[go: up one dir, main page]

RU2723206C1 - Daisy-3f pre-selective gearbox for transmissions of vehicles - Google Patents

Daisy-3f pre-selective gearbox for transmissions of vehicles Download PDF

Info

Publication number
RU2723206C1
RU2723206C1 RU2019123556A RU2019123556A RU2723206C1 RU 2723206 C1 RU2723206 C1 RU 2723206C1 RU 2019123556 A RU2019123556 A RU 2019123556A RU 2019123556 A RU2019123556 A RU 2019123556A RU 2723206 C1 RU2723206 C1 RU 2723206C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
output
central
shafts
gears
Prior art date
Application number
RU2019123556A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роман Юрьевич Добрецов
Александр Георгиевич Семенов
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ")
Priority to RU2019123556A priority Critical patent/RU2723206C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2723206C1 publication Critical patent/RU2723206C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H3/00Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/087Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H37/00Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/04Combinations of toothed gearings only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to pre-selective gearboxes with several intermediate parallel shafts with toothed wheels. Pre-selective gearbox comprises input drive (1), intermediate driven (3–6) in number m and output (2) shafts located in parallel to each other. Master input shaft (1) is installed as central one, and intermediate driven shafts (3–6) are arranged around central shaft (1) symmetrically with angular pitch φ = 360°/m. There are also mounted on shafts (1, 3–6) gear wheels (8) with possibility of their selective engagement into operation by means of disk friction control elements (PEM), part of which (9–11) is installed on drive shaft (1), called central, and rest (12–15) - one at output of each intermediate driven shaft (3–6) before summing transmission (7) to output shaft (2) and further referred to as output ones. There is a possibility of a fully-connected state selectively by two of them (9–15) by means of a control system. Latter is made with possibility of fully connected state of at least the third photomultiplier simultaneously with the above two, at least one of which is central (9, or 10, or 11) and minimum one is output (12, or 13, or 14, or 15). Thereby, it is possible to transfer power from input shaft (1) to output shaft (2) at any ntransfer and simultaneously prepare pre-selective non-discontinuous switching selectively to (n+1), (n-1), (n+2)or (n-2)and so on depending on number of intermediate shafts m. That is, on adjacent transmissions or with omission of transmission or transmission of both front and rear strokes or with omission of transfer or forward gear.EFFECT: improved technical and operational characteristics of gearbox.1 cl, 3 dwg, 2 tbl

Description

Группа изобретений относится к преселективным коробкам передач (КП) с несколькими промежуточными параллельными валами с зубчатыми колесами, для трансмиссий строительных и специальных транспортных средств, конкретно – к устройству и способу управления. The group of inventions relates to preselective gearboxes (KP) with several intermediate parallel shafts with gears, for transmissions of construction and special vehicles, specifically to a device and control method.

На отечественных и зарубежных колесных тракторах, например, широкое применение нашли вальные коробки передач (КП) механического типа, с несколькими ведомыми (промежуточными) параллельными, последовательными или параллельно-последовательными валами, на которых установлены зубчатые колёса и элементы управления (фрикционные и/или зубчатые муфты), причем они, как правило, автоматизированы или адаптированы к автоматизации [1. Шувалов Е.А. Повышение работоспособности трансмиссий тракторов. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ие. 1986.– 126 с., ил. – С. 5-8, рис. 1.1, 1.2; С. 1-10, 14, рис. 1.3, 1.4, 1.10; 2. RU 00131781, МПК B60K 17/32, 27.05.2000; 3. RU 2419007, МПК F16H 3/083, F16H 37/04, 20.05.2011; 4. RU 2167772, МПК B60K 17/00, B60K 17/08, 27.05.2001]. For domestic and foreign wheeled tractors, for example, mechanical type shaft transmissions (KP) are widely used, with several driven (intermediate) parallel, sequential or parallel-sequential shafts on which gears and control elements (friction and / or gears) are mounted couplings), moreover, they are usually automated or adapted to automation [1. Shuvalov E.A. Improving the performance of tractor transmissions. L .: Mechanical engineering. Leningra. rest 1986.– 126 p., Ill. - S. 5-8, Fig. 1.1, 1.2; S. 1-10, 14, fig. 1.3, 1.4, 1.10; 2. RU 00131781, IPC B60K 17/32, 05.27.2000; 3. RU 2419007, IPC F16H 3/083, F16H 37/04, 05.20.2011; 4. RU 2167772, IPC B60K 17/00, B60K 17/08, 05.27.2001].

При всех своих положительных свойствах и востребованности в прошлом, настоящем и будущем автотракторостроения, технико-эксплуатационные характеристики (ТЭХ) таких КП уже не удовлетворяют современным запросам потребителей (требованиям заказчика) и уровню развития трансмиссий тяговых транспортных средств, к каковым относятся тракторы и строительные машины на их базе. Это касается и компоновочных проблем. Despite all its positive properties and the demand in the past, present and future of automotive tractor construction, the technical and operational characteristics (TEC) of such gearboxes no longer satisfy the modern demands of consumers (customer requirements) and the level of development of traction vehicle transmissions, which include tractors and construction vehicles for their base. This also applies to layout issues.

В частности, расширяется практика применения дисковых фрикционных элементов управления (переключения передач) – ФЭУ [4], существенно повышающих плавность переключения и являющихся инструментом реализации принципа безразрывности переключения передач в КП (несмотря на такой недостаток, в сравнении с зубчатыми муфтами, как несколько большие габариты, стоимость, повышенные требования к условиям работы). In particular, the practice of using disk friction control elements (gear shifting) - PMTs [4] is expanding, which significantly increase smoothness of shifting and are an instrument for implementing the principle of continuity of gear shifting in gearboxes (despite such a drawback, as compared to gear couplings, as they are somewhat large in size , cost, increased requirements for working conditions).

