Способ смены передаточного отношения и устройство для его осуществления

Настоящее изобретеъше относится к способу регулирования смены передаточного отНОШСНИЯ В МСХЗНИЗМС трансмиссии, В ОСОбСННОсти в автоматическом механизме трансмиссии с НССКОЛЬКИМИ ПСрСДЗТОЧНЬТМИ ОТНОШСНИЯМИ.Настоящее изобретение также относится к МСХЗНИЗМУ трансмиссии, В КОТОрОМ ПрИМСНЯСТСЯ этот способ.В международной публикации А-9207206 описана автоматическая трансмиссия, в которой муфта избирательно соединяет два вращающихся элемента дифференциала, такого как, например эпициклическая передача, в зависимости от того, какая из двух противодействующих сил больше. Первой силой является, например сила реакции зубчатого зацепления, в частности осевая сила, которая создается зубчатым колесом с ВИНТОВЬПИИ ЗубЬЯМИ, УСТЗНОВЛСЪШЪТМ С ВОЗМОЖностью перемещения в осевом направлении, и которая способствует разьединению муфты. Вторая сила, способствующая соединению муфты, может быть создана пружинами и/или центробежным тахометрическим устройством. При нахождении Муфты в разъединенном состояъши необходимо предотвратить вращение третьего вращающегося элемента дифференциала, что может быть обеспечено посредством муфты свободного хода, предотвращающей вращение этого элемента в обратном направлении.Такой тип трансмиссии имеет ряд преимуществ, так как для его основного функционирования отсутствует необходимость во внешНСМ ИСГОЧНИКС ЗНСрГИИ, датчиках И СХСМС управления. Это и есть механизм трансмиссии,который создает силы, управляющие им и одновременно являющиеся критериями параметров,необходимых для управления.В современных трансмиссиях, которые должны обеспечивать высокий уровень удобства И ОПТИМИЗЗЦРШ работы, К ВЬТШСУПОМЯНУТЬТМ силам преимущественно добавлены дополниТСЛЬНЬТС СИЛЫ, например СИЛЫ, СОЗДЗВЗСМЬТС гидравлическими приводами. Эти дополнительные силы могут использоваться для изменения по желанию условий скорости и крутящего моМСНТЗ, ПрИ КОТОРЫХ В МСХЗНИЗМС трансмиссии изменяется передаточное отношение, или для блокирования механизма трансмиссии при определенном передаточном отношении, когда это необходимо (международная заявка РСТ/РК 94/0 О 176).С другой стороны, было обнаружено, что в соответствии с изобретением смена передаточНОГО ОТНОШСНИЯ ПОД ДСЙСГВИСМ таких СИЛ, КаК центробежная сила или сила реакции зубчатого зацепления, может иметь некоторые недостатки,например чрезмерная медлительность.КрОМС ТОГО, КОГДа МСХЗНИЗМ трансмиссии ИМССТ НССКОЛЬКО ПСрСДЗТОЧНЬТХ ОТНОШСНИЙ, КОличество которых велико по сравнению с количеством используемых зубчатых передач, существует в основном, по меньшей мере, один про 000275цесс смены передаточного отношения, при котором необходимо освобождение одной муфты и приведение в действие другой при абсолютной синхронизации этих двух операций. Любые отклонения от этой синхронности делают смену передаточного отношения неудобной для пассажиров транспортного средства и вызывает напряжения и/или удары в механизме трансмиссии, которые приводят К его износу.В патенте США А-4 713 984 описана муфта, Которая должна приводиться в действие и на которую передается сила взаимодействия, незначительная сначала, а затем постепенно увеличивающаяся до максимального значения, в то время как сила взаимодействия другой муфты постепенно уменьшается. Гидравлические приспособления для реализации этою решения являются сложными, дорогостоящими и трудными ДЛЯ ВЬТПОЛНСНИЯ.В патенте ФРГ А-41 19 078 описано регулирование гидравлического давления, которое используется для осуществления смены передаТОЧНОГО ОТНОШСНИЯ В ЗВТОМЗТИЧССКОМ МСХЗНИЗме трансмиссии, причем это регулирование осуществляют как функцию положения газовой дроссельной заслонки двигателя. Кроме того, в этом патенте описано, что гидравлическое давление изменяют в случае изменения положения газовой дроссельной заслонки только после некоторой задержки, тем самым задержку изменеНИЯ КрУТЯЩСГО момента ДВИГЗТСЛЯ УЧИТЬПЗЗЮТ как результат занятия дроссельной задвижкой нового положения. Регулировка такой системы для любой возможной практической ситуации чрезвычайно усложнена, при этом отсутствует возможность с уверенностью избежать внезапных ударов или, наоборот, чрезмерных проскальзываний. Регулировка этой системы зависит от правильной работы двигателя и ухудшается по мере износа двигателя и механизма трансмиссии.