ГЛАВНАЯ ПЕРЕДАЧА Российский патент 2000 года по МПК B60K17/16 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к трансмиссии транспортных машин.

Известны двухступенчатые главные передачи (ГП), содержащие опоры, валы, шестерни, муфту переключения, совмещенные с межколесным дифференциалом, применяемые на отечественных и зарубежных автомобилях. (Автомобили: Конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия. Под. ред. А.И.Гришкевича. -Мн.: Высш.шк., 1985.- 240 c.)
Такие агрегаты имеют ограниченные кинематические возможности и значительную металлоемкость.

Наиболее близкой к предлагаемой ГП является двухступенчатая ГП опытной модели автомобиля МАЗ-500А (см. там же рис. 7.10, 224 c.).

ГП состоит из корпуса с размещенными в нем ведущим валом, выполненным вместе с ведущей конической шестерней, зацепленной с ведомой шестерней (колесом). Это колесо закреплено на корпусе, в котором расположены планетарный механизм и дифференциал (см. там же рис. 7.9, 223 c.). Внутри ведомого конического колеса выполнено эпициклическое колесо планетарного редуктора (ПР), которое сателлитами сообщается с водилом ПР, закрепленным на корпусе дифференциала. Солнечная шестерня ПР выполнена вместе с зубчатым венцом муфты переключения. ПР реализует две передачи: первая - замедляющая, когда солнечная шестерня остановлена зубчатым венцом относительно корпуса ведущего моста, вторая - прямая, когда ПР блокируется осевым перемещением солнечной шестерни до зацепления с зубчатым венцом водила.

Такая ГП имеет ограниченные кинематические возможности - передаточное число ПР на низшей передаче составляет только 1,391. Передаточное число ГП в целом без ПР равно 7,24 и 10,1 при понижающей передаче в ПР. ГП имеет значительную массу и габариты, т.к. помимо центрального редуктора содержит еще два колесных редуктора с остановленным водилом (см. там же рис. 7.8б, 221 с. ).

Задачей изобретения является расширение кинематических возможностей ГП при малых габаритах и массе.

Технический результат достигается тем, что она снабжена второй шестерней, свободно установленной на ведущем валу, дополнительным зубчатым колесом, зацепленным со второй шестерней и соединенным трубчатым валом с солнечной шестерней планетарного механизма, муфтой, расположенной между ведущей шестерней и второй ведущей шестерней для выборочного соединения второй ведущей шестерни с картером или ведущим валом, а муфта блокировки звеньев планетарного механизма установлена на корпусе дифференциала для его временного соединения с ведомым зубчатым колесом.

На фиг. 1 изображена схема трехступенчатой ГП с коническими шестернями привода ПР.

На фиг. 2 - с цилиндрическими шестернями.

В картере ГП 1 установлен ведущий вал 2, на котором закреплена ведущая шестерня 3 и свободно установлена вторая ведущая шестерня 4. Между этими шестернями на венце вала второй шестерни расположена муфта 5 выборочного соединения шестерни 4 с картером 1 или ведущим валом 2. Шестерня 4 зацеплена с дополнительным ведомым зубчатым колесом 6, соединенным трубчатым валом 7 с солнечной шестерней 8 (а). Шестерня 3 зацеплена с ведомым зубчатым колесом 9, соединенным с эпициклическим колесом 10 (в) ПР. Сателлиты ПР 11 установлены на водиле 12 и зацеплены с солнечной шестерней 8 и эпициклическим колесом 10. Водило 12 (h) закреплено на корпусе дифференциала 13, на оси (крестовине) 14 которого установлены сателлиты дифференциала 15, зацепленные с полуосевыми шестернями 16 и 17, закрепленными на полуосях 18 и 19. Муфта 20 временного соединения ведомого колеса 9 с дифференциалом расположена на корпусе дифференциала 13, ползун 21 соединяет муфты 5 и 20 (см. фиг. 2).

Шестерни привода ПР могут быть как коническими (гипоидными), так и цилиндрическими (см. фиг. 1 и 2); возможно применение дифференциала любого типа: конического, цилиндрического, повышенного трения и т.д.

Работа ГП осуществляется следующим образом.

I передача ("ползучая" скорость).

Муфта 20 разобщает эпициклическое колесо 10 с ведомым колесом 9 от корпуса дифференциала 13. Муфта 5 в верхнем положении (см. фиг. 1) или в левом положении (см. фиг. 2) соединяет вторую ведущую шестерню 4 с ведущим валом 2.

Крутящий момент поступает по ведущему валу 2 на обе ведущие шестерни и разделяется на два потока. Один поток от шестерни 4 передается на ведомое колесо 6, по трубчатому валу 7 на солнечную шестерню 8 (а) и сателлиты 11. Второй поток поступает от шестерни 3 на ведомое колесо 9, которое будет вращаться в противоположном направлении по сравнению с колесом 6, далее на эпициклическое колесо 10 и сателлиты 11. Оба потока суммируются на водило 12, передаются на корпус дифференциала 13, ось 14 и сателлитами 15 разделяются на два потока тока: шестерню 16 и полуось 18, шестерню 17 и полуось 19.

