Синхронизированная зубчатая муфта Советский патент 1991 года по МПК B60K17/34 

Изобретение относится к автомобилестроению, в частности может быть использовано в трансмиссиях полноприводных трехосных автомобилей для включения мощностного потока на ведущий мост.

Цель изобретения - повышение плавности включения и надежности муфты.

На чертеже представлена раздаточная коробка с синхронизированной муфтой, общий вид.

В корпусе 1 соосно ведущему валу 2 установлены вал 3 водила 4, первый ведомый вал 5, параллельно им - второй ведомый вал 6 с шестерней 7 и промежуточный вал 8 с шестернями 9 и 10 и переключающей муфтой 11. Вал 2 снабжен переключающей муфтой 12 и на нем с возможностью свободного вращения установлена шестерня 13. Солнечная шестерня 14 жестко соединена с шестерней 15, а шестерня 16 жестко крепится к водилу 4 и одновременно является наружным барабаном блокировочного фрикциона 17, внутренний барабан которого представлен зубчатым венцом, выполненным на эпициклической шестерне 18, имеющей жесткую связь с первым ведомым валом 5. Сателлиты 19 своими осями установлены в водиле 4 и шестерне 16. К второму ведомому валу 6 жестко крепится корпус 20 силового цилиндра, снабженного поршнями 21 и 22 и возвратной пружиной 23, опирающейся на тарель 24 и через нее на упорное разрезное кольцо 25. Поршень 21 снабжен внешним зубчатым венцом 26, зубья которого входят в постоянное зацепление с внутренним зубчатым венцом 27, выполненным в юбке поршня 22. Причем к внешнему торцу последнего крепится фрикционное кольцо 28. В валу 6 выполнены радиальные и осевое сверления.

Муфта работает следующим образом. На чертеже показано исходное положение переключающих муфт 11 и 12, поршней 21 и 23, блокировочный фрикцион 17 выключен, что соответствует нейтральной передаче. В данном случае при подводе noiuKd мощности от коробки передач к раздаточной коробке вращение получает только ведущий вал 2 с муфтой 12.

Прямая передача. Перемещением переключающей муфты 12 вправо обеспечивается жесткое соединение ведущего вала 2 с валом 3 водила 4, а включением фрикциона 17 - блокировка водила 4 с эпициклической шестерней 18, т. е. блокировка дифференциала. Крутящий момент от ведущего вала 2 передается через переключающую муфту 12 на вал 3, водило 4 и далее через диски включенного фрикциона 17 на эпициклическую шестерню 18 и первый ведомый вал 5 - прямая передача потока мощности к ведущим колесам мостов только задней тележки

В экстремальных случаях, например при движении по весьма скользкой дороге, на ледяных переплавах, дополнительно поршнем 21 шестерня 7 плавно (безударно) соединяется с валом 6, т. е. включается привод переднего моста. Крутящий момент передается к первому ведомому валу 5 указанным образом, а к второму ведомому валу 6 - от водила 4 через сателлиты, которые, поскольку дифференциал сблокирован, не имеют возможности проворачиваться вокруг своих осей, на солнечную шестерню 14, жестко соединенную с ней шестерню 7 и далее через внешний зубчатый венец 26 и внутренний шлицевой поясок поршня 21 на второй ведомый вал 6 - прямая передача потока мощности к первому и второму ведомым валам, причем крутящий момент распределяетсямежду ними пропорционально весу, приходящемуся на ведущие мосты, приводимые от этих валов. Плавное (безударное) соединение шестерни 7 с валом 6 происходит благодаря тому, что давление рабочего тела (газа, жидкости), подводимого через радиальные и осевое сверления вала 6, в полость силового цилиндра, образованную его корпусом 20 и поршнями 21 и 22, нарастает не мгновенно, а в течение определенного промежутка времени. При нарастании давления в силовом цилиндре до расчетного значения поршень 21 удерживается от осевого перемещения пружиной 23, в то время как поршень 22, не встречая сопротивления, перемещается и прижимает фрикционное кольцо 28 к специально обработанной поверхности шестерни 7, Под действием возникающих при этом и

