Рядом со вторым промежуточным зубчатым колесом 138 установлено второе соединительное устройство 146. На конце промежуточного вала 124, который расположен вблизи второго соединительного устройства 146, установлена малая шестерня 140.
Первое промежуточное зубчатое колесо 136 входит в зацепление с первым фиксированным зубчатым колесом 128, а второе промежуточное зубчатое колесо 138 входит в зацепление со вторым фиксированным зубчатым колесом 126.
Первое соединительное устройство 144 обеспечивает функции синхронизации и введения в зацепление первого промежуточного зубчатого колеса 136 с промежуточным валом 124. Первое соединительное устройство 144 способно путем синхронизации обеспечивать одинаковую частоту вращения первой промежуточной зубчатые колеса 136 и промежуточного вала 124, которые имеют различные частоты вращения. Первое соединительное устройство 144 также способно вводить в зацепление друг с другом первое промежуточное зубчатое колесо 136 и промежуточный вал 124 для передачи крутящего момента на ведущем валу. Аналогичным образом, второе соединительное устройство 146 обеспечивает функции синхронизации и введения в зацепление второго промежуточного зубчатого колеса 138 с промежуточным валом 124.
Первое соединительное устройство 144 и второе соединительное устройство 146 имеют сходные конструкции и детали. Следовательно, описание второго соединительного устройства 146, где это применимо, относится к первому соединительному устройству 144.
На фиг.6 более подробно проиллюстрировано второе соединительное устройство 146 трансмиссии 120 с двойным сцеплением. Второе соединительное устройство 146 расположено на промежуточном валу 124 между вторым промежуточным зубчатым колесом 138 и другим промежуточным зубчатым колесом 139.
Второе соединительное устройство 146 имеет ступицу 156 синхронизатора и муфту 154. Ступица 156 синхронизатора закреплена на промежуточном вале 124. Муфта 154 входит в зацепление со ступицей 156 синхронизатора посредством шлицев, за счет чего муфта 154 и ступица 156 синхронизатора способны вращаться вокруг промежуточного вала 124 с одинаковой частотой. Шлицами являются равномерно разнесенные гребни на промежуточном валу 124, которые входят в соответствующие прорези в муфте 18. Шлицы не показаны на фиг.6. Кроме того, муфта 154 способна перемещаться в осевом направлении по наружной поверхности ступицы 156 синхронизатора.
Помимо этого, второе соединительное устройство 146 имеет первое блокирующее кольцо 158, второе блокирующее кольцо 159 и вставную шпонку 152. Вставная шпонка 152 упирается в муфту 154, которая способна перемещать вставную шпонку 152 в обоих осевых направлениях муфты 154. Второе соединительное устройство 146 также содержит первое зубчатое кольцо 160, расположенное между вторым промежуточным зубчатым колесом 138 и первым блокирующим кольцом 158. Первое зубчатое кольцо 160 установлено с одной стороны от второго промежуточного зубчатого колеса 138. Аналогичным образом, второе соединительное устройство 146 содержит второе зубчатое кольцо 162, расположенное между другим промежуточным зубчатым колесом 139 и вторым блокирующим кольцом 159. Второе зубчатое кольцо 162 установлено с одной стороны от другого промежуточного зубчатого колеса 139.
Вставная шпонка 152 давит на первое блокирующее кольцо 158 в одном осевом направлении, а в другом осевом направлении вставная шпонка 152 давит на второе блокирующее кольцо 159. Первая внутренняя краевая поверхность первого блокирующего кольца 158 сужается и силой трения входит в зацепление с первой конической частью первого зубчатого кольца 160. Первая коническая часть также именуется кольцом синхронизатора. Аналогичным образом, вторая внутренняя краевая поверхность второго блокирующего кольца 21 также сужается и силой трения входит в зацепление со второй конической частью 26 второго зубчатого кольца 162.
Ступица 156 синхронизатора и муфта 154 выполнены в основном из стали, но первое и второе блокирующие кольца 158 и 159 выполнены из латуни, которая является более мягкой, чем сталь, с целью уменьшения потерь на износ первой и второй конических частей.
Зубчатые кольца 160 и 162 имеют несколько зубцов, равномерно распределенных по окружности зубчатых колец 160 и 162. Зубчатые кольца 160 и 162 способны перемещаться по оси промежуточного вала 124 и избирательно вводить в зацепление любое из промежуточных зубчатых колес 138и 139 с промежуточным валом 124.
В принципе, трансмиссия 120 имеет больше зубчатых колес с соответствующими соединительными устройствами. Соединительные устройства могут являться описанными выше устройствами двустороннего действия для зацепления с двумя зубчатыми колесами или устройствами одностороннего действия, рассчитанными на зацепление только с одним зубчатым колесом.
Функционально первое блокирующее кольцо 158 и первая коническая часть действуют как фрикционные элементы первого фрикционного сцепления для синхронизации вращения второго промежуточного зубчатого колеса 138 и промежуточного вала 124. Аналогичным образом, второе блокирующее кольцо 159 и вторая коническая действуют как фрикционные элементы второго фрикционного сцепления для синхронизации вращения промежуточной зубчатые колеса 139 и промежуточного вала 124.
Способ применения второго соединительного устройства 146 включает стадию, на которой перемещают вилку переключения передач, чтобы переместить муфту 18 в заданном осевом направлении.
Вставная шпонка 152 прижимается в одном осевом направлении к блокирующим кольцам 158 или 159 и давит на них в направлении соответствующих зубчатых колес 138 или 139. Рычаг переключения передач не показан на фиг.6.
Затем внутренняя коническая краевая поверхность блокирующего кольца 158 или 159 принудительно сцепляется с соответствующими коническими частями зубчатого колеса 138 или 139 в качестве сопряженного элемента. Тем самым генерируется сила трения для синхронизации зацепленного зубчатого колеса 138 или 139 с промежуточным валом 124. При дальнейшем перемещении муфты 154 в том же направлении сила трения увеличивается, и частота вращения муфты 154 становится преимущественно такой же, как и частота вращения зацепленного зубчатого колеса 138 или 139.
На этом этапе зацепленное зубчатое колесо 138 или 139 может быть плавно сцеплено с промежуточным валом 124 без повреждения зубчатых колес 138 или 139. Зубчатые кольца 160 и 162 вращаются с такой же частотой, как и промежуточный вал 124 и зубчатые колеса 138 или 139. Затем соответствующее зубчатое кольцо 160 или 162 плавно перемещается в сторону зубчатых колес 138 или 139 и сцепляет выбранное зубчатое колесо 138 или 139 с промежуточным валом 124. За счет синхронизации предотвращается трение или соударение зубчатого кольца 160 или 162 и зубчатых колес 138 или 139.
