RU2158860C2 - Automatic gear-box - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: automatic gear-box has drive and driven spiral gears, multidisc clutch, hydraulic cylinder body, hydraulic cylinder piston, internal drum, and bushing arranged between drum and driven spiral gear in radial direction. Bushing is coupled loosely to internal drum by means of straight-tooth slits and to drum, through spiral slits. Direction of slope of bushing slits is opposite to direction of slope of teeth of driven spiral gear. Such installation of bushing creates auxiliary axial force for multidisc clutch compression, thus reducing required pressure in hydraulic cylinder. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкции автоматических коробок передач. The invention relates to mechanical engineering, in particular to the design of automatic transmissions.

Известна конструкция автоматической коробки передач с цилиндрической передачей и многодисковым сцеплением, где внутренний барабан выполнен как единое целое с ведомой косозубой шестерней цилиндрической передачи [1]. Осевая сила для включения многодискового сцепления в передаче создается гидроцилиндром. Недостатком такой конструкции является большая величина давления жидкости в гидроцилиндре, необходимая для создания осевой силы, обеспечивающей включение сцепления. A known design of an automatic transmission with a cylindrical gear and multi-plate clutch, where the inner drum is made as a unit with the driven helical gear of the cylindrical gear [1]. The axial force for engaging the multi-plate clutch in the gear is created by the hydraulic cylinder. The disadvantage of this design is the large amount of fluid pressure in the hydraulic cylinder, which is necessary to create an axial force that enables engagement.

Известна другая конструкция автоматической коробки передач с цилиндрической передачей и многодисковым сцеплением, где внутренний барабан неподвижно соединен прямозубым шлицем соединением с ведомой косозубой шестерней цилиндрической передачи [2]. Осевая сила для включения многодискового сцепления в передаче создается гидроцилиндром. Эта конструкция наиболее близка к изобретению по технической сущности и достигаемому результату. Known for another design of an automatic transmission with a cylindrical gear and multi-plate clutch, where the inner drum is fixedly connected by a spur notch by connecting to a driven helical gear of a cylindrical gear [2]. The axial force for engaging the multi-plate clutch in the gear is created by the hydraulic cylinder. This design is closest to the invention in technical essence and the achieved result.

Недостатком такой конструкции также является большая величина давления жидкости в гидроцилиндре, необходимая для создания осевой силы, обеспечивающей включение сцепления. The disadvantage of this design is also the large amount of fluid pressure in the hydraulic cylinder, which is necessary to create an axial force that enables engagement.

Данное изобретение решает задачу уменьшения потребного давления в гидроцилиндре. Эта задача решается за счет установки между ведомой косозубой шестерней и внутренним барабаном, в радиальном направлении, подвижной втулки, имеющей прямозубые шлицы со стороны ведомой косозубой шестерни и косозубые шлицы со стороны внутреннего барабана, при этом направлении наклона шлиц противоположно направлению наклона зубьев ведомой шестерни. При передаче крутящего момента осевая сила, возникающая в косозубом шлицевом соединении втулка - внутренний барабан и действующая на втулку, направлена в ту же сторону, что и осевая сила в гидроцилиндре; и в ту же сторону, что и осевая сила, возникающая в зацеплении с ведущей косозубой шестерней и действующая на ведомую косозубую шестерню. Сложение осевых сил в косозубом шлицевом соединении втулка - внутренний барабан и в зацеплении ведущей и ведомой косозубых шестернях с осевой силой в гидроцилиндре позволит уменьшить осевую силу, действующую в гидроцилиндре, а следовательно, и величину давления в нем без изменения суммарной осевой силы, необходимой для включения многодискового сцепления. Действие вышеперечисленных осевых сил в одном направлении обеспечивается, в каждой ступени, расположением по разную сторону от ведомой косозубой шестерни поршня гидроцилиндра и многодискового сцепления. This invention solves the problem of reducing the required pressure in the hydraulic cylinder. This problem is solved by installing between the driven helical gear and the inner drum, in the radial direction, a movable sleeve having spur slots on the side of the driven helical gear and helical slots on the side of the inner drum, while the direction of inclination of the splines is opposite to the direction of inclination of the teeth of the driven gear. When transmitting torque, the axial force arising in the helical spline connection of the sleeve — the inner drum and acting on the sleeve — is directed in the same direction as the axial force in the hydraulic cylinder; and in the same direction as the axial force arising in engagement with the leading helical gear and acting on the driven helical gear. The addition of axial forces in a helical spline connection between the sleeve and the inner drum and in engagement of the driving and driven helical gears with the axial force in the hydraulic cylinder will reduce the axial force acting in the hydraulic cylinder, and therefore the pressure in it without changing the total axial force necessary to enable multi-plate clutch. The action of the above axial forces in one direction is provided, in each stage, by an arrangement on different sides of the driven helical gear of the hydraulic cylinder piston and multi-plate clutch.

