RU2292270C2 - Active transmission; direct engagement mechaical; gearbox with planetary friction clutch and independent rear drive; transfer case with mechanism to distribute toque between axles (wheels) - Google Patents
Active transmission; direct engagement mechaical; gearbox with planetary friction clutch and independent rear drive; transfer case with mechanism to distribute toque between axles (wheels) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2292270C2 RU2292270C2 RU2004102103/11A RU2004102103A RU2292270C2 RU 2292270 C2 RU2292270 C2 RU 2292270C2 RU 2004102103/11 A RU2004102103/11 A RU 2004102103/11A RU 2004102103 A RU2004102103 A RU 2004102103A RU 2292270 C2 RU2292270 C2 RU 2292270C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gear
- transfer case
- gearbox
- gears
- shafts
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области автомобилестроения.The invention relates to the field of automotive industry.
Известна механическая трансмиссия полноприводных автомобилей, состоящая из коробки скоростей, раздаточной коробки, межколесных дифференциалов и кулачковой муфты и осуществляющая переключение ступеней при отсоединении трансмиссии от двигателя. Крутящий момент равномерно распределяется между осями посредством кулачковой муфты, а между колесами посредством блокирования межколесных дифференциалов. Такую трансмиссию имеет автомобиль марки УАЗ. Недостатками ее являются необходимость использования сцепления для переключения передач, равномерное распределение крутящего момента между осями и колесами в режиме блокировки независимо от нагрузки на них, отключение функции дифференциала при этом.A mechanical transmission of four-wheel drive vehicles is known, consisting of a gearbox, transfer case, cross-axle differentials and a cam clutch and shifting gears when the transmission is disconnected from the engine. The torque is evenly distributed between the axles by means of a cam clutch, and between the wheels by blocking the cross-axle differentials. Such a transmission has a car UAZ. Its disadvantages are the need to use the clutch to shift gears, the uniform distribution of torque between the axles and wheels in the locking mode, regardless of the load on them, disabling the differential function in this case.
Известна автоматическая трансмиссия полноприводных автомобилей, имеющая в качестве межосевого дифференциала вискомуфту, представляющую собой пакет дисков, вращающийся в герметичном корпусе, заполненном маслом, и передающая крутящий момент за счет сил трения при возникновении разницы их угловых скоростей (журнал «За рулем», 2003 г., №10, с.122). Недостатками ее являются низкие возможности по передаче крутящего момента вследствие отсутствия механической связи между осями.A four-wheel drive automatic transmission is known, having a viscous coupling as an axle differential, which is a disc pack rotating in an airtight housing filled with oil and transmitting torque due to friction forces when a difference in their angular velocities occurs (Za Rulem magazine, 2003 , No. 10, p.122). Its disadvantages are low torque transmission capabilities due to the lack of mechanical coupling between the axles.
Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства является раздаточная коробка транспортного средства по А.с. SU 806482, содержащая корпус, в котором расположен входной вал, выполненный в виде общего водила двухрядного эпициклического дифференциала с коронными шестернями. Солнечные шестерни, связанные посредством концентрических валов с тормозами управления, вращающиеся элементы которых связаны с фрикционными элементами управляемой муфты, предназначенной для соединения между собой солнечных шестерен, зацепленные между собой сателлиты. Недостатками ее являются сложность привода управления, связанная с большим количеством муфт, наличие фрикционных элементов, снижающих возможности по передаче крутящего момента.The closest analogue of the proposed device is the transfer case of the vehicle A.S. SU 806482, comprising a housing in which the input shaft is located, made in the form of a common carrier of a two-row epicyclic differential with ring gears. Sun gears connected by concentric shafts to control brakes, rotating elements of which are connected to friction elements of a controlled clutch designed to connect sun gears to each other, satellites engaged among themselves. Its disadvantages are the complexity of the control drive associated with a large number of couplings, the presence of friction elements that reduce the ability to transmit torque.
Известна коробка скоростей транспортного средства, т.н. коробка прямого включения (DSG), содержащая входной вал с набором шестерен и два ведомых вала с шестернями, поочередно включаемые в работу и соединенные с входным валом посредством фрикционных муфт (журнал «За рулем», 2003 г., №2, с.76). Недостатками ее являются сложность устройства, наличие двойного сцепления и необходимость прогнозирования действий водителя по управлению коробкой скоростей.The gearbox of a vehicle is known, the so-called direct inclusion box (DSG) containing an input shaft with a set of gears and two driven shafts with gears, which are alternately switched on and connected to the input shaft by means of friction clutches (Za Rulem magazine, 2003, No. 2, p.76) . Its disadvantages are the complexity of the device, the presence of dual clutch and the need to predict the actions of the driver to control the gearbox.
Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства является селекторная коробка скоростей (С.Н.Кожевников. Механизмы. Справочное пособие. М. Машиностроение. 1976 г., с.185), содержащая корпус, входной и выходной валы с шестернями и два промежуточных вала с шестернями, поочередно включаемые в работу. Недостатки: отсутствие механизма синхронизации валов.The closest analogue of the proposed device is a selector gearbox (S.N. Kozhevnikov. Mechanisms. A reference manual. M. Mechanical Engineering. 1976, p.185), comprising a housing, input and output shafts with gears and two intermediate shafts with gears, alternately included in the work. Disadvantages: lack of shaft synchronization mechanism.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение проходимости транспортного средства и уменьшение нагрузки на двигатель и трансмиссию.The technical result of the present invention is to increase the patency of the vehicle and reduce the load on the engine and transmission.
Этот результат в настоящем изобретении достигается двумя вариантами. В первом варианте в раздаточной коробке транспортного средства, содержащей корпус, входной и два выходных вала, входной вал с двумя шестернями связан через два плавающих вала с двойным планетарным редуктором, водила которого связаны друг с другом через дифференциал и два центральных колеса которого также связаны через дифференциал, расположенный в общем корпусе с первым, при этом каждое центральное колесо имеет передаточную шестерню.This result in the present invention is achieved in two ways. In the first embodiment, in the transfer case of the vehicle, comprising a housing, an input and two output shafts, the input shaft with two gears is connected through two floating shafts to a double planetary gearbox, the carrier of which is connected to each other via a differential and two central wheels of which are also connected via a differential located in a common housing with the first, with each Central wheel has a gear gear.
Во втором варианте в раздаточной коробке транспортного средства, содержащей корпус, входной и два выходных вала, входной вал с двумя шестернями соединен через два плавающих вала с двойным планетарным редуктором, водила которого соединены жесткой механической связью с демпфирующим устройством, два центральных колеса соединены через дифференциал и имеют передаточные шестерни.In the second embodiment, in a transfer case of a vehicle, comprising a housing, an input and two output shafts, the input shaft with two gears is connected via two floating shafts to a double planetary gearbox, the carrier of which is connected by a rigid mechanical connection with a damping device, two central wheels are connected through a differential and have gears.
При этом в раздаточной коробке в качестве механизма распределения крутящего момента может быть применен вариатор с одним ведущим и двумя ведомыми валами.At the same time, in the transfer case, a variator with one drive and two driven shafts can be used as a torque distribution mechanism.
Техническим результатом настоящего изобретения является также оптимизация механизма переключения скоростей и независимая работа устройства реверса выходного вала.The technical result of the present invention is also the optimization of the gearshift mechanism and the independent operation of the output shaft reverse device.
Этот технический результат достигается тем, что в коробке скоростей транспортного средства, содержащей корпус, входной и выходной валы и механизм переключения, входной вал через два плавающих вала и зубчатые колеса связан с дифференциалом, ось которого соединена с внешним ободом солнечного колеса планетарного редуктора, водило которого с одной стороны соединено с шестерней дифференциала, с которым также посредством шестерни соединено центральное колесо планетарного редуктора, а с другой стороны связано с наружным тормозным диском планетарного фрикциона, внутренний тормозной диск которого связан с центральным колесом планетарного редуктора, при этом посредством тормозящего механизма замедляется и останавливается вращение того или иного тормозного диска.This technical result is achieved by the fact that in the speed box of the vehicle, comprising a housing, input and output shafts and a switching mechanism, the input shaft is connected to the differential via two floating shafts and gear wheels, the axis of which is connected to the outer rim of the planetary gear planetary sun gear, which drove on the one hand it is connected to the differential gear, to which the central wheel of the planetary gearbox is also connected via a gear, and on the other hand it is connected to the outer brake disc unbalanced friction clutch, the internal brake disk of which is connected with the central wheel of the planetary gearbox, while the rotation of one or another brake disk is slowed and stopped by the braking mechanism.
При этом планетарный фрикцион может содержать устройство стопорения тормозных дисков, состоящее из рычага с фиксирующими стержнями и отверстий в дисках, причем жесткая блокировка того или иного диска происходит после полной остановки и ориентирования в определенном положении.At the same time, the planetary friction clutch may contain a brake disk locking device consisting of a lever with fixing rods and holes in the disks, moreover, a hard blocking of one or another disk occurs after a complete stop and orientation in a certain position.
