РАЗДАТОЧНАЯ КОРОБКА Российский патент 2003 года по МПК B60K17/34 F16H3/54 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к трансмиссии транспортных машин.

Известны агрегаты трансмиссии, распределяющие крутящий момент между ведущими мостами, обеспечивающие две передачи и содержащие шестерни, валы, опоры, устройства переключения передач, применяемые на отечественных и зарубежных автомобилях (Автомобили: Конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия./ Под ред. А.И. Гришкевича. - Мн.: Выш.шк., 1985. - 240 с.).

Эти агрегаты конструктивно сложны, металлоемки, имеют ограниченные эксплуатационные возможности.

Наиболее близкой к предлагаемой раздаточной коробке (РК) является РК по патенту RU 2149771 С1 (Бюл. N 15 от 27.05.2000).

Раздаточная коробка содержит корпус агрегата, в котором расположены простой планетарный механизм с водилом, сателлитами, солнечной и эпициклической шестернями, вал водила с зубчатыми венцами входа и выхода, трубчатый вал привода солнечной шестерни с зубчатым венцом, расположенным рядом с зубчатым венцом входа вала водила, трубчатый вал эпициклической шестерни с зубчатым венцом, расположенным рядом с зубчатым венцом выхода вала водила, входной и основной выходной валы агрегата с зубчатыми венцами, расположенными рядом с зубчатыми венцами водила, ведущую шестерню с зубчатым венцом, установленную на трубчатом валу привода солнечной шестерни и зацепленную с ведомой шестерней, закрепленной на валу привода переднего моста, муфты переключения с внутренними зубчатыми венцами, установленные на зубчатых венцах входного вала, ведущей шестерни, корпуса агрегата и основного выходного вала, взаимосвязанных одним штоком переключения.

Описанная РК проще типовых конструкций трансмиссионных агрегатов, приведенных в книге, обеспечивает три режима работы, но кинематические возможности планетарного механизма реализованы недостаточно.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении эксплуатационных возможностей транспортного средства.

Поставленная задача решается за счет увеличения числа режимов работы агрегата до четырех, в том числе путем отключения привода переднего моста в хороших дорожных условиях как при высокой скорости движения, так и при малой скорости маневрирования на ограниченной площади и в повышении кпд трансмиссии при работе на таких режимах.

Указанный технический результат достигается тем, что зубчатые венцы входного вала, ведущей шестерни и корпуса агрегата выполнены шириной в четыре шага переключения, зубчатый венец основного выходного вала - в три шага, зубчатые венцы вала водила, трубчатых валов солнечной и эпициклической шестерен - в два шага переключения, внутренние зубчатые венцы муфты переключения входного вала расположены на расстоянии в четыре шага переключения, муфт переключения ведущей шестерни и выходного вала - три шага, причем ширина крайнего внутреннего зубчатого венца больше ширины зазора между зубчатыми венцами выхода вала водила и основного выходного вала, внутренний зубчатый венец муфты переключения, установленной на зубчатом венце корпуса агрегата, равен ширине трех шагов переключения.

Изменение конструкции зубчатых венцов позволяет отключать привод переднего моста при крайних положениях муфт переключения.

На фиг.1 изображена схема РК с планетарным механизмом, работающим в качестве несимметричного дифференциала, а на фиг.2 - фрагмент РК с планетарным механизмом, работающим в режиме симметричного дифференциала.

В опорах корпуса агрегата 1 расположен простой планетарный механизм, состоящий из водила 2 (h) с сателлитами 3, солнечной шестерни 4 (а) и эпициклической шестерни 5 (b). Водило 2 закреплено на валу 6, на входе этого вала закреплен зубчатый венец 7 шириной в два шага переключения, а на выходе - аналогичный зубчатый венец 8. Входной вал 9 с зубчатым венцом 10 шириной в четыре шага переключения установлен соосно валу 6 водила 2, рядом с зубчатым венцом 7, на другом конце вала 6, рядом с зубчатым венцом 8, соосно валам 9 и 6 установлен основной выходной вал 11 с зубчатым венцом 12 шириной в три шага переключения. Трубчатый вал 13 соединяет эпициклическую шестерню 5 с зубчатым венцом 14 шириной в два шага переключения, который расположен между зубчатым венцом 8 выхода вала 6 водила 2 и зубчатым венцом 15 шириной в четыре шага переключения корпуса агрегата 1. Трубчатый вал 16 соединяет солнечную шестерню 4 с зубчатым венцом 17 шириной в два шага переключения, который расположен рядом с зубчатым венцом 7 входа вала 6. В средней части трубчатого вала 16 закреплен зубчатый венец 18. Между зубчатыми венцами 17 и 18 установлена ведущая шестерня 19 с зубчатым венцом 20 шириной в два шага переключения. Ведущая шестерня 19 зацеплена с шестерней 21, закрепленной на валу 22 привода переднего моста. Водило 2 трубчатым валом 23 соединено с зубчатым венцом 24, расположенным рядом с зубчатым венцом 18. Муфта переключения 25 (А) с двумя внутренними зубчатыми венцами, расположенными на расстоянии в четыре шага переключения, установлена на зубчатом венце 10 входного вала 9. Муфта переключения 26 (В) с двумя внутренними зубчатыми венцами, расположенными на расстоянии в три шага переключения, установлена на зубчатом венце 20 ведущей шестерни 19. Муфта переключения 27 (С) с внутренним зубчатым венцом шириной в три шага переключения установлена на зубчатом венце 15 корпуса агрегата 1. Муфта переключения 28 (D) с двумя внутренними зубчатыми венцами, расположенными на расстоянии в три шага переключения, установлена на зубчатом венце 12 основного выходного вала 11. Шток переключения 29 жестко соединен с муфтой переключения 27 (С) и подвижно - с муфтами переключения 25 (А), 26 (В) и 28 (D).