Преселективные КП (Direct-Shift Gearbox – DSG) могут конкурировать с автоматическими гидромеханическими планетарными трансмиссиями по топливной экономичности, массогабаритным характеристикам, скорости переключения, простоте и технологичности конструкции [5. URL: https://vwts.ru/index.php?p= page05_02e (Дата обращения: 30.03.2019)]. Preselective gearboxes (Direct-Shift Gearbox - DSG) can compete with automatic hydromechanical planetary transmissions in fuel economy, weight and size characteristics, gear shifting speed, simplicity and technological design [5. URL: https://vwts.ru/index.php?p= page05_02e (Date of access: 03/30/2019)].

Однако принцип построения редукторной части DSG позволяет переключаться лишь последовательно на заранее подготовленную передачу: не предусмотрена возможность пропуска передачи. However, the construction principle of the DSG gearbox allows you to switch only sequentially to a pre-prepared gear: the possibility of skipping gear is not provided.

Для увеличения скорости переключения с передачи n выгодно иметь две подготовленные передачи: смежную повышенную n+1 и смежную пониженную n–1. To increase the speed of switching from gear n, it is advantageous to have two prepared gears: adjacent high n + 1 and adjacent low n – 1.

Однако бинарная логика традиционной DSG это исключает. However, the binary logic of the traditional DSG eliminates this.

Сам же по себе указанный принцип известен и реализован, например, в трансмиссии Three clutch powersift transmission [6. US 7,552,658 B2, F16H3/08, 20.09.2007]. By itself, this principle is known and implemented, for example, in the transmission of Three clutch powersift transmission [6. US 7,552,658 B2, F16H3 / 08, 09/20/2007].

В её состав входят три вала с зубчатыми колёсами, два из которых соосны, и три ФЭУ, с возможностью одновременной подготовки к включению на выбор двух передач – (n+1) или (n-1), смежных с включенной передачей n. It consists of three shafts with gears, two of which are coaxial, and three PMTs, with the possibility of simultaneous preparation for the inclusion of a choice of two gears - (n + 1) or (n-1) adjacent to gear n.

Но и это техническое решение имеет свои недостатки – усложнение конструкции, увеличение массы КП. Пропуск передач при переключении остается нереализуемым. But this technical solution has its drawbacks - the complexity of the design, the increase in mass of the gearbox. Skipping gears when shifting remains unrealizable.

Переключение передач без разрыва потока мощности в сочетании с автоматизацией управления трансформирующим механизмом – задача актуальная для строительной, транспортной и специальной техники. Большие крутящие моменты, характерные для трансмиссий таких машин, затрудняют масштабирование конструкции DSG и использование подобных КП на специальной технике. Таким образом, поиск новых принципов построения КП с преселективным переключением, адаптированных для работы на строительной и специальной технике, является актуальной проблемой. Gear shifting without breaking the power flow in combination with automation of the control of the transforming mechanism is an urgent task for construction, transport and special equipment. The large torques characteristic of the transmissions of such machines make it difficult to scale the DSG design and use similar gearboxes on special equipment. Thus, the search for new principles for constructing gearboxes with preselective switching, adapted to work on construction and special equipment, is an urgent problem.

На указанном пути совершенствования КП, авторами подготовлена и запатентована конструкция КП, которую можно (и целесообразно) рассматривать не только как удачную, адаптированную «заготовку» для решения обозначенной проблемы, но и как ближайший аналог (прототип) заявляемого изобретения. On the indicated path of improving KP, the authors prepared and patented the KP design, which can (and should be) considered not only as a successful, adapted “workpiece” for solving the indicated problem, but also as the closest analogue (prototype) of the claimed invention.

Это многовальная КП «Ромашка», содержащая входной ведущий, ведомые, в том числе промежуточные в количестве m, и выходной, валы, расположенные параллельно друг другу, при этом ведущий входной вал установлен в качестве центрального, а промежуточные ведомые размещены вокруг центрального вала симметрично с угловым шагом φ = 360°/m, и установленные на валах зубчатые колёса с возможностью выборочного их включения в работу посредством дисковых фрикционных элементов управления, часть которых установлена на ведущем валу и в дальнейшем называемая центральными, а остальные – по одному на выходе каждого промежуточного ведомого вала перед суммирующей передачей на выходной вал и в дальнейшем называемая выходными, с возможностью полностью включённого состояния выборочно по два из них посредством системы управления [7. RU 2658474, МПК F16H 3/095, F16H 3/097, 21.06.2018]. This is a multi-shaft “Camomile” gearbox containing an input drive, driven, including intermediate in the amount of m, and output, shafts located parallel to each other, while the input drive has been installed as the central one, and the intermediate driven have been arranged symmetrically around the central shaft with an angular step φ = 360 ° / m, and gears mounted on the shafts with the possibility of their selective inclusion into operation by means of disk friction controls, some of which are mounted on the drive shaft and hereinafter referred to as central, and the rest - one at the output of each intermediate follower shaft before summing the transmission to the output shaft and hereinafter referred to as output, with the possibility of fully switched on selectively two of them through a control system [7. RU 2658474, IPC F16H 3/095, F16H 3/097, 06/21/2018].

В ней на входном ведущем валу последовательно установлены несколько (в частности два-три) два центральных ФЭУ, с возможностью выборочного включения только одного из них, каждый с ведущим зубчатым колесом на подшипнике, постоянно сцепленным со своей группой ведомых зубчатых колёс, жёстко установленных по одному на каждом промежуточном ведомом валу, с возможностью передачи мощности от входного вала к выходному валу на любой n-ой передаче. In it, on the input drive shaft, several (in particular two-three) two central PMTs are sequentially installed, with the possibility of selectively switching on only one of them, each with a drive gear on a bearing permanently engaged with its own group of driven gears, rigidly mounted one by one on each intermediate driven shaft, with the possibility of transmitting power from the input shaft to the output shaft in any nth gear.

