ТРАНСМИССИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1997 года по МПК B60K17/34 

Изобретение относится к автомобилестроению и может быть использовано в автомобилях с поперечно расположенным двигателем для создания полноприводной модификации.

Известна трансмиссия полноприводного автомобиля, заявка ЕПВ N 0247008, кл. В 60 К 17/34 публикация 25. 11.87 г. у которого двигатель и коробка передач расположена поперечно в передней части. Промежуточный дифференциал находится в картере коробки передач, а передний (межколесный) дифференциал- в отдельном картере, прикрепленном к коробке передач. Водила переднего и промежуточного дифференциалов имеют трубчатые ступицы, соосные полуосям переднего моста и соединяемые между собой для совместного вращения блокирующим устройством, ограничивающим пробуксовку в промежуточном дифференциале, смонтированном в картере, прикрепленном к отдельному картеру.

Недостатками данного технического решения являются: сложность, в результате применения муфты вязкостного трения; большие радиальные (относительно полуосей переднего моста) габариты отдельного картера - усложняющие его расположение рядом с блоком двигателя, из-за установки конической шестерни привода заднего моста соосно с передним (межосевым) дифференциалом; малое передаточное число конической пары, которое трудно сделать больше из-за ограничения в габаритах отдельного картера, ведет к высокой нагрузке карданной передачи; установка конической шестерни соосно с дифференциалом передней оси затрудняет компоновку карданной передачи в тоннеле пола кузова, так как конструктивно ограниченно смещение ведомой конической шестерни относительно ведущей.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является трансмиссия транспортного средства типа 4х4, заявка Японии N 61 - 232925, кл. В 60 К 17/344, содержащая картер коробки передач, установленный у двигателя, и картер раздаточной коробки, установленный на части картера коробки передач, обращенный к двигателю. Коленчатый вал двигателя соединен с коробкой передач, в которой установлена главная передача и дифференциал передних колес. Ведомая шестерня главной передачи соединена с ведущим элементом (водилом) межосевого дифференциала, установленного в картере раздаточной коробки, через полый вал, а солнечная шестерня межосевого дифференциала соединена так же через полый вал (только большего диаметра, чем выше описанный) с ведущей цилиндрический шестернью, находящейся в зацеплении с ведомой цилиндрической шестернью, промежуточного вала, связанного в свою очередь через пару конических шестерен с валом привода заднего моста. Ведущая цилиндрическая шестерня, связанная с солнечной шестернью межосевого дифференциала, расположена между ним и его опорой, близко расположенной к коробке передач. В качестве межосевого дифференциала в трансмиссии используется самоблокирующийся однорядный планетарный дифференциал.

Недостатками такого технического решения являются: сложность конструкции, из-за использовании в межосевом планетарном дифференциале сложного самоблокирующего механизма, который, к тому же, не обеспечивает сто процентов блокировки осей, необходимой в некоторых случаях эксплуатации автомобиля; большие радиальные (относительно полуосей переднего моста) габариты раздаточной коробки, усложняющие ее расположение рядом с блоком двигателя, в результате того, что в качестве межосевого дифференциала используется однорядный планетарный дифференциал, внешний радиальный размер которого конструктивно велик, так как для связи его солнечной шестерни с ведущей шестернью, передающей вращение на промежуточный вал, используется дополнительный полый вал, увеличивающий радиальный размеры дифференциала, и в результате того, что эта шестерня, передающая вращение на промежуточный вал, расположена между межосевым планетарным дифференциалом и его опорой, близко расположенной к коробке передач, что также увеличивает радиальные размеры раздаточной коробки; однорядный планетарный дифференциал, используемый в качестве межосевого, конструктивно не позволяет максимально точно задать крутящий момент по осям в соответствии с их сцепным весом.

Задача изобретения: упрощение конструкции с одновременным уменьшением радиальных (относительно полуосей переднего моста) габаритов раздаточной коробки, улучшение эксплуатационных характеристик трансмиссии за счет максимально точного распределения крутящего момента по осям, в соответствии с их сцепным весом.

