Результат интеллектуальной деятельности: КОРОБКА ПЕРЕДАЧ С ДВОЙНЫМ СЦЕПЛЕНИЕМ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ

Изобретение относится к коробке передач с двойным сцеплением для автомобилей, имеющей первый входной вал и второй входной вал, две муфты сцепления, посредством которых первый входной вал и второй входной вал могут выборочно сцепляться с приводным двигателем, два расположенных параллельно входным валам коробки передач промежуточных вала, пары шестерней из неподвижных шестерней и свободно посаженных шестерней, из которых первая шестерня установлена на одном из входных валов, а вторая шестерня - на одном из промежуточных валов, соединительные устройства, посредством которых свободно посаженные шестерни могут выборочно соединяться с данным промежуточным валом, и по одной соответственно установленной на двух промежуточных валах ведомой шестерни, причем эти ведомые шестерни двух промежуточных валов сцепляются с шестерней дифференциала и могут попеременно соединяться каждое с фиксацией от вращения посредством одного из соединительных устройств с соответствующим промежуточным валом.

Автомобильная промышленность стремится к тому, чтобы для снижения выбросов во время движения рабочее состояние приводного двигателя оптимально адаптировалось к текущему состоянию движения автомобиля. Это может осуществляться, например, таким образом, что коробка передач имеет большое число передач. При этом включение осуществляется таким образом, что даже при высоких скоростях движения поддерживается как можно более низкая частота вращения двигателя. Другая цель заключается в том, чтобы снижать совместно крутящиеся без нагрузки массы, чтобы таким образом способствовать дополнительному снижению выбросов.

В традиционной конструкции большое число передач неизбежно означает увеличенное количество шестерней коробки передач и поэтому увеличенную конструктивную длину, которая, однако, нежелательна в современной автомобильной технике, а также увеличенный вес коробки передач и связанные с ним более высокие потери мощности.

Поэтому известные коробки передач вышеназванного рода (WO 2012/084250 A1; DE 10 2013 216 387 A1) уже вступают на путь в желательном направлении, когда создается возможность, чтобы поток мощности проходил как через ступень зубчатой передачи, предназначенную для первого входного вала коробки передач, так и через ступень зубчатой передачи, предназначенную для второго входного вала коробки передач.

У таких коробок передач с двойным сцеплением входные валы коробки передач выполнены в виде внутреннего и наружного вала, при этом может выборочно осуществляться привод внутреннего вала и наружного вала. Тогда дополнительно включаемые передачи могут проводиться обходным путем, который проходит через такие шестерни, которые установлены на соответствующем не приводимом в движение входном валу коробки передач.

Эти известные коробки передач с двойным сцеплением, с помощью которых дополнительно к имеющимся парам шестерней и получающимся в результате передачам могут включаться другие передачи, нуждаются для этой цели в промежуточных валах и иногда также в входных валах коробки передач в устройствах в виде полых валов, на которых установлены по меньшей мере по две шестерни, причем эти полые валы свободно совершают совместное движение на входных валах коробки передач и промежуточных валах, однако при необходимости могут соединяться с ними с фиксацией от вращения.

Применение таких систем полых валов означает не только высокую долю дополнительного веса, но и приводит также к увеличению конструктивных длин или, соответственно, конструктивных высот, а также к ухудшенному коэффициенту полезного действия коробки передач.

Поэтому в основе изобретения лежит задача, создать коробку передач с двойным сцеплением, которая сделает возможным большое число передач без увеличения размеров коробки передач и без существенного повышения ее веса.

В соответствии с изобретением эта задача решается таким образом, что все шестерни, установленные на промежуточных валах, выполнены в виде свободно посаженных шестерней, и что по меньшей мере предусмотренные для ведомых шестерней промежуточных валов соединительные устройства выполнены с двухсторонним действием.

Изобретением создается решение, с помощью которого очень простым и несложным образом с помощью малого количества наборов шестерней создается коробка передач с двойным сцеплением, с помощью которой возможно включение большого числа передач. Существенным признаком являются при этом ведомые шестерни, установленные на промежуточных валах, которые позволяют создавать так называемые передачи кручения. Эти выполненные в виде свободно посаженных шестерней ведомые шестерни могут с помощью соединительных устройств соединяться со своим соответствующим промежуточным валом, при этом особенно следует подчеркнуть, что по меньшей мере предусмотренные для ведомых шестерней промежуточного вала соединительные устройства выполнены с двухсторонним действием, так что с помощью этих соединительных устройств может также соединяться со своим промежуточным валом соответственно соседняя, установленная на промежуточном валу свободно посаженая шестерня.

