RU2088430C1

RU2088430C1 - Mechanical actuating transmission for multi-axle vehicle

Info

Publication number: RU2088430C1
Application number: RU95114261A
Authority: RU
Inventors: В.Д. Мишагин; Н.И. Ушев
Original assignee: Мишагин Владимир Дмитриевич; Ушев Николай Иванович; Брянский технологический институт
Priority date: 1995-08-08
Filing date: 1995-08-08
Publication date: 1997-08-27
Also published as: RU95114261A

Abstract

FIELD: automotive industry. SUBSTANCE: transmission has reserve axles the differentials of which are connected with the output shaft of the transmission through a power regulator. The input shaft of each differentials is provided with slot and thread portions as well as two nuts. The power regulator is made up as a disk friction clutch the driving clutch part of which has longitudinal slots wherein the disk are received. The disks of the driven clutch part are mounted on the slots portions of the input shaft of the differential. The intermediate disk of the driving clutch part is rigidly secured to the nut interposed between the slots portions and can interact with left or right portion of the driven clutch part, depending on the direction of movement of a vehicle. The second nut is connected to the driving clutch part and carrier of the control member of the system for measuring pressure in tires. EFFECT: enhanced reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться в автотранспортных средствах повышенной проходимости, снабженных системой подкачки колесных шин на ходу. The invention relates to mechanical engineering and can be used in off-road vehicles equipped with a tire inflation system on the go.

Известна механическая силовая передача трехосного полноприводного автомобиля "Урал", обеспечивающая высокую проходимость (Романенко А.Н. Трехколесные автомобили Урал конструктивные особенности. Техническое обслуживание и ремонт, М. Транспорт, 1978, с.262, рис.200, с.267, рис.205). Known mechanical power transmission of a three-axle all-wheel drive vehicle "Ural", providing high traffic (Romanenko A.N. Tricycles Ural design features. Maintenance and repair, M. Transport, 1978, p.262, fig.200, p.267, fig .205).

Недостатком ее является то, что при движении в удовлетворительных дорожных условиях имеют место непроизводительные затраты энергии (топлива) на износ ходовой части и привода по причине межмостового кинематического рассогласования из-за разности средних радиусов качения колес мостов. Последнее вызвано множеством внешних возмущающих воздействий неравномерное распределение нагрузки между мостами, разное качество колесной резины и пр. Its disadvantage is that when driving in satisfactory road conditions there are unproductive energy (fuel) costs for the wear of the chassis and drive due to the kinematic mismatch between the axles due to the difference in the average rolling radii of the axle wheels. The latter is caused by many external disturbing influences, uneven load distribution between the bridges, different quality of wheel rubber, etc.

Известна также механическая силовая передача многоосного транспортного средства, содержащая привод, трансмиссию, систему изменения давления воздуха в колесных шинах, а также регулятор мощности, которая реализует ведущий режим одного моста и ведомый режим резервных мостов в удовлетворительных условиях движения (без буксования). При буксовании колес ведущего активного моста в ведущий режим включаются также резервные мосты посредством регулятора мощности. При выходе из режима буксования система регулирования отрабатывает вновь ведомый режим движения резервных мостов (SU, N 1343724, В 60 К 17/36, 1986). Also known is the mechanical power transmission of a multiaxial vehicle, comprising a drive, transmission, a system for changing air pressure in tire wheels, and also a power regulator that implements the driving mode of one axle and the driven mode of the backup axles in satisfactory driving conditions (without slipping). When slipping the wheels of the driving active bridge, the backup bridges are also included in the driving mode by means of a power regulator. Upon exiting the slip mode, the control system works out again the slave driving mode of the reserve bridges (SU, N 1343724, 60 K 17/36, 1986).

Недостатком этой силовой передачи является сложность конструкции регулятора мощности, содержащего двухступенчатый планетарный соосный редуктор, ведущее звено которого жестко закреплено на выходном валу трансмиссии и кинематически связано с ведомым звеном, установленным на выходном валу дифференциала, и с системой изменения давления в колесных шинах. The disadvantage of this power transmission is the complexity of the design of the power regulator containing a two-stage planetary coaxial gearbox, the drive link of which is rigidly fixed to the output shaft of the transmission and kinematically connected with the driven link mounted on the output shaft of the differential, and with a system for changing the pressure in the tire wheels.

