ТРАНСМИССИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2000 года по МПК B60K17/34 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к трансмиссии транспортных машин.

Известны трансмиссии транспортных машин, состоящие из коробки передач, раздаточной коробки, карданных передач, ведущих мостов, содержащие шестерни, валы, их опоры, устройства переключения передач, карданные шарниры, применяемые на отечественных и зарубежных автомобилях (1. Автомобили: Конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия. Под.ред. А.И.Гришкевича. - Мн.: Высш.шк., 1985.- 240 с.).

Эти трансмиссии конструктивно сложны, металлоемки, ограничивают эксплуатационные характеристики транспортного средства.

Наиболее близкой к предлагаемой трансмиссии транспортного средства является трансмиссия полноприводного автомобиля полной тяги "Урал" (2. Трехосные автомобили "Урал". Под.ред. А.А.Романченко. - М.: Транспорт, 1978.- 312 с.).

Трансмиссия состоит из трехвальной пятиступенчатой коробки передач, содержащей 12 шестерен и 3 муфты переключения (см. 2 рис. 68, с. 98), двухступенчатой раздаточной коробки, содержащей 4 вала, 5 шестерен, несимметричный блокируемый межосевой дифференциал и две муфты (см. там же рис.79, с. 112), карданные передачи к ведущим мостам, редуктор каждого из трех ведущих мостов содержит 4 шестерни, межколесный дифференциал и 2 полуоси (см. там же рис. 97, с. 132-133), полуоси переднего ведущего моста дополнительно содержат синхронные карданные шарниры (см. там же рис. 98, с. 134).

Такая трансмиссия конструктивно сложна, металлоемка, ограничивает эксплуатационные характеристики транспортного средства.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик транспортного средства при упрощении конструкции и снижении металлоемкости трансмиссии.

Технический результат достигается тем, что коробка передач совмещена с раздаточной коробкой, на ее первичном валу свободно установлены четыре шестерни, две из них объединены в блок, на ступице этого вала между отдельными шестернями, зацепленными с четырьмя шестернями, попарно закрепленными на двух отдельных трубчатых валах привода солнечных шестерен планетарных механизмов, расположена муфта переключения, водило каждого из двух планетарных механизмов соединено коаксильным валом со ступицей и муфтой переключения, расположенными между свободно установленными шестернями, зацепленными с блоком шестерен первичного вала, между средними шестернями расположены три взаимосвязанные муфты, еще две взаимосвязанные муфты расположены между планетарными механизмами и дифференциалами, одна из шестерен каждого дифференциала закреплена на валу, соединяющем карданной передачей раздаточную коробку с главными передачами привода задних ведущих колес одного из бортов транспортного средства или с главной передачей одного колеса, другая шестерня дифференциала закреплена на валу, проходящем внутри трубчатого вала, на другом конце этого вала закреплена шестерня, которая через две шестерни соединяется с валом карданной передачей, связанным с главной передачей привода переднего ведущего колеса другого борта транспортного средства, на венце водила каждого дифференциала размещена муфта блокировки.

На фиг. 1 изображена схема многоступенчатой раздаточной коробки (МРК) с диагональным приводом ведущих колес.

На фиг. 2 показан вид спереди на шестерни диагонального привода.

На фиг. 3 приведена лучевая диаграмма передаточных чисел пар зубчатых колес и передач раздаточной коробки. На горизонталях отложены величины передаточных чисел в логарифмическом виде. Вертикальный луч соответствует передаточному числу, равному 1,0. Луч, направленный направо, указывает на замедляющую передачу - чем положе луч, тем больше передаточное число. Луч, направленный налево, указывает на ускоряющую передачу. В нижней части диаграммы под шкалой логарифма передаточных чисел указаны 12 передач переднего хода и соответствующие им положения муфт переключения. Аналогичные обозначения приведены в верхней части диаграммы для двух передач заднего хода.

На фиг. 4 показано продолжение трансмиссии после МРК. Карданные передачи и карданные синхронные шарниры переднего моста не показаны для упрощения схемы.