В частности, при m = 5 КП содержит ФЭУ в количестве либо семи, либо восьми, в зависимости от количества передач (режимов). In particular, at m = 5, the CP contains PMTs in the amount of either seven or eight, depending on the number of gears (modes).

Способ управления коробкой передач «Ромашка» известен из описания её работы в источнике [7]. Он заключается в выборочном включении n-ой передачи путём включения, посредством системы управления, двух соответствующих этой передаче ФЭУ, один из которых – центральный, а другой – выходной. The camomile transmission control method is known from the description of its operation in the source [7]. It consists in the selective inclusion of the nth transmission by means of switching, by means of a control system, two PMTs corresponding to this transmission, one of which is central and the other output.

При этом осуществляется ограниченно-плавный (то есть без преселективного переключения) переход с одной передачи на выше- или нижестоящую. At the same time, a limited-smooth (that is, without preselective switching) transition from one gear to a higher or lower gear is carried out.

Таким образом, в КП «Ромашка», при всех её несомненных преимуществах, не реализован принцип преселективности переключения передач, тем более с возможностью пропуска передачи(ач) (переключения «через одну или на выбор). Это обусловливает всë ещё недостаточно высокие ТЭХ и возможности КП-прототипа «Ромашка» (наряду с несовершенством упомянутой американской преселективной КП-близкого аналога [6]. Thus, in KP “Camomile”, with all its obvious advantages, the principle of preselectivity of gear shifting is not implemented, especially with the possibility of skipping gears (Ah) (shifting “through one or a choice”). This conditions the still insufficiently high TEC and the capabilities of the KP prototype Camomile (along with the imperfection of the mentioned American preselective KP close analogue [6].

Техническая задача (проблема), на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, заключается в устранении указанных недостатков и, соответственно, в улучшении ТЭХ и компоновочных возможностей КП, за счет реализации принципа преселективного переключения передач, причём – с возможностью пропуска передачи или передач (переключения через одну или даже две-три на выбор) при переключениях как «вверх», так и «вниз» в гамме передаточных отношений. The technical problem (problem), which the claimed group of inventions is aimed at, is to eliminate these drawbacks and, accordingly, to improve the performance and layout capabilities of the gearbox, by implementing the principle of preselective gear shifting, and with the possibility of skipping gears or gears (switching through one or even two or three to choose from) when switching both “up” and “down” in the range of gear ratios.

Решение поставленной задачи (проблемы) достигается, во-первых, применением устройства, а именно тем, что в преселективной многовальной коробке передач, содержащей входной ведущий, ведомые, в том числе промежуточные в количестве m, и выходной, валы, расположенные параллельно друг другу, при этом ведущий входной вал установлен в качестве центрального, а промежуточные ведомые размещены вокруг центрального вала симметрично с угловым шагом φ = 360°/m, и установленные на валах зубчатые колёса с возможностью выборочного их включения в работу посредством дисковых фрикционных элементов управления, часть которых установлена на ведущем валу и в дальнейшем называемая центральными, а остальные – по одному на выходе каждого промежуточного ведомого вала перед суммирующей передачей на выходной вал и в дальнейшем называемая выходными, с возможностью полностью включённого состояния выборочно по два из них посредством системы управления, согласно изобретению, система управления выполнена с возможностью полностью включенного состояния по меньшей мере третьего фрикционного элемента управления одновременно с упомянутыми двумя, минимум один из которых – центральный и минимум один – выходной, с возможностью передачи мощности от входного вала к выходному валу на любой n-ой передаче и одновременной подготовки преселективного безразрывного переключения выборочно на (n+1)-ую, (n-1)-ую, (n+2)-ую или (n-2)-ую и так далее в зависимости от числа промежуточных валов m, то есть на смежные передачи как переднего, так и заднего ходов, или с пропуском передачи или передач переднего хода. The solution of the problem (problem) is achieved, firstly, by the use of the device, namely by the fact that in a preselective multi-shaft gearbox containing an input drive, driven, including intermediate in the amount of m, and output, shafts located parallel to each other, the leading input shaft is set as the central one, and the intermediate slaves are placed symmetrically around the central shaft with an angular pitch of φ = 360 ° / m, and gear wheels mounted on the shafts can be selectively turned on by disk friction controls, some of which are installed on the drive shaft and hereinafter referred to as central, and the rest - one at the output of each intermediate output shaft before summing transmission to the output shaft and hereinafter referred to as output, with the possibility of fully switched on selectively in two of them through the control system according to the invention, the system control performed with the possibility a fully engaged state of at least the third friction control element simultaneously with the two mentioned, at least one of which is the central one and at least one is the output one, with the possibility of transmitting power from the input shaft to the output shaft in any nth gear and simultaneously preparing a preselective continuous transfer selectively to the (n + 1) th, (n-1) th, (n + 2) th or (n-2) th and so on depending on the number of countershaft m, that is, to adjacent gears as forward and reverse gears, or with skipping gears or forward gears.

Решение поставленной проблемы достигается также за счёт дополнительного конструктивного признака (при сформулированной выше основной совокупности признаков): КП может содержать четыре промежуточных ведомых вала, расположенных вокруг центрального с угловым шагом 90° и семь фрикционных элементов управления, включая три центральных и четыре выходных, с возможностью преселективного переключения передач не более чем через одну. (Это – результат оптимизации схемы КП в приложении к вышеперечисленным классам строительной и специальной транспортной технике, в том числе тракторам тягового класса 4 и 6-8, быстроходным колёсным и гусеничным машинам массой от 20 тонн, требующих достаточно большого числа передач). The solution to this problem is also achieved due to an additional design feature (with the main set of features formulated above): the gearbox can contain four intermediate driven shafts located around a central one with an angular pitch of 90 ° and seven friction controls, including three central and four output, with the possibility of a preselective gear shift in no more than one. (This is the result of optimizing the KP scheme in the application to the above classes of construction and special transport equipment, including tractors of traction class 4 and 6-8, high-speed wheeled and tracked vehicles weighing more than 20 tons, requiring a fairly large number of gears).

