EA010525B1 - Трансмиссия транспортного средства - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области транспортного, сельскохозяйственного, строительного и горно-добывающего машиностроения и может быть использовано в качестве привода ведущих колес транспортного средства с колесным движителем с возможностью изменения в широком диапазоне его скоростных и тяговых показателей. Сущность изобретения: трансмиссия транспортного средства включает сцепление, коробку переключения передач, главные передачи ведущих мостов, связанные посредством карданных валов. Главные передачи ведущих мостов связаны валами с центральными колесами планетарных дифференциалов, установленных по два на каждом из ведущих мостов. Водило каждого планетарного дифференциала соединено с соответствующим колесом транспортного средства, а его кольцевая шестерня сопряжена посредством зубчатой передачи с реверсивным обратимым гидромотором. Реверсивные обратимые гидромоторы соединены между собой посредством трубопроводов с образованием первого независимого гидравлического контура и второго независимого гидравлического контура. Первый и второй независимые гидравлические контуры заполнены рабочей жидкостью.

Description

Изобретение относится к области транспортного, сельскохозяйственного, строительного и горнодобывающего машиностроения и может быть использовано в качестве привода ведущих колес транспортного средства с колесным движителем с возможностью изменения в широком диапазоне его скоростных и тяговых показателей.

В современном машиностроении для распределения крутящего момента между колесами автомобиля и другой колесной техники с двумя и более ведущими мостами применяются межосевые дифференциалы в раздаточных коробках, межколесные дифференциалы в ведущих мостах, вязкостные муфты, многодисковые управляемые фрикционные муфты, кулачковые дифференциалы и в сочетании с ними антипробуксовочные системы, подтормаживающие буксующие колеса, гидрообъемные передачи и другие устройства.

Все эти устройства направлены на достижение двух основных целей.

1. При равномерном распределении вращающего момента обеспечить разную угловую скорость вращения колес на криволинейных и неровных участках пути или при неравномерном износе шин и их нагруженности, неодинаковом давлении в них.

2. Исключить или свести к минимуму пробуксовку какого-либо из ведущих колес на скользких и труднопроходимых участках пути.

Так, например, при движении автомобиля по твердому покрытию на криволинейных или неровных участках дороги возникает проблема неодинаковой угловой скорости их вращения. Для решения этого вопроса используют межосевые и межколесные дифференциалы.

Во время прохождения автомобилем труднопроходимых участков дороги колеса оказываются в разных условиях - например, они неодинаково нагружены в связи с кренами транспортного средства и неровностями дорожного покрытия, или они находятся на неодинаково твердых, неодинаково скользких участках дороги. Из-за этого возникает пробуксовка вывешенных или малонагруженных и имеющих плохое сцепление с дорогой колес за счет остановки или замедления вращения других.

Для решения этих вопросов на автомобиле повышенной проходимости используются кулачковые самоблокирующиеся дифференциалы, дифференциалы повышенного трения (фрикционные), шлицевые блокировки дифференциалов, вискомуфты, фрикционные муфты с электронным управлением и другие устройства, гидрообъемные трансмиссии.

Перечисленные устройства призваны обеспечить возможность вращения ведущих колес транспортного средства с разной угловой скоростью для движения с хорошим сцеплением с дорожным покрытием и исключить или уменьшить пробуксовку на бездорожье.

Однако указанные механизмы не полностью справляются с данными задачами и имеют другие недостатки.

Известна гидрообъемная трансмиссия полноприводной колесной машины, описанная в патенте РФ [ВИ 2236357, 2004.09.20, В60К17/10], состоящая из насосной станции, установленной на лонжеронах рамы, и расположенных вдоль рамы гидромоторов, каждый гидромотор закреплен на корпусе отдельного начального редуктора, имеющего цилиндрические шестерни с наружным зацеплением, из которых ведущая шестерня расположена соосно с валом гидромотора, а ведомая шестерня размещена между ведущей шестерней и лонжероном, на котором закреплен корпус редуктора, с ведомым валом начального редуктора через карданную передачу соединен ведущий вал бортового редуктора, с ведомым валом которого через карданную передачу соединен вал колесного редуктора, при этом начальный редуктор снабжен расположенной в его кинематической цепи зубчатой муфтой с пружинным приводом для ее размыкания и пневматическим приводом для замыкания, а ведущий вал бортового редуктора смещен от стенки лонжерона дальше ведомого вала начального редуктора и на нем установлен тормозной диск.

