Гидродинамический преобразователь крутящего момента для коробки передач
Изобретение относится к области автотранспортного машиностроения и касается конструкции элементов ступенчатой планетарной коробки передач, используемой в автоматических трансмиссиях транспортных средств. Гидродинамический преобразователь крутящего момента состоит из корпуса 1, насосного колеса 2, жестко связанного с корпусом 1, турбинного колеса 3, реактора 4, муфты свободного хода 5, опорной втулки 6, приводной втулки 7, не менее двух гасителей крутильных колебаний 8, не менее трех элементов крепления 9 корпуса к приводному агрегату и блокировочной фрикционной управляемой муфты, состоящей из барабана 10, поршня 11, диска 12, не менее трех стальных дисков 13 и не менее двух фрикционных дисков 14, крепежных элементов 15, подшипника скольжения 16. Корпус 1 жестко связан с элементами крепления 9 к приводному агрегату и жестко связан с насосным колесом 2. К внутренней поверхности корпуса 1 соосно приварен барабан 10 фрикционной управляемой муфты, барабан выполнен ступенчатой формы, при этом на внутренней поверхности большего диаметра барабана, обращенной к турбинному колесу 3, выполнены шлицы для установки стальных дисков 13, а на внутренней поверхности меньшего диаметра барабана, обращенной к корпусу, образована плоская поверхность для опирания поршня 11. Реактор 4 расположен между насосным колесом 2 и турбинным колесом 3 и через муфту свободного хода 5 связан с картером коробки передач. Насосное колесо 2, турбинное колесо 3, реактор оснащены лопатками. На оси вращения корпуса 1 во внешнюю сторону выполнено круговое углубление, во внутреннюю часть которого запрессована опорная втулка 6 для приводного вала коробки передач, имеющая внутреннее осевое отверстие, в котором установлен подшипник скольжения 16. Опорная втулка 6 выполнена ступенчатой, на ее внешней поверхности выполнены шлицы для соединения с поршнем 11 фрикционной управляемой муфты. Турбинное колесо 3 одновременно связано крепежными элементами 15 с приводной втулкой для входного вала коробки передач и диском 12, в котором установлен по крайней мере один гаситель крутильных колебаний 8 и на наружной поверхности которого выполнены шлицы для установки фрикционных дисков 14 фрикционной управляемой муфты. Приводная втулка 7 отделена от опорной втулки 6, с одной стороны, и муфты свободного хода 5, с другой стороны, упорными подшипниками. Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик за счет уменьшения габаритов и количества деталей и увеличения ресурса. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области автотранспортного машиностроения и касается конструкции элементов ступенчатой планетарной коробки передач, которая может быть использована в автоматических трансмиссиях, управляемых с помощью электронного блока и гидравлики и предназначенных для транспортных средств.
В состав автоматической трансмиссии входит гидродинамический преобразователь крутящего момента (гидротрансформатор), в котором кинетическая энергия рабочей жидкости используется для передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя на входное звено коробки передач. Далее расположена, как правило, коробка передач планетарного типа, обеспечивающая изменение крутящего момента на движителе и его частоты вращения. Коробка передач планетарного типа состоит из планетарных рядов и фрикционных элементов управления. Фрикционные элементы управления по своему назначению делятся на две группы: тормоза и муфты. Фрикционные муфты соединяют элементы планетарного механизма между собой. Фрикционные тормоза соединяют элементы планетарного механизма с картером коробки передач.
Гидротрансформатор состоит из насосного колеса, турбинного колеса и реактора. Двигатель приводит во вращение насосное колесо. Масло, находящееся между лопатками насосного колеса, под действием центробежной силы устремляется к его периферийной части и за счет специального профиля поперечного сечения насосного колеса попадает на турбинное колесо. На турбинном колесе масло отдает часть своей энергии, способствуя тем самым его вращению. На выходе из турбинного колеса масло сразу попадает в реактор, где с помощью лопаток специального профиля изменяет направление движения и попадает в насосное колесо. Реактор связан с картером через муфту свободного хода и служит для поворота вектора скорости выходящего из турбинного колеса потока масла таким образом, чтобы он совпадал с направлением вектора скорости вращения насосного колеса. В этом случае часть энергии, которой обладает поток после выхода из турбинного колеса, отдается насосному колесу и следовательно увеличивается кинетическая энергия масла, находящегося между лопатками насосного колеса. За счет этого возникает эффект увеличения момента на турбинном колесе по сравнению с тем моментом, который подводится к насосному колесу от двигателя. Для блокировки в гидротрансформаторах применяется фрикционная муфта, связывающая турбинное и насосное колесо.
