ТРАНСМИССИЯ АВТОМОБИЛЯ ВЫСОКОЙ ПРОХОДИМОСТИ Российский патент 2002 года по МПК B60K17/346 

Изобретение относится к автомобилестроению и может быть использовано для привода самоходного полноприводного транспортного средства.

Известны трансмиссии привода колес транспортных средств [1, 2], основные элементы которых размещены в едином комплексном устройстве, включающем коробку передач, раздаточную коробку и главную передачу одного из ведущих мостов.

Такое выполнение агрегата приводит к снижению ремонтопригодности автомобиля, а наличие жесткой кинематической связи мостов при такой схеме привода, усложняет управление транспортным средством, вызывает повышенные нагрузки в элементах трансмиссии, способные вызвать их повреждение.

Исследования отечественных и зарубежных ученых и практиков [3, 4] позволили установить, что для повышения устойчивости транспортного средства на дорогах и местности необходимо постоянное включение привода обоих мостов при отсутствии между ними жесткой кинематической связи в условиях движения по дорогам с твердым покрытием. Кроме того, применение в трансмиссии межосевого дифференциала, выполненного по классической схеме, не представляется возможным и требует разработки нестандартных конструктивных решений.

Известна трансмиссия полноприводного автомобиля высокой проходимости "Хаммер" (HMMWV), корпорации AM General, взятая как наиболее близкая к предлагаемой в качестве прототипа [5].

Трансмиссия автомобиля "Хаммер" содержит приводимую от двигателя коробку передач, раздаточную коробку, связанную посредством дифференциала, установленного в ней, и карданных передач с редукторами привода колес, и рабочие тормозные механизмы.

Подвеска колеса автомобиля выполнена на двух поперечных рычагах, а его привод от раздаточной коробки осуществляется посредством ведущего моста и колесного редуктора, расположенного в колесе. Для компенсации изменения положения колеса при работе подвески и повороте ведущего колеса рулевым управлением привод каждого колеса содержит два шарнира равных угловых скоростей (ШРУС). Раздаточная коробка имеет выходы для переднего и заднего моста, и крутящий момент делится сначала между ними, а затем между колесами каждой оси посредством межосевого и двух межколесных дифференциалов.

Наличие в подвеске колеса автомобиля двух поперечных рычагов увеличивает неподрессоренную массу, момент инерции неподрессоренной массы, металлоемкость, стоимость. Наличие большого количества шарниров (сайлентблоков) увеличивает внутреннее сопротивление качанию подвески, снижает плавность хода.

Осуществление привода колеса от раздаточной коробки посредством ведущего моста и колесного редуктора, расположенного в колесе, повышает вибронагруженность редуктора колеса, момент инерции неподрессоренных масс. Выполнение раздаточной коробки с двумя выходами для переднего и заднего мостов вызывает необходимость оснащения трансмиссии ведущим мостом, осуществляющим передачу крутящего момента от раздаточной коробки к редуктору колеса, что усложняет конструкцию и увеличивает вес трансмиссии.

Задачей изобретения было устранение вышеназванных недостатков, а именно создание привода автомобиля с повышенной надежностью и долговечностью, обеспечивающего маневренность в труднодоступных условиях, простого в изготовлении и обслуживании, ремонтопригодного в дорожных условиях.

Задача решается предлагаемой трансмиссией автомобиля высокой проходимости, содержащей приводимую от двигателя коробку передач, раздаточную коробку, связанную посредством дифференциала в ней и карданных передач с редукторами колес, в которой согласно предложению раздаточная коробка выполнена с двумя дополнительными дифференциалами - межколесными, а ее основной дифференциал выполнен межбортовым, и она имеет для каждого колеса отдельный выходной вал, кинематически связанный индивидуальным карданным валом с соответствующим колесом, подвеска которого выполнена на одном поперечном рычаге, с установленным на нем редуктором привода колеса, расположенным между колесом и осью качания рычага.

Межколесные дифференциалы выполнены межосевыми.

