RU2578176C2

RU2578176C2 - Автоматическая трансмиссия ( варианты)

Info

Publication number: RU2578176C2
Application number: RU2012122483/11A
Authority: RU
Inventors: Рейд Алан БОЛДУИН
Original assignee: Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК
Priority date: 2011-06-01
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2016-03-20
Also published as: CN102808907A; RU2012122483A; US8795129B2; CN102808907B; DE102012208501A1; DE102012208501B4; US20120309580A1

Abstract

Изобретение относится к автоматической коробке передач. Трансмиссия содержит входной вал, планетарную зубчатую передачу, включающую первый, второй, третий и четвертый редукторы и муфты. Каждый редуктор содержит солнечную шестерню, коронную шестерню, водило и сателлиты. Входной вал прикреплен к третьему водилу, первое водило и вторая солнечная шестерня неподвижно закреплены, второе водило и третья коронная шестерня прикреплены друг к другу, третья и четвертая солнечные шестерни прикреплены друг к другу, выходной вал прикреплен к четвертому водилу. Первая муфта выборочно соединяет вторую коронную шестерню с третьей и четвертой солнечными шестернями, вторая муфта выборочно соединяет третье водило со второй коронной шестерней, четвертая муфта выборочно соединяет два элемента четвертого редуктора друг с другом, пятая муфта выборочно соединяет четвертое водило со вторым водилом. Достигается упрощение конструкции. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к многоступенчатой автоматической трансмиссии для использования в моторных транспортных средствах, содержащей планетарные редукторы, управляемые муфтами.

Уровень техники

Современная тенденция в автомобильной промышленности требует, чтобы автоматические трансмиссии могли обеспечивать непрерывно возрастающее значение соотношений скоростей. Данная тенденция требует в общем случае использования возрастающего количества элементов управления, таких как муфты, чтобы выборочно сообщать и разобщать элементы планетарных редукторов и затормаживать их для предотвращения вращения элементов планетарных редукторов.

В общем случае каждый раз, когда планетарная передача создает высокий коэффициент передачи крутящего момента, особенно при движении задним ходом, по меньшей мере одна муфта требует очень высокой перегрузочной способности по крутящему моменту.

Таким образом, существует потребность в коробке передач, способной обеспечивать восемь скоростей переднего хода и одну скорость заднего хода с использованием всего пяти муфт. Предпочтительно, чтобы место, необходимое для размещения коробки передач, было минимальным и требовало оптимального количества элементов управления.

Раскрытие изобретения

Трансмиссия содержит планетарную зубчатую передачу, включающую в себя первый, второй, третий и четвертый редукторы, где каждый редуктор содержит первый, второй и третий элементы, причем первый элемент первого редуктора и первый элемент второго редуктора неподвижно закреплены (не вращаются); а также несколько муфт, каждая из которых выборочно сообщает и разобщает (замыкает и размыкает соединения) элементы редукторов.

Трансмиссия способна обеспечивать восемь скоростей переднего хода (передних передач) и одну скорость заднего хода (заднюю передачу) с использованием только пяти муфт, что является оптимальным.

Высокий реактивный крутящий момент первой передней передачи и заднего хода передаются посредством фиксированного соединения с корпусом вместо муфты.

Ни одна муфта не передает более чем 1,7 входного крутящего момента.

Область применения предпочтительного варианта реализации будет видна из следующего подробного описания, формулы изобретения и чертежей. Следует понимать, что описание и конкретные примеры несмотря на указание предпочтительных вариантов реализации изобретения даны исключительно в качестве иллюстрации. Для специалистов в данной области техники будут очевидны различные изменения и модификации описанных вариантов реализации и примеров.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения можно понять посредством обращения к следующему описанию вместе с сопроводительными чертежами, где:

Фиг.1 представляет собой схематический чертеж автоматической трансмиссии, имеющей четыре простых планетарных редуктора;

Фиг.2 представляет собой таблицу с предпочтительными значениями коэффициента бета для четырех редукторов, показанных на Фиг.1;

Фиг.3 представляет собой таблицу, которая иллюстрирует зацепленное и расцепленное состояния муфт, которые управляют трансмиссией, показанной на Фиг.1.

Осуществление изобретения

Со ссылкой на фигуры чертежей трансмиссия 10 расположена в корпусе 12 трансмиссии, который неподвижно закреплен на конструкции автомобиля (не вращается). Входной вал 14 приводится в движение источником энергии, таким как двигатель или электродвигатель, предпочтительно через преобразователь крутящего момента или пусковую муфту. В качестве альтернативы, входной вал 14 может приводиться в движение напрямую двигателем. Выходной вал 16 соединен с колесами автомобиля, предпочтительно через дифференциальный механизм и либо через комплект раздаточных шестерен, либо через приводную цепь. Трансмиссия содержит четыре планетарных редуктора 20, 30, 40 и 50. По меньшей мере один элемент каждого редуктора соединен с элементом другого редуктора.