Коробка передач может иметь четыре или больше наборов шестерней.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемая изобретением коробка передач снабжена четырьмя наборами шестерней и пятью соединительными устройствами. При этом целесообразным образом 1-я и 4-я передача расположены на одном промежуточном валу, а 2-я и 3-я передача - на другом промежуточном валу.

С помощью такой коробки передач могут получаться восемь передних передач и две задние передачи.

Это осуществляется, например, таким образом, что 3-я, 4-я, 5-я и 6-я передняя передача могут включаться как основная передача.

1-я, 2-я, 7-я и 8-я передняя передача могут тогда соответственно выполняться как передача кручения, включаемая через оба промежуточных вала.

При такой конструкции 2-я-7-я передняя передача могут включаться без разрыва тяговой силы.

Альтернативно коробка передач может также иметь пять наборов шестерней и шесть соединительных устройств.

При этом 1-я и 3-я передача расположена на одном из промежуточных валов, а 5-я передача - на другом промежуточном валу. 2-я и 4-я передача могут быть выборочно расположены на первом или втором промежуточном валу.

С помощью такой коробки передач могут получаться одиннадцать передних передач и две задние передачи.

При этом 4-я-8-я передняя передача могут включаться как основные передачи, в то время как 1-я-3-я и 9-я-11-я передняя передача могут включаться как передачи кручения через наборы шестерней двух промежуточных валов.

При такой конструкции 4-я - 9-я передняя передачи могут включаться без разрыва тяговой силы.

Изобретение в качестве примера наглядно показано на чертеже и ниже описано в деталях с помощью этого чертежа. Показано:

фиг.1: первый пример осуществления предлагаемой изобретением коробки передач с двойным сцеплением, имеющей четыре набора шестерней;

фиг.2: таблица включения восьми передних передач и двух задних передач с помощью коробки передач в соответствии с фиг.1;

фиг.3: поток мощности для 1-й передачи;

фиг.4: поток мощности для 2-й передачи;

фиг.5: поток мощности для 3-й передачи;

фиг.6: поток мощности для 4-й передачи;

фиг.7: поток мощности для 5-й передачи;

фиг.8: поток мощности для 6-й передачи;

фиг.9: поток мощности для 7-й передачи;

фиг.10: поток мощности для 8-й передачи;

фиг.11: поток мощности для 1-й задней передачи;

фиг.12: поток мощности для 2-й задней передачи;

фиг.13: второй пример осуществления предлагаемой изобретением коробки передач с двойным сцеплением, имеющей пять наборов шестерней;

фиг.14: таблица включения одиннадцати передних передач и двух задних передач с помощью коробки передач в соответствии с фиг.13;

фиг.15: поток мощности для 1-й передачи;

фиг.16: поток мощности для 2-й передачи;

фиг.17: поток мощности для 3-й передачи;

фиг.18: поток мощности для 4-й передачи;

фиг.19: поток мощности для 5-й передачи;

фиг.20: поток мощности для 6-й передачи;

фиг.21: поток мощности для 7-й передачи;

фиг.22: поток мощности для 8-й передачи;

фиг.23: поток мощности для 9-й передачи;

фиг.24: поток мощности для 10-й передачи;

фиг.25: поток мощности для 11-й передачи;

фиг.26: поток мощности для 1-й задней передачи;

фиг.27: поток мощности для 2-й задней передачи

Изображенная на фиг.1-12 коробка передач представляет собой коробку передач с двойным сцеплением, имеющую четыре пары шестерней из неподвижных шестерней и свободно посаженных шестерней, у которой эти четыре пары шестерней наглядно показаны цифрами 1-4, а задняя передача - R, соответственно с квадратным обрамлением.

Изображенная на фиг.1 коробка передач 1 с двойным сцеплением включает в себя две собственно известные фрикционные муфты 2 и 3 сцепления, которые выборочно передают создаваемый приводным двигателем 4 поток мощности на два входных вала. Входные валы выполнены в виде внутреннего вала 5 и наружного вала 6, при этом внутренний вал 5 распространяется коаксиально через наружный вал 6.

На наружном валу 6 установлены с фиксацией от вращения две шестерни 7 и 8.

Внутри не изображенного на чертеже картера коробки передач внутренний вал 5 несколько выдается из наружного вала 6, при этом на выдающемся из наружного вала 6 конце внутреннего вала 5 установлены две шестерни 11 и 17, соединенных с фиксацией от вращения с внутренним валом 5.