В опорах корпуса 1 (см. фиг. 1) располагается первичный вал 2, на котором свободно установлены четыре шестерни 3-6, две из них 5 и 6 объединены в блок. Эти шестерни зацеплены с шестернями 7-10, расположенными на трубчатом валу 11. Шестерни 12-15, равные шестерням 7-10, также зацепленные с шестернями 3-6, расположены на трубчатом валу 16, равном валу 11. Солнечные шестерни 17 и 18 планетарных механизмов закреплены соответственно на валах 11 и 16. Водила 19 и 20 планетарных механизмов соединены с трубчатыми валами 21 и 22 соответственно, расположенными на валах 11 и 16. Сателлиты 23 расположены на водиле 19 и зацеплены с солнечной шестерней 17 и эпициклическим колесом 24. Такие же сателлиты 25 расположены на водиле 20 и зацеплены с солнечной шестерней 18 и эпициклическим колесом 26. Зубчатый венец 27 расположен между эпициклическим колесом 24 и водилом дифференциала 28, такой же венец 29 - между колесом 26 и водилом дифференциала 30. Шестерня 31 первого дифференциала соединяется валом 32, проходящим по трубчатому валу 11, с шестерней 33 (см. фиг. 1 и 2), расположенной с другой стороны МРК. Шестерня 33 шестерней 34, свободно установленной на переднем конце первичного вала 2, зацеплена с шестерней 35, закрепленной на валу 36 привода переднего левого колеса. Шестерня 37 этого дифференциала закреплена на валу 38 привода задних правых колес. На венце 28 расположена муфта 39 блокировки дифференциала. Шестерня 40 второго дифференциала, равная шестерне 31, валом 41, проходящим по трубчатому валу 16, соединяется с шестерней 42 (см. фиг. 1 и 2), которая шестерней 43, свободно установленной на валу 2, зацеплена с шестерней 44, закрепленной на валу 45 привода правого переднего колеса. Шестерня 46 этого дифференциала закреплена на валу 47 привода задних левых колес транспортного средства.

Дифференциалы могут быть несимметричными, как на фиг. 1, так и симметричными, в этом случае валы 38 и 47 будут связаны с карданными передачами привода одного колеса на каждый вал.

Муфта A расположена на ступице первичного вала 2 между отдельными шестернями 3 и 4. Три взаимосвязанные муфты B установлены между средними шестернями 8-9, 4-5 и 13-14 на всех трех валах. Две взаимосвязанные муфты C расположены на ступицах коаксиальных валов 21 и 22 между шестернями 9-10 и 14-15 соответственно. Две взаимосвязанные муфты D расположены на зубчатых венцах 27 и 29 между планетарными механизмами и дифференциалами.

Вал 47 (см. фиг. 1 и 4) соединен с коническими шестернями 48 и 49, которые зацеплены соответственно с коническими (гипоидными) колесами 50 и 51, закрепленными на полуосях 52 и 53 привода задних левых колес транспортного средства. Вал 45, взаимосвязанный шестернями и валом 41 через дифференциал 30 с валом 47, соединен с конической шестерней 54, зацепленной с колесом 55 полуоси 56 привода переднего правого колеса. Вал 36 соединен с конической шестерней 57, зацепленной с колесом 58 полуоси 59 привода переднего левого колеса. Вал 36 шестернями и валом 32 через дифференциал 28 взаимосвязан с валом 38, соединенным с коническими шестернями 60 и 61, зацепленными с колесами 62 и 63 полуосей 64 и 65 привода правых задних колес транспортного средства (см. фиг. 4).

