Автоматическая передача

 

Изобретение относится к машиностроению, к автоматическим коробкам передач. Цель - повышение надежности и долговечности передачи. Это достигается за счет уменьшения потерь на трение и износ в фрикционных муфтах при переключении путем использования в муфтах жидкостного трения. Между ведущими и ведомыми дисками 11, 14

12, 15 и 13, 16 соответствующих фрикционных управляемых муфт для включения передач имеются гарантированные зазоры, заполненные жидкостью. Это обеспечено ограничителями 21, 22, 23 перемещения нажимных дисков 25, 26, 27 муфт. Перемещение дисков 26, 27 производится автоматически в зависимости от соотношения скоростей входного и выходного валов 1, 2 (от нагрузки на передачу). Механизмы перемещения дисков 26, 27 включают кинематические пары винт-гайка, кинематически связанные с ведомыми дисками соседних муфт и служащие для передачи вращения на винты 19, 20 пар винт-гайка, фрикционные поверхности 40, 41 и 42, 43 и кулачки 38, 39 для выборочного взаимодействия с упомянутыми поверхностями, обеспечиваемого поворотными вилками 44, 45. Последние кинематически связаны с перемещением дисков 26, 27. Для случая совместной работы передачи с имеющим конкретную механическую характеристику двигателем предложены соотношения для выбора передаточных отношений на ступенях передач и передаточных отношений кинематических связей фрикционных поверхностей 40, 41 и 42, 43 с ведомыми дисками соседних муфт. Заполнение зазоров между дисками фрикционных муфт жидкостью и обеспечение их гарантированной величины обеспечивает вязкостное трение в муфтах в их рабочем состоянии. Упомянутые соотношения позволяют оптимизировать количество муфт. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 F 16 Н 3/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4619177/25-28 (22) 12.12,88 (46) 23.11,90. Бюл. М 43 (75) А.И.Сафонов и Е,А.Сафонова (53) 621.833(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР йв 1161743, кл. F 16 Н 3/20, 1983.

Авторское свидетельство СССР (Ф 105164, кл. F 16 H 3/08, F 16 Н 5/76, 1956, (54) АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА (57) Изобретение относится к машиностроению, к автоматическим коробкам передач, Цель — повышение надежности и долговечности передачи. Это достигается за счет

„, ЫЛ„„1608385 А1 уменьшения потерь на трение и износ в фрикционных муфтах при переключении путем использования в муфтах жидкостного трения. Между ведущими и ведомыми дисками 11,14; 12,15 и 13,16 соответствующих фрикционных управляемых муфт для включения передач имеются гарантированные зазоры, заполненные жидкостью. Это обеспечено ограничителями 21,22,23 перемещения нажимных дисков 25,26,27 муфт.

Перемещение дисков 26,27 производится автоматически в зависимости от соотношения скоростей входного и выходного валов

1,2 (от нагрузки на передачу). Механизмы

1608385

20

ЗО

40 перемещения дисков 26,27 включают кинематические пары винт — гайка, кинематически связанные с ведомыми дисками соседних муфт и служащие для передачи вращения на бинты 19,20 пар винт — гайка, фрикционные поверхности 40,41 и 42,43 и кулачки 38,39 для выборочного взаимодействия с упомянутыми поверхностями, обеспечиваемого поворотными вилками 44,45, Последние кинематически связаны с перемещением дисков 26,27, Для случая совместной работы передачи с имеющим конкретную механическую характеристику

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в коробках передач транспортных средств.

Цель изобретения — повышение надежности и долговечности автоматической передачи за счет уменьшения потерь на трение и износ в фрикционных муфтах при переключении передач путем использования в муфтах жидкостного трения.

