МЕХАНИЗМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ В ТРАНСМИССИИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2021 года по МПК B60K17/35 F16H48/30 F16H37/08 

Изобретение относится к колесным и гусеничным транспортным средствам (ТС) - наземным ТС и планетоходам, преимущественно к малогабаритным гусеничным платформам.

Значительную часть времени движения ТС находится в повороте, в широком диапазоне сопротивления со стороны окружающей среды (местности). Кроме того, и при прямолинейном движении ТС неодинаковое сцепление под левыми и правыми колесами обусловливает неустойчивость заданного режима движения.

Устойчивость, управляемость, тягово-динамические характеристики, проходимость на местности современных ТС обеспечиваются установкой на их шасси механизмов распределения мощности (МРМ) между «бортами» - левым(и) и правым(и) ведущим(и) колесом(ми), которые во многих литературных источниках (в основном в отношении к гусеничным машинам) называют механизмами передачи и поворота (МПП) [1. Расчет и конструирование гусеничных машин / Н.А. Носов и др.; под ред. проф. Н.А. Носова. - Л.: Машиностроение, 1972. - 560 с. - Гл. IX « Механизмы поворота, С. 346-398.].

Одним из примеров МРМ (МПП) может служить МРМ, содержащий двухстепенную редукторную часть, входное звено которого опосредованно связано с двигателем, а выходные звенья опосредованно, например через полуоси, связаны с левым и правым ведущими колесами ТС, с планетарными зубчатыми рядами - нулевым, первым и вторым, причем нулевой, непосредственно связанный с упомянутым входным звеном, - с функцией простого дифференциала, а также содержащий тормозные элементы с возможностью выборочного, управляемого тормозного воздействия на звенья редукторной части и электронную систему управления упомянутыми тормозными элементами, при этом редукторная часть выполнена с четырьмя цилиндрическими трехзвенными планетарными зубчатыми рядами, включая дополнительный редукторный, при этом входное ее звено непосредственно соединено со звеньями двух планетарных рядов, а система управления тормозными элементами выполнена с возможностью широтно-импульсной модуляции давления (ШИМД) во фрикционных контактных парах тормозных элементов [2. RU 2634062 С1, B60K 17/35, F16H 48/30, F16H 37/08, 23.10.2017].

В связи с упоминанием ШИМД, следует отметить, что в области транспортного машиностроения (в том числе в системах управления поворотом гусеничных машин с использованием фрикционных тормозных элементов) рассматриваются возможности реализации ШИМД [3. К методу оценки частоты импульсного управления поворотом гусеничной машины / Бойков А.В., Григорьев А.П., Русинов Р.В. // Рабочие процессы в компрессорах и установках с ДВС: межвузовский сборник. - Л.: Изд-во ЛПИ им. М.И. Калинина, 1987. - С. 73-78].

К недостаткам упомянутого МРМ (независимо от отсутствия или наличия ШИМД) следует отнести непредусмотренность поворота с нулевым радиусом (т.е. вокруг центра тяжести ТС, «на месте») и отсоединения от двигателя.

Близким аналогом заявляемого устройства является МРМ в трансмиссии автомобиля, содержащий редукторную часть с двумя степенями свободы («двухстепенной редуктор»), входное звено которого опосредованно связано с двигателем, а выходные звенья опосредованно, например через полуоси, связаны с ведущими колесами автомобиля, с планетарными зубчатыми рядами - нулевым, первым и вторым, причем нулевой, непосредственно связанный с входным звеном, является простым дифференциалом, тормозные элементы с возможностью дифференцированного тормозного воздействия на звенья редукторной части и электронную систему управления упомянутыми тормозными элементами, связанную с рулевым механизмом с возможностью поворота управляемых колес автомобиля [4. Dr. Claus Granzov. ZV Vector Drive - better driving dynamics and diving Satety through Torque Vectoring // http://www.irs.kit.edu/download/131213_GC_TorqueVectoring_ZF_Handout.pdf. 13.12.2013].