На решение той же задачи (проблемы), во-вторых, направлен заявляемый способ управления коробкой передач с указанными выше конструктивными признаками, в котором выборочно включают n-ую передачу путём включения, посредством системы управления, двух соответствующих этой передаче фрикционных элементов управления, один из которых – центральный, а другой – выходной, и в котором при этом, согласно изобретению, предварительно подготавливают включение не менее двух других передач на выбор путём дополнительного включения, посредством системы управления, третьего фрикционного элемента управления – либо ещё одного выходного, либо ещё одного центрального, в зависимости от номера выбираемой передачи из числа возможных (n+1)-ой, (n-1)-ой, (n+2)-ой, (n-2)-ой и так далее, то есть смежной с n-ой передачей или с пропуском одной или более одной передач. To solve the same problem (problem), secondly, the claimed method of controlling a gearbox with the above structural features is directed, which selectively includes the nth gear by switching, by means of a control system, two friction control elements corresponding to this gear, one of which is central, and the other is output, and in which case, according to the invention, they preliminarily prepare the inclusion of at least two other gears to choose by additional inclusion, by means of a control system, of a third friction control element - either another output, or another central , depending on the number of the selected transmission from among the possible (n + 1) -th, (n-1) -th, (n + 2) -th, (n-2) -th and so on, that is, adjacent to n -th gear or skipping one or more than one gear.

Среди известных устройств и способов не обнаружены такие, совокупности существенных признаков которых совпадали бы с заявленными. В то же время, именно за счёт последней достигается новый технический результат в соответствии с проблемой. Among the known devices and methods, no such combination of essential features would coincide with those declared. At the same time, it is due to the latter that a new technical result is achieved in accordance with the problem.

Заявляемое устройство преселективной многовальной КП пояснено, на примере трёхстепенной КП с центральным входным ведущим валом, четырьмя промежуточными ведомыми валами и тремя центральными ФЭУ, на чертежах: The inventive device is a preselective multi-shaft gearbox explained, on the example of a three-speed gearbox with a central input drive shaft, four intermediate driven shafts and three central PMTs, in the drawings:

на фиг.1 показана упрощенная схема КП, поперечная проекция КП, где φ – угловой шаг между промежуточными ведомыми валами по отношению к центральному валу; O, X, A (B,C,R) – входной, выходной, параллельные грузовые валы; СО1…О3 и СA(B,C,R) – дисковые муфты на входном и грузовых валах; Σ – суммирующий зубчатый механизм (сумматор). figure 1 shows a simplified diagram of the gearbox, a transverse projection of the gearbox, where φ is the angular pitch between the intermediate driven shafts with respect to the central shaft; O, X, A (B, C, R) - input, output, parallel cargo shafts; C O1 ... O3 and C A (B, C, R) - disk couplings on the input and cargo shafts; Σ - summing gear mechanism (adder).

на фиг. 2 – вид К на фиг. 1; in FIG. 2 is a view K of FIG. 1;

на фиг. 3 схематически показаны группы передач для примера КП по фиг. 1, иначе говоря – сечения КП плоскостями, нормальными осям валов в областях центральных ФЭУ 9-11 (СО1, СО2, СО3), где цифрами 1-9 обозначены номера передач прямого хода, R1-3 – передач заднего хода. in FIG. 3 schematically shows gear groups for an example gearbox of FIG. 1, in other words, sections of the gearbox by planes normal to the axis of the shafts in the regions of the central PMTs 9-11 (С О1 , С О2 , С О3 ), where numbers 1-9 indicate the numbers of forward gears, R 1-3 - reverse gears.

Для удобства понимания и умозрительного восприятия, на фиг. 1, 2 основные составные части устройства имеют двойное (дублирующее) обозначение – цифрами (номерами позиций) и буквами с индексами. For convenience of understanding and speculative perception, in FIG. 1, 2, the main components of the device have a double (duplicate) designation - in numbers (item numbers) and letters with indices.

Позициями на фиг. 1, 2 обозначены: With reference to FIG. 1, 2 are indicated:

1 – центрально расположенный ведущий входной вал 0; 2 – ведомый выходной вал X; 3-6 – четыре ведомых промежуточных (грузовых) вала, расположенные параллельно валу 1 вокруг него; 7 – суммирующий зубчатый механизм (сумматор); 8 – зубчатые колёса в количестве трёх пар с различным передаточным отношением на привод с центрального вала 1 на каждый промежуточный вал 3-6 (всего 12 пар); 9, 10, 11 – соответственно первый, второй и третий дисковые центральные ФЭУ, управляемые посредством системы управления (СУ), преимущественно гидравлической; 12 (13-15, не показаны) – дисковые выходные ФЭУ, также управляемые посредством СУ; 16 – пример ведущей шестерни сумматора 7. 1 - centrally located leading input shaft 0; 2 - driven output shaft X; 3-6 - four driven intermediate (cargo) shaft located parallel to the shaft 1 around it; 7 - summing gear mechanism (adder); 8 - gears in the amount of three pairs with different gear ratios to the drive from the central shaft 1 to each intermediate shaft 3-6 (total 12 pairs); 9, 10, 11 - respectively, the first, second and third disk central PMTs, controlled by a control system (CS), mainly hydraulic; 12 (13-15, not shown) - disk output PMTs, also controlled by the control system; 16 is an example of a driving gear of an adder 7.