Работа трансмиссии транспортного средства осуществляется следующим образом - крутящий момент с первичного вала 2 (см. фиг. 1) разделяется на два параллельных потока, воспринимаемые шестернями и муфтами, расположенными на трубчатых валах 11 и 16, а также на трубчатых валах 21 и 22. Планетарный механизм в каждом потоке работает на одном из двух режимов. Первый режим суммирующий, когда крутящий момент поступает на солнечную шестерню и водило, а снимается с эпициклического колеса. Например, для верхнего потока момент поступает на 17 и 19, затем сателлитами 23 передается на 24. Второй режим обеспечивается передачей момента напрямую по водилу 19. От водила 28 дифференциала момент сателлитами распределяется на два потока пропорционально радиусам шестерен 31 и 37. Часть момента от шестерен 37 валом 38 с карданной передачей (на фиг. 4 не показана) передается на шестерни 60 и 61, от них на конические колеса 62 и 63, далее на полуоси 64 и 65 привода задних правых колес транспортного средства. Другая шестерня дифференциала 31 (см. фиг.1) валом 32, проходящим по трубчатому валу 11, приводит в действие шестерню 33 и через шестерню 34, свободно установленную на переднем конце первичного вала 2, передает вторую часть момента на шестерню 35 и вал 36 (см. фиг.1 и 2), который карданной передачей связан с шестерней 57 (см. фиг.4), зацепленной колесом 58 полуоси 59 привода переднего левого колеса. Полуоси 59 и 64, 65 взаимосвязаны через дифференциал и могут вращаться с разными угловыми скоростями, например, на повороте.

Аналогично, по другой диагонали, взаимосвязаны полуось 56 привода переднего правого ведущего колеса и полуоси 52, 53 привода задних левых ведущих колес. Эта связь проходит по шестерням 55-54, валу 45 (см. фиг.4), далее по шестерням 44, 43, 42 (см. фиг.1 и 2), валу 41 (см. фиг. 1), шестерне 40 дифференциала, его сателлитам, шестерне 46, валу 47, шестерням 48, 49 (см. фиг. 4), колесам 50, 51 и полуоси 52, 53.

Переключение передач и трансформация крутящего момента для обоих потоков одинаковы, поэтому рассмотрим только верхний поток передачи крутящего момента на различных передачах.

1 передача (1 "ползучая").

Муфты A и D в левом положении, а муфты B и C - в правом (см. фиг. 3 внизу).

От первичного вала 2 (см. фиг. 1) крутящий момент передается двумя путями: первый путь - от муфты A шестернями 3-7 по трубчатому валу 11 на солнечную шестерню 17 планетарного механизма. Второй путь - от вала 11, муфтой B, шестернями 9-5, блоком шестерен, шестернями 6-10, муфтой C, на вал 21 и водило 19. Усилия складываются на эпициклическом колесе 24 и муфтой D передаются на венец 27 и водило дифференциала 28. Далее происходит разделение крутящего момента дифференциалом, как было описано ранее.

На лучевой диаграмме (см. фиг.3) эта передача представлена двумя потоками лучей. Первый состоит из двух лучей: луч 3-7 выходит из т.0 и направлен вертикально вниз, затем пологий луч 11-17-23 направлен направо вниз к т. 1 на оси логарифма передаточного числа. Второй поток состоит из четырех лучей: 3-7, далее луч 9-5 налево вверх, затем два пологих луча 6-10 и 21-19-23 направо вниз к т. 1 на оси логарифма передаточного числа. Передаточное число на этой передаче более 14.

2 передача (2 "ползучая").

Переключаем муфту A в правое положение (см. фиг. 3 внизу).

Как и на 1 передаче, момент передается двумя путями. На солнечную шестерню 17 момент передается по ускоряющей паре шестерен 4-8 (см. фиг. 1), в остальном эта передача соответствует 1 передаче.

На лучевой диаграмме 2 передача отличается от первой смещением первого луча вместо луча 3-7, луч 4-8 влево вниз (см. фиг.3).

3 передача.

Переключаем муфты A и B в левое положение, а муфту D - в правое положение (см. фиг. 3 внизу).

До вала 11 момент передается, как на 1 передаче, затем по шестерням 8-4, муфте B на валу 2, по блоку шестерен, шестерням 6-10, муфте C, валу 21, водилу 19, муфте D на венец 27 и далее, как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 3) эта передача представлена четырьмя лучами: вертикальный 3-7, луч 8-4 направо вверх, пологий луч 6-10 направо вниз и вертикальный луч связи между валами 21 и водилом 28 к т.3 на оси логарифма передаточного числа.

4 передача.

Переключаем муфту A в правое положение.

С первичного вала 2 (см. фиг.1) момент муфтой A передается на шестерню 4, муфтой B на блок шестерен, далее, как на предыдущей передаче.