Указанная задача достигается тем, что в трансмиссии транспортного средства, содержащей поперечно расположенный двигатель, связанный с коробкой передач, с пристыкованной к ней раздаточной коробкой, главную передачу, расположенную в корпусе коробки передач и кинематически связанную с межосевым дифференциалом, имеющим устройство блокировки, который в свою очередь кинематически связан с коническим дифференциалом передних колес коробки передач, и кинематически связан через пару цилиндрических и пару конических шестерен с валом привода заднего моста, кинематическая связь между главной передней, коническим дифференциалом передних колес, и валом привода заднего моста осуществляется двухрядным планетарным дифференциалом, кинематическая связь которого с приводом заднего моста образована через солнечную шестерню одного из его планетарных рядов, связанную с ведущей шестерней цилиндрической пары шестерен привода заднего моста, расположенной за дальней, от коробки передач, опорой планетарного дифференциала, устройство же блокировки планетарного дифференциала выполнено в виде кольцеобразной муфты с внутренним зубчатым венцом, посредством которого она находится в постоянном зацеплении с сателлитами одного из его планетарных рядов с возможностью осевого перемещения в сторону зубчатого венца, выполненного на корпусе его водила, и с возможностью зацепления с ним, оси сателлитов выполнены взаимостопорящимися и зафиксированы от осевого перемещения кольцом, причем взаимное стопорение осей сателлитов от проворота осуществлено через фигурные пазы, а кольцо планетарного дифференциала.

Сравнение заявляемого технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.

Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

На фиг. 1 дан фрагмент трансмиссии транспортного средства с главной передачей и межколесным дифференциалом в корпусе коробки передач, с межосевым дифференциалом и узлом приводом заднего моста в раздаточной коробке; на фиг. 2 межосевой двухрядный планетарный дифференциал; на фиг. 3 сечение А-А, В-В, С-С на фиг. 2.

Трансмиссия транспортного средства, а в частности полноприводного автомобиля, содержит силовой агрегат, состоящий из двигателя 1, картера 2 со сцеплением и коробки передач 3. Из коробки передач 3, содержащей главную пару цилиндрических шестерен 4, 5 и дифференциал 6 передних колес, соосно расположенный с ведомой шестернью 5, выходит в сторону двигателя 1 трубчатый вал 7, жестко связан с ведомой шестернью 5 главной передачи и который входит в раздаточную коробку 8, пристыкованную к коробке передач 3 со стороны двигателя 1. Раздаточная коробка 8 содержит нессимитричный межосевой двухрядный дифференциал 9 планетарного типа, ведущий элемент которого водило, состоящее из, соединенных болтами 10, левой 11 и правой 12 частей (см. фиг. 1), и связанное левой частью 11 с трубчатым валом 7. Водило дифференциала 9 делит крутящий момент в заданном соотношении между ведомыми элементами солнечной шестерней 13 первого планетарного ряда 14 и солнечной шестернью 15 второго планетарного ряда 16. Солнечная шестерня 13 первого планетарного ряда 14, включающего в себя, кроме шестерни 13, еще длинные сателлиты 17 с осями 18, связана через трубчатый вал 19 с водилом 20 конического дифференциала 6 передних колес, один из ведомых элементов которого полуось L привода одного из передних колес проходит внутри трубчатого вала 19, который сам в свою очередь находится внутри трубчатого вала 7. Солнечная шестерня 15 второго планетарного ряда 16, включающего в себя, кроме шестерни 15, еще короткие сателлиты 21 с осями 22 и те же длинные сателлиты 17 с осями 18, связана посредством трубчатого вала 23 с ведущей шестерней 24 цилиндрической пары привода заднего моста, расположенной за опорной 25 в дополнительном картере 26, прикрепленном к картеру раздаточной коробки 8. Ведущая шестерня 24 цилиндрической пары привода заднего моста находится в зацеплении с ведомой шестерней 27, жестко посаженной на промежуточном вале 28, на котором жестко закреплена ведущая шестерня 29 конической пары привода заднего моста, с расположением ее венца в пространстве между межосевым дифференциалом 9 и опорой 30 раздаточной коробки 8. Ведущая шестерня 29 конической пары находится в зацеплении с ведомой шестернью 31, жестко закрепленной на вале 32 привода заднего моста.

На левой части 11 водила межосевого дифференциала 9, на левом краю его внешнего диаметра (см. фиг. 1) выполнен зубчатый венец 33. На длинных сателлитах 17 первого планетарного ряда 14, с зацеплением с их зубьями, расположена кольцеобразная муфта 34 устройства блокировки, которая имеет внутренний зубчатый венец 35. Кольцеобразная муфта 34 имеет возможность осевого перемещения в сторону зубчатого венца 33 посредством вилки 36, охватывающей ее и связанной с механизмом управления устройства блокировки.