Кроме того, тяги привода механизма переключения могут быть связаны с направляющим барабаном с пазами посредством выступов, перемещающихся по этим пазам.In addition, the drive rods of the switching mechanism can be connected with the guide drum with grooves by means of protrusions moving along these grooves.
На фиг.1 изображена функциональная схема активной трансмиссии.Figure 1 shows a functional diagram of an active transmission.
На фиг.2 - кинематическая схема коробки скоростей с планетарным фрикционом и независимой задней передачей.Figure 2 is a kinematic diagram of a gearbox with planetary clutch and independent reverse gear.
На фиг.3 - кинематическая схема раздаточной коробки с механизмом принудительного распределения крутящего момента между осями.Figure 3 is a kinematic diagram of a transfer case with a mechanism for the forced distribution of torque between the axles.
На фиг.4 - кинематическая схема раздаточной коробки с механизмом принудительного распределения крутящего момента между колесами.Figure 4 - kinematic diagram of the transfer case with a mechanism for the compulsory distribution of torque between the wheels.
На фиг.5 - взаимное положение шестерен и валов при последовательном переходе с верхней ступени на нижнюю и обратно.Figure 5 - the relative position of the gears and shafts in a sequential transition from the upper stage to the lower and vice versa.
На фиг.6 - положение шестерен в коробке (механической) с распределением крутящего момента без понижения ступени.Figure 6 - the position of the gears in the box (mechanical) with the distribution of torque without lowering the stage.
На фиг.7 - то же, в двухрядном вариаторе.In Fig.7 - the same in a two-row variator.
На фиг.8 - схема тормозящего устройства планетарного фрикциона с гидравлическим усилителем.On Fig is a diagram of the braking device of the planetary clutch with hydraulic booster.
На фиг.9 - схема стопорного механизма.Figure 9 is a diagram of the locking mechanism.
На фиг.10 - схемам механизма принудительного распределения крутящего момента, вид с торца (изображены вращающиеся элементы), - включена пониженная ступень.Figure 10 - diagrams of the mechanism for the compulsory distribution of torque, end view (rotating elements are shown), - a lowered stage is included.
На фиг.11 - то же, включена повышенная ступень.In Fig.11 - the same, included increased stage.
На фиг.12 - схема механизма переключения ступеней коробки, вид с торца (изображено положение тяг привода при включенной пониженной ступени).In Fig.12 is a diagram of the mechanism for switching the steps of the box, an end view (the position of the drive rods when the lower stage is on) is shown.
На фиг.13 - то же, при включенной повышенной передаче.In Fig.13 - the same, with the overdrive engaged.
На фиг.14 - диаграмма взаимодействия элементов механизма переключения ступеней.On Fig - diagram of the interaction of the elements of the mechanism of switching stages.
На фиг.15 - развертка направляющего барабана механизма переключения ступеней.On Fig - scan guide drum mechanism for switching stages.
АКТИВНАЯ ТРАНСМИССИЯ состоит из трех основных элементов, объединенных в общем корпусе 1: коробки скоростей 2 с независимой задней передачей и планетарным фрикционом (далее - коробка скоростей), раздаточной коробки 3 с механизмом принудительного распределения крутящего момента между осями, раздаточной коробки 4 с механизмом принудительного распределения крутящего момента между колесами (фиг.1).ACTIVE TRANSMISSION consists of three main elements combined in a common housing 1: gearbox 2 with independent reverse gear and planetary friction clutch (hereinafter referred to as gearbox), transfer case 3 with a mechanism for forced distribution of torque between the axles, transfer case 4 with a mechanism for forced distribution torque between the wheels (figure 1).
На полноприводных автомобилях устанавливается две раздаточные коробки 4 с механизмом принудительного распределения крутящего момента между колесами - для каждой оси и соответственно трансмиссия имеет четыре выходных вала.On four-wheel drive vehicles, two transfer boxes 4 are installed with a mechanism for the forced distribution of torque between the wheels - for each axle and, accordingly, the transmission has four output shafts.