Задачей является упрощение конструкции и уменьшение габаритов механической силовой передачи, увеличения дорожного просвета моста. The task is to simplify the design and reduce the size of the mechanical power transmission, increase the clearance of the bridge.

Это достигается тем, что в механической силовой передаче, включающей резервные ведущие мосты, каждый из которых кинематически связан с выходным валом трансмиссии через регулятор мощности, содержащий ведущее звено, жестко закрепленное на выходном валу трансмиссии, и ведомое звено, установленное на входном валу дифференциала моста, и систему изменения давления воздуха в колесных шинах, содержащую орган управления, входной вал дифференциала выполнен с шлицевыми и резьбовыми участками и снабжен двумя гайками, ведущее звено в виде ведущей фрикционной полумуфты, в цилиндрическом корпусе которой выполнены продольные шлицы и в них установлены диски, а ведомое звено в виде ведомой фрикционной полумуфты, диски которой установлены на шлицевых участках входного вала дифференциала, при этом средний диск ведущей полумуфты жестко соединен с гайкой, установленной между шлицевыми участками входного вала дифференциала и имеет возможность взаимодействия с левой или правой частью ведомой полумуфты в зависимости от направления движения транспортного средства, а вторая гайка кинематически связана с ведущей полумуфтой и поводком органа управления системы изменения давления. This is achieved by the fact that in a mechanical power transmission, including redundant drive axles, each of which is kinematically connected to the output shaft of the transmission through a power regulator containing a drive link, rigidly fixed to the output shaft of the transmission, and a driven link mounted on the input shaft of the differential of the bridge, and a system for changing the air pressure in the tire tires containing the control, the input differential shaft is made with spline and threaded sections and is equipped with two nuts, the driving link in the form of a leading half-clutch, in the cylindrical body of which longitudinal slots are made and disks are installed in them, and the driven link is in the form of a driven friction half-clutch, the disks of which are mounted on splined sections of the differential input shaft, while the middle disk of the driving half-clutch is rigidly connected to the nut installed between the splined sections differential input shaft and has the ability to interact with the left or right side of the driven coupling half, depending on the direction of the vehicle, and the second kinemati nut Eski associated with leading coupling and a lead body pressure changes in the system of management.

Конструкция иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 принципиальная схема механической передачи; на фиг. 2 принципиальная схема регулятора мощности (продольный разрез). The construction is illustrated by drawings, where in FIG. 1 schematic diagram of a mechanical transmission; in FIG. 2 schematic diagram of a power regulator (longitudinal section).

Механическая силовая передача (фиг. 1) содержит привод 1, трансмиссию 2 от привода 1 к дифференциалу активного ведущего моста 3 и дифференциалу каждого резервного ведущего моста 4 через регуляторы мощности 5. The mechanical power transmission (Fig. 1) contains a drive 1, a transmission 2 from a drive 1 to the differential of the active drive axle 3 and the differential of each backup drive axle 4 through power regulators 5.

Регулятор мощности 5 представляет собой фрикционную муфту (фиг. 2), ведущая полумуфта которой жестко закреплена на выходном валу трансмиссии 2 и выполнена в виде цилиндрического корпуса 6, внутри которого имеются продольные шлицы 7, в них установлены фрикционные диски 8 с возможностью перемещения по шлицам, а ведомая полумуфта содержит фрикционные диски 9, установленные в шлицах 10 двух шлицевых участков на входном валу 11 дифференциала резервного моста 4. Вал имеет также два резьбовых участка. Средний фрикционный диск 8 ведущей полумуфты жестко закреплен на гайке 12, установленной на резьбовом участке между шлицевыми участками вала 11 и имеющей возможность осевого перемещения с "мертвым ходом" относительно одной или другой части ведомой полумуфты в зависимости от направления движения транспортного средства (вперед или назад). На другом резьбовом участке вала 11 установлена гайка 13 с кулачком 14, кинематически связанная с корпусом 6 и с поводком 15 органа управления системы изменения давления воздуха в шинах. The power controller 5 is a friction clutch (Fig. 2), the leading coupling of which is rigidly mounted on the output shaft of the transmission 2 and is made in the form of a cylindrical body 6, inside which there are longitudinal slots 7, they have friction discs 8 that can be moved along the splines, and the driven coupling half contains friction disks 9 installed in the slots 10 of two spline sections on the input shaft 11 of the differential of the backup bridge 4. The shaft also has two threaded sections. The middle friction disk 8 of the driving coupling half is rigidly mounted on a nut 12 mounted on the threaded section between the spline sections of the shaft 11 and having the possibility of axial movement with a "dead stroke" relative to one or the other part of the driven coupling half, depending on the direction of vehicle movement (forward or backward) . On another threaded section of the shaft 11, a nut 13 is installed with a cam 14 kinematically connected with the housing 6 and with the leash 15 of the control element of the system for changing the air pressure in the tires.