Использование коробок передач, планетарного типа, в автоматических трансмиссиях транспортных средств обусловлено возможностью получения малогабаритной компактной по компоновке конструкции, легко вписывающейся в ограниченное габаритами кузова пространство. Использование в коробках передач гидротрансформаторов обусловлено их возможностью бесступенчато и автоматически в зависимости от изменения внешней нагрузки изменять передаточное отношение частоты вращения турбинного (ведомого) колеса к частоте вращения насосного (ведущего) колеса.
Известен гидродинамический преобразователь крутящего момента для коробки передач, содержащий насосное колесо, соединяемое прочно при кручении с приводным валом приводного агрегата, турбинное колесо, соединяемое прочно при кручении с приводным валом приводимой ветви, а также реактор, установленный между насосным и турбинным колесами, картер, а также гаситель крутильных колебаний, действующий между приводным валом и входным валом, насосное и турбинное колесо установлены в корпусе, насосное колесо имеет возможность поворота относительно картера (RU, №2246059, F 16 H 41/04, опубл. 10.02.2005 г.).
Недостатками данного гидродинамического преобразователя крутящего момента являются большие габариты, низкая технологичность, низкий ресурс блокировочной фрикционной муфты, большое количество деталей, что усложняет процесс сборки.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по изменению конструкции гидродинамического преобразователя крутящего момента для обеспечения возможности его использования в автоматических коробках передач.
Достигаемый при этом технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик за счет уменьшения количества деталей, а следовательно, его габаритов, и увеличения ресурса блокировочной муфты.
Указанный технический результат достигается тем, что в гидродинамическом преобразователе крутящего момента для коробки передач, содержащем корпус, который связан с насосным колесом, связываемое с приводным валом приводного агрегата турбинное колесо, связываемое с приводным валом коробки передач, реактор, установленный между насосным колесом и турбинным колесом, по меньшей мере один гаситель крутильных колебаний, фрикционную управляемую муфту, связывающую корпус и турбинное колесо, муфту свободного хода, связывающую реактор с валом насоса, который жестко связан с корпусом коробки передач, к внутренней поверхности корпуса приварен барабан фрикционной управляемой муфты, барабан выполнен ступенчатой формой, при этом на внутренней поверхности большего диаметра барабана, обращенной к турбинному колесу, выполнены шлицы для установки фрикционных дисков, а на внутренней поверхности меньшего диаметра барабана, обращенной к корпусу, образована плоская поверхность для опирания поршня, на оси вращения корпуса во внешнюю сторону выполнено круговое углубление, снаружи которого выполнен технологический пояс для центрирования гидродинамического преобразователя крутящего момента при установке, во внутреннюю часть кругового углубления запрессована опорная втулка для приводного вала коробки передач, имеющая внутреннее осевое отверстие, в котором установлен подшипник скольжения, в боковых стенках опорной втулки приводного вала выполнены каналы подачи масла в полость, образованную между корпусом и поршнем фрикционной управляемой муфты, опорная втулка выполнена ступенчатой, на внешней поверхности которой выполнены шлицы для соединения с поршнем фрикционной управляемой муфты и канавка, в которой установлено уплотнительное кольцо, турбинное колесо одновременно связано крепежными элементами с приводной втулкой для входного вала коробки передач и диском, в котором установлен по крайней мере один гаситель крутильных колебаний и на наружной поверхности которого выполнены шлицы для установки фрикционных дисков фрикционной управляемой муфты, приводная втулка имеет осевое сквозное отверстие, в котором выполнены шлицы, приводная втулка отделена от опорной втулки, с одной стороны, и муфты свободного хода, с другой стороны, упорными подшипниками, а по наружному диаметру корпуса приварено по меньшей мере три элемента крепления к приводному агрегату.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Оснащение фрикционной управляемой муфты четырьмя и более парами трения дисков позволит увеличить ресурс работы муфты.