Целью настоящего изобретения является обеспечение более совершенного регулирования процесса смены передаточного отношения,включающего приведение в действие, по меньшей мере, одного селективного соединительного устройства.Предлагаемый способ регулирования постепенной смены передаточного отношения с одного передаточного отношения на второе передаточное отношение в механизме трансмиссии, имеющем, по меньшей мере, два различных передаточных отношения и содержащем привод, приводящий в действие селективное соединительное устройство механизма трансмиссии,в котором после инициирования процесса смеНЪ 1 передаточного ОТНОШСНИЯ ДСТСКТИрУЮТ, ПО меньшей мере, одну относящуюся к работе физическую величину и регулируют привод в соОТВСТСТВРШ С ДСТСКТИРОВЗННЪТМ ЗНЗЧСНИСМ ЭТОЙ физической величины, отличается тем, что в качестве детектируемой физической величиныиспользуют физическую величину, которая испытывает влияние процесса постепенной смены передаточного отношения.Предлагаемое изобретение имеет преимущество, заключающееся в том, что в нем вместо учета параметров, которые влияют на работу механизма трансмиссии, таких как нагрузка двигателя, И влияние КОТОРЫХ ДОЛЭКНО бЫТЬ предусмотрено ДЛЯ ПОПЫТКИ компенсации ИХ ВОЗдействия на качество смены передаточного ОТношения, как сделано в патенте ФРГ 41 19 078,используют физическую величину, которая,наоборот, испытывает влияние процесса постепенной смены передаточного отношения. Привод соответственно регулируют на основе реально детектируемых воздействий вместо возможных воздействий параметра, зависящего от условий работы.Как описано в международной публикации А-92 07 206, инициирование процесса смены передаточного отношения может быть обусловлено внезапным проскальзыванием соединительного устройства, когда передаваемый крутящий момент превышает его трансмиссионную способность, при этом на соединительное устройство воздействует строго определенная сила взаимодействия, которая может быть, например постоянной или понижающейся вместе со скоростью вращения.Изобретение в особенности применимо в случае, когда два селективных соединительных устройства должны синхронно изменять свое состояние. Следовательно, инициирование процесса смены передаточного отношения могут осуществлять посредством второго селективного соединительного устройства, то есть не того соединительного устройства, регулирование которого осуществляют как функцию физической величины. Преимущество заключается в том, что в качестве второго селективного соединительного устройства выбирают устройство,приведение В действие КОТОрОГО вызывает изменение входной скорости механизма трансмиссии, соответствующее осуществляемой смене передаточного отношения. Например, если в процессе смены передаточного отношения переходят к более высокому передаточному отношению, в результате которого понижается входная скорость вращения механизма трансмиссии, действие осуществляют так, что указанный процесс начинают приведением в действие того из двух соединительных устройств,которое понижает входную скорость механизма трансмиссии. При достижении детектируемой физической величиной некоторого заданного значения начинают в свою очередь приведение в действие другого соединительного устройства.В качестве физической величины, являющейся характеристикой развития процесса смеНЬ 1 передаточного отношения, В ЧЗСТНОСТИ В свете предыдущих УТВСрЯЩСШПЙ, преимущественно выбирают входную скорость, или отно 000275шение входной и выходной скоростей трансмиссии, или отношение скорости, измеренной перед ОДНИМ ИЛИ несколькими соединительнЬ 1 ми устройствами, состояние которых изменяется при инициировании указанного процесса, и скорости, измеренной за этим или этими соедиъштельными устройствами.