В нем редукторная часть выполнена с простым коническим дифференциалом и двумя, слева и справа от упомянутого конического дифференциала, одинаковыми цилиндрическими трехзвенными планетарными зубчатыми рядами со ступенчатыми сателлитами, при этом входное звено редукторной части (корпус конического дифференциала) соединено с зубчатым солнцем малой ступени указанного сателлита, большая ступень последнего соединена посредством другого зубчатого солнца с одной из полуосей и, далее, с одним из ведущих колес автомобиля, а водило -с дисковыми подвижными элементами тормоза.

Этот аналог позволяет реализовывать подводимую к ведущим колесам автомобиля мощность в соответствии с условиями движения. Однако, во-первых, расположение этого МРМ после главной передачи и, во-вторых, «обрастание» МРМ дополнительными механическими, гидравлическими и электронными устройствами приводит к ухудшению массогабаритных показателей и росту себестоимости.

Наиболее близким аналогом заявляемого интегрированного МРМ (выбран за прототип) является МРМ в трансмиссии автомобиля, содержащий двухстепенную редукторную часть с нулевым с функцией простого дифференциала, первым и вторым зубчатыми планетарными механизмами - рядами, входное звено которой, состоящее из двух параллельных частей, с одной стороны опосредованно, по меньшей мере через коробку передач, связано с двигателем транспортного средства, с другой стороны соединено со звеньями, по меньшей мере, двух ее планетарных рядов, а выходные звенья опосредованно, например через полуоси и бортовые передачи, связаны с ведущими колесами транспортного средства, тормозные элементы с возможностью дифференцированного тормозного воздействия на звенья редукторной части, и электронную систему управления тормозными элементами, связанную с устройством управления поворотом транспортного средства, отличающийся тем, что редукторная часть выполнена с тремя цилиндрическими трехзвенными планетарными зубчатыми рядами, при этом входное ее звено соединено со звеньями, по меньшей мере, двух планетарных рядов, а система управления тормозными элементами выполнена с использованием принципа ШИМД во фрикционных контактных парах тормозных элементов [5. RU 2 618 830 С2, B60K 17/35, F16H 48/30, F16H 37/08, 11.05.2017, пп. 1 и 2 ф-лы из-ия].

Причем из содержащихся в источнике [5] частных технических решений наиболее близок к заявляемому первый пример (по п. 2 формулы изобретения [5]). В нем все три планетарных ряда выполнены со сдвоенными зубчатыми сателлитами, две параллельные части входного звена, приводимые во вращение от конической зубчатой передачи, соединены с одной стороны с зубчатым водилом нулевого планетарного ряда и далее с первым сателлитом этого ряда, а с другой стороны - с водилом первого планетарного ряда и далее с зубчатым солнцем второго планетарного ряда, водило нулевого планетарного ряда соединено с одним из упомянутых ведущих колес автомобиля, второй сателлит нулевого планетарного ряда через зубчатое солнце последнего вместе с зубчатым солнцем первого планетарного ряда и водилом второго планетарного ряда соединены с другим из упомянутых ведущих колес автомобиля, а зубчатые эпициклы первого и второго планетарных рядов связаны с соответствующими упомянутыми тормозными элементами, при этом кинематические параметры k всех планетарных рядов положительны, а величина кинематического параметра k₀ нулевого планетарного ряда равна двум.

Однако, несмотря на относительные (в сравнении с аналогом [4]) преимущества, прототип обладает еще недостаточно высокими технико-эксплуатационными характеристиками в части обеспечения опорно-сцепной проходимости, маневренности ТС, энергоэффективности, обеспечения буксировки др. ТС (проблема отключения двигателя от ведущих колес), массогабаритных характеристик, требованиям мехатроники и адаптированности к трансмиссии и всей энергосиловой установки к задачам создания таких легких высокоманевренных ТС, как багги и активные прицепы, преимущественно с тяговыми электродвигателями.

