RU2043214C1

RU2043214C1 - Transmission of four-wheel drive vehicle

Info

Publication number: RU2043214C1
Authority: RU
Inventors: Сергей Михайлович Емельянцев; Валерий Константинович Замчевский; Александр Григорьевич Веселов; Александр Васильевич Филиппов
Original assignee: Сергей Михайлович Емельянцев
Priority date: 1992-04-20
Filing date: 1992-04-20
Publication date: 1995-09-10

Abstract

FIELD: transport engineering. SUBSTANCE: four-wheel drive vehicle transmission has gear box which consists of primary shaft coaxial to engine shaft. Main shaft is parallel to primary shaft and they interact with the help of gears. Distributing and gear boxes are placed in the same crankcase. Distributing box driven gears are set up rotating regarding driven shaft of distributing box and interacting with driven shaft set up clutches movable in axial direction. New in this transmission is that main shaft is additionally provided with at least two gears fastened on it, being permanently coupled with driven gears. EFFECT: improved design, enhanced efficiency. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к силовым передачам полноприводных транспортных средств, например легковых автомобилей. The invention relates to mechanical engineering, in particular to power transmissions of four-wheel drive vehicles, for example cars.

Известна силовая передача полноприводного транспортного средства, содержащая коробку передач, двухступенчатую раздаточную коробку с межосевым дифференциалом, располагаемую автономно и соединяемую с коробкой передач и редукторами передних и задних ведущих колес (мостов) при помощи карданных передач. A known power transmission of an all-wheel drive vehicle, comprising a gearbox, a two-stage transfer case with an interaxle differential, disposed autonomously and connected to the gearbox and gears of the front and rear drive wheels (axles) using cardan gears.

Эта силовая передача, обеспечивая в полном объеме необходимый диапазон кинематических и силовых связей между двигателем и ведущими колесами транспортного средства во всех встречающихся в эксплуатации условиях, обладает большой массой, габаритами, высокой материалоемкостью и трудоемкостью изготовления из-за наличия большого количества картерных деталей автономных узлов и деталей крепления этих узлов на транспортном средстве. Наличие большого количества карданных сочленений приводит к дополнительным механическим потерям. Значительная масса силовой передачи приводит в итоге к снижению экономичности и ухудшению динамических показателей транспортного средства. This power transmission, providing in full the necessary range of kinematic and power connections between the engine and the driving wheels of the vehicle in all conditions encountered in operation, has a large mass, dimensions, high material consumption and laboriousness of manufacture due to the presence of a large number of crankcase parts of autonomous units and mounting parts of these units on the vehicle. The presence of a large number of cardan joints leads to additional mechanical losses. A significant mass of the power transmission ultimately leads to a decrease in efficiency and a deterioration in the dynamic performance of the vehicle.

Известен механизм привода с четырьмя ведущими колесами, содержащий коробку передач, состоящую из ведущего вала соосного валу двигателя и параллельного ему ведомого вала, и раздаточную коробку, соосные выходные валы привода ведущих колес которой связаны с ведомым валом зубчатой передачей, расположенные в общем картере. A known drive mechanism with four drive wheels, comprising a gearbox consisting of a drive shaft coaxial to the motor shaft and a parallel driven shaft, and a transfer case, coaxial output drive shafts of the drive wheels of which are connected to the driven shaft by a gear located in a common crankcase.

Недостатком этого механизма является то, что он не обеспечивает необходимый диапазон кинематических и силовых связей между двигателем и ведущими колесами транспортного средства во всех встречающихся в эксплуатации условиях. The disadvantage of this mechanism is that it does not provide the necessary range of kinematic and power connections between the engine and drive wheels of the vehicle in all conditions encountered in operation.