Предпочтительно соединительные устройства регулируют на основе двух различных таблтш истинности. Когда физическая величина преодолевает заданный порог, происходит смена первой таблицы истинности, которая не обеспечивает приведение в действие первого соединительного устройства при рабочих условиях транспортного средства, преобладающих ВО время смены передаточного отношения, на вторую из указанных таблиц, которая обеспечивает приведение в действие первого соединительного устройства при указанных условиях.В соответствии с вторым аспектом изобретения предложен механизм трансмиссии ДЛЯ транспортного средства, содержащий, по меньшей мере, одну зубчатую передачу, вЬ 1 полненный с возможностью смены передаточного отношения с одного передаточного отношения на второе передаточное отношение путем приведения в действие селективного соединительного устройства и содержащий также- инициирующие средства для инициирования смены передаточного отношения как функцию, по меньшей мере, одного рабочего параметра транспортного средства,- средства детектирования относящейся к работе физической величины, и- средства регулирования для регулирования приведения в действие соедит-Штельного устройства в соответствии с ростом значения указанной физической величины, отличающийся тем, что средства детектирования выполнены с возможностью детектирования физической величины, КОТОРЗЯ способна ИСПЫТЫВЗТЬ ВЛИЯние постепенной смены передаточного отношения после ее инициирования.В остальной части описания передаточное отношение называется "низким", когда оно соответствует малой скорости на выходе по отношению к скорости на входе. В противном случае передаточное отношение называется "вЬ 1 со КИПИ .Другие особенности и преимущества изобретения станут более понятны из следующего описания, изложенного со ссылками на примеры, не ограничивающие сущности изобретения.фиг. 1 изображает схематический вид половины продольного разреза предлагаемого механизма трансмиссии, имеющего два передаТОЧНЫХ отношения, В СОСТОЯНИИ ПОКОЯ;фиг. 2 и 3 - виды, аналогичные виду на фиг. 1, но относящиеся соответственно к работе в качестве понижающей передачи и к работе с прямой передачей;фиг. 4 - половину схематического вида предлагаемого механизма трансмиссии, имеющего четыре передаточных отношения;фиг. 5 - графическое представление алгоритма управления механизмом трансмиссии,показанным на фиг.4;Мехаъшзм трансмиссии с двумя передачами, показанный на фиг. 1 и предназначенный, в частности, для автомобиля, содержит входной 2 а и выходной 2 Ь валы, расположенные на оси 12 механизма трансмиссии. Вал 2 а соединен с валом двигателя 5 двигательного транспортного средства посредством промежуточной муфты 86, а также, возможно, посредством других средств трансмиссии, которые не показаны на чертежах. Вал 2 Ь предназначен для прямого или непрямого привода ведущих колес транспортного средства. Между валом 2 Ь и колесами транспортного средства возможна установка, например другого механизма трансмиссии с двумя ИЛИ бОЛСС передаточными ОТНОШСНИЯМИ, И/ИЛИ управляемого вручную реверсивного механизма прямого/заднего хода, и/или дифференциала для распределения движения между ведущими колесами транспортного средства.Валы 2 а и 2 Ь зафиксированы в осевом направлении по отношению к корпусу 4 механизма трансмиссии.Механизм трансмиссии содержит дифференциал, образованный эпицшлической передачей 7 . Передача 7 содержит коронное колесо 8 с внутренними зубьями и солнечное колесо 9 с внешними зубьями, причем колеса 8 и 9 находятся в зацеплении с планетарными колесами 11, поддерживаемыми с равными угловыми шттервалами вокруг оси 12 ЗКСЦСШРИЧЪПЯМИ осями 14 водила 13 планетарных колес, жестко присоединенного к валу 2 Ь. Колесо 9 установлено с возможностью свободного вращения вокруг оси 12 по отношению к валу 2 Ь, который оно охватывает. Однако муфта 16 свободного хода предотвращает вращение колеса 9 в обратном направлении, то есть в направлении, противоположном обычному вращению вала 2 а по отношению к корпусу 4 механизма трансмиссии.Колесо 8 заблокировано от поворота, но установлено с возможностью свободного осевого скольжения по отношению к валу 2 а посредством Шлицев 17.Многодисковая муфта 18 избирательно соедштяет колесо 8 с водилом 13.