Задача заключается в устранении указанных недостатков прототипа и в улучшении технико-эксплуатационных (в приложении к шасси гражданских транспортных средств) или тактико-технических характеристик (в приложении к шасси военных и специальных транспортных средств) за счет:

- относительно простого и оригинального обеспечения возможности, в дополнение к прототипу, поворота ТС с нулевым радиусом поворота R=0 (вокруг центра тяжести ТС, «на месте»);

- дополнительного режима отключения двигателя от трансмиссии для буксировки ТС в аварийном режиме, в том числе ТС с автоматической КП без ограничений по скорости и дистанции;

- улучшения опорно-сцепной проходимости ТС на бездорожье;

- улучшения массогабаритных характеристик шасси при поперечном расположении двигателя, формирования характерной для изделий мехатроники моноблочной (в едином картере) конструкции, уменьшения потерь мощности в повороте, а также более полной адаптированности трансмиссии и всей энергосиловой установки к задачам создания таких легких высокоманевренных ТС, как малогабаритные гусеничные платформы и активные прицепы, преимущественно с тяговыми электродвигателями.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в механизме распределения мощности в трансмиссии транспортного средства, содержащем двухстепенную редукторную часть с нулевым с функцией простого дифференциала, первым и вторым зубчатыми планетарными механизмами - рядами, входное звено которой, состоящее из двух параллельных частей, с одной стороны опосредованно, по меньшей мере через коробку передач, связано с двигателем транспортного средства, с другой стороны соединено со звеньями, по меньшей мере, двух ее планетарных рядов, а выходные звенья опосредованно, например через полуоси и бортовые передачи, связаны с ведущими колесами транспортного средства, тормозные элементы с возможностью дифференцированного тормозного воздействия на звенья редукторной части, и электронную систему управления тормозными элементами, связанную с устройством управления поворотом транспортного средства,, согласно изобретению, непосредственно перед нулевым планетарным рядом, при одной из упомянутых частей входного звена редукторной части дополнительно установлены нулевые фрикцион и тормоз - Ф0 и T0 соответственно - с возможностью отключения двигателя от ведущих колес и/или поворота транспортного средства с нулевым радиусом, то есть вокруг его центра тяжести.

Решение поставленной задачи достигается также за счет дополнительных конструктивных признаков (при сформулированной выше основной совокупности признаков):

- перед упомянутым входным звеном редукторной части может быть предусмотрено цилиндрическое зубчатое колесо для связи с выходным цилиндрическим зубчатым колесом коробки передач при поперечном расположении последней на транспортном средстве (это позволяет, во-первых, достичь максимальной компактности конструкции, в частности существенно выиграть дополнительно на малогабаритных показателях картера, в большей степени адаптировано не к конической, а к цилиндрической зубчатой паре на входе в редукторную часть МРМ);

- все три планетарных ряда редукторной его части могут быть выполнены со сдвоенными зубчатыми сателлитами, при этом два параллельных входных звена редукторной части связаны с эпициклами, соответственно, нулевого и первого рядов, водило нулевого ряда связано с одним из ведущих колес транспортного средства, например левым, солнечная шестерня нулевого ряда связана с эпициклом второго ряда и с другим из ведущих колес транспортного средства, например правым, водило первого ряда связано с солнечной шестерней второго ряда и с барабаном одного из тормозов редукторной части, а водило второго ряда связано с солнечной шестерней первого ряда и с барабаном другого тормоза редукторной части, при этом кинематические параметры k всех планетарных рядов МРМ положительны, а величина кинематического параметра k₀ нулевого планетарного ряда равна двум (это более полно использует положительные особенности редукторной части прототипа и дополнительно способствует сокращению массы и габаритов редукторной части, рационализирует подбор возможных радиусов поворота, улучшая кинематику и динамику ТС);

- нулевой и первый планетарные ряды редукторной его части могут быть выполнены со сдвоенными зубчатыми сателлитами, второй планетарный ряд - с двухвенцовым сателлитом, при этом два параллельных входных звена редукторной части связаны с эпициклами, соответственно, нулевого и первого рядов, водило нулевого ряда связано с одним из ведущих колес транспортного средства, например левым, солнечная шестерня нулевого ряда связана с солнечной шестерней наружного зацепления с одним из венцов двухвенцового сателлита второго ряда и с другим из ведущих колес транспортного средства, например правым, водило первого ряда связано с солнечной шестерней наружного зацепления с другим венцом двухвенцового сателлита второго ряда и с барабаном одного из тормозов редукторной части, а водило второго ряда связано с солнечной шестерней первого ряда и с барабаном другого тормоза редукторной части, при этом кинематические параметры k всех планетарных рядов МРМ положительны, а величина кинематического параметра k₀ нулевого планетарного ряда равна двум (это позволяет, в сравнении с предыдущим частным примером, дополнительно упростить конструкцию, снизить массу, повысить КПД в режиме перераспределения крутящего момента, т.к. при двухвенцовом сателлите второго планетарного ряда редукторной части меньше число зацеплений в этом ряду);