Для увеличения диапазона передаточных отношений за основной коробкой передач может быть установлена двухступенчатая раздаточная коробка, содержащая ведущую шестерню, взаимодействующую с блоком промежуточных шестерен, зацепляющимся с ведомой шестерней, установленных с возможностью вращения относительно полуоси дифференциала, и полумуфт, установленную на корпусе дифференциала подвижно в осевом направлении с возможностью взаимодействия с шестерней промежуточного блока и ведомой шестерни. To increase the range of gear ratios, a two-stage transfer case can be installed behind the main gearbox, containing a pinion gear interacting with a block of intermediate gears, engaged with a driven gear, mounted for rotation relative to the differential axle shaft, and a coupling half mounted on the differential case axially with the possibility of interaction with the gear of the intermediate unit and the driven gear.

Это решение является наиболее близким к заявляемому, однако имеет ряд недостатков: увеличенные осевые размеры за счет последовательного размещения за основной коробкой передач дополнительного картера; повышенную трудоемкость изготовления за счет дополнительной обработки посадочных мест под подшипники, привалочных плоскостей, увеличения мест крепления. Кроме того, снижается жесткость конструкции и увеличивается количество и номенклатура используемых деталей. This solution is the closest to the claimed one, however, it has several disadvantages: increased axial dimensions due to the sequential placement of an additional crankcase behind the main gearbox; increased laboriousness of manufacturing due to the additional processing of seats for bearings, mating planes, increased attachment points. In addition, the rigidity of the structure decreases and the number and range of parts used increase.

Целью изобретения является уменьшение осевых размеров трудоемкости и материалоемкости изготовления трансмиссии полноприводного транспортного средства. The aim of the invention is to reduce the axial dimensions of the complexity and material consumption of the manufacture of a four-wheel drive vehicle transmission.

Это достигается тем, что в известной трансмиссии полноприводного транспортного средства, содержащем коробку передач, состоящую из ведущего вала соосного валу двигателя и параллельного ему вторичного вала, взаимодействующих при помощи шестерен, и размещенную с ней в общем картере раздаточную коробку, ведомые шестерни которой установлены с возможностью вращения относительно ведомого вала раздаточной коробки, состоящего из соосных выходных валов привода осей ведущих колес и механизма их соединений и взаимодействия с муфтами, размещенными на этом валу подвижно в осевом направлении, вторичный вал дополнительно снабжен, по меньшей мере, двумя закрепленными на нем шестернями, находящимися в постоянном зацеплении с упомянутыми ведомыми шестернями. This is achieved by the fact that in the known transmission of an all-wheel drive vehicle containing a gearbox consisting of a drive shaft coaxial to the engine shaft and a secondary shaft parallel to it, interacting with gears, and a transfer box placed with it in a common crankcase, the driven gears of which are installed with the possibility of rotation relative to the driven shaft of the transfer case, consisting of coaxial output shafts of the drive axles of the driving wheels and the mechanism of their connections and interaction with the couplings E to the shaft movably in the axial direction, the secondary shaft is further provided with at least two gears mounted on it, being in constant mesh with said driven gears.

При этом ведомые шестерни могут быть установлены на корпусе механизма соединения выходных валов, выполненном в виде, например, конического дифференциала, либо вязкостной или другой известной муфты, обеспечивающем как неподвижное соединение выходных валов относительно друг друга так и возможность их относительного вращения. In this case, the driven gears can be installed on the housing of the mechanism for connecting the output shafts, made in the form of, for example, a conical differential, or a viscous or other known coupling, which provides both a fixed connection of the output shafts relative to each other and the possibility of their relative rotation.

При расположении оси ведущих колес в непосредственной близости от картера раздаточной коробки один из выходных валов может быть выполненным как одно целое с ведущей шестерней главной передачи, а сама передача размещена в одной из частей общего картера указанной трансмиссии. With the location of the axis of the drive wheels in the immediate vicinity of the transfer case housing, one of the output shafts can be made integrally with the drive gear of the main transmission, and the transmission itself is located in one of the parts of the common housing of the specified transmission.

Решение соответствует критерию "новизна", так как имеет признаки, отличающие его от прототипа, что видно из изложения сущности изобретения. The solution meets the criterion of "novelty", as it has features that distinguish it from the prototype, as can be seen from the summary of the invention.