После взаимного сцепления муфта 154 отдаляется от зацепленного зубчатого колеса 138 или 139. В результате, вставная шпонка 152 также следует за перемещением муфты 154, что в свою очередь заставляет соответствующее блокирующее кольцо 158 или 159 перемещаться в том же направлении.
За счет этого расположения предотвращается трение соответствующего блокирующего кольца 158 или 159 о коническую часть. Уменьшается износ блокирующих колец 158 и 159.
В процессе эксплуатации второе промежуточное зубчатое колесо 138 и промежуточный вал 124 обычно вращаются с переменными частотами. С целью синхронизации рычаг переключения передач толкает муфту 154 в сторону второго промежуточного зубчатого колеса 138. Муфта 154 в свою очередь перемещает вставную шпонку 152 и ступицу 156 синхронизатора в сторону второго промежуточного зубчатого колеса 138. В результате, вставная шпонка 152 толкает первое блокирующее кольцо 158, которое соприкасается с зубчатым кольцом 160. Затем за счет фрикционного контакта между первым блокирующим кольцом 158 и первым зубчатым кольцом 160 эти две детали вращаются с одинаковой частотой. Поскольку первое зубчатое кольцо 160 соединено со вторым промежуточным зубчатым колесом 138, второе промежуточное зубчатое колесо 138 вращается с такой же частотой, как и ступица 156 синхронизатора за счет фрикционного контакта между блокирующим кольцом 158 и первым зубчатым кольцом 160. Тем самым второе промежуточное зубчатое колесо 138 синхронизируется с промежуточным валом 124.
Позднее второе соединительное устройство 146 дополнительно сцепляет промежуточный вал 124 со вторым промежуточным зубчатым колесом 138. Сцепление происходит, когда рычаг (не показан) толкает муфту 154 дальше в сторону второго промежуточного зубчатого колеса 138. В результате перемещения муфты 154 шлиц муфты 154 сцепляется с зубчатым кольцом 160, который сцепляет второе промежуточное зубчатое колесо 138 с промежуточным валом 124. В результате, второе соединительное устройство 146 и второе промежуточное зубчатое колесо 138 соединяются друг с другом и вращаются с одинаковой частотой.
Позднее второе соединительное устройство 146 и второе промежуточное зубчатое колесо 138 могут быть расцеплены, когда рычаг отдаляет муфту 154 от второго промежуточного зубчатого колеса 138.
Сухое двойное сцепление 50 выключается и остается в положении по умолчанию, как показано на фиг.5. Сухое двойное сцепление 50 включается, когда дифференцирующий исполнительный механизм 22 перемещается влево, в результате чего рычаг 26 наружного сцепления поворачивается по часовой стрелке вокруг шарнира 44, как показано на фиг.5. Это заставляет сухое наружное сцепление 48 отсоединить наружный входной вал 36 от коленчатого вала 66. Одновременно сухое внутреннее сцепление 46 соединяет коленчатый вал 66 с внутренним входным валом 34. Сухое двойное сцепление 50 возвращается в положение по умолчанию, когда дифференцирующий исполнительный механизм 22 перемещается вправо, в результате чего описанные перемещения при включении осуществляются в обратном направлении.
Обычно при использовании трансмиссии 120 с двойным сцеплением в транспортном средстве транспортное средство запускают, когда трансмиссия 120 с двойным сцеплением находимся в нейтральном положении, которое часто включают с помощью рычага переключения передач. В нейтральном положении сухое наружное сцепление 48 по умолчанию замкнуто, в результате чего крутящий момент на ведущем валу посредством наружного входного вала 36 и посредством второго фиксированного зубчатого колеса 126 передается от коленчатого вала 66 двигателя второму промежуточному зубчатому колесу 138. Второе соединительное устройство 146 не соединяет второе промежуточное зубчатое колесо 138 с промежуточным валом 124. Второе промежуточное зубчатое колесо 138 вращается в то время, как малая шестерня 140 остается неподвижной.
Транспортное средство может трогаться с места на первой передаче путем перевода рычага переключения передач в положение привода. В положении привода первое соединительное устройство 144 перемещается влево для сцепления первого промежуточного зубчатого колеса 136 с промежуточным валом 124. Это возможно, поскольку сухое внутреннее сцепление 46 в положении по умолчанию отсоединено от внутреннего входного вала 34, что позволяет первому промежуточному зубчатому колесу 136 оставаться неподвижным и входить в зацепление. Путем соединения первого соединительного устройства 144 и первого промежуточного зубчатого колеса осуществляют предварительный выбор первой передачи в положении привода. Второе соединительное устройство 146 в этот момент также неподвижно, поскольку промежуточный вал 124 еще не был приведен в действие первым промежуточным зубчатым колесом 136. После того, как тормоз транспортного средства отпущен, сухое двойное сцепление 50 приводится в действие, и сухое внутреннее сцепление 46 соединяет коленчатый вал 66 с внутренним входным валом 34. В результате, первое фиксированное зубчатое колесо 128 начинает вращаться и передает крутящий момент на ведущем валу первому промежуточному зубчатому колесу 136, первому соединительному устройству 144, промежуточному валу 124, малой шестерне 140 и далее выходному зубчатому колесу. Одновременно сухое наружное сцепление 48 отсоединяет наружный входной вал 36 от коленчатого вала 66. Транспортное средство трогается с места на первой передаче.