Пакет дисков 19 и 22 муфты 18 может быть зажат в осевом направлении между подвижной пластиной 27 и удерживающей пластиной 26, выполненной заодно с водилом 13. Пластина 27 выполнена в виде части кожуха 20,который заблокирован от поворота с водилом 13, но установлен с возможностью скольжения по отношению к последнему.На кожухе 20 установлены центробежные грузы 29, расположенные кольцом вокруг муфты 18. Грузы таким образом заблокированы от поворота по отношению к валу 21) механизма трансмиссии.Каждый груз имеет массивную основную часть 31, расположенную радиально снаружи дисков 19 и 22, и приводной рычаг 32, прижатый к внешней поверхности неподвижной пластины 26 посредством тарельчатой пружины 34.Вращение водила 13 вызывает поворот частей 31 грузов 29 радиально наружу вокруг их тангенциальных осей 28 под действием их центробежных сил для их перемещения из положения покоя, ограниченного упором стопора 36 грузов в кожух 20 (фиг. 1 и 2), в разведенное положение, показанное на фиг. 3.В результате этого происходит относительное осевое смещение рычага 32 по отношению к оси 28 шарнира груза, при котором рычаг 32 переносится к пластине 27 и которое может соответствовать сжатию пружршы 34 и/или смещению пластины 27 к пластине 26 в направлении соединения муфты 18.При нахождении механизма трансмиссии в состоянии покоя, как показано на фиг. 1, пружина 34 посредством грузов 29, которые в состоят-Щи покоя опираются своими упорами, передает на кожух 20 силу, которая включает муфту 18, так что вал 2 а механизма трансмиссии соедшшется с валом 21) с возможностью вращения, и механизм трансмиссии образует прямую передачу, обеспечивающую передачу крутящего момента до определенного максимального его значения, ограниченного силой взаимодействия тарельчатой пружины.Кроме того, зубья колес 8, 11 и 9 вЬ 1 полнены винтовыми. Поэтому в каждой паре зубьев,под нагрузкой находящихся в зацеплении, возникают противоположные осевые силы, пропорциональные окружным передаваемым силам и, следовательно, крутящим моментам на валах 2 а и 2 Ь. Направление наклона винтовой линии зубьев выбирают так, что осевые силы Рас (фиг. 2), возникающие в колесе 8 при передаче им приводного крутящего момента, действуют в направлении, в котором колесо 8 толкает пластину 27 посредством упорного подшипника В 2 в направлении отделения ее от пластины 26 муфты 18 и, следовательно, разъединения муфты 18. Сила Рас также стремится свести навстречу друг другу рычаг 32 грузов 29 и пластину 26 и, следовательно, к удержанию грузов в их ПОЛОЖСНИИ покоя, а также к сжатию пружины 34. На колеса 11, находящиеся в зацеплении не только с колесом 8, но и с колесом 9,воздействуют две противоположные уравновешенные осевые реакционные силы Р 51 и РЗ 2, а на колесо 9 из-за его зацепления с колесами 11 воздействует осевая сила Рар, равная по величине и противоположная по направлению осевой силе Рас колеса 8. Сила Рар, вызванная ко лесом 9, передается на корпус 4 посредством упорного подшипника ВЗ.Такое состояние показано на фиг. 2. Ниже описано основное функционирование механизма трансмиссии, при этом предполагается, что ОН ИЗНЗЧЗЛЬНО НЗХОДИТСЯ В ЭТОМ СОСТОЯНИИ. ПОка величина крутящего момента, передаваемого валом 2 а, такова, что осевой силы Рас на колесе 8 достаточно для сжатия пружины 34 и удержания грузов 29 в положении покоя, показанном на фиг. 2, расстояние между пластинами 26 и 27 муфты позволяет дискам 19 и 22 скользить один по другому без передачи друг другу крутящего момента. В этом случае возможны вращение водила 13 со скоростью, отличной от скорости вала 2 а, а также тенденция к его остановке под действием нагрузки, которую должен передавать вал 21). В результате этого колеса 11 стреМЯТСЯ ДСЙСТВОВЗТЬ как рСВСрСИВЪПЯС МСХЗНИЗМЫ,то есть вращают колесо 9 в направлении, противоположном направлению вращения колеса 8. Но это вращение предотвращено муфтой 16. Следовательно, вращение колеса 9 останавливается муфтой 16, а водило 13 вращается со скоростью, которая является промежуточной между нулевой скоростью колеса 9 и скоростью колеса 8 и вала 2 а. Следовательно, блок работает как понижающая передача. Если скорость вращения повышается, а крутящий момент остается неизменным, наступает момент, когда центробежная сила грузов 29 создает на пластине 26 по отношению к пластине 27 осевую силу взаимодействия, которая по величине больше осевой силы Рас, и пластина 27 проталкивается в сторону пластины 26 для обеспечения прямой передачи.