Далее, предусмотрены два промежуточных вала 13 и 14, на которых тоже установлены шестерни. Шестерни, установленные на промежуточных валах 13 и 14, оперты с возможностью вращения как свободно посаженные и могут, в зависимости от включения желаемой передачи, через соединительные устройства с фиксацией от вращения соединяться с промежуточными валами 13 и 14.

В изображенном примере осуществления сидящая на наружном валу 6 шестерня 8 сцепляется с установленной на первом промежуточном валу 13 с возможностью вращения шестерней 24, в то время как шестерня 7 наружного вала 6 находится в зацеплении с опертой с возможностью вращения на втором промежуточном валу 14 шестерней 9.

Шестерня 17 внутреннего вала 5 сцепляется с установленной с возможностью вращения на первом промежуточном валу 13 шестерней 19, в то время как сидящая на внутреннем валу 5 шестерня 11 находится в зацеплении с опертой с возможностью вращения на втором промежуточном валу 14 шестерней 10.

На находящейся на чертеже справа стороне первый промежуточный вал 13 снабжен свободно опертой на нем ведомой шестерней 26, а второй промежуточный вал 14 имеет в том же месте свободно опертую на нем ведомую шестерню 21. На левой стороне первый промежуточный вал 13 оснащен установленным с фиксацией от вращения шестерней 15, которое для задней передачи находится в зацеплении с шестерней 12, сидящей с возможностью вращения на втором промежуточном валу 14. Зацепление этих двух шестерней 15 и 12 обозначено штриховой линией 33.

Опертые на правой стороне промежуточных валов 13 и 14 ведомые шестерни 21 и 26 сцепляются обе с шестерней 23 дифференциала, через которую поток мощности передается на колеса транспортного средства.

Для конфигурирования коробки передач предусмотрены пять соединительных устройств, а именно, соединительное устройство 27 между сидящей на первом промежуточном валу 13 ведомой шестерней 26 и, тоже установленной на нем, шестерней 24, а также соединительное устройство 20 между шестернями 24 и 19 первого промежуточного вала 13.

На втором промежуточном валу 14 имеется соединительное устройство 22 между ведомой шестерней 21 и соседней шестерней 9, другое соединительное устройство 16 между двумя, тоже установленными на втором промежуточном валу 14, шестернями 9 и 10, а также третье соединительное устройство 18 между шестерней 10 и сидящей на левом конце, предусмотренной для задней передачи шестерней 12.

Все пять соединительных устройств выполнены с двухсторонним действием. Например, при предусмотренных для ведомых шестерней 21 и 26 соединительных устройствах 22 и 27, это приводит к тому, что ведомые шестерни 21 и 26 могут соединяться со своими промежуточными валами 13 или, соответственно, 14, и в смещенном влево положении соединительных устройств 22 и 27 может включаться дополнительная передача кручения, в то время как одновременно ведомые шестерни 21 и 26 могут свободно вращаться вокруг своего соответствующего промежуточного вала 13 или, соответственно, 14.

С помощью такой коробки передач, имеющей четыре пары шестерней и пять соединительных устройств, могут включаться восемь передних передач, которые наглядно показаны в таблице, изображенной на фиг.2. При этом K1 и K2 означают изображенные на чертеже как 2 и 3 муфты сцепления, причем число «1» обозначает муфту сцепления как замкнутую, а «0» как разомкнутую. ZW1 и ZW2 обозначает изображенные на чертеже промежуточные валы 13 и 14, а S1, S2, S3, S4, S5 и S6 - пять соединительных устройств 20, 16, 18, 22 и 27.

Используемая в таблице буква «L» означает смещение данного соединительного устройства влево, «R» - смещение вправо, а «0» - нейтральное положение, в котором данное соединительное устройство включено неактивно.

Далее, из этой таблицы в соответствии с фиг.2 показаны также положения включения для двух задних передач R1 и R2.

На следующих фигурах 3-12 наглядно показаны в каждом случае относящиеся к отдельным передачам потоки мощности, при этом каждый поток мощности обозначен жирной сплошной линией, в то время как неактивные части коробки передач изображены тонкими линиями.

На фиг.3 изображен поток мощности для 1-й передачи. При этом приводной двигатель 4 через фрикционную муфту 2 сцепления осуществляет привод внутреннего вала 5. Неподвижно сидящая на внутреннем валу 5 шестерня 17 сцепляется при этом с сидящей на первом промежуточном валу 13 шестерней 19, которая через соединительное устройство 20 с фиксацией от вращения соединена с первым промежуточным валом 13.