- при предыдущей совокупности конструктивных признаков устройства, нулевой и второй планетарные ряды его редукторной части могут быть выполнены с одинаковыми параметрами к (это облегчает организационно-техническую сторону изготовления / сборки экспериментального образца МРМ для стендовых испытаний на основе двух конических дифференциалов, при этом желательно скорректировать значение параметра к второго ряда редукторной части, чтобы получать одинаковые расчетные радиусы при повороте ТС налево и направо);

- механизм может быть скомпонован в едином картере, с образованием механического моноблока (это содействует решению задачи сокращения массы и габаритов, отвечает современным тенденциям в машиностроении в отношении блочной / модульной концепции).

Среди известных устройств и способов не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной. В то же время, именно за счет последней достигается новый технический результат в соответствии с поставленной задачей.

Четкое разграничение ограничительной и отличительной частей приведенных совокупностей существенных признаков, отражающее результаты сравнительного анализа заявляемого устройства с прототипом, соотносятся с мировым уровнем новизны технического решения. Мировой уровень новизны - первый из триады признаков (критериев) изобретения.

Далее, совокупности отличительных существенных признаков заявляемого МРМ не является простой суммой известных технических результатов применения порознь известных компонентов устройства. Имеет место «сверхэффект» (в патентоведческом значении этого термина), который не был очевидным для специалиста из достигнутого уровня техники (разумеется, до рассмотрения заявляемого технического решения). С целым спектром дополнительных технико-эксплуатационных возможностей. Это убедительно демонстрирует изобретательский уровень разработки как второй из триады квалификационных признаков изобретения.

Третий квалификационный признак, - промышленная применимость, - также неоспорим и вытекает, прежде всего, из того же накопленного опыта проектирования, производства и эксплуатации (практического использования) двух- и трехстепенных планетарных зубчатых механизмов, фрикционных элементов и систем управления трансмиссиями и их составными частями.

Заявляемое устройство МРМ в трансмиссии ТС пояснено (на примере с межколесным дифференциалом) на чертежах:

на фиг. 1 показана кинематическая схема первого (по порядку и по авторскому рейтингу) примера (частного случая) механизма распределения мощности (МРМ-1), где показана также двухрежимная коробка передач и введены обозначения: КП -коробка передач (упрощенная - двухрежимная в составе трансмиссии ТС; РЧ - редукторная часть МРМ; 0 - входной вал МРМ; Х1 и Х2 - левый и правый выходные валы (полуоси) МРМ; Т1, Т2 - тормоза (фрикционные элементы управления) в составе КП; Т3, Т4, Т0 - тормоза (фрикционные элементы управления) определенных (см. далее примеры исполнения) звеньев редукторной части РЧ; Ф0 - фрикцион (фрикционная муфта сцепления) в составе редукторной части РЧ; 0, X₁, Х₂ -входное и выходные звенья РЧ; k0, k1, k2 - кинематические параметры «к» одноименных (нулевого «О», первого «1» и второго «2») планетарных зубчатых рядов редукторной части РЧ.

на фиг. 2 - кинематическая схема второго (по порядку и по авторскому рейтингу) примера (частного случая) заявляемого механизма распределения мощности (МРМ-2), где обозначения аналогичны фиг. 2.

На фигурах 1 и 2 позициями обозначены: 1 - входное звено редукторной части РЧ; 2, 3 - левое и правое выходные звенья редукторной части РЧ; 4 и 5 - звенья редукторной части РЧ; 6 - цилиндрическое зубчатое колесо на выходе КП; 7 - двухвенцовый сателлит.