Два луча: пологий 6-10 и вертикальный к т. 4 соответствует этой передаче (см. фиг. 3).

5 передача.

Переключаем муфту A в левое, а муфты B в правое положение.

Передача момента соответствует второму потоку 1 передачи.

Четыре луча: вертикальный 3-7, 9-5 налево вверх, пологий 6-10 и вертикальный к т. 5 представляют эту передачу.

6 передача.

Переключаем муфту A в правое положение, все муфты в правом положении (см. фиг. 3 внизу).

Передача момента соответствует второму потоку 2 передачи.

Четыре луча: 4-8 налево вниз, 9-5 налево вверх, далее, как на предыдущей передаче (см. фиг. 3).

7 передача
Переключаем все муфты в левое положение.

Крутящий передается двумя потоками (см. фиг. 1). Первый поток соответствует 3 передаче, после муфты B момент передается шестернями 5-9, муфтой C и далее, как на 1 и 2 передачах. Так как разность скоростей вращения солнечной шестерни 17 и водила 19 значительно меньше, чем у 1 и 2 передач, то замедление скорости вращения эпициклического колеса 24 и связанного с ним водила дифференциала 28 менее существенно.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 3) эта передача представлена двумя потоками лучей. По сравнению с 1 передачей второй луч первого потока проходит значительно круче. Первые лучи второго потока 3-7 и 8-4 также соответствуют 1 передаче, затем луч 5-9 направлен круто вниз направо, последний луч 21-19-23 также круто вниз направо направлен к т.7 на оси логарифма передаточного числа.

8 передача.

Переключаем муфту A в правое положение.

Эта передача соответствует предыдущей передаче, но вместо пары шестерен 3-7 работает пара 4-8, а во втором потоке - только пара 5-9.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 3) эта передача отличается от предыдущей первым лучом - вместо вертикального луча 3-7 передача представлена лучом 4-8, направленным налево вниз.

9 передача.

Переключаем муфту A в левое, а муфту D в правое положения.

Крутящий момент передается одним потоком, который соответствует второму потоку 7 передачи, но выход планетарного механизма соединяется с водилом 19, а не с эпициклическим колесом 24.

Четыре луча: 3-7, 8-4, 5-9 и вертикальный луч к т. 9 представляют эту передачу (см. фиг. 3).

10 передача.

Переключаем муфту A в правое положение.

С первичного вала 2 момент передается муфтой A, шестерней 4, муфтой B, шестернями 5-9 и далее, как на предыдущей передаче.

Два луча: 5-9 и вертикальный к т. 10 указывают на эту передачу.

11 передача.

Переключаем муфту A в левое, а муфту B в правое положения.

Момент передается парой шестерен 3-7 на вал 11, далее муфтой B, шестерней 9, муфтой C, затем, как на предыдущих передачах.

Два вертикальных луча 3-7 и 21-28 указывают на эту передачу.

12 передача.

Переключаем муфту A в правое положение.

Момент передается парой шестерен 4-8, далее, как на предыдущих передачах.

На лучевой диаграмме два луча: 4-8 и 21-28 соответствуют этой передаче.

Задний ход.

Изменение направления вращения эпициклического колеса 24 возникает при увеличении разности скоростей вращения солнечной шестерни 17 и водила 19.

1 передача.

Муфты A, B и D находятся в левом положении, а муфта C в правом положении (см. фиг. 3 вверху).

Крутящий момент поступает двумя потоками. Первый поток соответствует 1 передаче переднего хода. По сравнению с указанной передачей водило 19 вращается медленнее, т. к. с вала 11 момент передается не по ускоряющей паре шестерен 9-5, а по замедляющей паре 8-4 (см. фиг. 1).

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя потоками лучей. Первый поток - вертикальный луч 3-7 из т.щ, далее пологий луч 11-17-23 направо вверх к т.1 на оси логарифма передаточного числа заднего хода. Второй поток - после вертикального луча 3-7 направо круто вверх ответвляется луч 8-4, пологий луч 6-10 направлен направо вниз и луч 21-19-23 направо вверх к т.1 (см. фиг. 3).

2 передача.