На фиг,1 изображена кинематическая схема автоматической передачи в холостом режиме; на фиг,2 — передача в рабочем режиме; на фиг,3 — рабочая характеристика фрикционной муфты; на фиг.4 — механическая характеристика двигателя для совместной работы с автоматической передачей, Автоматическая передача содержит входной 1 и выходной 2 валы последовательно размещенные на них образующие две первые ступени передач, разъединяемые с валами 1.и 2, зубчатые колеса 3, 4; 5,6, Последнюю, третью ступень передач, образуют зубчатые колеса 7 и 8 (калесо 8 закреплено на валу 2 жестко), Колеса 4 и 6 установлены на выходном валу 2 посредством муфт 9 и 10 свободного хода, Передача содержиттакже управляемые фрикцианные муфты для разъединения колес 3, 5 и 7 каждой ступени с валом 1 в виде пакетов саасных осеподвижных ведущих и ведомых дисков 11-16 соответственно и устройство для автоматического управления фрикцианными муфтами в виде размещенных на одном валу 1 с каждой из муфт, кроме муфты первой ступени передач, механизмов с кинематической парой винт — гайка для пере. движения дисков 11 — 16 с помощью одного из элементов пары, Такими элементами являются гайки 17 и 18, установленные на винтах 19 и 20. 8 каждой фрикционной муфте установлен ограничитель 21 — 23 осевого перемещения соответствующих дисков 11, 14, 12, 15 и 13, 16 в направлении друг к другу двигателем предложены соотношения для выбора передаточных отношений на ступенях передач и передаточных отношений кинематических связей фрикционных поверхностей 40,41 и 42,43 с ведомыми дисками соседних муфт. Заполнение зазоров между дисками фрикционных муфт жидкостью и обеспечение их гарантированной величины обеспечивает вязкостное трение в муфтах в их рабочем состоянии, Упомянутые соотношения позволяют оптимизировать количество муфт. 2 з.п.ф-лы, 4 ил, для обеспечения гарантированных зазоров д между ними. Зазоры д заполнены жидкостью (не показана). Колеса 3, 5 и 7 соединены с ведомыми дисками 14 — 16 соответствующих фрикционных муфт. Для управления фрикцианной муфтой первой ступени передач предназначен рычаг 24 для передвижения нажимнага диска 25 и соответствующего передвижения дисков 11 и 14, Нажимные диски 26 и 27 других фрикционных муфт закреплены упруго в осевом направлении на гайках 17 и 18 упомянутых кинематических пар винт — гайка, Упругое крепление дисков 26 и 27 обеспечено пружинами 28 и 29. Механизмы устройства для автоматического управленИя фрикцианными муфтами выполнены в виде установленных на одном валу с ними с возможностью вращения относительна вала 1 и друг друга пар дополнительных зубчатых колес 30, 31 и 32, 33 и связанных с другими элементами кинематических пар винт — гайка (винтами 19 и 20) фрикцианных элементов для поочередного взаимодействия с торцами пар дополнительных зубчатых колес ЗО, 31 и 32, 33, Каждое из пары последних кинематически связано с ведомыми дисками 14-16 фрикциан ных муфт соседних ступеней передач, для чего колесо 30 зацеплена с колесом 34, жестко соединенным с колесом 4, колеса 31 эацеплена с колесом 35, жестко соединенным с колесом 7, колесо 32 зацеплено с колесам 36, жестко соединенным с колесом

6; колесо 33 зацеплена с колесом 37, жестко закрепленным на валу 2 вместе с колесом 8.

Фрикционные элементы для поочередного взаимодействия с торцами пар дополнительных зубчатых колес ЗР, 31 и 32, 33 выполнены в виде закрепленных на винтах 19 и 20 с возможностью поворота s осевой плоскости колес 30, 31 и 32, ЗЗ кулачков 38 и 39, Для взаимодействия с кулачками 38 и 39 на

1608385 торцах пар дополнительных зубчатых колес

ЗО, 31 и 32, 33 имеются фрикционные повер- 45 хности 40, 41 и 42, 43 соответственно.