МРМ по любому из заявляемых частных примеров (МРМ-1 и МРМ-2) конструктивного исполнения содержит двухстепенную редукторную часть РЧ с нулевым (с функцией простого дифференциала), первым и вторым зубчатыми планетарными механизмами (далее по тексту - планетарными «рядами»). Входное звено 1 редукторной части РЧ, состоящее из двух параллельных частей (раздвоение звена 1), с одной стороны (на фиг. 1 и 2 - выше) опосредованно связано с двигателем транспортного средства (ТС), с другой стороны - соединено, посредством упомянутых параллельных частей (разветвления звена 1) со звеньями, по меньшей мере, двух ее рядов (упомянутыми первым и вторым), а выходные звенья 2 (левое) и 3 (правое) опосредованно, например через полуоси Х1 (левая), Х2 (правая) и бортовые передачи (не показаны), связаны с ведущими колесами ТС (не показаны). Предусмотрены тормозные элементы Т3 и Т4 с возможностью дифференцированного тормозного воздействия на звенья 4 и 5 соответственно редукторной части РЧ. Предусмотрена также электронная система управления всеми тормозными элементами МРМ (не показана), связанная с устройством управления поворотом ТС (для автомобиля это рулевое управление).

Упомянутая опосредующая связь редукторной части РЧ механизма с двигателем ТС выполнена в виде двухрежимной управляемой, посредством двух тормозов

- Т1 и Т2 «упрощенной» коробки передач (КП). По меньшей мере одна передача КП

- понижающая. Непосредственно перед нулевым планетарным рядом (в составе РЧ), при одной из упомянутых частей входного звена редукторной части РЧ (на фиг. 1 и 2 - левой, т.е. при нулевом ряде) дополнительно установлены нулевые фрикцион и тормоз с возможностью поворота ТС с нулевым радиусом, то есть вокруг его центра тяжести, и отключения двигателя от ведущих колес.

КП в заявке показана для лучшего понимания взаимосвязи заявляемого МРМ с другими агрегатами и узлами трансмиссии ТС.

КП может быть снабжена (как это показано на фиг. 1, 2) цилиндрическим выходным зубчатым колесом 6 для связи с двухвенцовым эпициклом нулевого планетарного ряда (оно же - упомянутое выше входное звено редукторной части РЧ) и нулевым фрикционом Ф0, и расположена поперечно ТС.

В заявляемом устройстве по первому (рекомендуемому в первую очередь) конструктивному примеру (частному случаю) - МРМ-1 (см. фиг. 1) все три планетарных ряда редукторной его части РЧ выполнены со сдвоенными зубчатыми сателлитами. При этом: две параллельные части (ветви) входного звена 1 (левая при элементах управления Ф0 и T0 и правая) редукторной части РЧ связаны с эпициклами, соответственно, нулевого и первого рядов; водило нулевого ряда связано, посредством звена 2 и полуоси Х1, с одним из ведущих колес ТС (в данном случае левым); солнечная шестерня нулевого ряда связана, посредством звена 3, с эпициклом второго ряда и, посредством полуоси Х2, с другим из ведущих колес ТС (в данном случае правым); водило первого ряда связано, посредством звена 4, с солнечной шестерней второго ряда и с барабаном одного из тормозов (Т3) редукторной части РЧ; водило второго ряда связано, посредством звена 5, с солнечной шестерней первого ряда и с барабаном другого тормоза (Т4) редукторной части РЧ. При этом кинематические параметры k всех планетарных рядов (k0, k3, k4) положительны, величина кинематического параметра k0=2.

Значения кинематических параметров k1, k2 выбирают под конкретный двигатель ТС. Значения k3=2,05 и k4=2,37 получены в результате синтеза кинематической схемы МРМ под заданное межбортовое передаточное отношение при совпадении кинематического и силового радиусов поворота для случая колесного шасси или поворота с относительным радиусом 3…4 для гусеничной платформы (радиус до 0,5 может быть реализован при включении на отстающем борту остановочного тормоза, этот режим является энергетически неэффективным и рассматривается, как редко используемый).