КОРОБКА СКОРОСТЕЙ (фиг.2) содержит корпус 1, в котором установлены входной вал 5, связанный с двумя управляющими валами 6 (показана одна из двух симметричных половин редуктора) зубчатыми шестернями 7, жестко установленными на валах, передаточные шестерни 8, соединенные посредством шлицевого соединения с плавающими валами 9 с передаточными шестернями 10, установленными в подвижных опорах 11 и взаимодействующими через зубчатые колеса 12 с дифференциалом 13, ось которого жестко соединена с внешним ободом солнечного колеса 14 планетарного редуктора 15, водило 16 планетарного редуктора 15 связано с шестерней 17 дифференциала 18, на который также выходит шестерня 19 планетарного фрикциона, соединенная с центральным колесом 20 планетарного редуктора 15. Водило 16 также связано с наружным тормозным диском 21, а центральное колесо 20 связано с внутренним тормозным диском 22 планетарного фрикциона. На неподвижной опоре корпуса 1 установлено исполнительное устройство 23 тормозящего механизма планетарного фрикциона. Водило дифференциала 18 установлено на выходном валу 24 коробки скоростей.The SPEED BOX (figure 2) contains a
РАЗДАТОЧНАЯ КОРОБКА 3 (фиг.3) содержит входной вал 25 с зубчатой шестерней 26, соединенный с выходным валом 24 коробки скоростей, управляющий вал 27 с шестернями ступеней 28, 29 и шестерней 30, два плавающих вала 31 и 32 на подвижных опорах 33, передаточные шестерни 34 и 35, соединенные с валами посредством шлицов, и передаточные шестерни 36 и 37, двойной планетарный редуктор 38, содержащий входящие в зацепление с передаточными шестернями 36 (37) центральные колеса 39 и 40 с дополнительными внешними зубчатыми венцами, два водила 41 и 42 с дополнительными коническими зубчатыми венцами, солнечные колеса 43 и 44 с дополнительными коническими зубчатыми венцами, дифференциал, связывающий водила 41 и 42, и дифференциал, связывающий солнечные колеса 43 и 44 обоих ветвей планетарного редуктора 38, которые имеют общую ось и объединены в единый механизм 45, концентрические валы 46 и 47 с шестернями 48 и 49, шестерни 50 и 51, выходные валы 52 и 53.TRANSFER BOX 3 (Fig. 3) contains an
РАЗДАТОЧНАЯ КОРОБКА 4 (фиг.4) содержит входной вал 54 с шестерней 55, соединенной с выходным валом 53 раздаточной коробки 3, управляющий вал 56 с шестернями 57 и 58 и шестерней 59, плавающие валы 60 и 61 на подвижных опорах 62, передаточные шестерни 63 и 64, соединенные с валами посредством шлицов, и передаточные шестерни 65 и 66, двойной планетарный редуктор 67, содержащий входящие в зацепление с передаточными шестернями 65, 66 центральные колеса 68, 69 с дополнительными внешними зубчатыми венцами и электрическими обмотками 70, два водила 71, 72, солнечные колеса 73, 74, дифференциал 75, связывающий центральные 68, 69 и солнечные 73, 74 колеса, корпус которого соединен с жесткой механической связью, содержащей демпфирующее устройство 76, соединяющей водила 71 и 72, концентрические валы 77, 78, соединяющие колеса 73, 74 с центральными шестернями 80, 81 планетарного редуктора 79, содержащего также водила 82, 83, центральные колеса 84, 85 с дополнительными внешними зубчатыми венцами, входящие в зацепление с шестернями 86, 87 выходных валов 88, 89, дифференциал 90 с механизмом блокировки 91, связывающий водила 82 и 83.TRANSFER BOX 4 (Fig. 4) contains an input shaft 54 with gear 55 connected to the output shaft 53 of the transfer case 3, a control shaft 56 with gears 57 and 58 and gear 59, floating
Плавающие валы 9 коробок имеют возможность фиксации в одном из положений, показанных на фиг.5.The
Как вариант механизм принудительного распределения крутящего момента может иметь управляющий (входной) вал с симметричным набором шестерен 92 (фиг.6), подвижные шестерни 93 на валах, соединенные тягой 94.Alternatively, the mechanism of forced distribution of torque may have a control (input) shaft with a symmetrical set of gears 92 (Fig.6),
Другой вариант исполнения механизма принудительного распределения крутящего момента - двухрядный вариатор, содержащий общий входной вал с двумя ведущими шкивами 95, 96 и два промежуточных вала с ведомыми шкивами 97, 98, подвижные элементы которых связаны общей тягой 99 привода управления (фиг.7).Another embodiment of the mechanism of forced distribution of torque is a two-row variator containing a common input shaft with two
Тормозящий механизм планетарного фрикциона коробки скоростей 2 имеет рычаг 100 переключения режимов работы с осью вращения 101, жестко соединенной с корпусом 1, исполнительное устройство 102 с тормозными накладками 103 и силовыми гидравлическими цилиндрами 104, золотниковое устройство 105 гидравлического усилителя с каналами подвода масла 106, каналами силовых цилиндров 107 и перепускным каналом 108, насос 109 гидроусилителя. Тормозные накладки имеют фиксаторы 110, а тормозные диски 21, 22 - углубления 111. Тормозящий механизм имеет масляные магистрали 112 по числу исполнительных устройств (фиг.8).The braking mechanism of the planetary friction clutch of the gearbox 2 has a