Известная полноприводная колесная машина, в которой реализована гидрообъемная трансмиссия, обладает высокой проходимостью, защищена от пробуксовки колес, но одновременно является неэкономичной, сложной в управлении и по конструкции, массивна, тихоходна.

Известны транспортные средства с системой подтормаживания буксующих колес. Они имеют сложное и дорогостоящее электронное управление, а также такие недостатки, как несвоевременное или несколько запаздывающее срабатывание механизмов подтормаживания, из-за чего транспортное средство теряет в проходимости, необходимость при въезде на бездорожье включать особый режим работы трансмиссии. Кроме того, при работе механизмов подтормаживания возникают ударные нагрузки на элементы трансмиссии, увеличивается интенсивность износа тормозных накладок.

Также широко известны транспортные средства с полной блокировкой межколесных и межосевых дифференциалов.

Известна трансмиссия транспортного средства [8И 1632816, 1991.03.07, В60К17/34], содержащая двигатель, связанный с коробкой передач, выходной вал которой через главную передачу связан с первым звеном несимметричного межосевого дифференциала планетарного типа, второе звено которого связано с ведущим элементом симметричного дифференциала передней оси, полуось привода одного из колес которой расположена внутри трубчатого вала связи главной передачи с упомянутым первым звеном, а третье связано кинематически с симметричным дифференциалом задней оси, и муфту блокировки межосевого дифференциала, при этом она снабжена фрикционной муфтой вязкостного трения и ступен

- 1 010525 чатым редуктором, установленным в цепи привода задней оси и включающим в себя по крайней мере две пары цилиндрических шестерен постоянного зацепления, передаточное отношение одной из которых равно единице, ведущие шестерни которых свободно расположены на полом валу третьего звена межосевого дифференциала и связаны с ним через муфту, а ведомые шестерни жестко установлены на дополнительном валу, на котором также размещена ведущая шестерня привода задней оси, при этом ведущая шестерня цилиндрического зубчатого зацепления редуктора, имеющего передаточное отношение, равное единице, связана с вторым звеном межосевого дифференциала через фрикционную муфту вязкостного трения.

Транспортные средства с полной блокировкой межколесных и межосевых дифференциалов обладают рядом недостатков.

1. Необходимость остановки или значительного снижения скорости для включения механизмов блокировки.

2. Сама необходимость включать и выключать блокировку.

3. Работа колес в режиме все как одно препятствуют повороту транспортного средства в нужном направлении, стремясь к прямолинейному движению. Жестко заблокированные колеса изначально призваны срываться из зацепления с поверхностью при движении по неровностям и в поворотах.

Наиболее близкой по совокупности признаков и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является трансмиссия транспортного средства [КН 48921 υ1, Β62Ό59/02, Β62Ό11/18, 2005.11.10], выбранная в качестве прототипа, содержащая сцепление, коробку передач, раздаточную коробку, главные передачи с дифференциалами, связанные посредством карданных валов, и колесные редукторы, соединенные полуосями с дифференциалами, дополнительно оснащенная гидравлическим насосом, связанным с раздаточной коробкой, гидравлическими моторами, электроуправляемым гидравлическим распределителем, связанными посредством трубопроводов, и системой управления, содержащей блок управления, соединенный с электроуправляемым гидравлическим распределителем, и датчики угловой скорости, крутящего момента, линейной скорости и угла поворота рулевого колеса, соединенные между собой посредством электрических цепей, причем гидравлические моторы выполнены за одно целое с колесными редукторами.

Недостатком известной трансмиссии является сложность ее конструкции, недостаточная надежность, повышенные энергозатраты, несвоевременное срабатывание системы, зависимость работы трансмиссии от бортовой электросети.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, направлена на усовершенствование трансмиссии транспортного средства.

Технический результат от использования предлагаемого изобретения направлен на устранение всех вышеперечисленных недостатков.