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень". Comparison of the proposed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this technical field did not reveal the features that distinguish the solution from the prototype, which allows us to conclude that the criterion is "inventive step".

Реализация заявляемого технического решения позволяет не только уменьшить осевые размеры трансмиссии, но и исключить лишние поверхности обработки, уменьшить число точек крепления, улучшить центрирование раздаточной коробки относительно коробки передач. Кроме того, конструкция-моноблок повышает общую жесткость обоих картеров, т.е. позволяет сделать его легче и дешевле. При этом снижается количество и номенклатура используемых деталей и вероятность повышенного шума и вибраций в трансмиссии. The implementation of the proposed technical solution allows not only to reduce the axial dimensions of the transmission, but also to eliminate unnecessary machining surfaces, reduce the number of attachment points, improve the centering of the transfer case relative to the gearbox. In addition, the monoblock design increases the overall rigidity of both crankcases, i.e. makes it easier and cheaper. This reduces the number and range of parts used and the likelihood of increased noise and vibration in the transmission.

Уменьшение механических потерь и снижение массы за счет отсутствия необходимости в карданной передаче, связывающей раздаточную коробку с одним из ведущих мостов, и деталей карданного сочленения обуславливает также улучшение экономичности и динамических качеств транспортного средства. Reducing mechanical losses and reducing weight due to the lack of the need for a universal joint connecting the transfer case with one of the drive axles and the universal joint parts also leads to an improvement in the efficiency and dynamic qualities of the vehicle.

При современных требованиях к транспортному средству, в основной коробке передач необходимо наличие повышающей передачи, что благодаря заявляемому решению реализуется без чрезмерного увеличения осевого габарита изделия и, следовательно, габаритов моторного отсека. With modern requirements for the vehicle, the main gearbox requires an overdrive, which, thanks to the claimed solution, is realized without excessive increase in the axial dimension of the product and, therefore, the dimensions of the engine compartment.

На фиг. 1 изображена предлагаемая трансмиссия, продольный разрез; на фиг. 2 вариант исполнения предлагаемой трансмиссии с размещенными в ее картере редуктором ведущих колес, продольный разрез. In FIG. 1 shows the proposed transmission, a longitudinal section; in FIG. 2 embodiment of the proposed transmission with a drive gear located in its crankcase, longitudinal section.

Трансмиссия полноприводного транспортного средства имеет разъемный картер 1, состоящий из двух частей 2 и 3, в котором размещены ведущий вал 4, выполненный за одно целое с ведущими шестернями 5-8 коробки передач, установленный на подшипниках 9 и 10 так, что при присоединении привалочной поверхности 11 картера 1 к картеру двигателя он оказывается соосным с коленчатым валом двигателя, и параллельный ему вторичный вал 12, установленный на подшипниках 13 и 14 с расположенными на нем с возможностью относительного вращения шестернями коробки 15-18 передач и муфтами с синхронизаторами 19 и 20 включения передач. The four-wheel drive vehicle transmission has a split crankcase 1, consisting of two parts 2 and 3, in which the drive shaft 4 is located, made in one piece with the gears 5-8 of the gearbox, mounted on bearings 9 and 10 so that when connecting the mating surface 11 of the crankcase 1 to the engine crankcase, it turns out to be coaxial with the crankshaft of the engine, and a secondary shaft 12 parallel to it, mounted on bearings 13 and 14 with gears of the gearbox 15-18 located relative to it with the possibility of relative rotation and clutches with synchronizers 19 and 20 of gear shifting.

Ведомый вал раздаточной коробки 21 состоит из выходного вала 22, соответствующего передним ведущим колесам, и выходного вала 23, соответствующего задним ведущим колесам, смонтированным с вращением с помощью соответствующих подшипников 24 и 25, установленных в противоположных стенках части картера 1, которая содержит механизм соединения выходных валов, выполненный в виде конического дифференциала 26. The driven shaft of the transfer case 21 consists of an output shaft 22, corresponding to the front drive wheels, and an output shaft 23, corresponding to the rear drive wheels, mounted with rotation by means of the corresponding bearings 24 and 25, mounted in opposite walls of the part of the crankcase 1, which contains the output connection mechanism shafts, made in the form of a conical differential 26.