Механизм переключения режимов работы имеет также устройство стопорения тормозных дисков 21, 22, состоящее из рычага 113 с фиксирующими стержнями 114, 115 и отверстий 116 в этих дисках (фиг.9).The switching mechanism also has a locking device for
Механизм принудительного распределения крутящего момента (фиг.10, 11) содержит корпус 1, имеющий посадочные места 117 подшипников валов 5,24, места 118 валов 6, места 119 направляющих барабанов 120, а также выступы 121 для размещения замкового механизма. Механизм принудительного распределения крутящего момента центрально симметричен относительно оси входного вала и в дальнейшем будет рассматриваться работа одной его половины.The mechanism of forced distribution of torque (figure 10, 11) contains a
Механизм переключения передач механизма принудительного распределения крутящего момента (фиг.12, 13) содержит направляющие барабаны 120, тяги перемещения подвижных опор 122, установленные с возможностью движения вдоль них, тяги 123 перемещения подвижных шестерен, установленные с возможностью движения вдоль барабанов 120, подвижные опоры 11 плавающих валов 9 с замковым механизмом 124 и посадочными местами подшипников валов 9 и 5. Направляющие барабаны 120 имеют пазы, задающие направление перемещения тяг 122 и 123 (фиг.14, 15).The gear shifting mechanism of the forced torque distribution mechanism (FIGS. 12, 13) comprises
Работает ТРАНСМИССИЯ следующим образом. Общая работа трансмиссии по изменению крутящего момента разделена на три этапа: две пониженные передачи включаются посредством приводов управления раздаточных коробок 4 (с промежуточными ступенями - четыре). Первая, вторая, третья передачи включаются посредством привода управления раздаточной коробкой 3 с переходом через одну из осей. Четвертая, пятая передачи включаются коробкой скоростей 2. Основное действие по изменению ступени трансмиссии выполняют коробка скоростей 2 и раздаточная коробка 3. При возникновении потребности в пониженных передачах в работу включаются раздаточные коробки 4 попеременно или одновременно. С учетом промежуточных ступеней число понижающих передач может достигать четырех и более. Трансмиссия производит переключение ступеней через одну из осей с одновременным перераспределением крутящего момента между ними. Повышение ступени происходит в следующем порядке. Вторая пониженная передача соответствует положению шестерен коробки скоростей, как на фиг.2, раздаточной коробки, как на фиг.3, раздаточных коробок, как на фиг.4. Крутящий момент с вала двигателя через входной вал 5 и шестерню 7 поступает на управляющий вал 6 и далее на передаточную шестерню 8 плавающего вала 9, через передаточную шестерню 10 на зубчатое колесо 12. Вторая ветвь работает аналогично. Далее суммарный крутящий момент через дифференциал 13 передается на солнечное колесо 14 планетарного редуктора 15, который передает крутящий момент в зависимости от выбранного режима работы на дифференциал 18, связанный через водило с выходным валом 24, вращая его в ту или иную сторону (фиг.2). Далее крутящий момент через вал 25 с шестерней 26 передается на управляющий вал 27 раздаточной коробки 3 (фиг.3) и далее через механизм принудительного распределения крутящего момента (аналогичный вышеописанному) передается на двойной планетарный редуктор 38. Поскольку ступени механизма принудительного распределения крутящего момента имеют одинаковое передаточное число обе части планетарного редуктора 38 работают идентично и передают крутящий момент далее на коробки дифференциалов через шестерни 48-51 и валы 52, 53 в равном соотношении. При возникновении разницы угловых скоростей на валах 52, 53 и связанных с ними шестернях 43 и 44 дифференциальный механизм 45 устраняет ее. Т.о., центральные колеса 39, 40 вращаются в одном направлении с равными угловыми скоростями. Далее, крутящий момент с вала 53 через входной вал 54 раздаточной коробки 4 (фиг.4) и механизм принудительного распределения крутящего момента (аналогичный вышеописанному) поступает на двойной планетарный редуктор 67, проходит через него в равном соотношении по обеим ветвям и поступает на планетарный редуктор 79 и через него на выходные валы 88, 89, поскольку дифференциал 90 заблокирован механизмом 91. Вторая раздаточная коробка 4 работает аналогично. На выходе трансмиссии крутящий момент имеет одинаковую и максимальную величину на всех колесах.The TRANSMISSION works as follows. The overall work of the transmission for changing the torque is divided into three stages: two lower gears are engaged by means of control drives of