Система изменения давления воздуха в шинах резервных ведущих мостов 4 состоит из воздушных магистралей 16 и 17, сообщающих воздушные полости колесных шин каждого резервного моста 4, соответственно с атмосферой и источником 18 сжатого воздуха через нормально закрытые краны 19 и 20, предохранительного клапана 21, поводка 15, имеющего возможность поочередно открывать краны 19 и 20 при осевом перемещении барабанного кулачка 14, получаемом при свинчивании гайки 13 синхронно с гайкой 12. Гайка 12 имеет достаточно большой свободный ("мертвый") ход от исходного положения до начала сжатия фрикционных дисков 8 и 9, при котором передается крутящий момент от трансмиссии 2 к резервному ведущему мосту 4. Крутящий момент от трансмиссии 2 к валу 11 передается за счет момента сил трения между поверхностями ведущих 8 и ведомых 9 фрикционных дисков через шлицы 7 и 10, при условии сжатия этих дисков путем осевого перемещения гайки 12 вместе со средним диском 8 ведущей полумуфты в сторону соответствующей части ведомой полумуфты. Осевое перемещение гайки 12 имеет место при наличии поворота трансмиссии 2 относительно вала 11, вследствие появления межмостового кинематического рассогласования активного 3 и резервного 4 мостов. The system for changing the air pressure in the tires of the backup drive axles 4 consists of air lines 16 and 17, communicating the air cavities of the tire wheels of each backup bridge 4, respectively, with the atmosphere and a source of compressed air 18 through normally closed taps 19 and 20, the safety valve 21, the leash 15 having the ability to alternately open the cranes 19 and 20 with the axial movement of the drum cam 14, obtained by screwing the nut 13 synchronously with the nut 12. The nut 12 has a sufficiently large free ("dead") stroke from the original the position before compression of the friction disks 8 and 9, at which the torque is transmitted from the transmission 2 to the backup drive axle 4, is transmitted. The torque from the transmission 2 to the shaft 11 is transmitted due to the moment of friction between the surfaces of the leading 8 and the driven 9 friction disks through the splines 7 and 10, provided that these disks are compressed by axially moving the nut 12 together with the middle disk 8 of the driving coupling half towards the corresponding part of the driven coupling half. Axial movement of the nut 12 takes place when there is a rotation of the transmission 2 relative to the shaft 11, due to the appearance of an interbridge kinematic mismatch between the active 3 and the backup 4 bridges.

Силовая передача работает следующим образом. Power transmission works as follows.

Ситуация 1. Движение в удовлетворительных дорожных условиях при отсутствии буксования, когда радиус качения r₄ колес резервного моста 4 меньше радиуса качения r₃ активного моста 3. При этом накапливается кинематическое рассогласование (разность сумм оборотов колес) мостов N₄ > N₃, при котором вал трансмиссии 2 поворачивается относительно входного вала 11 дифференциала 4 в сторону отставания на некоторый угол, пропорциональный разности N₄ N₃. Это вызывает проворачивание на такой же угол гаек 12 и 13 (фиг. 2), а, следовательно и некоторое их осевое перемещение относительно вала 11. Гайка 12, гайка 13 и барабанный кулачек 14 переместятся влево, что приведет к открыванию крана 20 поводком 15. Воздух нагнетается в шины колес резервного моста 4, их радиус качения r₄ увеличивается, угловая скорость колес моста 4 снижается, сумма оборотов N₄ стремится к N₃; гайки 12 и 13 с кулачком 14 перемещаются вправо, поводок 15 движется к исходному (нулевому) положению. При N₄ N₃ поводок 15 достигает нулевого положения и кран 20 закрывается.Situation 1. Traffic in satisfactory road conditions in the absence of slipping when the rolling radius r _{4 of the} wheels of the backup bridge 4 is less than the radius of rolling r _{3 of the} active bridge 3. At the same time, kinematic mismatch (the difference in the sum of the rotations of the wheels) of the axles N ₄ > N ₃ is accumulated, in which the transmission shaft 2 is rotated relative to the input shaft 11 of the differential 4 in the lag direction by a certain angle proportional to the difference N ₄ N ₃ . This causes the nuts 12 and 13 to rotate by the same angle (Fig. 2), and, consequently, their axial movement relative to the shaft 11. The nut 12, the nut 13 and the drum cam 14 will move to the left, which will lead to the opening of the crane 20 by the leash 15. Air is pumped into the tires of the wheels of the backup bridge 4, their rolling radius r ₄ increases, the angular velocity of the wheels of the bridge 4 decreases, the sum of revolutions N ₄ tends to N ₃ ; the nuts 12 and 13 with the cam 14 move to the right, the leash 15 moves to its original (zero) position. When N ₄ N _{3 the} leash 15 reaches the zero position and the valve 20 is closed.