Через пять секунд движения на первой передаче коробка 122 передач обычно автоматически переходит на вторую передачу. Тем не менее, поскольку второе соединительное устройство 146 следует за вращением промежуточного вала 124 на первой передаче, а второе промежуточное зубчатое колесо 138 вращается в режиме свободного хода, второе соединительное устройство 146 и второе промежуточное зубчатое колесо 138 обычно вращаются с различными частотами. Для переключения на вторую передачу второе соединительное устройство 146 должно синхронизировать и сцепить второе промежуточное зубчатое колесо 138 с промежуточным валом 124. Для синхронизации второго промежуточного зубчатого колеса 138 со вторым соединительным устройством 146, как показано на фиг.6, муфта 154 перемещается влево, что заставляет зубчатое кольцо 160 сцепляться со вторым промежуточным зубчатым колесом 146 посредством блокирующего кольца 158. По мере того, как на зубчатое кольцо 160 воздействует возрастающее толкающее усилие со стороны муфты 154, второе соединительное устройство 146 синхронизируется со вторым соединительным устройством 138 посредством фрикционного контакта между зубчатым кольцом 160 и блокирующим кольцо 158. По мере дальнейшего перемещения муфты 154 в сторону второго соединительного устройства 138, шлиц муфты 154 сцепляется с зубчатым кольцом 160, в результате чего второе соединительное устройство 146 и второе промежуточное зубчатое колесо 138 сцепляются друг с другом. Взаимное сцепление второго соединительного устройства 146 и второго промежуточного зубчатого колеса 138 обеспечивает предварительный выбор второй передачи.
Для движения на второй передаче затем выключают сухое двойное сцепление 50, в результате чего сухое внутреннее сцепление 46 отсоединяется от внутреннего входного вала 34, а сухое наружное сцепление 48 одновременно снова соединяется с наружным входным валом 36. Затем крутящий момент на ведущем валу посредством сухого наружного сцепления 46, наружного входного вала 36, второго фиксированного зубчатого колеса 126, второго промежуточного зубчатого колеса 138, второго соединительного устройства 146 и промежуточного вала 124 передается от коленчатого вала 66 на малую шестерню 140. В результате, транспортное средство движется на второй передаче. При движении на второй передаче первое соединительное устройство 144 остается соединенным с первым промежуточным зубчатым колесом 136, в результате чего вращается как первое фиксированное зубчатое колесо 128, так и внутренний входной вал 34.
При остановке транспортного средства сухое двойное сцепление 50 снова включается, в результате чего сухое наружное сцепление 48 отсоединяет наружный входной вал 36 от коленчатого вала 66, а сухое внутреннее сцепление 46 соединяет внутренний входной вал 34 с коленчатым валом 66. Поскольку первое соединительное устройство 144 сцеплено с первым промежуточным зубчатым колесом 136, к промежуточному валу 124 от внутреннего входного вала 34 немедленно подводится крутящий момент на ведущем валу посредством первого фиксированного зубчатого колеса 128, первого промежуточного зубчатого колеса 136 и первого соединительного устройства 144. Тем самым обеспечивается торможение двигателем посредством первой передачи. Транспортное средство может быть остановлено, когда его тормоз воздействует на колеса транспортного средства.
Трансмиссия 120 с двойным сцеплением имеет электронное управление, которое позволяет ей автоматически возвращаться в нейтральное положение при остановке транспортного средства. В нейтральном положении сухое двойное сцепление 50 выключается, в результате чего сухое внутреннее сцепление 46 отсоединяется от внутреннего входного вала 34, а сухое наружное сцепление 48 соединяется с наружным входным валом 36. Когда второе соединительное устройство 146 отсоединяет промежуточный вал 124 от второго промежуточного зубчатого колеса 138, к промежуточному валу 124 от коленчатого вала 66 посредством сухого наружного сцепления 48, второго фиксированного зубчатого колеса 126, второго промежуточного зубчатого колеса 138 не подводится крутящий момент на ведущем валу, даже хотя двигатель по-прежнему работает при остановке транспортного средства.
Если требуется постановка на стоянку, рычаг переводят в положение стоянки. Оба соединительных устройства 144, 146 отдаляются от соответствующих промежуточных зубчатых колес 136, 138 и происходит расцепление. Для обеспечения надежной парковки на промежуточном вале 124 может быть предусмотрено зубчатое колесо блокиратора коробки передач. На зубчатом колесе блокиратора коробки передач может быть установлен упор для предотвращения вращения малой шестерни 140 и тем самым обеспечения надежной парковки транспортного средства. Малая шестерня 140 соединена с дифференциалом транспортного средства, который не показан на фиг.5.
Трансмиссия 120 с двойным сцеплением может иметь больше фиксированных и промежуточных зубчатых колес для переключения на другие передачи. Например, трансмиссия с сухим двойным сцеплением 50 может иметь семь передач. В трансмиссии с двойным сцеплением, имеющей семь передач, зубчатые колеса нечетных передач приводятся в действие сухим внутренним сцеплением 46 посредством внутреннего входного вала 34, а зубчатые колеса четных передач приводятся в действие сухим внутренним сцеплением 48 посредством наружного входного вала 36. Эта система аналогична системе трансмиссии 120 с двойным сцеплением, показанной на фиг.5. Новая трансмиссия с двойным сцеплением также обеспечивает предварительный выбор передач.
Поскольку сухое внутреннее сцепление 46 замкнуто в положении по умолчанию, зубчатые колеса нечетных передач могут предварительно выбираться, когда электронный блок управления двигателем трансмиссии с двойным сцеплением прогнозирует, что движение будет происходить на любой из нечетных передач. В отличие от этого, зубчатые колеса четных передач могут предварительно выбираться только при нахождении сухого двойного сцепления 50 в рабочем положении.
Трансмиссия с двойным сцеплением также обеспечивает предварительный выбор передач при переключении путем перескока с четной передачи на нечетную передачу или с нечетной передачи на четную передачу. Например, при переключении передач путем перескока с седьмой передачи на четвертую передачу, при движении на седьмой передаче может быть предварительно выбрана четвертая передача.
В отличие от этого в трансмиссии 120 с двойным сцеплением отсутствует предварительный выбор передач при переключении путем перескока с одной четной передачи на другую четную передачу или с одной нечетной передачи на другую нечетную передачу. Последовательное переключение передач обеспечивает большую плавность передачи частоты вращения в трансмиссии 120 с двойным сцеплением. Например, трансмиссия с двойным сцеплением способна понижать передачу с пятой передачи до четвертой передачи и затем до третьей передачи вместо перескока непосредственно с пятой передачи на третью передачу.
На фиг.7 показаны принципы работы дифференцирующего исполнительного механизма 22 на основе пьезоэлектрической рабочей системы 161 прямого действия. Дифференцирующий исполнительный механизм 22 имеет внутренний дифференциатор 164 сверху и наружный дифференциатор 163 снизу. Оба дифференциатора 164, 166 имеют форму кольца и своей правой стороной прикреплены к несущему элементу 24 дифференциатора. Как внутренний дифференциатор 164, так и наружный дифференциатор 163 изготовлены из пьезоэлектрического материала и имеют одинаковый размер. В обоих дифференциаторах 163, 164 используется обратный пьезоэлектрический эффект, состоящий в том, что они изменяют свои размеры под действием напряжения электрического тока. В дифференцирующем исполнительном механизме 20 используется электрическое напряжение, чтобы вызывать линейные перемещения внутреннего дифференциатора 164 и наружного дифференциатора 163. При воздействии напряжения эти два дифференциатора 164, 166 увеличиваются или уменьшаются в размере в зависимости от полярности напряжения.