Первый редуктор 20 содержит первую солнечную шестерню 22, первую коронную шестерню 24, первое водило 26 и первый комплект сателлитов 28, закрепленных с возможностью вращения на водиле 26 и зацепляющихся с первой солнечной шестерней 22 и первой коронной шестерней 24. Водило 26 неподвижно закреплено (не вращается), предпочтительно посредством соединения с корпусом 12 или передней опорой, которая соединена с корпусом.

Второй редуктор 30 содержит вторую солнечную шестерню 32, которая закреплена на первом водиле 26; вторую коронную шестерню 34; второе водило 36 и второй комплект сателлитов 38, закрепленных с возможностью вращения на втором водиле и зацепляющихся со второй солнечной шестерней и второй коронной шестерней.

Третий редуктор 40 содержит третью солнечную шестерню 42; третью коронную шестерню 44, которая закреплена на втором водиле 36; третье водило 46, которое прикреплено к входному валу 14; и третий комплект сателлитов 48, закрепленных с возможностью вращения на третьем водиле и зацепляющихся с третьей солнечной шестерней и третьей коронной шестерней.

Четвертый редуктор 40 содержит четвертую солнечную шестерню 52, которая прикреплена к третьей солнечной шестерне 42; четвертую коронную шестерню 54, которая прикреплена к первой коронной шестерне 24; четвертое водило 56, которое прикреплено к выходному валу 16; и четвертый комплект сателлитов 58, закрепленных с возможностью вращения на четвертом водиле и зацепляющихся с четвертой солнечной шестерней и четвертой коронной шестерней.

Входной вал 14 прикреплен к третьему водилу 46. Первое водило 26 и вторая солнечная шестерня 32 прикреплены друг к другу. Первая коронная шестерня 24 прикреплена к четвертой коронной шестерне 54. Третья солнечная шестерня 42 и четвертая солнечная шестерня 52 прикреплены друг к другу. Третья коронная шестерня 44 и второе водило 36 прикреплены друг к другу. Выходной вал 16 прикреплен к четвертому водилу 56.

Первая муфта 60 (А) выборочно замыкает и размыкает приводное соединение, то есть передачу крутящего момента между второй коронной шестерней 34 и третьей и четвертой солнечными шестернями 42, 52. Вторая муфта 62 (В) выборочно замыкает и размыкает приводное соединение между второй коронной шестерней 34 и третьим водилом 46. Третья муфта 64 (С) выборочно замыкает и размыкает приводное соединение между первой солнечной шестерней 22 и входным валом 14. Четвертая муфта 66 (D) выборочно замыкает и размыкает приводное соединение между четвертой солнечной шестерней 52 и четвертым водилом 56. Пятая муфта 68 (Е) выборочно замыкает и размыкает приводное соединение между вторым водилом 36 и четвертым водилом 56.

Муфта поочередно соединяет и разъединяет два вращающихся компонента. Тормоз поочередно то удерживает вращающийся элемент от вращения, то отпускает его, позволяя свободно вращаться. Трансмиссия 10 содержит пять муфт 60, 62, 64, 66, 68, но не содержит ни одного тормоза.

Муфта 60 (А) содержит диски, соединенные шлицами с барабаном 70 и чередующиеся с дисками, которые соединены шлицами с элементом 72, который соединяет солнечные шестерни 42, 52 друг с другом. При подаче давления рабочей жидкости к муфте 60 (А) диски прижимаются друг к другу, и через муфту передается крутящий момент. Когда давление рабочей жидкости снимается, муфта 60 (А) не передает крутящий момент, позволяя солнечным шестерням 42, 52 вращаться независимо от коронной шестерни 34.

Муфта 62 (В) содержит диски, соединенные шлицами с барабаном 70 и чередующиеся с дисками, которые соединены шлицами с водилом 46 или компонентом, соединенным с водилом 46. При подаче давления рабочей жидкости к муфте 62 (В) диски прижимаются друг к другу, и через муфту передается крутящий момент. Когда давление рабочей жидкости снимается, муфта 62 (В) не передает крутящий момент, позволяя водилу 46 вращаться независимо от коронной шестерни 34.