Преселективная многовальная КП, преимущественно для трансмиссий строительных и специальных транспортных средств содержит (см. фиг. 1, 2) входной ведущий вал 0, ведомые промежуточные (грузовые) валы в количестве m (в данном примере их четыре: m = 4, соответственно валы 3-6), и выходной вал X, расположенные параллельно. A preselective multi-shaft gearbox, mainly for transmissions of construction and special vehicles, contains (see Fig. 1, 2) an input drive shaft 0, driven intermediate (cargo) shafts in the amount of m (in this example there are four: m = 4, respectively shafts 3 -6), and output shaft X located in parallel.

При этом вал 0 установлен в качестве центрального, а параллельные ему промежуточные 3-6 размещены вокруг вала 0 симметрично (с учетом возможного умеренного варьирования радиальных размеров в обеспечение спектра передаточных отношений in зубчатых пар 8) с угловым шагом φ = 360°/m (см. фиг. 2). In this case, the shaft 0 is set as the central one, and intermediate 3-6 parallel to it are placed symmetrically around the shaft 0 (taking into account the possible moderate variation of the radial dimensions to ensure the gear ratio spectrum i n gear pairs 8) with an angular pitch of φ = 360 ° / m ( see Fig. 2).

На валах 1, 3-6 установлены зубчатые колёса 8, сгруппированные попарно (3×m = 3×4 = 12 пар), и по три на каждый из трёх «поперечных» рядов (см. фиг. 3). При этом ведущие колёса каждой пары 8 связаны с соответствующим барабаном (или выполнены на барабане) первого, второго и третьего центральных ФЭУ 9-11, то есть с возможностью подключения к валу 0 только при включенном «своём» ФЭУ 9-11, а ведомые зубчатые находятся в постоянной жёсткой связи с соответствующим промежуточным валом 3-6. On the shafts 1, 3-6, gears 8 are mounted, grouped in pairs (3 × m = 3 × 4 = 12 pairs), and three for each of the three "transverse" rows (see Fig. 3). In this case, the driving wheels of each pair 8 are connected with the corresponding drum (or are made on the drum) of the first, second and third central PMTs 9-11, that is, with the possibility of connecting to the shaft 0 only when the “PMT” 9-11 is turned on, and the driven gears are in constant tight connection with the corresponding intermediate shaft 3-6.

Предусмотрена возможность выборочного включения зубчатых пар 8 в работу (передачу мощности через КП) посредством ФЭУ 9-15, часть которых (9, 10 и 11) установлена на валу 0 и в дальнейшем называемая центральными, а остальные (12, 13, 14 и 15) – по одному на выходе (непосредственно перед сумматором 7) каждого промежуточного вала (3, 4, 5 и 6) перед суммирующей передачей (сумматором) 7 на выходной вал X и в дальнейшем называемая выходными, с возможностью выборочного их включения посредством СУ. It is possible to selectively engage gear pairs 8 in operation (power transmission through the gearbox) by means of PMTs 9-15, some of which (9, 10 and 11) are mounted on shaft 0 and hereinafter referred to as central, and the rest (12, 13, 14 and 15 ) - one at the output (directly in front of the adder 7) of each intermediate shaft (3, 4, 5, and 6) before the summing transmission (adder) 7 to the output shaft X and hereinafter referred to as output, with the possibility of their selective inclusion through the control system.

СУ выполнена с возможностью полностью включенного состояния (при сжатых фрикционных дисках в пакете) по меньшей мере третьего ФЭУ (из числа указанных семи (9-15) одновременно с упомянутыми двумя, минимум один из которых – центральный и минимум один – выходной. С обеспечением возможности передачи мощности от входного вала 0 к выходному валу X посредством одного (и только одного!) на любой n-ой передаче и одновременной подготовки преселективного безразрывного переключения выборочно на (n+1)-ую, (n-1)-ую, (n+2)-ую или (n-2)-ую и так далее в зависимости от числа промежуточных валов m, то есть на смежные передачи как переднего, так и заднего ходов, или с пропуском передачи или передач переднего хода. Это в общем случае, а для рассматриваемого примера с m= 4 – предпочтительно не более чем через одну максимум. The control system is configured to fully turn on (with compressed friction disks in the package) at least a third PMT (out of the seven (9-15) indicated simultaneously with the two mentioned above, at least one of which is central and at least one is output. transmitting power from input shaft 0 to output shaft X by means of one (and only one!) on any nth gear and simultaneously preparing a preselective continuous transfer selectively to the (n + 1) th, (n-1) th, (n +2) th or (n-2) th and so on depending on the number of countershaft m, that is, on adjacent gears of both forward and reverse gears, or with skipping gears or forward gears. , and for the considered example with m = 4 - preferably no more than one maximum.

В простейшем случае сумматор 7 – это блок шестерён с неподвижными осями. Он суммирует крутящие моменты (с учётом их знака), но не скорости вращения звеньев. При наличии вала 3-6 (R), однако, предпочтительно подключать его к сумматору 7 через дифференциальный механизм. In the simplest case, the adder 7 is a block of gears with fixed axles. It summarizes the torques (taking into account their sign), but not the speed of rotation of the links. In the presence of a shaft 3-6 (R), however, it is preferable to connect it to the adder 7 through a differential mechanism.