Давление в колесах резервного моста 4 регулируется (в колебательном режиме) до тех пор, пока радиусы качения колес r₃ и r₄ не выравняются, а кинематическое рассогласование (разность сумм оборотов колес) мостов не станет равным нулю (N₄ N₃ 0). При этом поводок 15 занимает исходное (нулевое) положение, а краны 19 и 20 будут закрыты. Наличие свободного ("мертвого") хода гайки 12 исключает взаимодействие ведущей и ведомой полумуфт (в режимах движения без буксования) и позволяет отрабатывать нулевое кинематическое рассогласование на мостах транспортного средства без затрат мощности на непроизводительный износ колесной резины и узлов привода.The pressure in the wheels of the backup bridge 4 is regulated (in oscillatory mode) until the rolling radii of the wheels r ₃ and r ₄ are equalized, and the kinematic mismatch (the difference in the sums of wheel revolutions) of the axles does not become zero (N ₄ N ₃ 0). In this case, the leash 15 occupies the initial (zero) position, and the cranes 19 and 20 will be closed. The presence of a free ("dead") stroke of the nut 12 eliminates the interaction of the leading and driven half-couplings (in the modes of movement without slipping) and allows you to work out zero kinematic mismatch on the vehicle bridges without power consumption for unproductive wear of wheel rubber and drive units.

Ситуация 2. Дорожные условия те же, а радиус качения колес резервного моста 4 больше радиуса качения r₃ колес активного моста 3. При этом накапливается кинематическое рассогласование между мостами, характеризуемое неравенством N₄ <N₃. Движение гайки 13 и барабанного кулачка 14 вызывает движение поводка 15 в сторону крана 19 и открывает его. Воздух стравливается в атмосферу, радиус r₄ качения колес резервного моста 4 уменьшается, скорость вращения их возрастает, сумма N₄ стремится к N₃, гайка 13, барабанный кулачок 14 и поводок 15 движутся к исходному (нулевому) положению. При N₄ N₃ поводок 15 достигает исходного положения, кран 19 закрывается, N₄ стремится к N₃ в колебательном затухающем режиме.Situation 2. The road conditions are the same, and the rolling radius of the wheels of the backup bridge 4 is greater than the rolling radius r _{3 of the} wheels of the active bridge 3. At the same time, kinematic mismatch between the bridges is accumulated, characterized by the inequality N ₄ <N ₃ . The movement of the nut 13 and the drum cam 14 causes the movement of the leash 15 towards the crane 19 and opens it. The air is blown into the atmosphere, the rolling radius r ₄ of the wheels of the backup bridge 4 decreases, their rotation speed increases, the sum of N ₄ tends to N ₃ , nut 13, drum cam 14 and leash 15 move to the initial (zero) position. When N ₄ N _{3 the} leash 15 reaches its original position, the valve 19 is closed, N ₄ tends to N ₃ in an oscillatory decaying mode.