В заявляемом устройстве по второму конструктивному примеру (частному случаю) - МРМ-2 (см. фиг. 2) нулевой и первый планетарные ряда редукторной его части РЧ выполнены со сдвоенными зубчатыми сателлитами, а второй планетарный ряд - с двухвенцовым сателлитом 7 внешнего зацепления. При этом: две параллельные части (ветви) входного звена 1 редукторной части РЧ связаны с эпициклами, соответственно, нулевого и первого рядов; водило нулевого ряда связано, посредством звена 2 и полуоси Х1, с одним из ведущих колес ТС (в данном случае левым); солнечная шестерня нулевого ряда связана, посредством звена 3 с солнечной шестерней наружного зацепления с одним из венцов двухвенцового сателлита 7 второго ряда и, посредством полуоси Х2, с другим из ведущих колес ТС (в данном случае правым); водило первого ряда связано, посредством звена 4, с солнечной шестерней наружного зацепления с другим венцом двухвенцового сателлита 7 второго ряда и с барабаном одного из тормозов (ТЗ) редукторной части РЧ, а водило второго ряда связано, посредством звена 5, с солнечной шестерней первого ряда и с барабаном другого тормоза (Т4) редукторной части РЧ. При этом кинематические параметры k всех планетарных рядов МРМ (k0, k3, k4) положительны, а величина кинематического параметра k0=2.

Нулевой и второй планетарные ряды его редукторной части могут быть выполнены с одинаковыми значениями параметра k: k3=k0, что повлечет и корректировку значения к4.

МРМ может быть скомпонован (расположен) в едином картере, с образованием механического моноблока (механического модуля).

Для максимизации технико-эксплуатационных возможностей заявляемого устройства МРМ рекомендуется его применение совместно с устройствами шасси ТС, обеспечивающими реверсирование входного звена МРМ или его редукторной части РЧ. Это могут быть, например, как реверсивный тяговый электродвигатель, так и реверс (встроенный в одно из описываемых устройств или установленных вне них).

Т3 и Т4, как элементы управления планетарных рядов в составе редукторной части РЧ, имеют электромеханический или гидравлический привод и в последнем случае могут работать в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ, подробнее см. [2, 3]), что повышает плавность перераспределения крутящего момента.

Для контроля за работой МРМ, на выходных звеньях устанавливают датчики частоты вращения (например, датчики Холла или датчики индукционные) - аналогично схеме прототипа (см. [5], фиг. 1).

Возможны другие кинематические схемы и конструкции в рамках заявляемых основной и дополнительных совокупностей существенных признаков.

Устройство работает следующим образом, под электронным управлением.

При работающем двигателе ТС его мощность поступает на входной вал ОКП.

При прямолинейном движении ТС, в зависимости от дорожных условий (сопротивление окружающей среды), в КП включен первый (включен тормоз Т1) или второй (включен тормоз 12) режим (передача). Поскольку редукция КП при этом невелика (основная часть потребных передаточных чисел больше единицы конструктивно перенесена на бортовые передачи за выходными звеньями редукторной части РЧ или непосредственно перед ведущими колесами или в их ступицах), или соразмерна с ней (зависит от конкретных проектов), установленная за КП редукторная часть РЧ загружена незначительно увеличенным (на величину максимального передаточного отношения КП) крутящим моментом, что определяет умеренность массогабаритных его показателей. Фрикцион Ф0 «нормально» включен, а тормоза Т2, Т3, Т0 «нормально» выключены. Вследствие чего в редукторную часть РЧ мощность поступает посредством левой части (ветви) звена 1, соответственно на нулевой планетарный ряд редукторной части РЧ и распределяется между левым и правым «бортами» (между полуосями Х1 и Х2) поровну, поскольку ведущие колеса «бортов» связаны с КП по схеме простого дифференциала (традиционную для автомобилей функцию которого здесь выполняет нулевой ряд). А на правой части (ветви) звена 1 крутящий момент не реализуется, поскольку тормоз Т1 выключен и первый планетарный ряд не работает. В бортовых передачах крутящие моменты повышаются до требуемого значения на ведущих колесах. При эксплуатационной необходимости (целесообразности) наряду с управлением режимом работы двигателя, переключают режим КП, выключив один из тормозов Т1, Т2 и включив другой.