transfer boxes 4 (with four intermediate stages). The first, second, third gears are engaged by means of a control drive for the transfer case 3 with a transition through one of the axes. The fourth and fifth gears are engaged in the gearbox 2. The main action for changing the transmission step is performed by the gearbox 2 and the transfer case 3. When there is a need for lower gears, the transfer boxes 4 are switched on alternately or simultaneously. Given the intermediate stages, the number of downshifts can reach four or more. The transmission switches the steps through one of the axles with the simultaneous redistribution of torque between them. The step increase occurs in the following order. The second lower gear corresponds to the position of the gears of the gearbox, as in FIG. 2, the transfer case, as in FIG. 3, the transfer case, as in FIG. 4. Torque from the motor shaft through the
Первая пониженная передача включается в одной из раздаточных коробок 4 путем последовательного перемещения шестерен 63, 64 на повышенную ступень (фиг.5,обоих шестерен в одной коробке). Работа трансмиссии при этом аналогична вышеописанной. На данной оси крутящий момент понижается с увеличением угловой скорости ее вращения, которая компенсируется дифференциальным механизмом 45 в раздаточной коробке 3.The first lower gear is engaged in one of the transfer cases 4 by sequentially moving the
Первая повышенная передача включается во второй раздаточной коробке 4 соответственно вышеописанной схеме с уменьшением крутящего момента и увеличением угловой скорости на второй оси.The first overdrive is engaged in the second transfer case 4 according to the above-described scheme with a decrease in torque and an increase in angular velocity on the second axis.
Вторая передача включается в раздаточной коробке 3 путем перемещения одной из шестерен, например 34, на повышенную ступень (фиг.5). При этом крутящий момент на валу 31 уменьшается, а его угловая скорость увеличивается. Пройдя коробку скоростей 2, крутящий момент поступает на управляющий вал 27 раздаточной коробки 3 и через механизм принудительного распределения крутящего момента с установленным разным передаточным отношением валов 31, 32 передается на планетарный редуктор 38. Центральное колесо 40 имеет большую угловую скорость вращения, что приводит к возникновению разницы в угловых скоростях солнечных колес 43 и 44 и связанных с ними шестерен 48, 49, которая устраняется дифференциальным механизмом 45, при этом вал 53 получает уменьшенный крутящий момент при одинаковом увеличении угловых скоростей обоих валов 52, 53.The second gear is engaged in the transfer case 3 by moving one of the gears, for example 34, to an increased stage (Fig. 5). In this case, the torque on the
Третья передача включается в раздаточной коробке 3 путем перемещения передаточной шестерни 35 на повышенную ступень. Угловые скорости плавающих валов 31, 32 выравниваются, обе части планетарного редуктора 38 работают синхронно, увеличивается угловая скорость на валах 52, 53 с выравниванием крутящего момента на них.The third gear is engaged in the transfer case 3 by moving the transmission gear 35 to an increased stage. The angular speeds of the floating
Четвертая передача включается в коробке скоростей 2 путем перемещения одной из шестерен 8 на повышенную ступень. Увеличивается угловая скорость на одном из зубчатых колес 12, ускоряется вращение солнечного колеса 14, планетарный редуктор 15 через водило 16 при неподвижном центральном колесе 20 передает крутящий момент на центральную шестерню 17, дифференциал 18 и связанный с ним вал 24 и далее через раздаточную коробку 3 и раздаточные коробки 4 на колеса.The fourth gear is engaged in the gearbox 2 by moving one of the
Пятая передача включается в коробке скоростей 2 путем перемещения второй шестерни 8 на повышенную ступень. Возрастает угловая скорость второго зубчатого колеса 12, ускоряется вращение солнечного колеса 14 и далее по цепи. Понижение ступеней трансмиссии производится в обратной последовательности.The fifth gear is engaged in the gearbox 2 by moving the
При возникновении необходимости увеличения крутящего момента на одном из колес производится понижение ступени соответствующей раздаточной коробки 4 путем перемещения одной из шестерен 63 (64) на нижнюю ступень, что влечет за собой уменьшение угловой скорости вращения одного центрального колеса 68 (69) двойного планетарного редуктора 67 и соответствующего центрального колеса 73 (74), т.к. водила 71 и 72 связаны жесткой связью с демпфирующим устройством 76 и имеют одинаковую угловую скорость (фиг.4). Крутящий момент в разновеликом соотношении поступает на центральные шестерни 80 и 81 планетарного редуктора 79, где угловые скорости обоих потоков выравниваются с перераспределением крутящего момента между ними посредством заблокированного дифференциала 90. При этом центральные колеса 84, 85 обоих потоков сохраняют возможность взаимонезависимого вращения, т.о. сохранена функция дифференциала.If there is a need to increase the torque on one of the wheels, the step of the corresponding transfer case 4 is lowered by moving one of the gears 63 (64) to the lower stage, which entails a decrease in the angular velocity of rotation of one central wheel 68 (69) of the double