Ситуация 3. Колеса активного моста 3 начинают буксовать ("забегание" колес активного моста). Вращение входного вала 11 дифференциала резервного моста 4 замедляется, N₄ <N₃ (вплоть до полной остановки), что вызывает осевое перемещение гайки 12 вправо в сторону сжатия дисков 8 и 9 до тех пор, пока момент трения между ними не скомпенсирует фактически сложившуюся разность крутящих моментов, передаваемых активным и резервным мостами. Резервный мост 4 при этом начнет вращаться с угловой скоростью, равной скорости вращения активного моста 3. В этой ситуации гайка 13 и поводок 15 перемещаются в сторону открывания крана 19, следовательно, давление и радиус r₄ резервного моста уменьшаются. При выходе из режима буксования отрабатывается нулевое кинематическое рассогласование N₄ N₃ в последовательности, описанной в ситуации 2, после чего (в установившемся режиме) гайки 12 и 13 и поводок 15 займут исходное (нулевое) положение, а краны 19 и 20 будут закрыты.Situation 3. The wheels of the active bridge 3 begin to stall ("running out" of the wheels of the active bridge). The rotation of the input shaft 11 of the differential of the backup bridge 4 slows down, N ₄ <N ₃ (up to a complete stop), which causes the axial movement of the nut 12 to the right in the direction of compression of the disks 8 and 9 until the moment of friction between them compensates for the actual difference torques transmitted by active and backup bridges. The backup bridge 4 will then begin to rotate at an angular speed equal to the rotation speed of the active bridge 3. In this situation, the nut 13 and the lead 15 are moved toward the opening of the crane 19, therefore, the pressure and radius r _{4 of the} backup bridge are reduced. Upon exiting the slip mode, the zero kinematic mismatch N ₄ N ₃ is worked out in the sequence described in situation 2, after which (in the steady state) the nuts 12 and 13 and the leash 15 will occupy the initial (zero) position, and the taps 19 and 20 will be closed.

Ситуация 4. Затянувшийся режим буксования (N₃ > N₄), при котором кран 19 открыт. Воздух стравливается из шин резервного моста 4 до минимально допустимого значения, после чего предохранительный клапан 21 перекрывает магистраль 16. При выходе из ситуации буксования отрабатывается нулевое кинематическое рассогласование N₄ N₃ в последовательности, описанной в ситуации 2.Situation 4. The protracted slipping mode (N ₃ > N ₄ ), in which the crane 19 is open. Air is blown out from the tires of the backup bridge 4 to the minimum permissible value, after which the safety valve 21 closes the line 16. Upon exiting the slipping situation, zero kinematic mismatch N ₄ N ₃ is worked out in the sequence described in situation 2.

Ситуация движения задним ходом. При движении задним ходом предложенная система регулирования нулевого кинематического рассогласования путем изменения давления в колесных шинах резервного моста становится неустойчивой ("опрокидывается"). The situation is reversing. When reversing, the proposed system for regulating zero kinematic mismatch by changing the pressure in the tire wheels of the backup bridge becomes unstable ("capsizes").

Давление в шинах либо растет до максимально допустимого значения, регулируемого источником энергии сжатого воздуха 18, либо снижается до минимально допустимого значения, ограничиваемого предохранительным клапаном 21. Однако при буксовании резервного моста всегда имеет место сжатие дисков правой части фрикционной муфты и компенсация разности крутящих моментов активного и резервного мостов, при котором реализуется вращение резервного моста с угловой скоростью, равной скорости активного моста, т.е. обеспечивается необходимая проходимость. Поскольку движение задним ходом сравнительно ограничено во времени и в расстояниях, можно пренебречь потерями энергии и ресурса ходовой части, имеющими место в таких условиях. The tire pressure either rises to the maximum permissible value regulated by the energy source of compressed air 18, or decreases to the minimum admissible value limited by the safety valve 21. However, when slipping the backup axle, there is always compression of the discs on the right side of the friction clutch and compensation of the difference in torque between the active and reserve bridges, in which the rotation of the reserve bridge is realized with an angular velocity equal to the speed of the active bridge, i.e. necessary passability is provided. Since reversing is relatively limited in time and distance, the energy and resource losses of the undercarriage occurring under such conditions can be neglected.

Claims

A mechanical power train of a multi-axis vehicle, comprising redundant drive axles, each of which is kinematically connected to the output shaft of the transmission through a power regulator made in the form of a drive link rigidly mounted on the output shaft of the transmission, and a follower mounted on the input shaft of the differential bridge, and a system for changing the air pressure in the tire tires, containing a control element, characterized in that the input differential shaft is made with spline and threaded sections and is equipped with wives with two nuts, the driving link is made in the form of a leading friction half coupling, in the cylindrical body of which longitudinal slots are made and disks are installed in them, and the driven link is made in the form of a driven friction half coupling, the disks of which are mounted on the splined sections of the differential input shaft, while the middle disk the leading coupling half is rigidly connected to the nut installed between the spline sections of the input shaft of the differential, and has the ability to interact with the left or right side of the driven coupling half, depending on direction of movement of the vehicle, and the second nut is kinematically connected with the leading coupling half and the leash of the control element of the pressure change system.