Указанный технический результат достигается тем, что в трансмиссии транспортного средства, содержащей сцепление, коробку передач, главные передачи по числу ведущих мостов, связанные посредством валов с планетарными дифференциалами по числу ведущих колес, сопряженными с гидромоторами, связанными посредством трубопроводов, в качестве гидромоторов использованы реверсивные обратимые гидромоторы, при этом они связаны между собой первым и вторым независимыми гидравлическими контурами.

Схематически заявляемое изобретение изображено на чертеже.

Предлагаемая трансмиссия транспортного средства соединена с двигателем 1 и в случае четырехколесного полноприводного автомобиля включает сцепление 2, коробку переключения передач 3, главную передачу переднего моста 4 и главную передачу заднего моста 5, связанные посредством карданного вала 6. Главные передачи 4 и 5 переднего и заднего мостов связаны валами с центральными колесами планетарных дифференциалов 7, установленных по два на каждом из двух ведущих мостов. Водило каждого планетарного дифференциала 7 соединено с соответствующим колесом 8 транспортного средства, а кольцевая шестерня каждого планетарного дифференциала 7 сопряжена посредством зубчатой передачи с реверсивным обратимым гидромотором 9. Реверсивные обратимые гидромоторы 9 соединены между собой посредством трубопроводов с образованием первого независимого гидравлического контура 10 и второго независимого гидравлического контура 11. Первый 10 и второй 11 независимые гидравлические контуры заполнены рабочей жидкостью.

При необходимости трансмиссия транспортного средства может включать в себя раздаточную коробку.

Работает заявляемая трансмиссия транспортного средства следующим образом. В начале движения транспортного средства вращающий момент от двигателя 1 через сцепление 2 и коробку переключения передач 3 передается на главную передачу переднего моста 4 и, через карданный вал 6, на главную передачу заднего моста 5. Далее через валы вращающий момент передается на центральное колесо каждого, по числу ведущих колес, из четырех планетарных дифференциалов 7. Поскольку планетарный дифференциал 7 имеет две степени свободы, вращающий момент далее передается на водило, связанное с колесом 8, а также, через сателлиты, на кольцевую шестерню планетарного дифференциала 7. От кольцевой шестерни планетарного дифференциала 7 посредством зубчатой передачи вращающий момент передает

- 2 010525 ся на гидромотор 9. При движении вперед все реверсивные обратимые гидромоторы 9 начинают работать как гидронасосы и начинают закачивать рабочую жидкость из второго независимого гидравлического контура 11 в первый независимый гидравлический контур 10. Но перекачиваемая рабочая жидкость сразу встречает сопротивление, так как первый независимый гидравлический контур 10 также заполнен рабочей жидкостью. Поэтому все реверсивные обратимые гидромоторы 9 останавливаются, почти не начав вращения, и останавливают кольцевые шестерни каждого планетарного дифференциала 7. Планетарные дифференциалы 7 теряют одну степень свободы и начинают работать как простая планетарная передача и передавать вращающий момент через водила на колеса 8, а транспортное средство начинает движение вперед.

При движении задним ходом трансмиссия транспортного средства работает аналогично, только вращающий момент на реверсивные обратимые гидромоторы 9 передается в обратном направлении, а последние создают давление во втором независимом гидравлического контуре 11 и противодействуют вращающему моменту также в обратном направлении.

При движении транспортного средства по твердому покрытию с хорошим сцеплением колес в поворотах, по неровной дороге, при неодинаковом износе колес, при неравномерной загрузке транспортного средства или при неодинаковом давлении в шинах угловая скорость вращения колес 8 неодинакова. Поэтому те колеса 8 транспортного средства, которые вращаются с меньшей угловой скоростью, чем средняя угловая скорость вращения всех колес 8, оказывают большее противодействие вращению водила соответствующего планетарного дифференциала 7. Те же колеса 8, которые вращаются быстрее, чем средняя угловая скорость вращения всех колес 8, оказывают меньшее противодействие вращению водила соответствующего планетарного дифференциала 7. При этом сохраняется равенство вращающих моментов, передающихся элементами трансмиссии от двигателя к центральным колесам каждого из четырех планетарных дифференциалов 7. Также сохраняется давление рабочей жидкости в первом независимом гидравлическом контуре 10, которое одинаково противодействует вращению реверсивного обратимого гидромотора 9 и сопряженных с ним кольцевых шестерен планетарных дифференциалов 7.