Кроме того, в конструкции ФЭУ 15 (CR) целесообразно применить положения, сформулированные в источнике [8. RU 2618661. Бесфлаттерная многодисковая фрикционная муфта для соединения валов привода с возможностью разнонаправленного их вращения / Лозин А.В., Добрецов Р.Ю., Семенов А.Г. // 05.05.2017. Бюл. № 13]. In addition, in the design of the PMT 15 (C R ) it is advisable to apply the provisions formulated in the source [8. RU 2618661. Flatterless multi-plate friction clutch for connecting drive shafts with the possibility of their rotation in different directions / Lozin A.V., Dobretsov R.Yu., Semenov A.G. // 05.05.2017. Bull. No. 13].

Описанный пример КП с m = 4 выбран для представления в описании, как оптимизированный авторами (а значит, рациональный, рекомендуемый приоритетно), и, как видим, содержит 4 промежуточных ведомых вала (12-15), расположенных вокруг центрального ведущего вала 0 с угловым шагом φ = 90˚ и семь ФЭУ (9-15), включая три центральных (9-11) и четыре выходных (12-15), с возможностью преселективного переключения передач, предпочтительно не более чем через одну (во избежание больших динамических нагрузок на ФЭУ). The described example of gearbox with m = 4 was selected for presentation in the description as optimized by the authors (and therefore, rational, recommended priority), and, as we see, it contains 4 intermediate driven shafts (12-15) located around the central drive shaft 0 with an angular in steps of φ = 90˚ and seven PMTs (9-15), including three central (9-11) and four output (12-15), with the possibility of preselective gear shifting, preferably no more than one (to avoid large dynamic loads on PMT).

Возможны другие частные конструктивные решения в рамках заявляемой совокупности существенных признаков. Other particular constructive solutions are possible within the framework of the claimed combination of essential features.

Работа заявляемого устройства (его функционирование) является, по существу, заявляемым способом. The operation of the claimed device (its functioning) is, in essence, the claimed method.

Выше по тексту была приведена строгая формулировка заявляемого способа управления устройством КП (что необходимо для формирования формулы группы изобретений). Ниже по тексту дано развернутое описание работы заявляемой КП в приложении к описанному конкретному примеру. Above the text, the strict wording of the proposed method for controlling the device KP (which is necessary for the formation of the formula of the group of inventions) was given. The following is a detailed description of the operation of the claimed KP in the annex to the described specific example.

Крутящий момент поступает от силового агрегата на входной вал 1 (0). Torque is supplied from the power unit to input shaft 1 (0).

Если в КП не включен ни один из центральных ФЭУ 9-11, связанный с валом 1 (0), в ней реализуется нейтраль. If none of the central PMTs 9-11 connected to the shaft 1 (0) is included in the gearbox, neutral is realized in it.

Суммирование крутящих моментов, проходящих по валам, происходит на сумматоре 7. The summation of the torques passing through the shafts occurs on the adder 7.

Трогание транспортного средства с места в штатном режиме предусматривается на второй передаче ( n = 2 ), при этом включается ФЭУ 9 (СО1) и ФЭУ, соединяющий вал данной передачи с выходным валом 2 (Х), – 13 (СВ). Работа буксования рассеивается между двумя одновременно буксующими ФЭУ (9 и 13). Если в состав силового агрегата входит гидротрансформатор, то работа буксования рассеивается на нём. Starting the vehicle in the normal mode is provided for in second gear (n = 2), and the PMT 9 (C O1 ) and PMT are turned on, connecting the shaft of this gear to the output shaft 2 (X) - 13 (C B ). The operation of slipping is scattered between two simultaneously slipping PMTs (9 and 13). If the power unit includes a torque converter, then the slip operation is dissipated on it.

С момента включения ФЭУ 9 (СО1) к оперативному включению подготовлены смежные передачи – первая и третья. В этом, собственно, и заключается «преселективность» КП). При наборе транспортным средством скорости и переключении передач в КП «вверх» можно пропускать передачи (переключать, прежде всего, через одну), соответствующим образом организовав алгоритм переключения и реализовав его в СУ. From the moment the PMT 9 (C O1 ) is turned on, the adjacent gears — the first and third — have been prepared for operational inclusion. This, in fact, is the “preselectivity” of the CP). When a vehicle sets speed and changes gears in the gearbox “up”, it is possible to skip gears (shift, first of all, through one), accordingly organize the shift algorithm and implement it in the control system.

При переключении в пределах первой-третьей передач (см. фиг. 3) достаточно синхронно отключать ФЭУ текущей n-ой передачи и плавно подключать ФЭУ смежной передачи – либо (n+1)-ой или (n-1)-ой на выбор. Поэтому в гидравлической системе следует предусмотреть управление буксованием дисков ФЭУ. Но в момент включения третьей передачи нужно «подготовить» к включению четвертую передачу. При включении четвертой передачи плавно выключается ФЭУ 9 (СО1) и включается ФЭУ 10 (СО2). Разрыва потока мощности не происходит. When switching within the first-third gears (see Fig. 3), it is enough to simultaneously turn off the PMT of the current n-th gear and smoothly connect the PMT of the adjacent gear - either the (n + 1) -th or (n-1) -th choice. Therefore, the hydraulic system should provide for the control of slipping of PMT disks. But at the moment of switching on the third gear, it is necessary to “prepare” the fourth gear for inclusion. When the fourth gear is engaged, the PMT 9 (C O1 ) is smoothly turned off and the PMT 10 (C O2 ) is turned on. There is no disruption of the power flow.

Если для интенсификации разгона транспортного средства требуется понизить передачу (режим kick down) кинематическая схема редуктора позволяет это сделать – вопрос лишь в отладке алгоритма управления. If to intensify the acceleration of the vehicle it is required to lower the transmission (kick down mode), the kinematic scheme of the gearbox allows this to be done - the only question is debugging the control algorithm.

Аналогично, возможен и пропуск передач (переключение через передачу и даже через несколько передач, если это позволяет дорожное сопротивление), как при переключениях «вверх», так и при переключениях «вниз». Likewise, gear skipping is also possible (shifting through a gear and even after several gears if road resistance allows it), both during upshifts and downshifts.