На фиг.7 показаны три состояния 168, 170, 172 дифференцирующего исполнительного механизма 22. В первом состоянии 168, когда ни к одному из двух дифференциаторов 164, 166 не прикладывается напряжение, оба дифференциатора 164, 166 сохраняют свой первоначальный размер и не вызывают линейное перемещение вдоль продольной оси 166. В первом состоянии зазоры 74, 76 с противоположных сторон внутреннего фрикционного диска 38 остаются без изменения.
Во втором состоянии 170, когда прикладывают напряжение только к внутреннему дифференциатору 164, он увеличивается в размерах влево, в результате чего подшипник 78 внутреннего сцепления незначительно перемещается. Увеличившийся внутренний дифференциатор 164 заставляет внутренний нажимной диск 30 приблизиться к внутреннему фрикционному диску 38 и промежуточному диску 56, но при этом зазоры 74, 76 с противоположных сторон внутреннего фрикционного диска 38 незначительно уменьшаются. Незначительное уменьшение зазоров 74, 76 известно как микроизменение размыкания.
В третьем состоянии 172, когда прикладывают напряжение к наружному дифференциатору 163, наружный дифференциатор 163 увеличивается влево. Увеличившийся наружный дифференциатор 163 давит на подшипник 80 наружного сцепления, в результате чего наружный нажимной диск 32 плотнее прижимает наружный фрикционный диск 40 к промежуточному диску 56. Более плотное замыкание сухого наружного сцепления 48 также известно как микроизменение замыкания.
На фиг.8 показана диаграмма зависимости крутящего момента и длины хода сухого наружного сцепления 48 при микроизменении замыкания. Диаграмма зависимости крутящего момента и длины хода представлена в двухмерной системе ортогональных координат. По вертикальной оси 174 диаграммы отложен нормализованный крутящий момент сухого наружного сцепления 48, которое имеет разомкнутое или замкнутое состояние. По горизонтальной оси 176 диаграммы отложена длина хода сухого наружного сцепления 48 от нулевой величины до максимальной величины. На диаграмме также представлена сплошная линия 178, которой обозначена траектория хода сухого наружного сцепления 48 при отсутствии наружного дифференциатора 163. Пунктирной линией 180, параллельной сплошной линии 178, на диаграмме обозначена траектория хода сухого наружного сцепления 48 при микроизменении замыкания. Пунктирная линия 180 отображает линейную дифференциацию наружного дифференциатора 163, который обеспечивает постоянное приращение при размыкании сухого наружного сцепления 48.
Как показано на фиг.8, сухое наружное сцепление 48 обеспечивает более высокий крутящий момент, когда на наружный дифференциатор 163 подается напряжение. Напряжение подается пропорционально степени износа эксплуатируемого сухого наружного сцепления 48. Иными словами, по мере износа в процессе эксплуатации материала сухого наружного сцепления 48 наружный дифференциатор 163 заставляет наружный фрикционный диск 40 приближаться к наружному нажимному диску 32 и промежуточному диску 56, чтобы компенсировать потерю материала. Сухое наружное сцепление 48 способно надежно работать на протяжении всего срока службы даже в случае износа.
На фиг.9 показана диаграмма зависимости крутящего момента и длины хода сухого внутреннего сцепления 46 при микроизменении размыкания. Диаграмма зависимости крутящего момента и длины хода также представлена в двухмерной системе ортогональных координат. На диаграмме также представлена сплошная линия 182, которой обозначена траектория хода сухого внутреннего сцепления 46 при отсутствии внутреннего дифференциатора 164. Пунктирной линией 184, параллельной сплошной линии 182, на диаграмме обозначена траектория хода сухого внутреннего сцепления 46 при микроизменении размыкания.
Как показано на фиг.9, сухое внутреннее сцепление 164 обеспечивает более высокий крутящий момент, когда на внутренний дифференциатор 164 подается напряжение. Напряжение подается пропорционально степени износа эксплуатируемого сухого внутреннего сцепления 46. Иными словами, по мере износа в процессе эксплуатации материала сухого внутреннего сцепления 46 наружный дифференциатор 163 заставляет внутренний фрикционный диск 38 приближаться к внутреннему нажимному диску 30 и промежуточному диску 56, чтобы компенсировать потерю материала. Сухое внутреннее сцепление 46 способно надежно работать на протяжении всего срока службы даже в случае износа.
На фиг.10 подробно проиллюстрировано работающее в масляной ванне двойное сцепление 90 согласно настоящему изобретению. На фиг.10 представлены элементы, обозначенные такими же цифровыми позициями. Когда это уместно, приводится описание этих элементов.
На фиг.10 показано работающее в масляной ванне двойное сцепление 90 согласно блок-схеме, показанной на фиг.1. Работающее в масляной ванне двойное сцепление 90 содержит работающее в масляной ванне внутреннее сцепление 92 и работающее в масляной ванне наружное сцепление 94, которые установлены с возможностью отсоединения от маховика 54. Маховик 54 удвоенной массы установлен на коленчатом вале 66 посредством вспомогательного маховика 68 таким образом, что коленчатый вал способен вращать маховик 54 удвоенной массы вокруг своей общей с ним продольной оси 52. Работающее в масляной ванне внутреннее сцепление 92 с возможностью отсоединения установлено на внутреннем входном валу 34, а работающее в масляной ванне наружное сцепление 94 также с возможностью отсоединения установлено на наружном входном валу 36.
