ПРИВОД ВЕДУЩИХ МОСТОВ Российский патент 2000 года по МПК B60K17/16 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к трансмиссии транспортных машин.

Известны блокированный (Зил, УралАЗ) и дифференциальный (КрАЗ, КамАЗ) приводы ведущих мостов тележки (Автомобили: Конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия: Под ред. А.И.Гришкевича. - Мн.: Выш.шк., 1985. - 240 с. ).

Эти приводы имеют ограниченные функции - они только распределяют подведенный к ним крутящий момент, но не в состоянии трансформировать его.

Наиболее близким к предлагаемому приводу ведущих мостов является привод мостов задней тележки автомобиля КамАЗ (см. там же, с. 216, рис. 7.5).

Привод состоит из межмостового симметричного конического дифференциала, оснащенного принудительной блокировкой и установленного на корпусе редуктора среднего ведущего моста автомобиля КамАЗ.

Привод имеет ограниченные возможности, он только распределяет подведенный к нему крутящий момент поровну между мостами задней тележки. Для сложных дорожных условий предусмотрена принудительная блокировка дифференциала.

Задачей изобретения является расширение эксплуатационных возможностей транспортного средства за счет трансформирования крутящего момента в планетарном механизме - дифференциале.

Технический результат достигается тем, что планетарный механизм оснащается муфтами, позволяющими изменять состояние этого механизма за счет остановки одного из звеньев относительно корпуса механизма и замены звеньев входа и выхода крутящего момента относительно планетарного механизма.

На фиг. 1а изображена схема привода ведущих мостов для двух вариантов использования: прямая передача момента в дифференциальном режиме и ускоряющая передача в блокированном режиме.

На фиг. 1б представлена лучевая диаграмма для приведенной ранее схемы в случае ее применения на автомобиле КамАЗ с 5-ти ступенчатой коробкой передач.

На фиг. 2а - схема привода для прямой передачи и замедляющей передачи в блокированном режиме.

На фиг. 2б - лучевая диаграмма для приведенной схемы.

На фиг. 3а - схема привода, реализующая три передачи: ускоряющая в блокированном режиме, прямая в дифференциальном и блокированном режимах, замедляющая в блокированном.

На фиг. 3б - лучевая диаграмма для схемы 3а.

В корпусе 1 редуктора ведущего моста (см. фиг. 1а) расположен корпус 2 планетарного механизма (межмостового конического дифференциала), который соединен с ведущим валом 3. На крестовине 4, закрепленной в корпусе 2, установлены сателлиты 5, зацепленные с шестернями 6 и 7. Шестерня 6 закреплена на валу 8 привода заднего ведущего моста. На валу 8 установлен трубчатый вал привода среднего моста, который разделен на две части. Шестерня 7 закреплена на одной части (9) трубчатого вала. Шестерня привода среднего моста 10 другой частью (11) трубчатого вала соединяется с широким зубчатым венцом 12, рядом с которым на валу 8 закреплен зубчатый венец 13. Зубчатый венец 14 закреплен на части трубчатого вала (9), а зубчатый венец 15 - на стенке корпуса редуктора 1. Широкая одновенцовая муфта 16 расположена на венце 15, а двухвенцовая муфта 17 - на широком венце 12, муфты взаимосвязаны двухпозиционным ползуном 18.

На ведущем валу 3 (см. фиг. 2а и 3а) на соединении, подвижном в осевом направлении (например, шлицевое), установлен трубчатый вал управления 19 с зубчатым венцом 20. Аналогично на валу 8 установлен трубчатый вал управления 21 с зубчатым венцом 22. Валы управления 19 и 21 имеют подвижное торцевое соединение 23. Внутренние зубчатые венцы расположены последовательно: 24 - в стенке корпуса 2, 25 - в шестерне 6, 26 - в крестовине 4. Правый венец двухвенцовой муфты 17 имеет увеличенную ширину, превышающую величину осевого зазора между венцами 13 и 14.

Работа привода ведущих мостов осуществляется следующим образом.