Скорость вращения водила и связанного с ним корпуса дифференциала описывается следующей зависимостью:
n_h=И_ha ^в•n_a+И_hв ^a •n_в=1/(K+1)•n_a+K/(K+1)•n_в,
где И_ha ^в - передаточное число ПР при оставленном эпициклическом колесе и передаче усилия от водила на солнечную шестерню;
n_a - скорость вращения солнечной шестерни;
И_hв ^a - передаточное число ПР при остановленной солнечной шестерне и передаче усилия от водила к эпициклическому колесу;
n_в - скорость вращения эпициклического колеса;
K - внутренний параметр ПР, равный отношению числа зубьев эпициклического колеса к числу зубьев солнечной шестерни.

Например, если принять скорость вращения ведущего вала n₂=1000 об/мин и применить ПР с K=2,5; зубчатую пару 4-6 с передаточным числом 1,4; а зубчатую пару 3-9 с передаточным числом 3,0, то скорость вращения водила и корпуса дифференциала составит
n_h=1/3,5•(-1000/1,4)+2,5/3,5•(1000/3,0)=34,01,
а передаточное число ГП-И₀=1000/34,01=29,4.

При увеличении передаточного числа зубчатой пары 3-9 общее передаточное число ГП вначале возрастает, а затем направление вращения ведомого звена изменяется и его величина уменьшается.

II передача - И_вh ^a•И_3-9 = Z₉(K+1)/Z₃K.

Переключаем муфту 5 в среднее положение, в этом случае муфта 5 останавливает относительно картера 1 вторую шестерню 4, зацепленное с ней ведомое колесе 6 и соединенную с ним трубчатым валом 7 солнечную шестерню 8 (а).

Крутящий момент с ведущего вала 2 передается зубчатой парой 3-9 на эпициклическое колесо 10 и сателлиты 11. Сателлиты 11, обкатываясь по остановленной солнечной шестерне 8, увлекают за собой водило 12, корпус дифференциала 13 и далее, как на предыдущей передаче.

Передаточное число ПР - И_вh ^a = (К+1)/К = 3,5/2,5 = 1,4. Передаточное число ГП в целом равно произведению передаточных чисел ПР и зубчатой пары 3-9 И₀=1,4•3,0=4,2.

III передача (без ПР).

Муфты 5 и 20 в положении III. Муфта 5 разъединяет ведущий вал 2 от шестерни 4. Муфта 20 соединяет корпус дифференциала 13 с ведомым колесом 9.

Передаточное число ГП И₀ = Z₉/Z₃.

Величина передаточных чисел ГП на различных передачах и их знак зависят от передаточных чисел зубчатых пар 3-9, 4-6, расположения ведомых колес относительно ведущих шестерен (справа или слева, внутреннее зацепление или наружнее), а также от величины внутреннего параметра ПР.

Экономический эффект выражается в расширении кинематических возможностей агрегата за счет увеличения передаточного числа низшей передачи (13 и более) и диапазона передаточных чисел двух передач при малых габаритах и массе, т. к. эти возможности реализуются двумя зубчатыми парами, одним ПР и дифференциалом, выполненными в одном картере. Прототип имеет значительно большую металлоемкость и габариты - три ПР, пару конических шестерен и дифференциал, выполненные в разных корпусах, и реализует меньшие кинематические возможности.

Изобретение относится к транспортному машиностроению. Главная передача содержит зацепленные между собой две ведущие шестерни и два ведомых зубчатых колеса, дифференциал, планетарный механизм и две муфты. Одно ведомое зубчатое колесо соединено с эпициклическим колесом планетарного механизма для передачи вращения дифференциалу. Второе ведомое зубчатое колесо соединено трубчатым валом с солнечной шестерней планетарного механизма. Одна муфта предназначена для выборочного соединения второй ведущей шестерни с картером или ведущим валом. Вторая муфта предназначена для временного соединения корпуса дифференциала с одним из ведомых зубчатых колес. Такое выполнение главной передачи позволяет расширить кинематические возможности передачи при малых габаритах и массе. 2 ил.

Главная передача, содержащая картер, расположенные в нем дифференциал, планетарный механизм, включающий в себя эпициклическое колесо, солнечную шестерню, закрепленную на трубчатом валу, соединенное с корпусом дифференциала водило с сателлитами, ведущий вал с закрепленной на нем ведущей шестерней, ведомое зубчатое колесо, соединенное с эпициклическим колесом для передачи вращения дифференциалу через планетарный механизм, и муфту блокировки звеньев планетарного механизма, отличающаяся тем, что она снабжена второй шестерней, свободно установленной на ведущем валу, дополнительным зубчатым колесом, зацепленным со второй шестерней и соединенным трубчатым валом с солнечной шестерней планетарного механизма, муфтой, расположенной между ведущей шестерней и второй ведущей шестерней для выборочного соединения второй ведущей шестерни с картером или ведущим валом, а муфта блокировки звеньев планетарного механизма установлена на корпусе дифференциала для его временного соединения с ведомым зубчатым колесом.