Равным образом сидящая на первом промежуточном валу 13 шестерня 24 через соединительное устройство 27 с фиксацией от вращения соединено с первым промежуточным валом 13 и сцепляется с шестерней 8, сидящей на совершающем совместное движение вхолостую наружном валу 6. Шестерня 7 наружного вала 6 сцепляется при этом с сидящей на втором промежуточном валу 14 шестерней 9, которая через соединительное устройство 16 с фиксацией от вращения соединена со вторым промежуточным валом 14.

Соединительное устройство 22 в этой включенной передаче смещено вправо и соединяет ведомую шестерню 21 с фиксацией от вращения со вторым промежуточным валом 14.

Так как обе ведомых шестерни 21 и 26 сцепляются с шестерней 23 дифференциала, и сидящая на первом промежуточном валу 13 ведомая шестерня 26 свободно совершает совместное движение, шестерня 23 дифференциала приводится в движение через ведомую шестерню 21 второго промежуточного вала 14 и передает поток мощности на колеса.

При включении этой 1-й передачи речь идет о передаче кручения, при которой поток мощности осуществляется от внутреннего вала 5 через первый промежуточный вал 13, второй промежуточный вал 14, а оттуда на шестерню 23 дифференциала.

На фиг.4 наглядно показан поток мощности, который определяет 2-ю передачу. При этом также речь идет о передаче кручения, потому что поток мощности передается от приводного двигателя 4 через фрикционную муфту 3 сцепления на наружный вал 6, а оттуда сначала от шестерни 7 через две шестерни 9 и 10, соединенных посредством соединительного устройства 16 и 22 с фиксацией от вращения со вторым промежуточным валом 14, на шестерни 11 и 17, сидящие на совершающем совместное движение вхолостую внутреннем валу 5. Оттуда поток мощности проходит дальше на первый промежуточный вал 13, а именно, через шестерню 17 внутреннего вала 5 на сцепляющееся с ним шестерню 19, которая посредством соединительного устройства 20 с фиксацией от вращения соединена с первым промежуточным валом 13. При этой концепции 2-й передачи ведомая шестерня 26 через соединительное устройство 27 неподвижно соединена с промежуточным валом 13, так что ведомая шестерня 26 может передавать крутящий момент на шестерню 23 дифференциала.

На фиг.5-8 наглядно показаны четыре основные передачи три-семь. На этих изображениях поток мощности осуществляется соответственно от приводного двигателя 4 через одну из двух фрикционных муфт 2 или 3 сцепления на внутренний вал 5 или, соответственно, наружный вал 6, а оттуда через один из двух промежуточных валов 13 или, соответственно, 14 прямо на шестерню 23 дифференциала.

На фиг.9 и 10 наглядно показаны передачи 7 и 8, которые, в свою очередь, включены как передачи кручения через оба промежуточных вала 13 и 14.

На фиг.11 и 12 наглядно показаны потоки мощности для двух задних передач, которые, в свою очередь, включены как передачи кручения, так как потоки мощности проходят через оба промежуточных вала 13 и 14.

На фиг.13 изображен второй пример осуществления изобретения, в котором коробка передач имеет пять наборов шестерней и шесть соединительных устройств.

На этой фигуре для идентичных частей были использованы те же номера позиций, что и на фиг.1.

В отличие от примера осуществления в соответствии с фиг.1, на внутреннем валу 5 установлена дополнительная, неподвижно соединенная с ним шестерня 38, которая находится в зацеплении с шестерней 37, опертой с возможностью вращения на первом промежуточном валу 13.

Между опертым на первом промежуточном валу 13 шестерней 37 и расположенным на чертеже справа от него шестерней 24 расположено другое соединительное устройство 36, которое выполнено с двухсторонним действием и выборочно с фиксацией от вращения соединяет либо шестерню 24, либо шестерню 37 с первым промежуточным валом 13.

В изображенном на фиг.13 примере осуществления пары 1, 3 и 4 шестерней проходят через первый промежуточный вал 13, а пары 5 и 2 шестерней - через второй промежуточный вал 14.

С помощью коробки передач, изображенной на фиг.13, возможно включение одиннадцати передних передач и двух задних передач.