Муфта 18, как только она оказывается соединенной при переходе на прямую передачу,все в большей и большей степени передает мощность непосредственно от колеса 8, сблокированного с валом 2 а, к водилу 13, сблокированному с валом 21). В результате зубья передачи 7 работают все меньше и меньше, то есть передают постепенно уменьшающуюся силу. Сила Рас уменьшается и в конечном итоге исчезает. Таким образом, осевая сила, обусловленная центробежной силой, может быть полностью направлена на сближение пластин 26 и 27 друг с другом.Может оказаться, что скорость вращения вала 21) уменьшается и/или что передаваемый крутящий момент повышается до величины, при которой грузы 29 не обеспечивают больше в муфте 18 силы взаимодействия, достаточной для передачи крутящего момента. В этом случае муфта 18 начинает проскальзывать. Скорость колеса 9 уменьшается до нуля. Муфта 16 останавливает солнечное колесо, и снова появляется сила Рас, которая разьединяет муфту, так что механизм трансмиссии затем работает как понижающая передача. Таким образом, всякий раз, когда происходит смена работы с пониже 000275нием скорости на работу с прямой передачей или наоборот, осевая сила Рас изменяется, то есть происходит стабилизация нового преобладающего передаточного отношения. Большим прешиуществом такой конструкции является, с одной стороны, предотвращение слишком частой смены передаточных отношений вблизи некоторой критической рабочей точки и, с другой стороны, кратковременность состояния проскальзывания муфты 18.Как показано на фиг. 1, механизм трансМИССИИ снабжен ДОПОЛНИТСЛЬНЫМИ средствами для избирательного приведения в действие механизма трансмиссии для работы в качестве понижающей передачи при условиях, отличных от условий, обусловленных осевыми силами,вызванными пружинами 34, грузами 29 и винтовыми зубьями колеса 8.Для этого механизм трансмиссии содержит тормоз 43, который обеспечивает возможность остановки колеса 9 по отношению к корпусу 4 независимо от муфты 16. Другими словами тормоз 43 установлен для работы параллельно с муфтой 16 между колесом 9 и корпусом 4. Гидравлический поршень 44 установлен с возможностью скольжения в осевом направлении для селективного включения или освобождения тормоза 43. Тормоз 43 и поршень 44 имеют кольцевую форму, а их оси совпадают с осью 12 механизма трансмиссии. Поршень 44 расположен смежно с гидравлической камерой 46, в которую может выборочно подаваться масло под давлением для отжатия поршня 44 в направлении включения тормоза 43.Кроме того, поршень 44 жестко присоединен к толкателю 47, который может упираться в кожух 20 посредством осевого упорного подшипника В 4. Узел выполнен таким образом, что когда давление в камере 46 толкает поршень 44 В направлении ПОЛОЖСНИЯ ВКТПОЧСНИЯ тормоза 43, кожух 20, прежде чем тормоз 43 включится,отталкивается назад на расстояние, достаточное для освобождения муфты 18.Таким образом, когда поршень 44 находится в положении включения тормоза (фиг. 2),колесо 9 останавливается, даже если водило 13 стремится вращаться со скоростью, превЬ 1 шающей скорость вращения колеса 8, что происходит, когда двигатель работает для торможения транспортного средства, и в результате этого блок работает в качестве понижающей передачи, как и при разъединении муфты 18.Следовательно, узел из элементов 43, 44,46, 47, описанный выше, образует устройство,обеспечивающее водителю транспортного средства возможность приведения блока для работы в качестве понижающей передачи при его желании повысить тормозной эффект двигателя, например на спуске, или при желании повысить приводной крутящий момент на валу 21). Когда крутящий момент является приводным, тормоз 43 во включенном состоянии оказывает избЬ 1