При развитии буксования одного из ведущих колес, включается (от системы управления) соответствующий тормоз (ТЗ или Т4), вследствие чего крутящие моменты перераспределяются между ведущими колесами в пользу колеса борта, находящегося в лучших сцепных условиях. При использовании системы управления с ШИМ (ШИМД), контроль буксования включенного тормоза (Т3 или Т4) плавно изменяет передаваемый момент (назовем это «тонким» или «доводочным» управлением в отличие от «грубого»).

Система управления учитывает (получает) при этом сигналы с датчиков частоты вращения ведущих колес ТС, информацию о тягово-скоростном режиме работы двигателя и трансмиссии, положении органов управления (в приложении к автомобилю - прежде всего, рулевого колеса в составе рулевого механизма в обеспечение поворота управляемых колес автомобиля) и др., что позволяет реализовать оптимальное в текущих условиях движения управляющее воздействие на редукторную часть РЧ.

Иначе говоря, объектами управления являются тормоза T1, Т2, причем с дифференцированно изменяемыми усилием и скважностью их срабатывания.

При повороте ТС также возможно перераспределение крутящего момента между «бортами» (левым и правым ведущими колесами), путем рационального оперативного подбора режима работы тормозов Т3 и Т4. При полном включении тормоза Т3 или Т4 реализуется расчетный радиус поворота в соответствующую сторону, согласованный по величине с минимальным радиусом поворота, задаваемым (в приложении к автомобилю) кинематикой рулевой трапеции. При этом вступает в работу и правая часть (ветвь) звена 1, связанная с эпициклом первого планетарного ряда.

Первый и второй планетарные ряды редукторной части РЧ, со звеньями 3-5 их взаимосвязи, перераспределяют мощности между ведущими колесами (соответственно, произведения крутящего момента на частоту вращения - M₁ ω₁ и М₂ ω₂ по командам системы управления.

Если рассогласование частот вращения ω₁ и ω₂ ведущих колес ТС незначительно (конкретное допустимое значение величины рассогласования определяется расчетом или, предпочтительнее, экспериментально в зависимости от технических характеристик шасси ТС), редукторная часть РЧ и МРМ в целом выполняют функции простого дифференциала, элементы управления отключены (см. режим прямолинейного движения - предыдущий абзац).

Поворот ТС с нулевым радиусом (на месте, вокруг центра тяжести ТС). Устройство МРМ-2 (см. фиг. 2) обеспечивает возможность поворота с нулевым радиусом на двух режимах в КП, для чего в конструкцию редукторной части РЧ и введены дополнительные элементы управления - фрикцион Ф0 и тормоз T0. При этом на ТС должен быть установлен упомянутый выше реверсивный тяговый электродвигатель или в трансмиссии, как оговаривалось, должна предусматриваться передача заднего хода (предпочтительно симметричный реверс). В последнем случае предпочтительно, чтобы передаточное отношение на первой передаче по модулю равнялось передаточному отношению на заднем ходу. Для поворота с нулевым радиусом фрикцион Ф0 отключают (разрывается связь между двигателем и нулевым планетарным рядом редукторной части РЧ, а значит «коробкой дифференциала»), включают тормоз T0 («коробку дифференциала» останавливают). Тогда между полуосями такого дифференциала устанавливается передаточное отношение (-1). При включении тормоза Т3 или Т4 угловые скорости полуосей Х1 и Х2 (а также силы тяги на ведущих колесах) становятся равными по величине и противоположными по знаку: осуществляется поворот с нулевым радиусом. Для поворота в противоположную сторону реверсируют тяговый электродвигатель или включают передачу заднего хода (реверс).

Временное отключение двигателя от ведущих колес ТС, с возможностью буксировки ТС. Для этого выключают фрикцион Ф0 и тормоз T0 (при этом обязательно и отключение тормозов Т1 и Т2 в КП).

Устройство позволяет реализовывать ШИМ (ШИМД) и, следовательно, «тонко» управлять буксованием дисков тормозов Т3, Т4 и за счет этого получать оптимальное в данных эксплуатационных условиях передаточное отношение, а значит -нужное распределение сил тяги по колесам оси ТС (для межколесного дифференциала).

На основании изложенного в описании, можно резюмировать, что заявляемое устройство, независимо от выбора того или иного частного варианта схемы и конструкции, позволяет устранить отмеченные выше недостатки прототипа и улучшить технико-эксплуатационные (в приложении к колесным шасси гражданских ТС) или тактико-технические характеристики (в приложении к колесным шасси военных и специальных ТС).