Во всех описанных случаях переключение ступеней производится при наличии момента вращения на управляющем валу работающей коробки, т.е. в движении. Для того чтобы переключить ступень раздаточной коробки или коробок дифференциалов при застопоренных колесах, необходимо разблокировать дифференциал 90, что приведет к свободному вращению элементов планетарного редуктора 79 и даст возможность переключения ступеней раздаточных коробок 3 и 4 при работающей коробке скоростей 2.In all the cases described, the steps are switched in the presence of a torque on the operating shaft of the operating box, i.e. in move. In order to switch the stage of the transfer case or differential boxes with the wheels locked, it is necessary to unlock the differential 90, which will lead to the free rotation of the elements of the planetary gear 79 and will make it possible to switch the stages of the transfer boxes 3 and 4 with the operating gearbox 2.
Как вариант механизм принудительного распределения крутящего момента имеет схему работы, при которой перераспределение крутящего момента между осями (колесами) производится без понижения ступени (фиг.6). В этом случае передаточные шестерни 93 посредством общего привода 94 перемещаются параллельно, сохраняя неизменным общий крутящий момент при его разнице на осях (колесах). Аналогичный принцип работы имеет механизм принудительного распределения крутящего момента (бесступенчатый), в качестве которого используется вариатор (фиг.7).As an option, the mechanism of forced distribution of torque has a working scheme in which the redistribution of torque between the axles (wheels) is performed without lowering the stage (Fig.6). In this case, the transmission gears 93 by means of a
Распределение крутящего момента в агрегатах трансмиссии производится посредством механизма принудительного распределения крутящего момента. Принцип его действия основан на работе дифференциала 13, передающего вращение на планетарный редуктор независимо от относительных угловых скоростей зубчатых колес 12 и позволяющего синхронизировать их вращение, используя инерционный момент движения автомобиля или силовую электрическую обмотку привода управления.The distribution of torque in the transmission units is carried out through the mechanism of forced distribution of torque. The principle of its operation is based on the operation of the differential 13, which transmits rotation to the planetary gearbox, regardless of the relative angular velocities of the
Переключение ступеней производится посредством привода управления, включающего электродвигатель с червячным редуктором, вращающий направляющий барабан 120, а также управляющий работой замковых механизмов 124 (фиг.12, 13). Направляющий барабан 120 имеет пазы 125, 126 (фиг.15), по которым перемещаются направляющие выступы тяг 122, 123. Синхронизация работы тяг по фазам отражена на диаграмме (фиг.14). Окружность барабана поделена на четыре сектора по 90 и соответствует одному периоду работы механизма. Первая четверть: тяга 122 перемещает опору 11, разъединяя передаточную шестерню 8 одного из плавающих валов 9 и шестерню управляющего вала 6. Далее на протяжении трех четвертей подвижная опора 11 остается в фиксированном положении (фиг.12), тяга 123 в фиксированном положении (траектория движения направляющих выступов тяг 122, 123 первого вала показана сплошной линией). Вторая четверть: тяга 123 перемещает шестерню 8 по шлицам вала в сторону следующей ступени. На протяжении первой половины периода тяги механизма второго вала неподвижны (на диаграмме и развертке, фиг.15, показаны пунктирной линией). Третья четверть: работает механизм переключения ступени на втором плавающем валу 9, механизм первого вала неподвижен. Тяга 122 перемещает опору 11, разрывая цепь второго вала, далее до конца периода опора остается в фиксированном положении (фиг.14А). Четвертая четверть: тяга 123 перемещает шестерню 8 второго вала до включения ступени (фиг.14В). Возвращение в первоначальное положение происходит в обратном порядке: сначала перемещается шестерня 8, далее следует перемещение подвижной опоры вала (фиг.14А и В). Для осуществления возможности перехода ступени через второй вал предусмотрен противоположный режим работы механизма, когда впереди идет шестерня этого вала. Вращением барабана в обратном направлении задается траектория перемещения тяг 122, 123 аналогично вышеописанному порядку работы (фиг.14Б и Г). В рассматриваемом варианте точкой отсчета служит повышенная ступень механизма принудительного разделения крутящего момента.The steps are switched by means of a control drive including an electric motor with a worm gear, a