Автоматическая коробка передач может содержать любое количество ступеней, содержащих втулку с косозубыми шлицами. An automatic transmission may contain any number of stages containing a sleeve with helical slots.

На чертеже представлена конструкция двухступенчатой автоматической коробки передач. The drawing shows the design of a two-stage automatic transmission.

Автоматическая коробка передач состоит из ведущего вала 1, ведомого вала 2, корпусов гидроцилиндров 3 и 4, неподвижно соединенных с ведомым валом 2, поршней гидроцилиндров 5 и 6, отжимных пружин 7 и 8, ведущих косозубых шестерен повышенной 9 и пониженной 10 передач, неподвижно соединенных с ведущим валом 1; ведомых косозубых шестерен повышенной 11 и пониженной 12 передач; втулок повышенной 13 и пониженной 14 передач; внутренних барабанов повышенной 15 и пониженной 16 передач; многодисковых сцеплений повышенной 17 и пониженной 18 передач; втулки сцепления 19, неподвижно соединенной с ведомым валом 2, и игольчатых подшипников 20 и 21. Втулка повышенной передачи 13 соединена подвижно с внутренним барабаном повышенной передачи 15 через косозубые шлицы с углом β. Втулка пониженной передачи 14 соединена подвижно с внутренним барабаном повышенной передачи 16 через косозубые шлицы с углом α. Также обе втулки 13 и 14 соединены подвижно прямозубыми шлицами с ведомыми косозубыми шестернями 11 и 12. An automatic transmission consists of a drive shaft 1, a driven shaft 2, hydraulic cylinder housings 3 and 4, fixedly connected to the driven shaft 2, hydraulic pistons 5 and 6, squeezing springs 7 and 8, helical gears with increased 9 and low 10 gears, fixedly connected with drive shaft 1; driven helical gears increased 11 and reduced 12 gears; bushings increased 13 and reduced 14 gears; internal drums increased 15 and 16 reduced gears; multi-plate clutches increased 17 and reduced 18 gears; the clutch sleeve 19 fixedly connected to the driven shaft 2, and the needle bearings 20 and 21. The overdrive bush 13 is movably connected to the inner drum of the overdrive 15 through helical slots with an angle β. The lower gear sleeve 14 is movably connected to the inner drum of the high gear 16 through helical slots with an angle α. Also, both bushings 13 and 14 are connected movably by spur slots with driven helical gears 11 and 12.

При отсутствии давления в полостях под поршнями 5 и 6 многодисковые сцепления 17 и 18 выключены и момент с ведущего вала 1 не передается на ведомый вал 2. Ведомый вал 2 не вращается, а внутренние барабаны сцепления 15 и 16 вместе с установленными на них втулками 13 и 14 и ведомыми косозубыми шестернями 11 и 12 вращаются совместно с ведущим валом 1. If there is no pressure in the cavities under the pistons 5 and 6, the multi-plate clutches 17 and 18 are turned off and the moment from the drive shaft 1 is not transmitted to the driven shaft 2. The driven shaft 2 does not rotate, and the internal clutch drums 15 and 16 together with the bushings 13 and 14 and driven helical gears 11 and 12 rotate together with the drive shaft 1.