увеличивающихся по мере нарастания давления сил трения вращение от шестерни 7 передается за счет этих сил трения через фрикционное кольцо 28, поршень 22, его

внутренний зубчатый венец 27 на внешний зубчатый венец 26 поршня 21 и вал 6, который увеличивает или уменьшает частоту своего вращения до полного выравнивания его угловой скорости с угловой

0 скоростью шестерни 7. При дальнейшем нарастании давления перемещается поршень 21 вправо, жестко соединяя шестерню 7 с валом 6. Параметры силового цилиндра должны быть подобраны так, чтобы переме5 щению поршня 21 (при включении) предшествовало полное выравнивание угловых скоростей шестерни 7 и вала 6.

Если муфта 12 и поршень 21 находятся в крайних правых положениях, а блокиро0 вочный фрикцион выключен, то крутящий момент передается указанным образом. Исключение составляет следующее. Вращение подводится от водила 4 на сателлиты 19 и далее к солнечной 14 и эпицикличе5 ской 18 шестерням, при этом крутящий момент между валами 5 и 6 распределяется в зависимости от внутреннего передаточного числа дифференциала - прямая передача с дифференциальным распределением по0 тока мощности к переднему мосту и мостам задней тележки.

Понижающая передача. Переключающие муфты 11 и 12 перемещаются в крайнее левое положение. При этом муфта 11 жестко

5 соединяет промежуточный вал 8 с шестерней 10, а муфта 12 - ведущий вал 2 с шестерней 13. Вращение от ведущего вала 2 через муфту 12 передается на шестерню 13, от нее шестерне 10 и далее от шестерни 10 через

0 муфту 11 на промежуточный вал 8 с шестерней 9 и от нее на шестерню 16, а с шестерни 16 на водило 4. Крутящий момент распределяется так, как при дифференциальном распределении потока мощности на прямой

5 передаче.

Конструкция раздаточной коробки позволяет производить отбор мощности на привод вспомогательных агрегатов от шестерен 7,9, 10 и 16.

0 Снабжение раздаточной коробки фрикцион но-зубчатым устройством позволяет независимо от профессионального мастерства водителя плавно (безударно) включать (отключать) привод переднего моста автомобиля. Ее долговечность и уровень по5 движности транспортного средства при использовании предлагаемой муфты повышаются. Кроме того, конструкция раздаточной коробки позволяет получить прямую передачу блокированного привода мостов

задней тележки, т, е. из кинематической цепи передачи мощностного потока полностью исключаются зубчатые колеса. Следовательно, отсутствует работа трения в полюсах их зубчатых зацеплений. Это благоприятно сказывается на долговечности раздаточной коробки, а КПД ее повышается на 1,5-2,0%.

КПД трансмиссии представляет произведение КПД всех агрегатов, механизмов и узлов в нее входящих, т. е, математически представляет собой выражение

Т/тр 7/рк J/rn Т)к ,

где rj Тр; ц кп; V px.;tj m; у к - КПД соответственно трансмиссии, коробки передач, раздаточной коообки, главной передачи и карданной передачи.

Как следует из указанной зависимости, значение КПД прямо пропорционально значению КПД раздаточной коробки, которое у предлагаемой раздаточной коробки по сравнению с известной на одном из основных режимов ее работы выше на 1,5- 2,0%.

Значение КПД трансмиссии оказывает существенное влияние на среднетехническую скорость автомобиля, т. е. чем он выше, тем больше названная скорость, что подтверждается зависимостью

VT аымэкс М х

X

;К

1.36 NyA frp ч 2 fv)

где UT - среднетехническая скорость автомобиля, км/ч;

aNM3Kc коэффициент, учитывающий среднее использование максимальной мощности в эталонных условиях;

kvi - коэффициент, учитывающий техническую категорию дороги и рельеф местности;

Муд - удельная мощность двигателя при данной полезной нагрузке автомобиля, кВт/т;

т/тр - коэффициент полезного действия трансмиссии;

fv - коэффициент сопротивления качению.