Муфты 16 и 17 в положении I (см. фиг. 1а внизу). Широкая одновенцовая муфта 16 в выключенном положении, двухвенцовая муфта 17 соединяет венец 14 трубчатого вала 9 с широким венцом 12 трубчатого вала 11. Крутящий момент от ведущего вала 3 поступает на корпус 2 планетарного механизма, включенного в режиме дифференциала, водило 4 сателлитами 5 поровну распределяют крутящий момент на шестерни 6 и 7. От шестерни 6 по валу 8 усилие передается на задний ведущий мост. От шестерни 7 по трубчатому валу 9, зубчатому венцу 14, муфте 17, зубчатому венцу 12, трубчатому валу 11 усилие передается на шестерню 10 привода среднего ведущего моста.

Двухпозиционным ползуном 18 перемещают муфты 16 и 17 в положение II (см. фиг. 1а, вверху). Широкая муфта 16 останавливает шестерню 7 планетарного механизма, соединяя шестерню 7 с трубчатым валом 9 и зубчатым венцом 14 с зубчатым венцом 15 стенки корпуса редуктора 1. Крутящий момент от ведущего вала 3 поступает на корпус 2 и крестовину 4. Сателлиты 5, обкатываясь по остановленной шестерне 7, удваивают скорость вращения шестерни 6 по отношению к исходной скорости вращения вала 3 и корпуса 2. Уменьшенный в два раза по отношению к входному крутящий момент по валу 8 поступает к заднему ведущему мосту, а от зубчатого венца 13 этого вала по двухвенцовой муфте 17 поступает на широкий зубчатый венец 12 трубчатого вала 11 шестерни 10 привода среднего ведущего моста. Привод мостов блокированный: валы 8 и 11 вращаются с одинаковой скоростью, крутящий момент на эти валы распределяется пропорционально моментам сопротивления движению.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 1б) приведены передаточные числа трансмиссии до главной передачи для автомобиля КамАЗ с 5-ти ступенчатой коробкой передач (КП). Шкалы лучевой диаграммы в логарифмическом виде, передаточное число характеризуется наклоном луча, который не изменяется на любом участке диаграммы. Вертикальный луч соответствует прямой передаче - передаточное число равно единице. Луч, наклоненный влево, указывает на ускоряющую передачу, чем положе луч, тем меньше передаточное число - выше скорость вращения по отношению к исходной. Луч, наклоненный направо, характеризует замедляющую передачу, чем положе луч, тем больше передаточное число - тем ниже скорость вращения валов на выходе по отношению к скорости вращения ведущего вала. На верхней горизонтальной шкале показаны передачи базовой коробки передач. На нижней горизонтальной шкале вверху приведены величины передаточных чисел в логарифмическом виде, внизу - полученные в итоге передачи, а под ними - передаточные числа в натуральном виде. Передачи КП без трансформации представлены вертикальными лучами, передачи в ускоряющем режиме - лучами с наклоном влево.

На фиг. 2а в положении I муфты 16 и 17 соответствуют фиг. 1а. Двухпозиционный ползун 18 устанавливает муфту в виде скользящего трубчатого вала 19 с зубчатым венцом 20 в соединение с зубчатым венцом 24 корпуса 2. Вал 19 торцевым соединением 23 перемещает муфту вала 8 в виде трубчатого вала 21 с зубчатым венцом 22 до соединения с зубчатым венцом 25 шестерни 6. Крутящий момент от ведущего вала 3 по трубчатому валу 19, взаимосвязанному с валом 3, по зубчатому венцу 20 передается по зубчатому венцу 24 на корпус 2 и крестовину 4. Сателлиты 5 распределяют поровну крутящий момент на шестерню 7, трубчатый вал 9, зубчатый венец 14, двухвенцовую муфту 17, широкий зубчатый венец 12, трубчатый вал 11 и шестерню 6, зубчатые венцы 24 и 22, трубчатый вал 21 и вал 8 привода заднего ведущего моста. На лучевой диаграмме (см. фиг. 2а) это положение отражено вертикальными лучами.