При включении пониженной передачи в полость под поршень 6 из системы управления подается давление; при этом возникает осевая сила F_гн, которая сжимает сцепление 18 через ведомую косозубую шестерню 12. При этом с ведущего вала 1 на ведомый вал 2 последовательно через ведомую косозубую шестерню 12, втулку 14, внутренний барабан сцепления 16, многодисковое сцепление 18, втулку сцепления 19 начнет передаваться крутящий момент по величине, меньшей потребного. Ведомый вал 2 начнет вращаться, а многодисковое сцепление 18 начнет проскальзывать, так как осевая сила, вызванная гидроцилиндром, меньше потребной силы для включения многодискового сцепления 18. Внутренний барабан 16 при этом будет вращаться на игольчатом подшипнике 20 относительно втулки сцепления 19 и соединенного с ней ведомого вала 2. Передаваемый момент вызовет появление:
- осевой силы F_зн ведомой косозубой шестерне 12 от действия в косозубом зацеплении с ведущей шестерней 10;
- осевой силы F_шн на втулке 16 от действия в косозубом шлицевом соединении втулка - внутренний барабан.When a low gear is engaged, pressure is supplied to the cavity under the piston 6 from the control system; in this case, an axial force _Fn arises, which compresses the clutch 18 through the driven helical gear 12. In this case, from the drive shaft 1 to the driven shaft 2 sequentially through the driven helical gear 12, sleeve 14, the internal clutch drum 16, the multi-plate clutch 18, the clutch sleeve 19 torque will begin to be transmitted in a magnitude less than required. The driven shaft 2 will begin to rotate, and the multi-plate clutch 18 will begin to slip, since the axial force caused by the hydraulic cylinder is less than the required force to engage the multi-disk clutch 18. The inner drum 16 will then rotate on the needle bearing 20 relative to the clutch sleeve 19 and the driven follower shaft 2. The transmitted moment will cause the appearance of:
- axial force F _zn driven helical gear 12 from the action in helical gearing with the pinion gear 10;
- axial force F _SN on the sleeve 16 from the action in the helical spline connection of the sleeve - the inner drum.

Появление осевой силы F_зн, действующей в косозубом зацеплении, и осевой силы F_шн, действующей в косозубом шлицевом соединении, вызовет увеличение суммарной осевой силы, действующей на многодисковое сцепление 18, до необходимой величины, обеспечивающей передачу потребного крутящего момента. Проскальзывание многодискового сцепления 18 прекратится. Внутренний барабан 16 остановится относительно ведомого вала 2 и начнет вращаться совместно с ним.The appearance of the axial force F _zn acting in a helical gearing, and the axial force F _sn acting in a helical spline connection, will cause an increase in the total axial force acting on the multi-plate clutch 18 to the required value that ensures the transmission of the required torque. The slippage of the multi-plate clutch 18 will stop. The inner drum 16 will stop relative to the driven shaft 2 and begin to rotate with it.

При включении повышенной передачи в полость под поршень 5 из системы управления подается давление, а полость под поршнем 6 сообщается со сливом и под действием пружины 8 жидкость вытесняется из гидроцилиндра. При этом возникает осевая сила F_гп, которая сжимает сцепление 17 через ведомую косозубую шестерню 11, а осевая сила F_гн становится равной нулю. При этом с ведущего вала 1 на ведомый вал 2 последовательно через ведомую косозубую шестерню 11, втулку 13, внутренний барабан 15, многодисковое сцепление 17, корпус гидроцилиндра 3 начнет передаваться крутящий момент по величине, меньшей потребного. При этом многодисковое сцепление 17 начнет проскальзывать, так как осевая сила вызванная гидроцилиндром, меньше потребной силы для включения многодискового сцепления 17. Внутренний барабан 15 при этом будет вращаться на игольчатом подшипнике 21 относительно корпуса гидроцилиндра 3 и соединенного с ним ведомого вала 2. Передаваемый момент вызовет появление:
- осевой силы F_зп на ведомой косозубой шестерне 11 от действия в косозубом зацеплении с ведущей шестернью 9;
- осевой силы F_шп на втулке 15 от действия в косозубом шлицевом соединении втулка - внутренний барабан.When the overdrive is engaged, pressure is applied to the cavity under the piston 5 from the control system, and the cavity under the piston 6 communicates with the drain and, under the action of the spring 8, the liquid is forced out of the hydraulic cylinder. When this occurs, the axial force F _GP , which compresses the clutch 17 through the driven helical gear 11, and the axial force F _SN becomes equal to zero. In this case, from the drive shaft 1 to the driven shaft 2 sequentially through the driven helical gear 11, the sleeve 13, the inner drum 15, the multi-plate clutch 17, the hydraulic cylinder housing 3 will begin to transmit torque in magnitude smaller than the required one. In this case, the multi-plate clutch 17 will begin to slip, since the axial force caused by the hydraulic cylinder is less than the required force to engage the multi-plate clutch 17. In this case, the inner drum 15 will rotate on the needle bearing 21 relative to the hydraulic cylinder housing 3 and the driven shaft 2 connected to it. The transmitted moment will cause appearance:
- axial force F _sn on the driven helical gear 11 from the action in helical gearing with the driving gear 9;
- axial force F _SC on the sleeve 15 from the action in the helical spline connection of the sleeve - the inner drum.