Выполнение трансмиссии с одним межбортовым и двумя межколесными - межосевыми - дифференциалами, встроенными в раздаточную коробку, обеспечивает передачу крутящего момента сначала между бортами, а затем между колесами бортов, что создает возможность выполнения так называемого "бортового поворота по-танковому", когда тормозятся колеса одного из бортов, т.е. повышается маневренность автомобиля.

Выполнение раздаточной коробки с отдельными выходными валами для каждого колеса позволяет крутящий момент передать сразу от раздаточной коробки к редуктору привода колеса, т.е. уменьшить количество редукторов и карданных валов в трансмиссии, снизив ее вес.

Выполнение подвески колеса на одном поперечном рычаге приводит к уменьшению количества рычагов, следовательно, уменьшению неподрессоренной массы, момента инерции неподрессоренной массы, снижению металлоемкости и стоимости. Уменьшение количества шарниров обеспечивает снижение внутреннего сопротивления качанию подвески, повышение плавности хода.

Расположение редуктора привода колеса на рычаге подвески между колесом и осью качания рычага подвески обеспечивает упрощение привода за счет уменьшения количества составляющих элементов: вместо двух редукторов (мост и колесный редуктор) используется один конический редуктор, расположенный на рычаге подвески; снижены вибронагруженность редуктора привода колеса и момент инерции неподрессоренных масс за счет переноса редуктора ближе к оси качания рычага подвески; становится возможной бескарданная передача момента от редуктора к ступице колеса жесткой полуосью, поскольку редуктор качается вместе с колесом. Уменьшено количество шарниров равных угловых скоростей (ШРУСов), компенсирующих поворот ведущего колеса, что увеличивает надежность, облегчает работу рулевого управления.

Предлагаемая трансмиссия поясняется чертежом, где схематично представлена ее кинематическая схема.

Трансмиссия содержит сцепление 1, коробку передач 2 с выходным валом 3, промежуточный карданный вал 4, при помощи которого коробка передач 2 соединяется с раздаточной коробкой 5, выполненной в целях изменения передаточного отношения трансмиссии с двумя цилиндрическими рядами шестерен 6, соединяемыми с первичным валом посредством муфты 7. В целях деления крутящего момента сначала между бортами, а потом между колесами борта, раздаточная коробка 5 выполнена с межбортовым кулачковым дифференциалом 8 повышенного трения, соединенным с выходным валом 9 цилиндрического ряда и двумя межколесными (межосевыми) кулачковыми дифференциалами 10, 11 повышенного трения, связанными посредством конических пар с межбортовым дифференциалом 8. Раздаточная коробка 5 имеет для каждого колеса 12 отдельный выходной вал 13. Выходной вал 13 кинематически связан индивидуальным карданным валом 14 с соответствующим колесом, подвеска которого выполнена на одном поперечном рычаге 15, несущем редуктор 16 привода колеса, расположенный между колесом и осью качания рычага.

Привод от двигателя через раздаточную коробку 5 выполнен непосредственно на межбортовой дифференциал 8 - кулачковый, повышенного трения, кинематически соединенный с межосевыми (межколесными) дифференциалами 10, 11. Редуктор 16 привода колеса, смонтированный в картере редуктора, объединенном с рычагом подвески, включает ведущую и ведомую шестерни 17, 18 и кинематически связан со ступицей колеса 12 посредством жесткой полуоси 19 и ШРУСа 20 в составе поворотного кулака.

Крутящий момент двигателя через коробку передач 2 и промежуточный карданный вал 4 передается на первичный вал раздаточной коробки, с вала через муфту 7 крутящий момент передается на один из цилиндрических рядов раздаточной коробки, что обеспечивает изменение передаточного отношения трансмиссии. С выходного вала 9 цилиндрического ряда раздаточной коробки через коническую пару шестерен крутящий момент передается на межбортовой дифференциал 8, который делит поровну крутящий момент и передает его через конические пары на межколесные дифференциалы 10, 11 левого и правого борта, которые в свою очередь делят крутящий момент между передним и задним колесом каждого борта. Таким образом с отдельного выходного вала 13 раздаточной коробки крутящий момент передается с помощью индивидуального колесного карданного вала 14 на редуктор 16 и посредством полуоси 19 и ШРУСа 20 в составе поворотного кулака на колесо, при этом функции ведущих мостов выполняет раздаточная коробка, что обеспечивает автомобилю высокую проходимость и надежность.