Оснащение фрикционной управляемой муфты фрикционными дисками или стальными дисками волнообразной формы позволяет уменьшить время, необходимое для размыкания фрикционной муфты.
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата приведенной совокупностью признаков.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, где показан вид гидродинамического преобразователя крутящего момента в разрезе.
Согласно настоящего изобретения гидродинамический преобразователь крутящего момента для коробки передач содержит корпус, который связан с насосным колесом, связываемое с приводным валом приводного агрегата турбинное колесо, связываемое с приводным валом коробки передач, реактор, установленный между насосным колесом и турбинным колесом, по меньшей мере один гаситель крутильных колебаний, фрикционную управляемую муфту, связывающую корпус и турбинное колесо, муфту свободного хода, связывающую реактор с валом насоса, который жестко связан с корпусом коробки передач.
К внутренней поверхности корпуса приварен барабан фрикционной управляемой муфты, барабан выполнен ступенчатой формы, при этом на внутренней поверхности большего диаметра барабана, обращенной к турбинному колесу, выполнены шлицы для установки фрикционных дисков, а на внутренней поверхности меньшего диаметра барабана, обращенной к корпусу, образована плоская поверхность для опирания поршня.
На оси вращения корпуса во внешнюю сторону выполнено круговое углубление, снаружи которого выполнен технологический пояс для центрирования гидродинамического преобразователя крутящего момента при установке, во внутреннюю часть кругового углубления запрессована опорная втулка для приводного вала коробки передач, имеющая внутреннее осевое отверстие, в котором установлен подшипник скольжения, в боковых стенках опорной втулки приводного вала выполнены каналы подачи масла в полость, образованную между корпусом и поршнем фрикционной управляемой муфты, опорная втулка выполнена ступенчатой, на внешней поверхности которой выполнены шлицы для соединения с поршнем фрикционной управляемой муфты и канавка, в которой установлено уплотнительное кольцо.
Турбинное колесо одновременно связано крепежными элементами с приводной втулкой для входного вала коробки передач и диском, в котором установлен по крайней мере один гаситель крутильных колебаний и на наружной поверхности которого выполнены шлицы для установки фрикционных дисков фрикционной управляемой муфты.
Приводная втулка имеет осевое сквозное отверстие, в котором выполнены шлицы, приводная втулка отделена от опорной втулки, с одной стороны, и муфты свободного хода, с другой стороны, упорными подшипниками, а по наружному диаметру корпуса приварено по меньшей мере три элемента крепления к приводному агрегату.
Для получения возможности по увеличению ресурса фрикционной управляемой муфты по первому примеру реализации гидродинамического преобразователя крутящего момента используется четыре и более пар трения дисков, составленных из фрикционных и стальных дисков.
Для получения возможности по уменьшению времени, необходимого для размыкания фрикционной управляемой муфты по первому примеру реализации гидродинамического преобразователя крутящего момента, фрикционные диски выполнены волнообразной формы.
Для получения возможности по уменьшению времени, необходимого для размыкания фрикционной управляемой муфты по первому примеру реализации гидродинамического преобразователя крутящего момента, стальные диски выполнены волнообразной формы.
Ниже рассматривается пример конкретного исполнения гидродинамического преобразователя крутящего момента.
Гидродинамический преобразователь крутящего момента состоит из корпуса 1, насосного колеса 2, жестко связанного с корпусом 1, турбинного колеса 3, реактора 4, муфты свободного хода 5, опорной втулки 6, приводной втулки 7, не менее двух гасителей крутильных колебаний 8, не менее трех элементов крепления 9 корпуса к приводному агрегату и блокировочной фрикционной управляемой муфты, состоящей из барабана 10, поршня 11, диска 12, не менее трех стальных дисков 13 и не менее двух фрикционных дисков 14, крепежных элементов 15, подшипника скольжения 16.