Изобретение относится к дифференциальным механизмам распределения мощности (МРМ) транспортного средства (ТС). Механизм распределения мощности установлен после коробки передач и содержит двухстепенную редукторную часть (РЧ), выполненную с нулевым, первым и вторым зубчатыми планетарными механизмами - рядами, входное звено которой связано с двигателем ТС и соединено со звеньями планетарных рядов, а выходные звенья связаны с ведущими колесами ТС. Электронная система управления всеми тормозными элементами связана с устройством управления поворотом ТС. Перед нулевым планетарным рядом установлены нулевые фрикцион и тормоз с возможностью отключения двигателя от ведущих колес и/или поворота ТС с нулевым радиусом. Достигается повышение технико-эксплуатационных или тактико-технических характеристик. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Механизм распределения мощности в трансмиссии транспортного средства, содержащий двухстепенную редукторную часть с нулевым с функцией простого дифференциала, первым и вторым зубчатыми планетарными механизмами - рядами, входное звено которой, состоящее из двух параллельных частей, с одной стороны опосредованно, по меньшей мере через коробку передач, связано с двигателем транспортного средства, с другой стороны соединено со звеньями, по меньшей мере, двух ее планетарных рядов, а выходные звенья опосредованно, например через полуоси и бортовые передачи, связаны с ведущими колесами транспортного средства, тормозные элементы с возможностью дифференцированного тормозного воздействия на звенья редукторной части и электронную систему управления тормозными элементами, связанную с устройством управления поворотом транспортного средства, отличающийся тем, что непосредственно перед нулевым планетарным рядом, при одной из упомянутых частей входного звена редукторной части дополнительно установлены нулевые фрикцион и тормоз – Ф0 и Т0 соответственно - с возможностью отключения двигателя от ведущих колес и/или поворота транспортного средства с нулевым радиусом, то есть вокруг его центра тяжести.

2. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что перед упомянутым входным звеном редукторной части предусмотрено цилиндрическое зубчатое колесо для связи с выходным цилиндрическим зубчатым колесом коробки передач при поперечном расположении последней на транспортном средстве.

3. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что все три планетарных ряда редукторной его части выполнены со сдвоенными зубчатыми сателлитами, при этом две параллельные части входного звена редукторной части связаны с эпициклами соответственно,нулевого и первого рядов, водило нулевого ряда связано с одним из ведущих колес транспортного средства, например левым, солнечная шестерня нулевого ряда связана с эпициклом второго ряда и с другим из ведущих колес транспортного средства, например правым, водило первого ряда связано с солнечной шестерней второго ряда и с барабаном одного из тормозов редукторной части, а водило второго ряда связано с солнечной шестерней первого ряда и с барабаном другого тормоза редукторной части, при этом кинематические параметры k всех планетарных рядов механизма положительны, а величина кинематического параметра k₀ нулевого планетарного ряда равна двум.

4. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что нулевой и первый планетарные ряды редукторной его части выполнены со сдвоенными зубчатыми сателлитами, второй планетарный ряд - с двухвенцовым сателлитом, при этом две параллельные части входного звена редукторной части связаны с эпициклами соответственно нулевого и первого рядов, водило нулевого ряда связано с одним из ведущих колес транспортного средства, например левым, солнечная шестерня нулевого ряда связана с солнечной шестерней наружного зацепления с одним из венцов двухвенцового сателлита второго ряда и с другим из ведущих колес транспортного средства, например правым, водило первого ряда связано с солнечной шестерней наружного зацепления с другим венцом двухвенцового сателлита второго ряда и с барабаном одного из тормозов редукторной части, а водило второго ряда связано с солнечной шестерней первого ряда и с барабаном другого тормоза редукторной части, при этом кинематические параметры k всех планетарных рядов механизма положительны, а величина кинематического параметра k₀ нулевого планетарного ряда равна двум.

5. Механизм по п. 2, отличающийся тем, что его нулевой и второй планетарные ряды выполнены с одинаковыми параметрами k.

6. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что скомпонован в едином картере с образованием механического моноблока.