Работающее в масляной ванне внутреннее сцепление 92 имеет несущий элемент 96 внутренних нажимных дисков, матрицу внутренних нажимных дисков 98, пакет внутренних фрикционных дисков 100 и несущий элемент 102 внутренних фрикционных дисков. Внутренние нажимные диски 98 параллельны друг другу и укреплены на несущем элементе 96 внутренних нажимных дисков. Правый конец несущего элемента 96 внутренних нажимных дисков опирается на рычаг 28 внутреннего сцепления таким образом, что внутренние нажимные диски 98 способны вращаться вокруг продольной оси 52. Каждый из внутренних фрикционных дисков 100 помещается между соседними внутренними нажимными дисками 98. Внутренние нажимные диски 98 и внутренние фрикционные диски 100 расположены вблизи друг друга с зазорами между ними. Несущий элемент 102 внутренних фрикционных дисков удерживает внутренние фрикционные диски 100 таким образом, что внутренние фрикционные диски 100 способны вращаться вокруг продольной оси 52, не задевая за внутренние нажимные диски 98. Несущий элемент 102 внутренних фрикционных дисков опирается на внутреннюю шлицевую ступицу 60 на внутреннем входном валу 34.
В отличие от этого, работающее в масляной ванне наружное сцепление 94 содержит несущий элемент 104 наружных нажимных дисков, матрицу наружных нажимных дисков 106, пакет наружных фрикционных дисков 108 и несущий элемент 110 наружных фрикционных дисков. Наружные нажимные диски 106 параллельны друг другу и укреплены на несущем элементе 104 наружных нажимных дисков. Правый конец несущего элемента 104 наружных нажимных дисков опирается на рычаг 26 наружного сцепления таким образом, что наружные нажимные диски 106 способны вращаться вокруг продольной оси 52. Каждый из наружных фрикционных дисков 110 помещается между соседними наружными нажимными дисками 106. Несущий элемент 110 наружных фрикционных дисков опирается на наружную шлицевую ступицу 62 на наружном входном валу 34. Соседние наружные нажимные диски 106 и наружные фрикционные диски 108 прижаты друг к другу по умолчанию. В состоянии по умолчанию работающее в масляной ванне двойное сцепление 90 выключено, при этом несущий элемент 110 наружных фрикционных дисков прижимает наружные фрикционные диски 110 к наружным нажимным дискам 106, в результате чего наружный входной вал 36 соединяется с коленчатым валом 66.
Рычаг 26 наружного сцепления и рычаг 28 внутреннего сцепления своими нижними концами опираются на подшипник 78 внутреннего сцепления и подшипник 80 наружного сцепления, соответственно. Подшипник 78 внутреннего сцепления и подшипник 80 наружного сцепления дополнительно опираются на наружный дифференциатор 163 и внутренний дифференциатор 164, соответственно. По аналогии с сухим двойным сцеплением 50 оба дифференциатора 163, 164 установлены на несущем элементе 24 дифференциатора дифференцирующего исполнительного механизма 22 таким образом, что дифференцирующий исполнительный механизм 22 способен толкать оба рычага 26, 28 сцепления влево для приведения их в действие.
Возвратный механизм 86 работающего в масляной ванне двойного сцепления 90 содержит дифференцирующий исполнительный механизм 22, внутреннее звено 82, наружное звено 84, подшипник 78 внутреннего сцепления, подшипник 80 наружного сцепления, рычаг 26 наружного сцепления, рычаг 28 внутреннего сцепления, несущий элемент 96 внутренних нажимных дисков, внутренние нажимные диски 98, внутренние фрикционные диски 100, несущий элемент 102 внутренних фрикционных дисков, несущий элемент 104 наружных нажимных дисков, наружные нажимные диски 106, наружные фрикционные диски 108, несущий элемент 110 наружных фрикционных дисков, внутреннюю шлицевую ступицу 60 и наружную шлицевую ступицу 62.
На фиг.10 также показано положение по умолчанию работающего в масляной ванне двойного сцепления 90. Поскольку в положении по умолчанию исполнительный механизм 22 не прилагает усилие к внутреннему звену 82 и наружному звену 84, нижние концы рычага 26 наружного сцепления и рычага 28 внутреннего сцепления находятся в крайнем правом положении. Как работающее в масляной ванне внутреннее сцепление 92, так и работающее в масляной ванне наружное сцепление 94 удерживаются в положении по умолчанию за счет упругости рычага 26 наружного сцепления и рычага 28 внутреннего сцепления.
В положении по умолчанию работающее в масляной ванне внутреннее сцепление 92 соединяет внутренний входной вал 34 с коленчатым валом 66, а работающее в масляной ванне наружное сцепление 94 отсоединяет наружный входной вал 36 от коленчатого вала 66. Более точно, внутренние нажимные диски 98 прижаты к внутренним фрикционным дискам 100 для соединения с внутренним входным валом 34. В отличие от этого, между наружными нажимными дисками 106 и их соседними наружными фрикционными дисками 108 существует зазор. Следовательно, внутренняя шлицевая ступица 60 фиксирует внутренний входной вал 34, в результате чего к внутреннему входному валу 34 от коленчатого вала 66 подводится крутящий момент на ведущем валу.
С другой стороны, в рабочем положении дифференцирующий исполнительный механизм 22 перемещается влево, в результате чего как подшипник 78 внутреннего сцепления, так и подшипник 80 наружного сцепления также смещаются влево. Дифференцирующий исполнительный механизм 22 заставляет наклоняться рычаг 26 наружного сцепления и рычаг 28 внутреннего сцепления, в результате чего работающее в масляной ванне наружное сцепление 94 включается, а работающее в масляной ванне внутреннее сцепление 92 выключается. Когда работающее в масляной ванне наружное сцепление 94 включено, наружные нажимные диски 106 и наружные фрикционные диски 108 сближаются, и крутящий момент на ведущем валу коленчатого вала 66 передается наружной шлицевой ступице 62 и далее на наружный входной вал 36.
Работающее в масляной ванне двойное сцепление 90 сцепляет внутренний входной вал 34 или наружный входной вал 36 с коленчатым валом 66 для передачи крутящего момента на ведущем валу путем выключения или продвижения дифференцирующего исполнительного механизма 22.
На фиг.11-13 подробно проиллюстрирован один и дополнительных вариантов осуществления сухого двойного сцепления 50. На фиг.11-13 показаны элементы, которые обозначены такими же цифровыми позициями, как и на других фигурах. Когда это уместно, приводится описание этих элементов.
На фиг.11 проиллюстрированы различные рабочие состояния сухого двойного сцепления 50 с дифференциаторами 163, 164. Сухое двойное сцепление 50 имеет наружный дифференциатор 163 и внутренний дифференциатор 164.
Поскольку оба дифференциатора 163, 164 выполнены из пьезоэлектрического материала, они увеличиваются в размере, при воздействии положительного электрического напряжения. Они также уменьшаются в размере при воздействии отрицательного электрического напряжения. Полярность электрического напряжения определяется колебаниями размера обоих дифференциаторов 163, 164.