Корпус 1 жестко связан с элементами крепления 9 к приводному агрегату и жестко связан с насосным колесом 2. К внутренней поверхности корпуса 1 соосно приварен барабан 10 фрикционной управляемой муфты, барабан выполнен ступенчатой формы, при этом на внутренней поверхности большего диаметра барабана, обращенной к турбинному колесу 3, выполнены шлицы для установки стальных дисков 13, а на внутренней поверхности меньшего диаметра барабана, обращенной к корпусу, образована плоская поверхность для опирания поршня 11. Реактор 4 расположен между насосным колесом 2 и турбинным колесом 3 и через муфту свободного хода 5 связан с картером коробки передач. Насосное колесо 2, турбинное колесо 3, реактор оснащены лопатками.
На оси вращения корпуса 1 во внешнюю сторону выполнено круговое углубление, во внутреннюю часть которого запрессована опорная втулка 6 для приводного вала коробки передач, имеющая внутреннее осевое отверстие, в котором установлен подшипник скольжения 16. Опорная втулка 6 выполнена ступенчатой, на ее внешней поверхности выполнены шлицы для соединения с поршнем 11 фрикционной управляемой муфты.
Турбинное колесо 3 одновременно связано крепежными элементами 15 с приводной втулкой для входного вала коробки передач и диском 12, в котором установлен по крайней мере один гаситель крутильных колебаний 8 и на наружной поверхности которого выполнены шлицы для установки фрикционных дисков 14 фрикционной управляемой муфты.
Приводная втулка 7 отделена от опорной втулки 6, с одной стороны, и муфты свободного хода 5, с другой стороны, упорными подшипниками.
Такое выполнение гидродинамического преобразователя крутящего момента по сравнению с известными гидродинамическими преобразователями крутящего момента, используемыми на коробках передач типа AISIN WARNER TR-60SN, MERCEDES 7-G TRONIC, позволяет получить конструкцию гидродинамического преобразователя крутящего момента, которая позволяет осуществлять блокировку гидродинамического преобразователя крутящего момента во всем диапазоне частот вращения насосного колеса и турбинного колеса за счет использования многодисковой фрикционной муфты, что увеличивает ресурс гидродинамического преобразователя крутящего момента, выполнение рабочей поверхности поршня фрикционной муфты на барабане сделало конструкцию более технологичной, жесткая связь насосного колеса с корпусом позволила уменьшить число деталей конструкции, тем самым упростив процесс сборки.
Предлагаемый согласно изобретению гидродинамический преобразователь крутящего момента работает следующим образом.
При включении двигателя транспортного средства начинает вращаться корпус 1 и связанное с ним насосное колесо 2 гидродинамического преобразователя крутящего момента.
Масло, находящееся между лопатками насосного колеса, под действием центробежной силы устремляется к его периферийной части и за счет специального профиля поперечного сечения насосного колеса попадает на турбинное колесо 3. Турбинное колесо 3 начинает вращаться и передает вращение на связанную с ним через крепежные элементы 15 приводную втулку 7, которая через шлицы, которые выполнены во внутреннем отверстии приводной втулки 7, передает вращение на входной вал коробки передач. Этими же крепежными элементами с турбинным колесом 3 связан диск 12, в котором установлены гасители крутильных колебаний 8, а на наружном диаметре выполнены шлицы для фрикционных дисков 14. Крутильные колебания, возникающие в процессе эксплуатации гидродинамического преобразователя крутящего момента, с турбинного колеса 3 передается на диск 12, связанный с турбинным колесом 3 крепежными элементами 15, и гасятся гасителями крутильных колебаний 8, которые установлены в диске 12.