Муфта 64 (С) содержит диски, соединенные шлицами с барабаном 74 и чередующиеся с дисками, которые соединены шлицами с входным валом 14. При подаче давления рабочей жидкости к муфте 64 (С) диски прижимаются друг к другу, и через муфту передается крутящий момент. Когда давление рабочей жидкости снимается, муфта 64 (С) не передает крутящий момент, позволяя солнечной шестерне 22 вращаться независимо от входного вала 14. Когда муфта 64 (С) находится в состоянии зацепления, редуктор 20 заставляет коронные шестерни 24 и 54 вращаться на более низкой скорости и в обратном направлении относительно скорости и направления вращения входного вала 14.

Муфта 66 (D) содержит диски, соединенные шлицами с барабаном 76 и чередующиеся с дисками, которые соединены шлицами с водилом 56. При подаче давления рабочей жидкости к муфте 66 (D) диски прижимаются друг к другу, и через муфту передается крутящий момент. Когда давление рабочей жидкости снимается, муфта 66 (D) не передает крутящий момент, позволяя водилу 56 вращаться независимо от солнечной шестерни 52. Когда муфта 66 (D) находится в состоянии зацепления, все три элемента четвертого редуктора 50 вращаются на одной и той же скорости.

Муфта 68 (Е) содержит диски, соединенные шлицами с барабаном 78 и чередующиеся с дисками, которые соединены шлицами с водилом 56. При подаче давления рабочей жидкости к муфте 68 (Е) диски прижимаются друг к другу, и через муфту передается крутящий момент. Когда давление рабочей жидкости снимается, муфта 68 (Е) не передает крутящий момент, позволяя водилу 36 вращаться независимо от водила 56.

Несмотря на то что муфты 60, 62, 64, 66 и 68 изображены и описаны как многодисковые муфты с гидравлическим приводом, изобретение может быть использовано и с разъемными соединениями альтернативных типов, включая, без ограничения перечисленным, кулачковые муфты, управляемые односторонние муфты, муфты с магнитным приводом или муфты с электрическим приводом.

Приемлемые методы фиксации компонентов друг к другу включают в себя механическую обработку заготовок, сварные швы, шлицевые соединения и неподвижные посадки без ограничения перечисленным. Допускается небольшой зазор или податливость на кручение между зафиксированными элементами.

Единственное приготовление, необходимое для движения автомобиля вперед, заключается в зацеплении муфт 60 и 64. Если пусковое устройство представляет собой преобразователь крутящего момента, автомобиль начнет разгоняться сразу после отпускания тормоза. Если пусковое устройство представляет собой специальную пусковую муфту, движение вперед осуществляется при постепенном зацеплении специальной пусковой муфты. Все переключения между соседними шестернями выполняются скоординированным зацеплением одной муфты и расцеплением другой муфты в соответствии с таблицей на Фиг.3. Например, когда автомобиль при движении вперед развивает достаточную скорость, переключение на вторую передачу осуществляется посредством расцепления муфты 60 и постепенного зацепления муфты 62.

Трансмиссию подготавливают к движению автомобиля назад зацеплением муфт 64 и 66. Как и в случае с движением вперед, если пусковое устройство представляет собой преобразователь момента вращения, автомобиль начнет разгоняться сразу после отпускания тормоза. Если пусковое устройство представляет собой специальную пусковую муфту, движение назад осуществляется при постепенном зацеплении специальной пусковой муфты.

Значение коэффициента бета для конкретного редуктора представляет собой отношение диаметрального шага коронной шестерни к диаметральному шагу соответствующей солнечной шестерни. Когда редукторы 20, 30, 40, 50 имеют значения коэффициента бета, представленные на Фиг.2, ни одна из муфт 60, 62, 64, 66, 68 не передает более чем 1,7 крутящего момента, передаваемого входным валом 14.

В соответствии с положениями патентного законодательства был описан предпочтительный вариант реализации изобретения. Тем не менее следует отметить, что на практике могут использоваться альтернативные варианты реализации изобретения, отличные от тех, что были проиллюстрированы и описаны.

Claims

1. Трансмиссия, содержащая входной вал, выходной вал, планетарную зубчатую передачу, включающую в себя первый, второй, третий и четвертый редукторы, где каждый редуктор содержит несколько элементов, причем эти элементы включают в себя солнечную шестерню, коронную шестерню, водило и сателлиты, закрепленные на соответствующем водиле и зацепленные с соответствующей солнечной шестерней и соответствующей коронной шестерней, муфты, каждая из которых выборочно смыкает и размыкает приводное соединение между элементами редукторов, входной вал прикреплен к третьему водилу, первое водило и вторая солнечная шестерня неподвижно закреплены, второе водило и третья коронная шестерня прикреплены друг к другу, третья и четвертая солнечные шестерни прикреплены друг к другу, выходной вал прикреплен к четвертому водилу, и муфты включают в себя первую муфту, выборочно соединяющую вторую коронную шестерню с третьей и четвертой солнечными шестернями, вторую муфту, выборочно соединяющую третье водило со второй коронной шестерней, четвертую муфту, выборочно соединяющую два элемента четвертого редуктора друг с другом, и пятую муфту, выборочно соединяющую четвертое водило со вторым водилом.