Изготовлен и испытан опытный образец предлагаемой трансмиссии. Испытания показали, что предлагаемая схема привода колес транспортного средства высокой проходимости позволяет существенно снизить момент инерции неподрессоренных масс автомобиля, улучшить плавность его хода и повысить надежность и долговечность составляющих трансмиссию агрегатов. Трансмиссия позволила уменьшить габариты автомобиля (рассматриваемого класса) до 2450 мм по ширине, вес - до 5500 кг, увеличить максимальную скорость движения для такого класса автомобилей до 130 км/ч; увеличить динамический ход подвески, управляемость задним мостом. Испытания позволили подтвердить ожидаемые результаты, а именно отсутствие недостатков прототипа и сделать вывод о соответствии предложения критериям патентоспособности изобретения. Планируется производство партии трансмиссий для автомобилей с высокой проходимостью по заказу силовых структур и МЧС.

Использование в конструкции трансмиссии отработанных и освоенных промышленностью деталей и сборочных единиц позволит сократить сроки технологической подготовки ее производства, использовать имеющиеся прогрессивные заготовки, снизить трудоемкость и сократить расход материалов. Изготовление трансмиссии не требует применения принципиально новых технологических процессов, использования специального оборудования.

Источники информации.

1. А. с. СССР 142228605, кл. В 60 К 17/32; B 62 D 49/08 от 16.04.87 г., оп. 07.10.88 г., "Транспортное средство повышенной проходимости" (аналог).

2. А.с. СССР 1585180, кл. В 60 К 17/32, от 06.10.88 г., оп. 15.08.90 г. "Трансмиссия автомобиля" (аналог).

3. Патент РФ 2100218, кл. В 60 К 17/34, от 17.07.96 г.; оп. 27.12.97 г. "Привод колес транспортного средства с передним и задним ведущими мостами" (аналог).

4. Газета "Автоклуб" 1 сентябрь 1996 г., с. 57, "Легендарный "Пинзгауэр" (аналог).

5. Каталог корпорации "Эй-Эм дженерал", США, "Hummer" (HMMWVS), июль 1984 г. , на автомобиль полноприводной высокой проходимости "Хаммер", "Трансмиссия автомобиля" (прототип).

Трансмиссия включает приводимую от двигателя коробку передач, раздаточную коробку, связанную посредством дифференциала в ней и карданных передач с редукторами колес. Раздаточная коробка выполнена с двумя дополнительными дифференциалами - межколесными, а ее основной дифференциал выполнен межбортовым. Для каждого колеса имеется отдельный выходной вал, кинематически связанный индивидуальным карданным валом с соответствующим колесом, подвеска которого выполнена на одном поперечном рычаге, несущем редуктор привода колеса, который расположен между колесом и осью качания рычага. В результате повышается надежность трансмиссии транспортного средства. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Трансмиссия автомобиля высокой проходимости, содержащая приводимую от двигателя коробку передач, раздаточную коробку, связанную посредством дифференциала в ней и карданных передач с редукторами колес, отличающаяся тем, что раздаточная коробка выполнена с двумя дополнительными дифференциалами - межколесными, а ее основной дифференциал выполнен межбортовым, и она имеет для каждого колеса отдельный выходной вал, кинематически связанный индивидуальным карданным валом с соответствующим колесом, подвеска которого выполнена на одном поперечном рычаге, несущем редуктор привода колеса, расположенный между колесом и осью качания рычага. 2. Трансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что межколесные дифференциалы выполнены межосевыми.