Увеличение среднетехнической скорости при прочих равных условиях обеспечивает повышение производительности автомобиля:

Л/ГОД

Тн Ут Кгр Dk g& У Кгр + trip VT/J

где WroA годовая производительность автомобиля, т км;

Тн - время пребывания в наряде, ч; VT - среднетехническая скорость, км/ч; Кгр - средняя дальность ездки с грузом, 5 км;

О - годовой календарный фонд фреме- ни, дней;

а - коэффициент использования парка;

0/ коэффициент использования пробега;

у- коэффициент использования грузоподъемности;

tnp - время погрузочно-разгрузочный 5 работ, приходящихся на одну ездку, ч.

Анализ приведенных последними двух математически выраженных зависимостей свидетельствует о появлении дополнительных преимуществ автомобилей в слу- 0 чае применения в их трансмиссиях раздаточных коробок предлагаемой конструкции, т. е. об увеличении среднетехнической скорости и производительности машины. Реализация этих преимуществ 5 способствует оперативности перевозки личного состава, доставки вооружения, боевой техники и грузов.

Таким образом, жесткая установка на втором ведомом валу корпуса силового ци- 0 линдра, оснащение его двумя размещенными коаксиально с возможностью осевого независимого один от другого перемещения поршнями, жесткое крепление к внешнему торцу наружного поршня фрик- 5 ционного кольца, выполнение в юбке этого поршня внутреннего зубчатого венца, сяаб- жение внутреннего поршня внешним зубчат тым венцом, расположение этих зубчатых венцов с постоянным зацеплением зубьев, 0 изготовление внутреннего поршня за одно целое с управляющей муфтой, снабженной внутренним шлицевым пояском, находящимся в постоянном зацеплении со шлицами второго ведомого вала, размещение в 5 кольцевой проточке данного вала разрезного упорного кольца и расположение в непосредственно соприкосновении с ним тарели, установка между этой тарелью и внутренним поршнем-муфтой в поджатом состоя- 0 нии пружины придает муфте в целом новые конструктивные особенности.

Формула изобретения Синхронизированная зубчатая муфта 5 преимущественно для включения в раздаточной коробке вала привода ведущего мо- ста.содержащая установленную на ведомом валу с осевой подвижностью первую полумуфту, включающую в себя подпружиненный элемент с зубчатым венцом, связанный с фрикционным кольцом с одной стороны, установленную на ведущем валу неподвижно в осевом направлении вторую полумуфту с внутренним зубчатым венцом для связи с внешним зубчатым венцом подпружиненного элемента и ответной фрикционной поверхностью, отличающаяся тем, что, с целью повышения плавности включения и надежности муфты, подпружиненный элемент представляет собой два размещенных в корпусе гидроуправляемого силового цилиндра коаксиально с возможностью осевого независимого друг от друга перемещения поршня, при этом к внешнему торцу

5

наружного поршня жестко прикреплено фрикционное кольцо, а в юбке этого поршня выполнен внутренний зубчатый венец, в постоянном зацеплении с которым введен внешний зубчатый венец внутреннего поршня , выполненного за одно целое с управляющим элементом, снабженным внутренним шлицевым пояском, причем шлицы этого пояска введены в постоянное зацепление со шлицами на валу, а в кольцевой проточке данного вала расположено разрезное упорное кольцо, в непосредственном соприкосновении с ним установлена тарель, между которой и внутренним поршнем размещена в подсжатом состоянии пружина.

Изобретение относится к автомобилестроению, в частности может быть использовано в трансмиссиях полноприводных трехосных автомобилей для включения мощностного потока на ведущий мост. Цель - повышение плавности включения и надежности муфты, В корпусе раздаточной коробки на валу привода переднего моста установлен и жестко закреплен корпус силового цилиндра, оснащенный двумя поршнями, размещенными один в другом с возможностью осевого независимого один от другого перемещения. Наружный поршень снабжен фрикционным кольцом и внутренним зубчатым венцом, а внутренний поршень изготовлен за одно целое с переключающей муфтой, оснащенной внешним зубчатым венцом постоянного зацепления с внутренним зубчатым венцом наружного поршня и внутренним шлицевым пояском, шлицы которого находятся в постоянном зацеплении со шлицами упомянутого вала. Муфта обеспечивает плавное (безударное) включение привода переднего моста во время движения с любой возможной скоростью и в любых дорожных условиях. 1 ил,

W