Оси 18 длинных сателлитов 17 и оси 22 коротких сателлитов 21 вставлены в отверстия выполненных в левой 11 и правой 12 частях водила, с расположением их шляпок 37 со стороны правой части 12 водила (см. фиг. 1). Шляпки 37 осей 18, 22 выполнены со скосами 38 контактирующими друг с другом, и благодаря которым оси 18 и 22 застопорены между собой, а следовательно и от проворота каждой из них относительно своих осей (см. разрез С-С на фиг. 3). На малом диаметре правой части 12 водила, между шляпками 37 и опорой 25 межосевого дифференциала 9 расположено кольцо 39, фиксирующее оси 18 и 22 от осевого смещения.

Трансмиссия полноприводного автомобиля работает следующим образом. При выключенном устройстве блокировки, т.е. когда кольцеобразная муфта 34 своим зубчатым венцом 35 находится в зацеплении только с зубьями длинных сателлитов 17 первого планетарного ряда 14, крутящий момент передается с коробки передач 3, через шестерни главной передачи 4, 5, и далее трубчатый вал 7, на левую часть 11 водила, соединенную с правой частью 12 водила несимметричного межосевого двухрядного дифференциала 9, где и распределяется между передним и задним мостами автомобиля в заданном соотношении, в соответствии с их сцепным весом. Конкретней, крутящий момент приходящий на левую 11 и правую 12 части водила разделяется на два потока мощности, один из которых передается через солнечную шестерню 13 первого планетарного ряда 14, где трубчатый вал 19 на водило 20 конического дифференциала 6 передних колес, а второй поток мощности передается через солнечную шестерню 15 второго планетарного ряда 16, цилиндрическую пару шестерен 24, 25, и коническую пару шестерен 29, 31 на вал 32 привода заднего моста.

При включенном устройстве блокировки, т.е. когда кольцеобразная муфта 34 своим зубчатым венцом 35 находится в зацеплении с зубьями длинных сателлитов 17 первого планетарного ряда 14 и зубчатым венцом 33, межосевой дифференциал 9 блокирован, и крутящий момент распределяется поровну между передним и задним мостами.

Предлагаемая конструкция раздаточной коробки в трансмиссии для полноприводного автомобиля позволяет максимально точно задать крутящий момент на передний и задним мост в соответствии с их сцепным весом, т.е. в соответствии с развесовкой массы автомобиля в снаряженном состоянии по мостам, за счет того, что конструкция двухрядного планетарного дифференциала, применяемого в качестве межосевого, позволяет широко варьировать распределением крутящего момента по мостам от 42%-на передний мост и 58%-на задний мост до 58%-на передний мост и 42%-на задний мост за счет изменения соотношения числа зубьев солнечных шестерен и сателлитов. Однорядный же планетарный дифференциал, применяемый в прототипе в качестве межосевого дифференциала, конструктивно не позволяет варьировать распределением крутящего момента в соответствии с развеской массы автомобиля по мостам в таком же диапазоне, как и двухрядный планетарный дифференциал.

Предлагаемая конструкция трансмиссии так же позволяет уменьшить радиальное (относительно полуосей переднего моста) габариты раздаточной коробки, опять таки за счет применения в качестве межосевого дифференциала - двухрядного планетарного дифференциала, вместо однорядного планетарного как у прототипа, так как применение его исключает необходимость одного из трубчатых валов, необходимого в однорядном планетарном дифференциале, для связи его солнечной шестерни с шестерней привода промежуточного вала, и своим наличием увеличивающего радиальные габариты однорядного планетарного дифференциала и радиальные размеры опоры, близко расположенной к коробке передач, а следовательно и увеличивающего радиальные габариты раздаточной коробки, которые усложняют установку раздаточной коробки рядом с блоком двигателя, и приводящие в некоторых случаях даже к изменению конструкции блока двигателя.

Благодаря тому, что цилиндрическая пара шестерен 24, 27 привода заднего моста в предлагаемой конструкции трансмиссии расположена за дальней, от коробки передач 3, опорой 25, в легко съемном дополнительном картере 26, прикрепленном к картеру раздаточной коробки 8, имеется возможность легкой замены шестерен 24, 27 цилиндрической пары с другим передаточным числом, обеспечивающим стыковку раздаточной коробки предлагаемой конструкции трансмиссии с серийным задним мостом, имеющим другое значение передаточного числа.