Это очевидно из фиг. 3. This is apparent from FIG. 3.

Особенность рассматриваемого семейства кинематических схем КП – в необходимости выносить передачи заднего хода (группа R) на отдельный вал 6 (R). (см. фиг. 1, 2). На нем возможно размещение от одного до трех зубчатых колес в общем составе пар 8. Число передач заднего хода определяется техническим заданием. Для большинства машин оптимальным является наличие двух передач заднего хода, первая из которых является по существу технологической, а вторая – транспортной. A feature of the considered family of KP kinematic schemes is the need to make reverse gears (group R) on a separate shaft 6 (R). (see Fig. 1, 2). It can accommodate from one to three gears in the total composition of pairs 8. The number of reverse gears is determined by the technical specifications. For most vehicles, it is optimal to have two reverse gears, the first of which is essentially technological, and the second is transport.

В табл. 1 приведен порядок включения ФЭУ для КП, выполненной по схеме фиг. 1, 2. In the table. 1 shows the order of switching on the PMT for the CP made according to the scheme of FIG. 12.

Figure 00000001
Figure 00000001

Конкретизация массогабаритных характеристик транспортного средства, условий его эксплуатации, введение специальных требований могут оказать существенное влияние на потребное число передач. А значит, представленная на фиг. 1, 2 схема не является вполне универсальной и оптимальной для всех видов строительных и специальных транспортных машин. Однако, сам принцип организации таких схем делает их конкурентоспособными по сравнению со схемами планетарных КП. The specification of the vehicle’s weight and size characteristics, its operating conditions, and the introduction of special requirements can have a significant impact on the required number of gears. So, represented in FIG. 1, 2, the scheme is not completely universal and optimal for all types of construction and special transport vehicles. However, the very principle of organizing such schemes makes them competitive in comparison with planetary gear schemes.

Подгруппа схем с тремя степенями свободы наглядно представлена данным вариантом. Другое число передач может быть получено, например, с помощью иной периферии грузовых валов (табл. 2). A subgroup of circuits with three degrees of freedom is graphically represented by this option. A different number of gears can be obtained, for example, using a different periphery of the cargo shafts (table. 2).

Таблица 2. Table 2.

Семейство кинематических схем КП с тремя степенями свободы KP kinematic family with three degrees of freedom

№ п/пNo. p / p Число ФЭУ на
ведущем валу, k
Number of PMTs per
drive shaft k
Число
грузовых
валов, n
Number
freight
shafts, n
Число режимов
работы, Z
Number of modes
work, Z
Общее
число ФЭУ, Y
General
PMT number, Y
Общее
число валов, N
General
number of shafts, N
11 22 22 44 44 33 22 22 33 66 55 44 33 22 44 88 66 55 44 22 55 1010 77 66 55 22 66 1212 88 77 66 33 22 66 55 33 77 33 33 99 66 44 88 33 44 1212 77 55 99 33 55 15fifteen 88 66 1010 33 66 18eighteen 99 77 11eleven 44 22 88 66 33 1212 44 33 1212 77 44 13thirteen 44 44 16sixteen 88 55 1414 44 55 20twenty 99 66 15fifteen 44 66 2424 1010 77

Таким образом, заявляемая группа изобретений (устройство и способ) позволяют устранить отмеченные выше недостатки прототипа и близкого аналога, и улучшить ТЭХ КП. Прежде всего, за счет реализации принципа преселективного переключения передач и полнее, чем у близкого аналога, и тем более чем у прототипа, а именно – с возможностью пропуска передачи или передач. Thus, the claimed group of inventions (device and method) can eliminate the aforementioned disadvantages of the prototype and close analogue, and improve the TEH KP. First of all, due to the implementation of the principle of preselective gear shifting and more fully than that of a close analogue, and even more so than a prototype, namely, with the possibility of skipping gears or transmissions.

Название для КП «Ромашка-3Ф» целесообразно сохранить в названии заявляемого изобретения, во-первых, для её идентификации в семействе (линейки, спектре) КП такого класса и, во-вторых, чтобы кратко выразить её отличительную особенность: преселективность переключения с тремя одновременно включенными (замкнутыми) ФЭУ (3Ф).The name for the KP “Romashka-3F” should be kept in the title of the claimed invention, firstly, for its identification in the family (line, spectrum) of KPs of this class and, secondly, to briefly express its distinguishing feature: the selectivity of switching with three at the same time enabled (closed) PMT (3F).

Claims (2)