Появление осевой силы F_зп, действующей в косозубом зацеплении, и осевой силы F_шп, действующей в косозубом шлицевом соединении, вызовет увеличение суммарной осевой силы, действующей на многодисковое сцепление 17, до необходимой величины, обеспечивающей передачу потребного крутящего момента. Проскальзывание многодискового сцепления 17 прекратится. Повышающая передача начнет передавать крутящий момент. При этом ведомый вал 2 станет увеличивать частоту вращения до частоты вращения внутреннего барабана 15 и начнет вращаться совместно с ним.The appearance of the axial force F _sn serving helical engagement and the axial force F _wn serving helical splined connection, will increase the total axial force acting on the multiplate clutch 17, to the desired value providing the required torque transfer. The slippage of the multi-plate clutch 17 will stop. The overdrive will begin to transmit torque. In this case, the driven shaft 2 will increase the rotational speed to the rotational speed of the inner drum 15 and will begin to rotate with it.

Как только ведомый вал 2 начнет увеличивать частоту вращения ведомая косозубая шестерня 12 выходит из зацепления с ведущей косозубой шестерней 10 в окружном направлении на величину бокового зазора в зацеплении. При этом момент прекращает передаваться через пониженную передачу, что приводит к уменьшению осевой силы в косозубом зацеплении F_зн и осевой силы в косозубом шлицевом соединении F_шн до нуля. Многодисковое сцепление 18 выключается, а внутренний барабан 16 вместе со втулкой 14 и ведомой косозубой шестернью 12 начинает свободно вращаться на игольчатом подшипнике 20 относительно втулки сцепления 19, соединенной с ведомым валом 2. Включается повышенная передача.As soon as the driven shaft 2 begins to increase the rotational speed, the driven helical gear 12 disengages from the driving helical gear 10 in the circumferential direction by the amount of lateral clearance in the engagement. In this case, the moment ceases to be transmitted through a lower gear, which leads to a decrease in the axial force in the helical gearing F _zn and the axial force in the helical gear splined joint F _шн to zero. The multi-plate clutch 18 is turned off, and the inner drum 16 together with the sleeve 14 and the driven helical gear 12 starts to rotate freely on the needle bearing 20 relative to the clutch sleeve 19 connected to the driven shaft 2. The overdrive is engaged.

Источники информации
1. Мзалов Н.Д., Трусов С.М. Гидромеханические коробки передач. М.: Машиностроение. 1971 год, стр. 153-161.Sources of information
1. Mzalov N.D., Trusov S.M. Hydromechanical gearboxes. M .: Engineering. 1971, pp. 153-161.

2. Тарасик В.П. Фрикционные муфты автомобильных гидромеханических передач. Минск: Наука и техника, 1973 год, стр. 20-23. 2. Tarasik V.P. Friction couplings for automotive hydromechanical gears. Minsk: Science and Technology, 1973, pp. 20-23.

Claims (1)

Автоматическая коробка передач, содержащая ведущий и ведомый валы, ведущую и ведомую косозубые шестерню, многодисковое сцепление, корпус гидроцилиндра, поршень гидроцилиндра и внутренний барабан, отличающаяся тем, что между внутренним барабаном и ведомой косозубой шестерней в радиальном направлении установлена втулка, подвижно соединенная прямозубыми шлицами с ведомой косозубой шестерней и подвижно соединенная косозубыми шлицами с внутренним барабаном, при этом направление наклона шлиц втулки противоположно направлению наклона зубьев ведомой шестерни. An automatic transmission comprising a driving and driven shafts, a driving and driven helical gear, a multi-plate clutch, a hydraulic cylinder body, a hydraulic cylinder piston and an inner drum, characterized in that a sleeve is mounted between the inner drum and the driven helical gear in the radial direction and is movably connected by spur splines with driven helical gear and movably connected by helical slots with the inner drum, while the direction of inclination of the splines of the sleeve is opposite to the direction of inclination of the head b EB driven gear.