Муфты в положении II (см. фиг. 2а). Широкая муфта 16 останавливает шестерню 7 относительно стенки корпуса 1, соединяя зубчатый венец 15 с зубчатым венцом 14 и трубчатым валом 9 шестерни 7. Взаимосвязанная с ней двухпозиционным ползуном 18 двухвенцовая муфта 17 соединяет между собой зубчатый венец 13 вала 8 с широким зубчатым венцом 12 трубчатого вала 11 шестерни 10, как в описанном ранее случае. Но подключение валов 8 и 11 к планетарному механизму изменилось, вместо шестерни 6 они соединены с водилом - корпусом 2. По сравнению с вариантом 1а изменилось и звено входа - вместо корпуса 2 ведущий вал 3 трубчатым валом 19 и зубчатым венцом 20 соединяется с зубчатым венцом 25 шестерни 6. Вал 19 торцовым соединением 23 перемещает трубчатый вал 21 с зубчатым венцом 22 до соединения с зубчатым венцом 26 крестовины 4 корпуса 2. Крутящий момент от ведущего вала 3 трубчатым валом 19 и зубчатым венцом 20 поступает по зубчатому венцу 25 на шестерню 6. Шестерня 6 вращает сателлиты 4, которые обкатываясь по шестерне 7, остановленной относительно корпуса 1, через крестовину 4 вращают корпус планетарного редуктора 2 со скоростью, в два раза меньшей, чем скорость вала 3. Замедленное вращение корпуса 2 крестовиной 4, зубчатыми венцами 26 и 22, трубчатым валом 21 передается на вал 8 привода заднего моста, а также зубчатым венцом 13, муфтой 17, зубчатым венцом 12 на трубчатый вал 11 и шестерню 10 привода среднего ведущего моста. Это положение планетарного механизма на лучевой диаграмме (см. фиг. 2б) представлено лучами, наклоненными направо.

На фиг. 3а трубчатые валы и муфты управления имеют раздельный привод, причем муфты 16 и 17 могут занимать три положения, что обеспечивает четыре рабочих режима (см. вид справа). Индекс звена планетарного механизма, указанный в верхней части обозначения передаточного числа, принадлежит оставленному звену, в нижней части указаны звенья входа и выхода крутящего момента.

1. Ускоряющая передача в блокированном режиме. Остановлено эпициклическое колесо (b), вход на водило (h), выход от солнечной шестерни (a). В симметричном дифференциале солнечная шестерня 6 и эпициклическое колесо 7 имеют одинаковое число зубьев. Трубчатые валы 19 и 21 с зубчатыми венцами 20 и 22 в положении I, а муфты 16 и 17 в положении III. Работа трубчатых валов соответствует фиг. 2а на прямой передаче, а муфт - на замедляющей передаче фиг. 2а. Крутящий момент от ведущего вала 3 по трубчатому валу 19 и зубчатым венцам 20 и 24 поступает на корпус 2 и крестовину 4. Сателлиты 5, обкатываясь по остановленной шестерне 7, вращают шестерню 6 со скоростью в два раза выше, чем скорость вала 3. Шестерня 6 зубчатыми венцами 25 и 22, трубчатым валом 21 передает усилие на вал 8, а также блокированный с ним зубчатым венцом 13, муфтой 17 и зубчатым венцом 12 трубчатый вал 11 с шестерней 10. Это состояние механизма отражено лучами, наклоненными влево (см. фиг. 3в).

2. Прямая передача в дифференциальном режиме. Все элементы управления в положении I. Работа соответствует прямой передаче для фиг. 2а.

3. Прямая передача в блокированном режиме. Трубчатые валы в положении I, а муфты 16 и 17 в положении II (см. фиг. 3а, внизу). Муфта 16 в выключенном состоянии, муфта 17 левым зубчатым венцом замыкает между собой зубчатые венцы 13 и 14. Крутящий момент поступает на водило - корпус 2, как при первом режиме. Планетарный механизм заблокирован, т.к. шестерни 6 и 7 замкнуты между собой - шестерня 6, зубчатые венцы 25 и 22, трубчатый вал 21, вал 8, зубчатый венец 13, левый венец муфты 17, зубчатый венец 14, трубчатый вал 9 и шестерня 7. Валы 8 и 11 замкнуты между собой муфтой 17, усилие от вала 8 зубчатым венцом 13, муфтой 17, венцом 12 передается на трубчатый вал 11 и шестерню 10. Режимы работы 2 и 3 на лучевой диаграмме отражены вертикальными лучами.