Переключаем муфту A в правое положение. От 2 передачи переднего хода отличается исключением из второго потока пар шестерен 4-8 и 9-5, на водило 19 момент поступает сразу по шестерням 6-10.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 3) эта передача представлена двумя потоками лучей. Первый поток - луч 4-8 налево вниз и пологий луч 11-17-23 направо вверх. Второй поток - пологий луч 6-10 направо вниз и луч 21-19-23 направо вверх к т. 2 на оси логарифма передаточного числа заднего хода.

Характер распределения передач меняется при изменении передаточных чисел пар шестерен и планетарного механизма.

Экономический эффект выражается в улучшении эксплуатационных характеристик транспортного средства при упрощении конструкции трансмиссии. Проходимость транспортного средства повышается за счет увеличения дорожного просвета под серединой ведущих мостов, т.к. из этой части исключены громоздкие редукторы главных передач с дифференциалами, уменьшенные редукторы главных передач приближены к ведущим колесам. Трансмиссия упрощена, ее металлоемкость снижена, т.к. используются только два дифференциала, кинематические возможности расширены за счет свободной установки шестерен на валах и трансформирующих способностей планетарного механизма, повышается КПД трансмиссии на наиболее часто используемых передачах за счет передачи крутящего момента к задним ведущим колесам только через две пары зубчатых колес.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к трансмиссии транспортных средств. Трансмиссия транспортного средства содержит коробку передач и совмещенную с ней раздаточную коробку, которые включают два дифференциала, два планетарных механизма, валы привода ведущих мостов, шестерни и муфты. Муфта переключения расположена между шестернями на ступице первичного вала. Другая муфта переключения расположена между свободно установленными шестернями, зацепленными с блоком шестерен первичного вала. Три взаимосвязанные муфты расположены между шестернями, попарно закрепленными на валах привода солнечных шестерен планетарных механизмов, и свободно установленными шестернями, зацепленными с блоком шестерен первичного вала. Еще две взаимосвязанные муфты расположены между планетарными механизмами и дифференциалами. Каждый дифференциал соединяет раздаточную коробку с главными приводами задних ведущих колес одного из бортов транспортного средства или с главной передачей одного колеса, а также с главной передачей привода переднего ведущего колеса другого борта транспортного средства. На венце водила каждого дифференциала размещена муфта блокировки. Улучшены эксплуатационные характеристики при упрощении конструкции и снижении металлоемкости трансмиссии. 4 ил.

Трансмиссия транспортного средства, содержащая коробку передач, дифференциальную раздаточную коробку, включающую в себя валы привода ведущих мостов, шестерни и муфту переключения, отличающаяся тем, что коробка передач совмещена с раздаточной коробкой и на ее первичном валу свободно установлены четыре шестерни, две из которых объединены в блок, а на ступице указанного вала между двумя другими отдельными шестернями, зацепленными с четырьмя шестернями, попарно закрепленными на двух трубчатых валах привода солнечных шестерен планетарных механизмов, расположена муфта переключения, при этом водило каждого из двух планетарных механизмов валом, коаксиальным трубчатому валу привода солнечной шестерни этого же механизма, соединено со ступицей этого вала и с муфтой переключения, расположенной между свободно установленными шестернями, зацепленными с блоком шестерен первичного вала, а также между попарно закрепленными на трубчатых валах привода солнечных шестерен планетарных механизмов шестернями и свободно установленными шестернями, зацепленными с блоком шестерен первичного вала, расположены три взаимосвязанные муфты, еще две взаимосвязанные муфты расположены между планетарными механизмами и дифференциалами, причем одна из шестерен каждого дифференциала закреплена на валу, соединяющем карданной передачей раздаточную коробку с главными передачами привода задних ведущих колес одного из бортов транспортного средства или с главной передачей одного колеса, другая шестерня дифференциала закреплена на валу, проходящем внутри трубчатого вала, на другом конце этого вала закреплена шестерня, которая выполнена с возможностью зацепления через две шестерни с валом, карданной передачей связанным с главной передачей привода переднего ведущего колеса другого борта транспортного средства, на венце водила каждого дифференциала размещена муфта блокировки.