Расположение кольцеобразной муфты 34 на длинных сателлитах 17 первого планетарного ряда 14, дифференциала 9, исключает необходимость выполнения дополнительного зубчатого венца для устройства его блокировки, т.к. роль дополнительного зубчатого венца выполняют зубья самих длинных сателлитов 17. Благодаря непосредственному расположению муфты 34 с зацеплением на длинных сателлитах 17, радиальные размеры планетарного дифференциала 9, а следовательно и раздаточной коробки 8 в которой он установлен, по сравнению с известными аналогичными техническими решениями, уменьшены, так как в этих решениях выполнение дополнительного зубчатого венца для устройства блокировки планетарного дифференциала влечет за собой выполнение и дополнительного элемента соединяющего его с одним из ведомых элементов, который (дополнительный соединительный элемент) неизбежно увеличивает размеры планетарного дифференциала.

Расположение кольцеобразной муфты 34 на длинных сателлитах 17 первого планетарного ряда 14 имеет еще несколько положительных моментов, такие как: сниженная нагрузка на зубьях сателлитов 17 взаимодействующих с зубьями солнечной шестерни 13, в результате того, что в режиме выключенной блокировки, т.е. когда муфта 34 находится в зацеплении только с сателлитами 17, сателлиты 17 обкатывают внутренний зубчатый венец 35 муфты 34, тем самым снижая радиальную нагрузку от солнечной шестерни 13 на сателлиты 17 и их оси 18; достаточно плавное включение муфты 34 и исключение крошения зубьев сателлитов 17, так как муфта 34 постоянно (кроме режима ее включения когда она находится и на сателлитах 17 и на зубчатом венце 33) расположена именно на них, за счет чего при включении муфты 34, т.е. при надвигании ее своим зубчатым венцом 35 на зубчатый венец 33 водила, подвергается незначительной опасности крошения только взаимодействующие торцы зубьев этих венцов в начальный момент контакта, но никак не зубья сателлитов 17 (являющиеся в конструкции более ответственными деталями).

Использование: в автомобилестроении. Сущность: кинематическая связь между главной передачей, коническим дифференциалом передних колес и валом привода заднего моста осуществлены двухрядным планетарным дифференциалом, кинематическая связь которого с приводом заднего моста образована через солнечную шестерню одного из его планетарных рядов, связанную с ведущей шестерней цилиндрической пары шестерен привода заднего моста, расположенной за дальней, от коробки передач, опорой планетарного дифференциала. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Трансмиссия транспортного средства, содержащая поперечно расположенный двигатель, связанный с коробкой передач, с пристыкованной к ней раздаточной коробкой, главную передачу, расположенную в корпусе коробки передачи и кинематически связанную с междуосевым дифференциалом, имеющим устройство блокировки, который в свою очередь кинематически связан с коническим дифференциалом передних колес, установленным в корпусе коробки передач, и кинематически связан через пару цилиндрических и пару конических шестерен с валом привода заднего моста, отличающаяся тем, что кинематическая связь между главной передачей, коническим дифференцалом передних колес и валом привода заднего моста осуществляется двухрядным планетарным дифференциалом, кинематическая связь которого с приводом заднего моста образована через солнечную шестерню одного из его планетарных рядов, связанную с ведущей шестерней цилиндрической пары шестерен привода заднего моста, расположенной за дальней от коробки передач опорой планетарного дифференциала, устройство блокировки планетарного дифференциала выполнено в виде кольцеобразной муфты с внутренним зубчатым венцом, посредством которого она находится в постоянном зацеплении с сателлитами одного из его планетарных рядов с возможностью осевого перемещения в сторону зубчатого венца, выполненного на корпусе его водила, и с возможностью зацепления с ним, причем оси сателлитов выполнены взаимостопорящимися и зафиксированы от осевого смещения кольцом. 2. Трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что взаимное стопорение осей сателлитов от проворота осуществлено через фигурные пазы, выполненные на их шляпках. 3. Трансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что кольцо, фиксирующее оси сателлитов от осевого смещения, расположено между их шляпками и одной из опор двухрядного планетарного дифференциала.