На фиг.11 проиллюстрированы пять состояний 202, 204, 206, 208, 210, соответствующих колебаниям размера дифференциаторов 163, 164. В первом состоянии 202 электрическое напряжение не подается ни на внутренний, ни на наружный дифференциаторы 163, 164. Во втором состоянии 204 на наружный дифференциатор 163 подается отрицательное электрическое напряжение, в результате чего он уменьшается в размере. В третьем состоянии 206 электрическое напряжение не подается ни на внутренний, ни на наружный дифференциаторы 163, 164. В четвертом состоянии 208 на наружный дифференциатор 163 подается положительное напряжение, в результате чего он увеличивается в размере. В пятом состоянии 210 ни на один из дифференциаторов 163, 164 снова не подается напряжение.
На фиг.11 также проиллюстрированы пять состояний 212, 214, 216, 218, 220 внутреннего дифференциатора 164. В первом состоянии 212 напряжение не подается ни на наружный дифференциатор 163, ни на внутренний дифференциатор 164, и они сохраняют свой первоначальный размер. Во втором состоянии 214 на внутренний дифференциатор 164 подается положительное напряжение, в результате чего он увеличивается в размере. При снятии положительного напряжения, как в третьем состоянии 216, внутренний дифференциатор 164 возвращается к своему первоначальному размеру, который сходен с размером наружного дифференциатора 163. В четвертом состоянии 218 на внутренний дифференциатор 164 подается отрицательное электрическое напряжение, в результате чего он уменьшается в размере. В пятом состоянии 220 ни на внутренний, ни на наружный дифференциаторы 163, 164 на подается напряжение, и они возвращаются к своему первоначальному размеру.
Эти состояния 202-220 обоих дифференциаторов 163, 164 служат примерами того, как действуют дифференцирующие исполнительные механизмы 163, 164. Колебания размера внутреннего дифференциатора 164 и наружного дифференциатора 163 обеспечивают средство внесения микроизменений в размыкание и замыкание сухого двойного сцепления 50.
На фиг.12 проиллюстрирована диаграмма зависимости крутящего момента и длины хода сухого наружного сцепления 50 при другом микроизменении замыкания. Как и на фиг.8, диаграмма зависимости крутящего момента и длины хода представлена в двухмерной системе ортогональных координат, имеющей вертикальную ось 174 и горизонтальную ось 176. По вертикальной оси 174 отложен нормализованный крутящий момент сухого наружного сцепления 48 от нулевой величины до максимальной величины. По горизонтальной оси 176 отложена длина хода сухого наружного сцепления 48, включая полную длину хода и нулевую длину хода. На диаграмме также представлена сплошная линия 178, которой обозначена траектория хода сухого наружного сцепления 48 при отсутствии наружного дифференциатора 163. Пунктирной линией 186, переплетающейся со сплошной линией 178, на диаграмме обозначена траектория хода сухого наружного сцепления 48 при микроизменении замыкания. Пунктирная линия 186 отображает нелинейную дифференциацию внутреннего дифференциатора 164. При нелинейной дифференциации наружный дифференциатор 163 изменяет размер на протяжении всей длины хода.
Средней точкой 190 на горизонтальной оси 176 обозначено положение, соответствующее половине полной длины хода сухого наружного сцепления 48. Соответственно, точкой поворота 192 на сплошной линии 178, обозначена середина полной длины хода. До достижения точка поворота 192 на внутренний дифференциатор 163 подается отрицательное напряжение. После прохождения точки поворота 192 на внутренний дифференциатор 163 подается положительное напряжение.
В процессе размыкания, показанном на фиг.12, сухое наружное сцепление 48 остается в положении по умолчанию при изначальной нулевой длине хода. Оба дифференциатора 163, 164 не заряжены и сохраняют свой первоначальный размер, как в первом состоянии 202. В первом состоянии 202 сухое наружное сцепление 48 замкнуто. Затем сухое наружное сцепление 48 размыкается по мере постепенного высвобождения наружного нажимного диска 32. Одновременно на наружный дифференциатор 163 подается отрицательное напряжение согласно второму состоянию 204. Величина отрицательного напряжения сначала увеличивается, а затем уменьшатся, что незначительно задерживает размыкание сухого наружного сцепления 48.
Когда сухое наружное сцепление 48 достигает среднего разомкнутого положения 192 относительно длины хода, отрицательное напряжение снижается до ноля, и наружный дифференциатор 163 восстанавливает свой первоначальный размер в соответствии с третьим состоянием 206.
После того, как сухое наружное сцепление 48 продолжает размыкаться после прохождения среднего положения 192, на наружный дифференциатор 163 подается положительное электрическое напряжение, и наружный дифференциатор 163 увеличивается в размере, как показано в четвертом состоянии 208. В результате увеличения в размере сухое наружное сцепление 48 размыкается в меньшей степени. Сначала положительное напряжение увеличивается, но позднее уменьшается. По мере того, как перемещение сухого наружного сцепления 48 приближается к полной длине его хода, с наружного дифференциатора 163 снимается положительное напряжение, и он переходит в пятое состояние 210.
Процесс полного размыкания сухого наружного сцепления 48 показан пунктирной линией 186, которая иллюстрирует поведение дифференцирующего исполнительного механизма 22 под влиянием электрического напряжения. В отличие от этого, сплошной линией 178 проиллюстрировано поведение дифференцирующего исполнительного механизма 22 без приложенного напряжения.
На фиг.13 проиллюстрирована диаграмма зависимости крутящего момента и длины хода сухого внутреннего сцепления 46 при другом микроизменении размыкания. Как и на фиг.9, диаграмма зависимости крутящего момента и длины хода
Как и на фиг.8, диаграмма зависимости крутящего момента и длины хода представлена в двухмерной системе ортогональных координат, имеющей вертикальную ось 174 и горизонтальную ось 176. По вертикальной оси 174 отложен нормализованный крутящий момент сухого внутреннего сцепления 46 от разомкнутого положения до замкнутого положения. По горизонтальной оси 176 отложена длина хода сухого внутреннего сцепления 46, включая полную длину хода и нулевую длину хода. На диаграмме также представлена диагональная сплошная линия 182, которой обозначена траектория хода сухого внутреннего сцепления 46 при отсутствии внутреннего дифференциатора 164. Пунктирной линией 188, переплетающейся со сплошной линией 178, на диаграмме обозначена траектория хода сухого внутреннего сцепления 46 при микроизменении замыкания. На фиг.13 также показана нелинейная дифференциация внутреннего дифференциатора 164. Размеры внутреннего дифференциатора 164 изменяются в зависимости от подаваемого напряжения.