4. Замедляющая передача в блокированном режиме. Трубчатые валы в положении II, муфты - в положении III. По сравнению с первым режимом работы сменились звенья входа и выхода крутящего момента. Крутящий момент поступает на солнечную шестерню (а) 6 и снимается с эпициклического колеса (b) 7, остановлено водило (h) 2. Трубчатый вал 19 венцом 20 соединяется с венцом 25 шестерни 6, взаимосвязанный с валом 19 трубчатый вал 21 зубчатым венцом 22 соединяется с венцом 6 крестовины 4 корпуса планетарного механизма 2. Крутящий момент от ведущего вала 3 по трубчатому валу 19 и венцам 20, 25 поступает на шестерню 6, которая обкатываясь по остановленной шестерне 7, вращает корпус 2 в два раза медленнее, чем ведущий вал 3. Усилие от корпуса 2 по крестовине 4, венцам 26, 22 передается на трубчатый вал 21 и вал 8 привода заднего ведущего моста, а также от венца 13 по муфте 17 на венец 12, трубчатый вал 11 и шестерню 10 привода среднего ведущего моста. На лучевой диаграмме это рабочее состояние представлено лучами, наклоненными направо.

Положительный эффект выражается в расширении эксплуатационных возможностей транспортных средств за счет увеличения диапазона трансмиссии (отношение чисел низшей передачи к высшей) и числа передач: в два раза для первых двух вариантов, для последнего варианта в четыре раза по диапазону и в три раза по числу передач. Некоторые передачи совпадают (см. фиг. 1 и 2, передача N 2), поэтому практически для первых вариантов реализуются 9 передач и 12 передач для третьего варианта при базовой 5-ти ступенчатой КП автомобиля КамАЗ. При увеличении диапазона трансмиссии в сторону замедляющих передач (см. фиг. 2 и 3) возможно снижение металлоемкости и упрощение карданной передачи, расположенной до планетарного механизма привода ведущих мостов, а также главной передачи.

Изобретение относится к транспортному машиностроению. Привод ведущих мостов содержит трехзвенный планетарный механизм, шестерни, одна из которых валом связана с карданной передачей привода заднего моста, другая - трубчатым валом с шестерней привода среднего моста, зубчатые венцы, один из которых размещен между частями трубчатого вала среднего моста, другой - на трубчатом валу шестерни трехзвенного планетарного механизма, широкие зубчатые венцы, один из которых закреплен на трубчатом валу между первым зубчатым венцом и шестерней привода среднего моста, другой - на стенке корпуса редуктора моста, и две муфты, одна из которых, широкая одновенцовая муфта, установлена на венце стенки корпуса редуктора, другая, двухвенцовая муфта, расположена на широком венце трубчатого вала привода шестерни и связана с первой муфтой ползуном. Расширены эксплуатационные возможности за счет трансформирования крутящего момента в трехзвенном планетарном механизме. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Привод ведущих мостов, содержащий трехзвенный планетарный механизм с муфтой блокировки, расположенный на редукторе среднего ведущего моста задней тележки транспортного средства, одна шестерня валом связана с карданной передачей привода заднего моста, другая - трубчатым валом с шестерней привода среднего моста, отличающийся тем, что трубчатый вал привода среднего моста разделен на две части, между ними на валу привода заднего моста закреплен зубчатый венец, между ним и шестерней привода среднего моста на трубчатом валу закреплен широкий зубчатый венец, такой же широкий зубчатый венец закреплен на стенке корпуса редуктора моста, между этим венцом и венцом вала привода заднего моста на трубчатом валу шестерни планетарного механизма закреплен зубчатый венец, широкая одновенцовая муфта установлена на венце стенки корпуса редуктора, двухвенцовая муфта расположена на широком венце трубчатого вала привода шестерни, муфты взаимосвязаны двухпозиционным ползуном. 2. Привод ведущих мостов по п.1, отличающийся тем, что крестовина сателлитов, шестерня привода заднего моста и стенка корпуса планетарного механизма со стороны ведущего вала имеют внутренние зубчатые венцы, на ведущем валу подвижно в осевом направлении установлен трубчатый вал управления с зубчатым венцом, на торце этого вала на опоре вращения установлен другой трубчатый вал управления со своим зубчатым венцом, который подвижно в осевом направлении установлен на валу привода заднего моста, трубчатые валы управления и муфты взаимосвязаны одним двухпозиционным ползуном. 3. Привод ведущих мостов по п.2, отличающийся тем, что трубчатые валы управления имеют отдельное двухпозиционное управление, а две взаимосвязанные муфты на валах привода мостов - трехпозиционное, причем ширина внутреннего венца двухвенцовой муфты больше величины осевого зазора между венцами валов привода мостов.