Кулачки 38 и 39 кинематически связаны с передвигаемыми дисками муфт для управления поочередн ым взаимодействием с тор- 50 цэми колес 30, 31 и 32, 33.

Связь эта выполнена в виде поворотных в той же плоскости, что и кулачки 38, 39. вокруг общих с ними осей вилок 44 и 45.

Поворот вилок 44 и 45 осуществляется 55 кольцевыми зацепами 46 и 47, жестко закрепленными на гайках 17 и 18, при пере 4ещении последних. Вилки 44 и 45 взаимодействуют с кулачками 38 и 39 посредством подпружиненных к кулачкам 38 и 39 шариков 48 и 49, Для совместной работы с имеющим заданную механическую характеристику двигателем (не показан) передаточные от- 5 ношения соседних ступеней передач и передаточные отношения кинематических связей дополнительных зубчатых колес 30, 31 и 32, 33 с ведомыми дисками 14 — 16 фрикционны: муфт выбраны из соотношений 10

Мдв пдв1 п =1

Мдв2 пдв2

15 лдв2

Мдв2 пдв2 К

20 пдв)

)и =1п

Мдв1 пдв1 где!(, Iè — передаточные отношения соответ- 25 ственно предыдущей и последующей иэ двух последовательно размещенных ступеней передач;

Jl, )и — передаточные отношения кинематических связей дополнительных зубчатых 30 колес с ведомыми дисками фрикционных муфт соответственно предыдущей и последующей ступеней передач;

Пдв), Мдв1, Пдв2 И Мдв2 СООтВЕТСтВЕНно число оборотов и крутящие моменты 35 двигателя на граничных точках рабочегодиапазона механической характеристики;

4 коз ффи ци45д

>PË (г2 — г1 ) ент пропорциональности в рабочей харак- 40 теристике фрикционной муфты; д — гарантированный зазор между ведущими и ведомыми дисками фрикционной муфты;

m — число рабочих поверхностей дисков муфты; ,Й "я 3 кост ь жидкости; г и г2 — соответственно внутренний и наружный радиусы рабочих поверхностей дисков;

st= 3,14...

Автоматическая передача работает следующим образом.

В исходном положении (холостой режим) между ведущими 11-13 и ведомыми

14-16 дисками фрикционных муфт имеются достаточно большие торцовые зазоры (фиг.1), так что трение в жидкости, заполняющей зазоры от системы смазки (не показана), не достаточно для передачи крутящего момента от входного вала 1 к выходному валу 2 (для движения, например, транспортного средства).

Для трогания с места транспортного средства перемещают рычагом 24 нажимной диск 25 до упора в ограничитель 21.

Между ведущими 11 и ведомыми 14 дисками фрикционной муфты образуются малые зазоры д. В рабочей жидкости, находящейся между дисками 11 и 14, создается вяэкостное трение, в результате которого муфта начинает передавать крутящий момент от ведущих к ведомым дискам. Далее крутящий момент передается колесу 3, сцепленному с ним колесу 4 и через муфту 9 свободного хода — на выходной вал 2, Транспортное средство трогается с места на первой ступени передач. При трогании с места и в начале разгона средства крутящий момент двигателя имеет максимальную величину, а обороты входного вала 1 малы, Поэтому относительные обороты ведущих

11 и ведомых 14 дисков достаточно велики, и колесо 30, вращаемое колесом 34, связанным с колесом 4, отстает по оборотам от входного вала 1. Это приводит к тому, что винт 19 эа счет трения кулачка 38 по фрикционной поверхности 40 стремится повернуться относительно входного вала 1 таким образом, что отодвигает гайку 17 от дисков

12, 15 фрикционной муфты второй ступени передач. Нажимной диск 26 оказывается отодвинутым от дисков 12 и 15, между которыми сохраняется большой зазор. Фрикционная муфта второй ступени остается выключенной и крутящий момент не передает. Точно так же отключена фрикционная муфта третьей ступени.

По мере разгона транспортного средства уменьшается передаваемый дисками 12,.