На вторичном валу 12 неподвижно установлены также шестерни 27 и 28, находящиеся в постоянном зацеплении с ведомыми шестернями 29 и 30, расположенными на корпусе 31 дифференциала 26 с возможностью относительного вращения и избирательного соединения с корпусом 31 с помощью зубчатых муфт 32 и 33, установленных на корпусе 31 подвижно в осевом направлении. On the secondary shaft 12, gears 27 and 28 are also fixedly mounted, which are constantly engaged with driven gears 29 and 30 located on the housing 31 of the differential 26 with the possibility of relative rotation and selective connection with the housing 31 using gear couplings 32 and 33 mounted on the housing 31 is movable in the axial direction.

Выходные валы 22 и 23 установлены в корпусе 31 дифференциала 26 с возможностью относительного вращения и соединены с шестернями 34 и 35 дифференциала. The output shafts 22 and 23 are mounted in the housing 31 of the differential 26 with the possibility of relative rotation and are connected to the gears 34 and 35 of the differential.

На корпусе 31 установлена также муфта блокировки дифференциала 36, предназначенная для исключения в необходимых случаях относительного вращения валов 22 и 23 по отношению к корпусу дифференциала и друг другу, введением в зацепление ее с венцом 37 вала 23. The differential lock 36 is also mounted on the housing 31, which is designed to eliminate, if necessary, the relative rotation of the shafts 22 and 23 relative to the differential housing and to each other, by engaging it with the crown 37 of the shaft 23.

При расположении одного из редукторов ведущих колес в картере 1 (см. фиг. 2) один из выходных валов привода редукторов 22 выполняется за одно целое с ведущей шестерней главной передачи 38, имеющей дополнительную опору в части 2 картера 1 в виде подшипника 39, а ведомая шестерня главной передачи 40 вместе с межколесным дифференциалом 41 располагается в корпусе, образованном частью 2 картера 1 и крышкой 42. When one of the gears of the drive wheels is located in the crankcase 1 (see Fig. 2), one of the output shafts of the gearbox drive 22 is made in one piece with the drive gear of the main gear 38, which has additional support in part 2 of the crankcase 1 in the form of a bearing 39, and the driven the gear of the main gear 40 together with the cross-axle differential 41 is located in the housing formed by part 2 of the crankcase 1 and the cover 42.

В качестве механизма соединения выходных валов 22 и 23 вместо конического дифференциала 26 может быть использована вязкостная муфта, на корпусе которой размещены с возможностью относительного вращения и взаимодействия с муфтами 32 и 33 ведомые шестерни 29 и 30, а также другие известные устройства, обеспечивающие как неподвижное соединение выходных валов 22 и 23 относительно друг друга, так и возможность их относительного вращения. As a mechanism for connecting the output shafts 22 and 23, instead of a conical differential 26, a viscous coupling can be used, on the housing of which the driven gears 29 and 30, as well as other known devices providing a fixed connection, are arranged for relative rotation and interaction with the couplings 32 and 33 output shafts 22 and 23 relative to each other, and the possibility of their relative rotation.

Предлагаемая трансмиссия работает следующим образом. The proposed transmission operates as follows.