Работа РК осуществляется следующим образом:
I - Прямая передача с отключенным передним мостом
Такой режим работы РК рекомендуется при движении на хороших дорогах с высокой скоростью.

Штоком переключения 29 муфты переключения установлены в крайнее левое состояние - положение I. Это состояние муфт переключения представлено на фиг. 1 внизу под зубчатыми венцами. Муфта А правым венцом соединяет зубчатый венец 10 входного вала 9 с зубчатым венцом 7 входа вала 6 водила 2. Муфта В обоими зубчатыми венцами расположена на венце 20 ведущей шестерни 19 и отключает ее от подвода крутящего момента и привода на передний ведущий мост. Муфта С расположена на венце 15 корпуса агрегата 1 и также не передает крутящий момент. Муфта D левым зубчатым венцом соединена с зубчатым венцом 14 трубчатого вала 13 эпициклической шестерни 5, а правым внутренним зубчатым венцом соединяет зубчатый венец 8 выхода вала 6 водила 2 с зубчатым венцом 12 основного выходного вала 11.

Крутящий момент от входного вала 9 с зубчатым венцом 10 правым внутренним зубчатым венцом муфты переключения А передается на зубчатый венец 7 и вал 6, по этому валу крутящий момент передается напрямую на зубчатый венец 8 и правым внутренним зубчатым венцом муфты D - на зубчатый венец 12 и основной выходной вал 11. Планетарный механизм отключен, так как ни одно из его звеньев не соединено с выходом, в том числе с приводом переднего моста.

II - Прямая передача с дифференциальным приводом ведущих мостов
Эта передача рекомендуется для движения в режиме использования полной тяги - полного использования сцепного веса, например, при движении в условиях малого сцепления колес с дорогой.

Штоком 29 перемешаем муфты переключения на один шаг вправо - положение II. Муфта переключения А левым венцом соединена с зубчатым венцом 10 входного вала 9, а правым венцом - с зубчатым венцом 7 вала 6 водила 2. Муфта переключения В левым венцом соединена с зубчатым венцом 20 ведущей шестерни 19, а правым венцом - с зубчатым венцом 18 трубчатого вала 16 солнечной шестерни 4. Муфта переключения С остается на зубчатом венце 15 корпуса агрегата 1. Муфта переключения D левым венцом соединена с зубчатым венцом 14 трубчатого вала 13 эпициклической шестерни 5, а правым - с зубчатым венцом 12 основного ведущего вала 11.

До вала 6 крутящий момент передается, как и в предыдущем случае, и далее на водило 2. От вала 6 крутящий момент не передается на основной выходной вал, так как венец 8 выхода вала 6 не взаимодействует с муфтами переключения. Сателлиты 3 распределяют крутящий момент от водила 2 на солнечную шестерню 4 и эпициклическую шестерню 5 пропорционально диаметрам шестерен в режиме несимметричного дифференциала (см. фиг.1) или симметричного дифференциала (см. фиг.2). От эпициклической шестерни 5 часть крутящего момента по трубчатому валу 13 поступает на зубчатый венец 14 и муфтой переключения D передается на венец 12 и основной выходной вал 11. От солнечной шестерни 4 по трубчатому валу 16 часть крутящего момента поступает на зубчатый венец 18 и по муфте переключения В передается на зубчатый венец 20 ведущей шестерни 19, а от нее на шестерню 21 и вал 22 привода переднего моста. Валы 11 и 22 могут вращаться с разными угловыми скоростями, например, при движении автомобиля на повороте.

III - Блокированный привод ведущих мостов на пониженной передаче
Такой режим работы РК рекомендуется при движении в тяжелых дорожных условиях.

Штоком 29 передвигаем муфты переключения еще на один шаг вправо - положение III. Муфта переключения А правым венцом переходит с зубчатого венца 7 входа вала 6 водила 2 на зубчатый венец 17 трубчатого вала 16 солнечной шестерни 4. Муфта переключения В правым венцом переходит с зубчатого венца 18 трубчатого вала 16 на зубчатый венец 24 трубчатого вала 23 водила 2. Муфта переключения С соединяет зубчатый венец 15 корпуса агрегата 1 с зубчатым венцом 14 трубчатого вала 13 эпициклической шестерни 5, останавливает эпициклическую шестерню 5 относительно корпуса 1. Муфта переключения D левым венцом переходит с зубчатого венца 14 на зубчатый венец 8 выхода вала 6 водила 2.