На турбинном колесе 3 масло отдает часть своей энергии, способствуя тем самым его вращению. На выходе из турбинного колеса масло сразу попадает в реактор 4, где с помощью лопаток специального профиля изменяет направление движения и попадает в насосное колесо. Реактор 4 имеет связь с картером коробки передач через муфту свободного хода 5 и служит для поворота вектора скорости выходящего из турбинного колеса 3 потока масла таким образом, чтобы он совпадал с направлением вектора скорости вращения насосного колеса. Для блокировки гидродинамического преобразователя крутящего момента применяется многодисковая фрикционная муфта, связывающая турбинное колесо 3 и насосное колесо 2. Масло через отверстие во входном валу коробки передач под давлением подается через каналы, выполненные в опорной втулке 6, в пространство между поршнем 11 и корпусом 1. Поршень 11 приходит в движение в осевом направлении и сжимает пакет стоящих друг за другом стальных дисков 13 и фрикционных дисков 14. Стальные диски 13 имеют шлицевое соединение с барабаном 10, который жестко связан с корпусом 1, который в свою очередь жестко связан с насосным колесом 2. Фрикционные диски 14 имеют шлицевое соединение с диском 12, который через крепежные элементы 15 связан с турбинным колесом 3. Таким образом, когда поршень 11 сжимает фрикционные диски 14 и стальные диски 13, угловая скорость насосного колеса 2 становится равной угловой скорости турбинного колеса, а следовательно, и угловой скорости приводного агрегата. Трансформации крутящего момента не происходит.
Настоящее изобретение позволяет в коробках передач, при изменении частоты вращения приводного агрегата автоматически изменять значение крутящего момента в зависимости от приложенной к ведомому валу внешней нагрузки, а при необходимости переводить гидродинамический преобразователь крутящего момента в режим блокировки.
Настоящее изобретение промышленно применимо, так как для его реализации не требуется специальной новой технологии и специального оборудования, кроме тех, что используются в машиностроении в производстве редукторов, в том числе и планетарных.
1. Гидродинамический преобразователь крутящего момента для коробки передач, содержащий корпус, который связан с насосным колесом и с приводным валом приводного агрегата, турбинное колесо, связанное с приводным валом коробки передач, реактор, установленный между насосным колесом и турбинным колесом, по меньшей мере один гаситель крутильных колебаний, фрикционную управляемую муфту, связывающую корпус и турбинное колесо, муфту свободного хода, связывающую реактор с валом насоса, который жестко связан с корпусом коробки передач, отличающийся тем, что к внутренней поверхности корпуса приварен барабан фрикционной управляемой муфты, барабан выполнен ступенчатой формы, при этом на внутренней поверхности большего диаметра барабана, обращенной к турбинному колесу, выполнены шлицы для установки фрикционных дисков, а на внутренней поверхности меньшего диаметра барабана, обращенной к корпусу, образована плоская поверхность для опирания поршня, на оси вращения корпуса во внешнюю сторону выполнено круговое углубление, снаружи которого выполнен технологический пояс для центрирования гидродинамического преобразователя крутящего момента при установке, во внутреннюю часть кругового углубления запрессована опорная втулка для приводного вала коробки передач, имеющая внутреннее осевое отверстие, в котором установлен подшипник скольжения, в боковых стенках опорной втулки приводного вала выполнены каналы подачи масла в полость, образованную между корпусом и поршнем фрикционной управляемой муфты, опорная втулка выполнена ступенчатой, на внешней поверхности которой выполнены шлицы для соединения с поршнем фрикционной управляемой муфты и канавки, в которой установлено уплотнительное кольцо, турбинное колесо одновременно связано крепежными элементами с приводной втулкой для входного вала коробки передач и диском, в котором установлен по крайней мере один гаситель крутильных колебаний и на наружной поверхности которого выполнены шлицы для установки фрикционных дисков фрикционной управляемой муфты, приводная втулка имеет осевое сквозное отверстие, в котором выполнены шлицы, приводная втулка отделена от опорной втулки - с одной стороны, и муфты свободного хода - с другой стороны, упорными подшипниками, а по наружному диаметру корпуса приварено по меньшей мере три элемента крепления к приводному агрегату.
2. Гидродинамический преобразователь крутящего момента для коробки передач по п.1, отличающийся тем, что фрикционная управляемая муфта имеет от четырех и более пар трения дисков, составленных из фрикционных и стальных дисков.
3. Гидродинамический преобразователь крутящего момента для коробки передач по п.2, отличающийся тем, что фрикционные диски выполнены волнообразной формы.
4. Гидродинамический преобразователь крутящего момента для коробки передач по п.2, отличающийся тем, что стальные диски выполнены волнообразной формы.