При соединении шестерни 29 с корпусом 31 при помощи муфты 32 обеспечивается получение ряда передач между двигателем и выходными валами 22 и 23 с увеличенными передаточными числами по следующим кинематическим цепочкам: с помощью муфты 19 обеспечивается получение IY-й передачи через шестерни 5, 15, 27 и 29 и III-й передачи через шестерни 6, 16, 27 и 29; с помощью муфты 20 II-й передачи через шестерни 7, 17, 27 и 29 и I-й передачи через шестерни 8, 18, 27 и 29. При этом пара шестерен 27 и 29 выполняет роль понижающей ступени раздаточной коробки. When connecting the gear 29 to the housing 31 using the clutch 32, a number of gears between the engine and the output shafts 22 and 23 are obtained with increased gear ratios in the following kinematic chains: using the clutch 19, the IYth gear is received through the gears 5, 15, 27 and 29th and 3rd gear through gears 6, 16, 27 and 29; with the help of the clutch 20 of the 2nd gear through the gears 7, 17, 27 and 29 and the 1st gear through the gears 8, 18, 27 and 29. In this case, a pair of gears 27 and 29 acts as a lower stage of the transfer case.

При соединении шестерни 30 с корпусом 31 при помощи муфты 33 обеспечивается получение второго ряда передач с меньшими передаточными числами: с помощью муфты 19 обеспечивается получение IY-й передачи через шестерни 5, 15, 28 и 30 и III-й передачи через шестерни 6, 16, 28 и 30; а с помощью муфты 20 II-й передачи через шестерни 7, 17, 28, 30 и I-й передачи через шестерни 8, 18, 28 и 30. При этом пара шестерен 28 и 30 выполняет роль повышающей ступени раздаточной коробки. Во всех случаях передача момента и мощности на выходные валы 22 и 23 привода редукторов ведущих колес осуществляется через шестерни 34 и 35 дифференциала 26, который обеспечивает необходимое согласование числа оборотов последних, определяемых дорожными условиями, т.е. дифференциал 26 выполняет роль межосевого дифференциала. Муфта 36 позволяет блокировать дифференциал 26. When connecting the gear 30 to the housing 31 with the help of the clutch 33, a second row of gears with lower gear ratios is obtained: with the help of the clutch 19, the IYth gear is received through the gears 5, 15, 28 and 30, and the third gear through the gears 6, 16 , 28 and 30; and with the help of the clutch 20 of the II gear through the gears 7, 17, 28, 30 and the I gear through the gears 8, 18, 28 and 30. In this case, a pair of gears 28 and 30 acts as a raising stage of the transfer case. In all cases, torque and power are transmitted to the output shafts 22 and 23 of the drive gears of the drive wheels through the gears 34 and 35 of the differential 26, which provides the necessary coordination of the number of revolutions of the latter determined by road conditions, i.e. differential 26 acts as a center differential. Clutch 36 allows you to block the differential 26.

Необходимость в этом может возникнуть, когда ведущие колеса одного из мостов транспортного средства окажутся на участке дороги с низким коэффициентом сцепления. В этом случае обеспечивается жесткая связь между валами 22 и 23 и корпусом дифференциала 26, а следовательно, возможность передачи крутящего момента от двигателя на ведущие колеса, имеющие нормальное сцепление с дорогой. The need for this may arise when the driving wheels of one of the vehicle’s axles are in a low-friction section of the road. In this case, there is a rigid connection between the shafts 22 and 23 and the differential housing 26, and therefore, the possibility of transmitting torque from the engine to the drive wheels having normal traction.

Claims

1. TRANSMISSION OF ALL-DRIVE VEHICLE, comprising a gearbox consisting of a drive shaft coaxial with the engine shaft and a secondary shaft parallel to it, engaged by gears, and a transfer box placed with it in a common crankcase, the driven gears of which are mounted to rotate relative to the driven shaft of the transfer case, consisting of coaxial output shafts of the drive axles of the drive wheels and the mechanism for their connection, and interaction with the couplings placed on this shaft movably in the axial characterized in that the secondary shaft is additionally provided with at least two gears fixed thereon, which are in constant engagement with the driven gears.

2. The transmission according to claim 1, characterized in that the mechanism for connecting the output shafts is made in the form of a conical differential, on the case of which the driven gears are installed.

3. The transmission according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that one of the output shafts is made integral with the drive gear of the main transmission, located in the common housing for driving the drive wheels.