На фиг.14 показана схема включения коробки передач, изображенной на фиг.13. С левой стороны, в свою очередь, указаны две фрикционные муфты K1 и K2 сцепления, имеющие номера позиций 2 и 3, при этом число «1» обозначает муфту сцепления как замкнутую, а «0» - как разомкнутую.

В средней области наглядно пояснены положения соединительных устройств (KV), при этом «L» означает левое положение, «R» - правое положение, а «0» - нейтральное положение.

В следующей правой колонке указаны передние передачи 1-11, а также две задние передачи R1 и R2.

1-я-3-я передача представляют собой передачи кручения, при которых имеется разрыв тяговой силы. 4-я-8-я передачи представляют собой пять основных передач, которые могут включаться через имеющиеся пары шестерней без разрыва тяговой силы. 9-я передача, в свою очередь, представляет собой передачу кручения, однако без разрыва тяговой силы. 10-я и 11-я передача, в свою очередь, представляют собой передачи кручения, но с разрывом тяговой силы.

На следующих фигурах 15-27 поток мощности для каждой отдельной передачи изображен жирными сплошными линиями, в то время как неактивные области коробки передач изображены тонкими линиями.

На фиг.15 наглядно показано включение 1-й передачи, которая представляет собой передачу кручения с разрывом тяговой силы. Поток мощности у этой 1-й передачи проходит от приводного двигателя 4 через фрикционную муфту 3 сцепления на наружный вал 6, а оттуда через неподвижно сидящую на наружном валу шестерню 7 на шестерню 9, сидящую на втором приводном валу 14, которая через соединительное устройство 22 с фиксацией от вращения соединена с промежуточным валом 14. Через шестерню 10, которая посредством соединительного устройства 16 тоже с фиксацией от вращения соединена со вторым промежуточным валом 14, поток мощности проходит через шестерню 11 на совершающий совместное движение вхолостую внутренний вал 5, а оттуда через шестерню 17 и через сцепляющуюся с ним шестерню 19 попадает на второй промежуточный вал 14, при этом шестерня 19 через соединительное устройство 20 с фиксацией от вращения соединена с первым промежуточным валом 13.

При этом включении сидящая на первом промежуточном валу 13 ведомая шестерня 26 через соединительное устройство 27 с фиксацией от вращения соединена с первым промежуточным валом 13, так что поток мощности от ведомой шестерни 26 передается на шестерню 23 дифференциала, в то время как сидящая на втором промежуточном валу 14 ведомая шестерня 21 разобщена и совершает совместное движение вхолостую.

На фиг.16 и 17 наглядно показаны включения 2-й и 3-й передачи, при этом из потока мощности видно, что речь идет при этом тоже о передачах кручения, поскольку поток мощности проходит через оба промежуточных вала 13 и 14.

На фиг.18-22 наглядно показан поток мощности для 4-й-8-й передачи. При этом речь идет о пяти основных передачах, которые получаются из пяти пар шестерней. Потоки мощности проходят каждый всегда только через один из двух промежуточных валов 13 или, соответственно, 14.

На фиг.23-25 наглядно показаны потоки мощности 9-й-11-й передачи. При этом речь идет, в свою очередь, о передачах кручения, так как каждый поток мощности проходит через оба промежуточных вала 13 и 14.

На фиг.26 и 27 наглядно показан соответствующий поток мощности для двух задних передач, причем речь идет здесь тоже о передачах кручения, так как соответствующий поток мощности, в свою очередь, проходит через оба промежуточных вала 13 и 14.

Как явствует из этих двух примеров осуществления, с помощью относительно малого количества наборов шестерней возможны более высокие числа передач, при этом между отдельными передачами имеются только относительно небольшие скачки, и эта разница может регулироваться оптимальным образом.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 Коробка передач с двойным сцеплением

2 Фрикционная муфта (K1) сцепления

3 Фрикционная муфта (K2) сцепления

4 Приводной двигатель

5 Внутренний вал

6 Наружный вал

7 Шестерня

8 Шестерня

9 Шестерня

10 Шестерня

11 Шестерня

12 Шестерня

13 Первый промежуточный вал (ZW1)

14 Второй промежуточный вал (ZW2)

15 Шестерня

16 Соединительное устройство

17 Шестерня

18 Соединительное устройство

19 Шестерня

20 Соединительное устройство

21 Ведомая шестерня

22 Соединительное устройство

23 Шестерня дифференциала

24 Шестерня

26 Ведомая шестерня

27 Соединительное устройство

29 Шестерня

30 Шестерня

33 Штриховая линия

35 Соединительное устройство

37 Шестерня

38 Шестерня.