Средней точкой 190 на горизонтальной оси 176 обозначено положение, соответствующее половине полной длины хода сухого внутреннего сцепления 46. Соответственно, точкой поворота 194 на сплошной линии 182, обозначена середина полной длины хода.
В процессе размыкания, показанном на фиг.13, сухое внутреннее сцепление 46 остается разомкнутым в положении по умолчанию при изначальной нулевой длине хода. Оба дифференциатора 163, 164 не заряжены и сохраняют свой первоначальный размер согласно первому состоянию 212. В первом состоянии 212 сухое внутреннее сцепление 46 полностью разомкнуто. Затем сухое внутреннее сцепление 46 замыкается по мере того, как внутренний нажимной диск 30 постепенно приближается к промежуточному диску 56. Одновременно на внутренний дифференциатор 164 подается положительное напряжение в соответствии со вторым состоянием 214, и внутренний дифференциатор 164 увеличивается в размере, что незначительно ускоряет замыкание. Положительное напряжение возрастает от ноля до наибольшего значения и затем уменьшается.
Когда сухое внутреннее сцепление 46 достигает среднего разомкнутого положения 194 относительно длины хода, положительное напряжение снижается до ноля, и внутренний дифференциатор 164 восстанавливает свой первоначальный размер согласно третьему состоянию 216.
После того, как сухое внутреннее сцепление 46 продолжает замыкаться после прохождения среднего положения 194, на внутренний дифференциатор 164 подается отрицательное электрическое напряжение, и внутренний дифференциатор 164 уменьшается в размере, как показано в четвертом состоянии 218. В результате уменьшения в размере сухое внутреннее сцепление 46 замыкается плотнее. Сначала отрицательное напряжение увеличивается, но позднее уменьшается. По мере того, как перемещение сухого внутреннего сцепления 46 приближается к полной длине его хода, с внутреннего дифференциатора 164 снимается отрицательное напряжение, и он переходит в пятое состояние 220.
Весь процесс замыкания сухого внутреннего сцепления 46 показан пунктирной линией 188, которое обозначено поведение дифференцирующего исполнительного механизма 22 под влиянием электрического напряжения. В отличие от этого сплошной линией 182 обозначено поведение дифференцирующего исполнительного механизма 22 без приложенного напряжения.
На фиг.14 показаны принципы работы дифференцирующего исполнительного механизма 222 на основе гидравлической рабочей системы 221 прямого действия. Дифференцирующий исполнительный механизм 222 содержит внутренний дифференцирующий исполнительный механизм 224 и наружный дифференцирующий исполнительный механизм 226. Внутренний дифференцирующий исполнительный механизм 224 и наружный дифференцирующий исполнительный механизм 226 установлены на электрогидравлическом несущем элементе 228 дифференциатора. Внутренний дифференцирующий исполнительный механизм 224, наружный дифференцирующий исполнительный механизм 226 и электрогидравлический несущий элемент 228 дифференциатора имеют кольцевую форму, а на фиг.14 показаны только их вырезанные поверхности. Электрогидравлическим несущим элементом 228 дифференциатора является линейный гидромотор с двумя цилиндрами. В этих двух цилиндрах помещаются два поршня, представляющие собой внутренний дифференцирующий исполнительный механизм 224 и наружный дифференцирующий исполнительный механизм 226. Каждый из двух дифференцирующих исполнительных механизмов 224, 226 способен перемещаться внутри цилиндров справа налево и наоборот.
На фиг.14 проиллюстрированы три состояния дифференцирующего исполнительного механизма 222, поясняющие микроизменение размыкания и замыкания. В первом состоянии 230 и внутренний дифференцирующий исполнительный механизм 224, и наружный дифференцирующий исполнительный механизм 226 выключены и находятся в нейтральном положении. Оба дифференцирующих исполнительных механизма 224, 226, установленных на электрогидравлическом несущем элементе 228 дифференциатора, следуют за перемещением сухого внутреннего сцепления 46 и сухого наружного сцепления 48. В процессе работы траектория хода сухого наружного сцепления 48 и наружного дифференцирующего исполнительного механизма 226 соответствует сплошной линии 178 на фиг.8. В процессе работы траектория хода сухого внутреннего сцепления 46 и внутреннего дифференцирующего исполнительного механизма 224 соответствует сплошной линии 182 на фиг.9.
Во втором состоянии 232 внутренний дифференцирующий исполнительный механизм 224 продвигается вперед в результате микроизменения, тогда как наружный дифференцирующий исполнительный механизм 226 остается выключенным. Электрогидравлический несущий элемент 228 дифференциатора связывает оба дифференцирующих исполнительных механизма 224, 226 с сухим внутренним сцеплением 46 и сухим наружным сцеплением 48, соответственно. Во втором состоянии 232 траектория хода сухого внутреннего сцепления 46 и внутреннего дифференцирующего исполнительного механизма 224 соответствует пунктирной линии 184 на фиг.9.
В третьем состоянии 234 наружный дифференцирующий исполнительный механизм 226 продвигается вперед в результате микроизменения, а внутренний дифференцирующий исполнительный механизм 224 выключен. Электрогидравлический несущий элемент 228 дифференциатора связывает оба дифференцирующих исполнительных механизма 224, 226 с сухим внутренним сцеплением 46 и сухим наружным сцеплением 48, соответственно. В третьем состоянии 234 траектория хода сухого наружного сцепления 46 и наружного дифференцирующего исполнительного механизма 226 соответствует пунктирной линии 180 на фиг.8.
На фиг.15 показаны принципы работы дифференцирующего исполнительного механизма 236 на основе системы 235 непрямого действия с механическим приводом. Дифференцирующий исполнительный механизм 236 содержит внутренний дифференцирующий исполнительный механизм 250 и наружный дифференцирующий исполнительный механизм 248. Во внутренний дифференцирующий исполнительный механизм 250 и наружный дифференцирующий исполнительный механизм 248 вставлены в противоположные концы направляющего ролика 246, служащего для перемещения обоих дифференцирующих исполнительных механизмов 248, 250 вперед и назад в направлении продольной оси 52. Поскольку внутренний дифференциатор 250 и наружный дифференциатор 248 связаны с сухим внутренним сцеплением 46 и сухим наружным сцеплением 48, соответственно, вращение направляющего ролика 246 в процессе работы вызывает микроизменения длин хода обоих сцеплений.