1608385

Пв вм пвщ

15 крутящий момент и увеличиваются обороты входного вала 1. При этом уменьшается разность оборотов ведущих и ведомых дисков 12, 15, т.е, уменьшается коэффициент скольжения фрикционной муфты где пещ — обороты ведущих дисков 12; пвм — обороты ведомых дисков 15.

Обороты колеса 30 и входного вала 1 сначала выравниваются, а затем колесо 30 начинает обгонять входной вал 1, тогда кулачок 38 эа счет трения по поверхности 40 начинает поворачивать связанный с ним винт 19. и передвигать гайку 17 в сторону дисков 12 и 15. Связанный с гайкой 17 через пружины 28 нажимной диск 26 перемещается до упора в ограничитель 22; причем пружины 28 продолжают сжиматься, а гайка 17 перемещаться до тех пор, пока кольцевой зацеп 46 не повернет вилку 44. Тогда, воздействуя через подпружиненный шарик 48, вилка 44 резко поворачивает кулачок 38 так, что он выходит из контакта с поверхностью

40 и входит в контакт с поверхностью 41 (фиг.2). Все это время зазор между дисками

12 и 15 малый, следовательно, фрикционная муфта второй ступени передает крутящий момент, а обороты входного вала 1 и ведомых дисков 15 выравниваются, пока не установится между дисками 12 и 15 коэффициент скольжения, соответствующий крутящему моменту двигателя. При этом за счет переходных процессов возможен некоторый поворот винта 19 относительно вала 1 в обратном направлении, но выключение фрикцион ной муфты второй ступени не происходит благодаря запасу хода пружин 28, По мере дальнейшего разгона транспортного средства обороты выходного вала 2 становятся больше оборотов. колеса 4, и муфта

9 свободного хода отключается. Фрикционная муфта первой ступени перестает передавать крутящий момент, и вся мощность двигателя идет через фрикционную муфту второй ступени, колеса 5 и 6 и муфту 10 свободного хода. При дальнейшем увеличении скорости движения транспортного средства увеличиваются обороты ведомых дисков 15 и уменьшается их коэффициент скольжения. При этом колесо 32, связанное кинематически с ведомыми дисками 15 через колеса 36, 6 и 5, уравнивается по оборотам с входным валом 1, а затем начинает обгонять его. Винт 20 начинает поворачиваться относительно вала 1 за счет трения кулачка 39 по поверхности 42. Гайка 18 сме5

55 щается по резьбе винта 20 и через пружины

29 прижимает нажимной диск 27 к ограничителю 23. Включается фрикционная муфта третьей ступени и начинает передавать крутящий момент от входного вала 1 через диски 13 и 16 и колеса 7 и 8 на выходной вал

2. Одновременно кольцевой зацеп 47 поворачивает вилку 45 и через подпружиненный шарик 49 прижимает кулачок 39 к поверхности 43, При разгоне транспортного средства обороты вала 2 становятся больше оборотов колеса 6, и муфта 10 свободного хода отключается.

Если возрастает нагрузка на выходном валу 2, замедляется вращение дисков 16 и возрастает крутящий момент на фрикционной муфте третьей ступени. Колесо 33, приводимое во вращение от выходного вала 2 через колесо 37, уравнивается по оборотам с входным валом 1, а затем начинает вращаться медленнее его. Гайка 18 отодвигается винтом 20, который вращается за счет трения кулачка 39 по поверхности 43. В результате отодвигается нажимной диск 27, диски 13 и 16 расходятся, образуя большие зазоры, и фрикционная муфта третьей ступени перестает передавать крутящий момент.