Планетарный механизм из режима дифференциала переведен в режим редуктора в состоянии U^b _ah=К+1. Верхний индекс указывает на остановленное звено планетарного механизма "b" - эпициклическая шестерня 5, "а" - звено входа крутящего момента - солнечная шестерня 4, "h" - звено выхода крутящего момента - водило 2, К - внутренний параметр планетарного механизма, равный отношению числа зубьев эпициклической шестерни к числу зубьев солнечной шестерни. Передаточное число планетарного редуктора U=К+1.

Крутящий момент от входного вала 9 передается зубчатым венцом 10 и муфтой переключения А на зубчатый венец 17 и по трубчатому валу 16 поступает на солнечную шестерню 4. Солнечная шестерня 4 передает усилие сателлитам 3, которые, обкатываясь относительно остановленной эпициклической шестерни 5, вращают водило 2 в направлении вращения солнечной шестерни. Увеличенный крутящий момент от водила 2 передается двумя путями: 1 - по валу 6, зубчатому венцу 8, муфте переключения D поступает на основной выходной вал 11; 2 - по трубчатому валу 23, зубчатому венцу 24, муфте переключения В, зубчатому венцу 20, шестернями 19 и 21 на вал 22 привода переднего моста.

IV - Пониженная передача с отключенным передним мостом
Такой режим работы РК рекомендуется при маневрировании на ограниченном пространстве с малой скоростью.

Штоком 29 перемещаем муфты переключения еще на один шаг вправо - крайнее правое положение IV (см. верхнее состояние муфт переключения на фиг.1). Муфты переключения А, С и D, сместившись на один шаг, остались на тех же зубчатых венцах, а муфта переключения В правым венцом вышла из зацепления с зубчатым венцом и отключила привод переднего моста.

Планетарный механизм остался в состоянии U^b _ah=К+1, но увеличенный крутящий момент поступает только на основной выходной вал 11.

При использовании планетарного механизма в режиме несимметричного дифференциала (см. фиг. 1) крутящий момент распределяется непоровну, большая часть крутящего момента поступает на эпициклическую шестерню и основной выходной вал 11. Этот вал может передавать усилие или тележке ведущих мостов, или одному заднему ведущему мосту, имеющему осевую нагрузку значительно выше, чем на переднем мосту. При использовании планетарного механизма в режиме симметричного дифференциала (см. фиг.2) крутящий момент распределяется поровну, такая конструкция целесообразна для транспортных средств, имеющих примерно равную осевую нагрузку по мостам.

Положительный эффект выражается в расширении эксплуатационных возможностей транспортного средства за счет увеличения режимов работы агрегата до четырех и в повышении кпд трансмиссии при движении транспортного средства с отключенным приводом переднего моста.

Изобретение относится к транспортному машиностроению. Коробка содержит простой планетарный механизм и муфты переключения, взаимосвязанные одним штоком переключения. Муфты переключения с увеличенным расстоянием между зубчатыми венцами обеспечивают работу планетарного механизма в различных режимах, в том числе с отключением привода переднего моста. Эксплуатационные возможности транспортного средства улучшены за счет увеличения на один режим работы раздаточной коробки, при этом два режима движения обеспечивают повышение кпд за счет отключения привода переднего моста. 2 ил.

Раздаточная коробка, содержащая корпус агрегата, в котором расположены простой планетарный механизм с водилом, сателлитами, солнечной и эпициклической шестернями, вал водила с зубчатыми венцами входа и выхода, трубчатый вал привода солнечной шестерни с зубчатым венцом, расположенным рядом с зубчатым венцом входа вала водила, трубчатый вал эпициклической шестерни с зубчатым венцом, расположенным рядом с зубчатым венцом выхода вала водила, входной и основной выходной валы агрегата с зубчатыми венцами, расположенными рядом с зубчатыми венцами водила, ведущую шестерню с зубчатым венцом, установленную на трубчатом валу привода солнечной шестерни и зацепленную с ведомой шестерней, закрепленной на валу привода переднего моста, муфты переключения с внутренними зубчатыми венцами, установленные на зубчатых венцах входного вала, ведущей шестерни, корпуса агрегата и основного выходного вала, взаимосвязанных одним штоком переключения, отличающаяся тем, что зубчатые венцы входного вала, ведущей шестерни и корпуса агрегата выполнены шириной в четыре шага переключения, зубчатый венец основного выходного вала - в три шага, зубчатые венцы вала водила, трубчатых валов солнечной и эпициклической шестерен - в два шага переключения, внутренние зубчатые венцы муфты переключения входного вала расположены на расстоянии в четыре шага переключения, муфт переключения ведущей шестерни и выходного вала - три шага, причем ширина крайнего внутреннего зубчатого венца больше ширины зазора между зубчатыми венцами выхода вала водила и основного выходного вала, внутренний зубчатый венец муфты переключения, установленной на зубчатом венце корпуса агрегата, равен ширине трех шагов переключения.