На фиг.15 проиллюстрированы три состояния дифференцирующего исполнительного механизма 236, поясняющие микроизменение размыкания и замыкания. В первом состоянии 238, направляющий ролик 246 находится в нейтральном положении по умолчанию, в котором он не вызывает микроизменение внутреннего дифференцирующего исполнительного механизма 248 и наружного дифференцирующего исполнительного механизма 250. В процессе работы траектория хода сухого наружного сцепления 48 и наружного дифференцирующего исполнительного механизма 250 соответствует сплошной линии 178 на фиг.8. В процессе работы хода сухого внутреннего сцепления 46 и внутреннего дифференцирующего исполнительного механизма 248 соответствует сплошной линии 182 на фиг.9.
Во втором состоянии 240 направляющий ролик 246 вращается и заставляет внутренний дифференцирующий исполнительный механизм 248 перемещаться вперед в результате микроизменения, тогда как наружный дифференцирующий исполнительный механизм 250 остается выключенным. Во втором состоянии 236 траектория хода сухого внутреннего сцепления 46 и внутреннего дифференцирующего исполнительного механизма 248 соответствует пунктирной линии 184 на фиг.9.
В третьем состоянии 242 наружный дифференцирующий исполнительный механизм 250 продвигается вперед в результате микроизменения, а внутренний дифференцирующий исполнительный механизм 248 выключен. Электрогидравлический несущий элемент 228 дифференциатора связывает оба дифференцирующих исполнительных механизма 248, 250 с сухим внутренним сцеплением 46 и сухим наружным сцеплением 48, соответственно. В третьем состоянии 242 траектория хода сухого наружного сцепления 46 и наружного дифференцирующего исполнительного механизма 250 соответствует пунктирной линии 180 на фиг.8.
Хотя в приведенном выше описании содержится множество конкретных подробностей, их следует считать не ограничивающими объем вариантов осуществления, а лишь иллюстрирующими возможные варианты осуществления. В частности, указанные выше преимущества вариантов осуществления следует считать не ограничивающими объем вариантов осуществления, а лишь поясняющими возможные результаты, достижимые в случае практической реализации описанных вариантов осуществления. Таким образом, объем вариантов осуществления определяется формулой изобретения и ее эквивалентами, а не приведенными примерами.
Ссылочные позиции
20 двойное сцепление
22 дифференцирующий исполнительный механизм
24 несущий элемент дифференциатора
26 рычаг наружного сцепления
28 рычаг внутреннего сцепления
30 внутренний нажимной диск
32 наружный нажимной диск
34 внутренний входной вал
36 наружный входной вал
37 кольцевой фланец
38 внутренний фрикционный диск
39 внутреннее сцепление
40 наружный фрикционный диск
41 наружное сцепление
42 пружина смещения
43 верхний конец (удаленный конец)
44 шарнир
45 кольцевой фланец
46 сухое внутреннее сцепление
47 цилиндр управления сцеплением
48 сухое наружное сцепление
49 нижний конец (средний конец рычага наружного сцепления)
50 сухое двойное сцепление
52 продольная ось
53 левый конец
54 маховик
55 болты
56 промежуточный диск
58 кожух сцепления
59 винты
60 внутренняя шлицевая ступица
62 наружная шлицевая ступица
64 шариковый подшипник
66 коленчатый вал
68 вспомогательный маховик
70 главный маховик
72 подрессоренная масса
74 левый внутренний зазор
76 правый внутренний зазор
78 подшипник внутреннего сцепления
79 фиксатор внутреннего сцепления
80 подшипник наружного сцепления
82 внутреннее звено
83 нижний конец (средний конец рычага внутреннего сцепления)
84 наружное звено
86 возвратный механизм
88 шаровое соединение
90 работающее в масляной ванне двойное сцепление
91 удаленным концом
92 работающее в масляной ванне внутреннее сцепление
94 работающее в масляной ванне наружное сцепление
96 несущий элемент внутренних нажимных дисков
98 внутренние нажимные диски
100 внутренние фрикционные диски
102 несущий элемент внутренних фрикционных дисков
104 несущий элемент наружных нажимных дисков
106 наружные нажимные диски
108 наружные фрикционные диски
110 несущий элемент наружных фрикционных дисков
112 насос системы охлаждения
120 трансмиссия с двойным сцеплением
122 коробка передач
124 промежуточный вал
126 второе фиксированное зубчатое колесо
128 первое фиксированное зубчатое колесо
130 подшипники коленчатого вала
132 подшипники внутреннего входного вала
134 подшипники наружного входного вала
136 первое промежуточное зубчатое колесо
138 второе промежуточное зубчатое колесо
140 малая шестерня
142 подшипники
144 первое соединительное устройство
146 второе соединительное устройство
148 подшипники промежуточного вала
150 ось
152 вставная шпонка
154 муфта
156 ступица синхронизатора
158 первое блокирующее кольцо
159 второе блокирующее кольцо
160 первое зубчатое кольцо
161 пьезоэлектрическая рабочая система прямого действия
162 второе зубчатое кольцо
163 наружный дифференциатор
164 внутренний дифференциатор
166 продольная ось
168 состояние по умолчанию
170 заряженное состояние
172 заряженное состояние
174 вертикальная ось
176 горизонтальная ось
178 сплошная линия
180 пунктирная линия
182 сплошная линия
184 пунктирная линия
186 пунктирная линия
188 пунктирная линия
190 средняя точка
202 первое состояние
204 второе состояние
206 третье состояние
208 четвертое состояние
210 пятое состояние
212 первое состояние
214 второе состояние
216 третье состояние
218 четвертое состояние
220 пятое состояние
221 гидравлическая рабочая система прямого действия
222 дифференцирующий исполнительный механизм
224 внутренний дифференцирующий исполнительный механизм
226 наружный дифференцирующий исполнительный механизм
228 электрогидравлический несущий элемент дифференциатора
230 первое состояние
232 второе состояние
234 третье состояние
235 система непрямого действия с механическим приводом
236 дифференцирующий исполнительный механизм
238 первое состояние
240 второе состояние
246 направляющий ролик
248 наружный дифференцирующий исполнительный механизм
250 внутренний дифференцирующий исполнительный механизм