В тех планетарных дифференциалах 7, которым соответствуют колеса 8, оказывающие большее сопротивление вращению, возрастает действие силы на кольцевую шестерню и это действие становится больше, чем противодействие соответствующего реверсивного обратимого гидромотора 9, реверсивный обратимый гидромотор 9 начинает вращаться и работать как гидронасос, перегоняя рабочую жидкость из второго независимого гидравлического контура 11 в первый независимый гидравлический контур 10, и компенсирует часть излишних оборотов соответствующего колеса 8.

В тех планетарных дифференциалах 7, которым соответствуют колеса 8, оказывающие меньшее сопротивление вращению, сила, действующая на кольцевую шестерню, становится меньше силы противодействия сопряженного с ней реверсивного обратимого гидромотора 9. Этот реверсивный обратимый гидромотор 9 начинает вращаться и работать в режиме гидромотор под действием давления в первом независимом гидравлическом контуре 10 и пропускать рабочую жидкость из первого независимого гидравлического контура 10 во второй независимый гидравлический контур 11, тем самым добавляя недостающих оборотов соответствующему колесу.

Другими словами, через реверсивные обратимые гидромоторы 9 происходит обмен рабочими жидкостями между первым 10 и вторым 11 независимыми гидравлическими контурами, и нужное количество излишних оборотов от отстающих колес 8 перебрасывается колесам обгоняющим.

При движении транспортного средства по труднопроходимым местам те колеса 8, которые оказываются на более скользких или мягких и вязких участках дороги, которые менее нагружены, т.е. имеют меньшее сцепление с покрытием, начинают срываться в пробуксовку и встречают меньшее сопротивление вращению. Реверсивные обратимые гидромоторы 9 при этом аналогичным образом начинают отбирать часть оборотов от колес 8 с относительно хорошим зацеплением, передавая их буксующим. При этом между первым 10 и вторым 11 независимыми гидравлическими контурами начинается обмен рабочей жидкостью через реверсивные обратимые гидромоторы 9. Однако сечение входов-выходов реверсивных обратимых гидромоторов 9, связывающих первый 10 и второй 11 независимые гидравлические контуры, значительно ограничивает скорость перетекания рабочей жидкости из первого 10 во второй 11 независимый гидравлический контур и обратно, и, следовательно, скорость вращения реверсивных обратимых гидромоторов 9 и, соответственно, скорость вращения буксующих колес 8. Это приводит к тому, что колеса 8, имеющие лучшее сцепление, теряют лишь незначительное число оборотов и продолжают вести транспортное средство.

Таким образом, по сравнению с прототипом, заявляемая трансмиссия транспортного средства имеет упрощенную конструкцию, более надежна, менее энергозатратна из-за отсутствия постоянно работающего при движении автомобиля гидронасоса, системы управления, электроуправляемого гидравлического распределителя, дифференциалов в главных передачах.

- 3 010525

Также заявляемая трансмиссия транспортного средства не имеет режимов работы или ступеней и одинаково эффективно задействована при любых дорожных условиях, поэтому не требует вмешательства в свое функционирование водителя или блока управления за счет наличия реверсивных обратимых гидромоторов, которые автоматически распределяют вращение, передаваемое на колеса транспортного средства в зависимости от дорожных условий.

В заявленной трансмиссии транспортного средства могут быть использованы любые из известных обратимых реверсивных гидронасосов.

Claims (1)

1. Трансмиссия транспортного средства, содержащая сцепление, коробку передач, главные передачи по числу ведущих мостов, связанные посредством валов с планетарными дифференциалами по числу ведущих колес, сопряженными с гидромоторами, связанными посредством трубопроводов, отличающаяся тем, что в качестве гидромоторов использованы реверсивные обратимые гидромоторы, при этом они связаны между собой первым и вторым гидравлическими контурами.