При этом кольцевой зацеп 47 поворачивает вилку 45 и через подпружиненный шарик 49 резко псреводит кулачок 39 B соприкосновение с поверхностью 42. Вал 2 замедляет вращение до совпадения оборотов с колесом 6. Тогда включается муфта 10 свободного хода, и работает вторая ступень передач, При дальнейшем возрастании нагрузки на выходном валу 2 последовательность выключения фрикционной муфты второй ступени аналогична выключению муфты третьей ступени, При малом зазоре д (фиг.3) между их дисками передаваемый муфтами крутящий момент (за счет вязкостного трения в жидкости) находится в прямо пропорциональной зависимости от относительных оборотов Л и между дисками, В случае совместной работы передачи с имеющим заданную механическую характеристику двигателем (фиг.4) предложенный выбор передаточных отношений (ii>, и и jö) обеспечивает на основе учета укаэанных характеристик оптимальное распределение диапазонов работы фрикционных муфт в границах диапазона работы двигателя как с точки зрения качества муфт, так и с точки зрения плавности переключений.

Формула изобретения

1. Автоматическая. передача, содержащая валы, последовательно размещенные

1608385

10 на них образующие ступени передач и разъединяемые с валами зубчатые колеса, управляемые фрикционные муфты для разъединения колес каждой ступени с валом в виде пакетов соосных осеподвижных ведущих и ведомых дисков и устройство для автоматического управления муфтами в виде размещенных на одном валу с каждой из муфт, кроме муфты первой ступени передач, механизмов с кинематической парой винтгайка для передвижения дисков с помощью одного из элементов пары, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения надежности и долговечности за счет уменьшения потерь на трение и износ в фрикционных муфтах при переключении передач, она снабжена установленным в каждой фрикционной муфте ограничителем осевого перемещения дисков в направлении друг к другу для обеспечения гарантированных зазоров между ними, а упомянутые зазоры заполнены жидкостью.

2. Передача по п.1, отл ича ющаяс я тем, что механизмы устройства для автоматического управления фрикционными муфтами выполнены в виде установленных на одном валу с ними с возможностью вращения относительно вала и друг друга пар дополнительных зубчатых колес и связанных с другими элементами кинематических пар винт — гайка фрикционных элементов для поочередного взаимодействия с торца- ми пар дополнительных зубчатых колес, каждое из пары последних кинематически связано с ведомыми дисками фрикционных муфт соседних ступеней передач, а каждый фрикционный элемент механизма устройства для автоматического управления фрикционными муфтами кинематически связан с передвигаемыми дисками муфт для управления упомянутым посредством взаимодействием его с торцами дополнительных зубчатых колес, 3. Передача по п.2, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что для совместной работы с имеющим заданную механическую характеристику двигателем передАточные отношения соседних ступеней передач и передаточные отношения кинематических связей дополнительных зубчатых колес с ведомыми дисками фрикционных муфт выбраны из соатноше5 ний

Мдв1 пдв1 К

Мдв2

ПДв2

Пдв2

Jl =

Мдв2 пдв2 ——

15

Мдв1 пдв

20 где! l,! и — передаточные отношения соответственно предыдущей и последующей из двух последовательно размещенных соседних ступеней передач;

25 Jt, Jll — передаточные отношения кинематических связей дополнительных зубчатых колес с ведомыми дисками фрикционных муфт соответственно предыдущей и последующей ступеней передач;

30 пдв), Мдв), пдв2 и Мдв2 — COOTBeTCTBBHно числа оборотов и крутящие моменты двигателя на граничных точках рабочего диапазона механической характеристики;

45д

35 4 4 гп@л (г2 — г1 ) ент пропорциональности в рабочей характеристике фрикционной муфты; д — гарантированный зазор между ведущими и ведомыми дисками фрикционной муфты;

m — число рабочих поверхностей дисков муфты; ,и — вязкость жидкости;

r> и г2 — соответственно внутренний и наружный радиусы рабочих поверхностей дисков.

1608385

1608385 уЮ.Z

ЧЬгЗ

nor

Щдф

Составитель 8.Сергеев

Техред M.Моргентал Корректор С.Шекмар

Редактор О.Головач

Заказ 3604 Тираж 488 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101