1. Преселективная коробка передач для трансмиссий транспортных средств, содержащая ведущий входной, промежуточные ведомые в количестве m и выходной валы, расположенные параллельно друг другу, при этом ведущий входной вал установлен в качестве центрального, а промежуточные ведомые размещены вокруг центрального вала симметрично с угловым шагом ϕ = 360°/m, и установленные на валах зубчатые колеса с возможностью выборочного их включения в работу посредством дисковых фрикционных элементов управления, часть которых установлена на ведущем входном валу и в дальнейшем называемая центральными, а остальные – по одному на выходе каждого промежуточного ведомого вала перед суммирующей передачей на выходной вал и в дальнейшем называемые выходными, с возможностью полностью включенного состояния выборочно по два из них посредством системы управления, отличающаяся тем, что система управления выполнена с возможностью полностью включенного состояния по меньшей мере третьего фрикционного элемента управления одновременно с упомянутыми двумя, минимум один из которых – центральный и минимум один – выходной, с возможностью передачи мощности от ведущего входного вала к выходному валу на любой n-ой передаче и одновременной подготовки преселективного безразрывного переключения выборочно на (n+1)-ую, (n-1)-ую, (n+2)-ую или (n-2)-ую и так далее в зависимости от числа промежуточных ведомых валов m, то есть на смежные передачи как переднего, так и заднего ходов, или с пропуском передачи или передач переднего хода. 1. A preselective gearbox for vehicle transmissions, comprising an input master drive, intermediate slaves in the amount of m, and output shafts arranged parallel to each other, while the input drive shaft is installed as the central one, and the intermediate slaves are arranged symmetrically around the central shaft with an angular pitch ϕ = 360 ° / m, and gears mounted on the shafts with the possibility of their selective inclusion into operation by means of disk friction controls, some of which are installed on the input drive shaft and hereinafter referred to as central, and the rest - one at the output of each intermediate driven shaft before summing transmission to the output shaft and hereinafter referred to as output, with the possibility of a fully switched on state selectively in two of them by means of a control system, characterized in that the control system is configured to fully turn on the state of at least the third friction control element simultaneously with the two mentioned, at least one of which is central and at least one is output, with the possibility of transmitting power from the drive input shaft to the output shaft in any nth gear and simultaneously preparing a preselective continuous transfer selectively to the (n + 1) th , (n-1) -th, (n + 2) -th or (n-2) -th, and so on, depending on the number of intermediate driven shafts m, i.e., on adjacent gears of both forward and reverse gears, or with skipping gears or forward gears. 2. Коробка передач по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит четыре промежуточных ведомых вала, расположенных вокруг центрального с угловым шагом 90°, и семь фрикционных элементов управления, включая три центральных и четыре выходных, с возможностью преселективного переключения передач не более чем через одну. 2. The gearbox according to claim 1, characterized in that it contains four intermediate driven shafts located around a central one with an angular pitch of 90 °, and seven friction controls, including three central and four output, with the possibility of selective gear shifting no more than through one.
RU2019123556A 2019-07-25 2019-07-25 Daisy-3f pre-selective gearbox for transmissions of vehicles RU2723206C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019123556A RU2723206C1 (en) 2019-07-25 2019-07-25 Daisy-3f pre-selective gearbox for transmissions of vehicles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019123556A RU2723206C1 (en) 2019-07-25 2019-07-25 Daisy-3f pre-selective gearbox for transmissions of vehicles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2723206C1 true RU2723206C1 (en) 2020-06-09

Family

ID=71067660

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019123556A RU2723206C1 (en) 2019-07-25 2019-07-25 Daisy-3f pre-selective gearbox for transmissions of vehicles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2723206C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2819461C2 (en) * 2022-06-28 2024-05-21 Цзянсу Эдвансед Констракшн Машинэри Инновейшн Сентер Лтд. Multistage fully automatic gearbox of harbour facilities

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2167772C1 (en) * 2000-07-27 2001-05-27 Государственный научно-исследовательский тракторный институт НАТИ Method of forming series of gears shifted under load
US7461567B2 (en) * 2005-05-25 2008-12-09 Aisin Ai Co., Ltd. Shift operating apparatus
US7552658B2 (en) * 2006-03-16 2009-06-30 Magna Powertrain Usa, Inc. Three clutch powershift transmission
RU2658474C1 (en) * 2017-04-19 2018-06-21 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") “daisy wheel” multiple shaft gearbox

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2167772C1 (en) * 2000-07-27 2001-05-27 Государственный научно-исследовательский тракторный институт НАТИ Method of forming series of gears shifted under load
US7461567B2 (en) * 2005-05-25 2008-12-09 Aisin Ai Co., Ltd. Shift operating apparatus
US7552658B2 (en) * 2006-03-16 2009-06-30 Magna Powertrain Usa, Inc. Three clutch powershift transmission
RU2658474C1 (en) * 2017-04-19 2018-06-21 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") “daisy wheel” multiple shaft gearbox

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2819461C2 (en) * 2022-06-28 2024-05-21 Цзянсу Эдвансед Констракшн Машинэри Инновейшн Сентер Лтд. Multistage fully automatic gearbox of harbour facilities

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101315118B (en) Multi-speed automatic transmission
US6743143B1 (en) Multi-speed dual-clutch planetary transmission mechanisms having four gear sets and a stationary member
CN101825161B (en) Multi-speed transmission with stacked planetary gear sets
CN101852278B (en) Nine-gear planetary automatic transmission
CN101334095B (en) Multi-speed transmission
CN102996746B (en) A kind of dual-clutch transmission
CN102588528B (en) Multi-speed transmission having stacked planetary gear sets
CN105570398A (en) Multi-speed transmission having stacked planetary gear sets
JP2006071089A (en) Six-speed power train of automatic transmission
CN102913597A (en) Seven-level planet automatic speed changer
US10393230B2 (en) Transmission system for a work vehicle
CN101358642A (en) Nine-speed transmission
US10927926B2 (en) Systems and methods for a transmission having a multi-speed range section
CN106594201A (en) Automatic transmission and vehicle
CN101275629B (en) 8-speed transmission with two fixed interconnections
WO2004015302A1 (en) A SIMPLER N-STAGE TRANSMISSION CONNECTED IN SERIES WHICH HAS 2n-SPEED
CN104696450A (en) Triple clutch multi-speed transmission
CN102628495A (en) Six-gear planet automatic gearbox
RU2723206C1 (en) Daisy-3f pre-selective gearbox for transmissions of vehicles
RU2658474C1 (en) “daisy wheel” multiple shaft gearbox
US20060154777A1 (en) Planetary manual transmission
CN204226569U (en) Automobile double clutch automatic gearbox driving mechanism
CN105485323B (en) A kind of automatic transmission and its shift control method
CN102808906A (en) Automatic transmission and motor vehicle
CN204226626U (en) Eight fast double-clutch automatic gearbox drive mechanisms