2. Трансмиссия по п.1, которая выполнена с возможностью обеспечения передних передач, каждая из которых осуществляется зацеплением двух муфт.

3. Трансмиссия по п.1, выполненная таким образом, что каждая передняя передача осуществляется зацеплением двух муфт, а переключение передач между смежными передними передачами осуществляется путем сохранения в состоянии зацепления первой из указанных муфт, расцепления второй из указанных муфт и зацепления третьей из указанных муфт.

4. Трансмиссия по п.3, выполненная таким образом, что движение назад осуществляется, когда третья и четвертая муфты находятся в состоянии зацепления, а первая, вторая и пятая муфты находятся в состоянии расцепления.

5. Трансмиссия по п.1, выполненная таким образом, что первая передняя передача осуществляется зацеплением двух муфт, а переключение на задний ход осуществляется путем сохранения в состоянии зацепления первой из указанных муфт, расцепления второй из указанных муфт и зацепления третьей из указанных муфт.

6. Трансмиссия по п.1, выполненная таким образом, что муфты включают в себя третью муфту, и первая передняя передача, имеющая самое большое передаточное отношение, осуществляется, когда первая и третья муфты находятся в состоянии зацепления, вторая передняя передача, имеющая меньшее передаточное отношение, чем первая передача, осуществляется, когда вторая и третья муфты находятся в состоянии зацепления, третья передняя передача, имеющая меньшее передаточное отношение, чем вторая передняя передача, осуществляется, когда пятая и третья муфты находятся в состоянии зацепления, четвертая передняя передача, имеющая меньшее передаточное отношение, чем третья передняя передача, осуществляется, когда в состоянии зацепления находятся вторая и пятая муфты, пятая передняя передача, имеющая меньшее передаточное отношение, чем четвертая передняя передача, осуществляется, когда первая и пятая муфты находятся в состоянии зацепления, шестая передняя передача, имеющая меньшее передаточное отношение, чем пятая передняя передача, осуществляется, когда четвертая и пятая муфты находятся в состоянии зацепления, седьмая передняя передача, имеющая меньшее передаточное отношение, чем шестая передняя передача, осуществляется, когда первая и четвертая муфты находятся в состоянии зацепления, и восьмая передняя передача, имеющая меньшее передаточное отношение, чем седьмая передняя передача, осуществляется, когда вторая и четвертая муфты находятся в состоянии зацепления.

7. Трансмиссия по п.1, в которой муфты включают в себя третью муфту и движение задним ходом может быть осуществлено, когда третья и четвертая муфты находятся в состоянии зацепления, а первая, вторая и пятая муфты находятся в состоянии расцепления.

8. Трансмиссия по п.7, в которой первая передняя передача, имеющая наибольшее передаточное отношение, осуществляется, когда первая муфта и третья муфта находятся в состоянии зацепления, вторая передняя передача, имеющая меньшее передаточное отношение, чем первая передняя передача, осуществляется, когда вторая и третья муфты находятся в состоянии зацепления, третья передняя передача, имеющая меньшее передаточное отношение, чем вторая передняя передача, осуществляется, когда пятая и третья муфты находятся в состоянии зацепления, четвертая передняя передача, имеющая меньшее передаточное отношение, чем третья передняя передача, осуществляется, когда вторая и пятая муфты находятся в состоянии зацепления, пятая передняя передача, имеющая меньшее передаточное отношение, чем четвертая передняя передача, осуществляется, когда первая и пятая муфты находятся в состоянии зацепления, шестая передняя передача, имеющая меньшее передаточное отношение, чем пятая передняя передача, осуществляется, когда четвертая и пятая муфты находятся в состоянии зацепления, седьмая передняя передача, имеющая меньшее передаточное отношение, чем шестая передняя передача, осуществляется, когда первая и четвертая муфты находятся в состоянии зацепления, и восьмая передняя передача, имеющая меньшее передаточное отношение, чем седьмая передняя передача, осуществляется, когда вторая и четвертая муфты находятся в состоянии зацепления.