Предлагаемая схема переключения ступеней, при которой сохраняется взаимодействие между плавающим валом 9 и зубчатым колесом 12 с одновременным отсоединением его от управляющего вала 6 (фиг.10, 11) позволяет осуществлять синхронизацию его вращения посредством включенного по такой же схеме второго вала и дифференциала 13 (фиг.2). Инерционный момент движения автомобиля через планетарный редуктор 15 поступает на этот дифференциал и распределяется равномерно на оба зубчатых колеса 12. При отключении одного из них от управляющего вала 6 при постоянном числе оборотов двигателя он будет стремиться сохранить прежний момент вращения (без учета замедления автомобиля). Для включения ступени с передаточным числом, отличающимся от передаточного числа работающего вала, необходимо изменить угловую скорость отсоединенного вала, что производится изменением числа оборотов двигателя через зубчатое колесо 12 включенного вала при относительно постоянном вращении оси дифференциала 13. Т.о., для перехода на верхнюю ступень необходимо «сбросить газ», что приведет к снижению угловой скорости синхронизирующего вала и увеличению таковой синхронизируемого вала, а для включения нижней ступени следует несколько увеличить обороты двигателя, что повлечет за собой увеличение угловой скорости синхронизирующего и уменьшение таковой синхронизируемого валов.The proposed stage switching scheme, in which the interaction between the floating
Для работы в автоматическом режиме возможно применение силовых электрических обмоток 70 (фиг.3, 4), работающих по принципу стартерной и роторной обмоток электродвигателя, а также установленных на промежуточных и управляющих валах датчиков угловых скоростей. Эти датчики, силовые обмотки и электродвигатель механизма переключения передач, а также блок управления составляют привод управления механизмом принудительного распределения КМ в ручном режиме. Введение в схему датчика числа оборотов коленвала двигателя позволит осуществлять переключение ступеней в автоматическом режиме. Аналогично работают приводы управления коробкой скоростей и раздаточной коробкой. Электрические обмотки 70 при подаче на них напряжения в момент переключения ступени создает разницу в угловых скоростях валов 60 и 61, что необходимо для синхронизации валов и включения следующей ступени.To work in automatic mode, it is possible to use power electric windings 70 (Figs. 3, 4), operating on the principle of starter and rotor windings of an electric motor, as well as angular velocity sensors mounted on intermediate and control shafts. These sensors, power windings and an electric motor of the gearshift mechanism, as well as the control unit make up the drive for controlling the mechanism of forced distribution of KM in manual mode. The introduction of a crankshaft speed sensor into the sensor circuit will allow automatic gearshift. Similarly, gearbox and gearbox control drives work. The electric windings 70, when voltage is applied to them at the moment of switching the stage, creates a difference in the angular velocities of the
Подача на обмотки тока обратной полярности приводит к противоположному результату.Applying reverse polarity current to the windings leads to the opposite result.
КОРОБКА СКОРОСТЕЙ 2 работает следующим образом. Для осуществления возможности работы трансмиссии в различных режимах предназначен планетарный фрикцион с переключателем режимов работы. 1-й режим - нейтраль: рычаг переключения 100 в среднем положении, но не поставлен на стопор (фиг.8). Гидравлический насос 109 работает в холостом режиме, т.к. золотниковый механизм 105 направляет масло в перепускную магистраль 108. Силовые цилиндры 104 освобождают тормозные колодки 103, которые занимают среднее положение. Тромозные диски 21, 22 свободно вращаются во взаимообратных направлениях, поглощая крутящий момент двигателя. Автомобиль неподвижен или двигается по инерции. 2-й режим - трогание с места вперед: рычаг 100 переводится в переднее положение (левое по схеме), но не стопорится. Золотниковый механизм 105 открывает правый (по схеме) канал 107, закрывая перепускной канал 108. Силовой цилиндр 104 (правый по схеме) посредством тормозных колодок 103 плавно замедляет и останавливает вращение тормозного диска 21, автомобиль поехал. Фиксаторы 110 ориентируют остановившийся диск в определенном положении, что дает возможность поставить его на механический стопор 115 (фиг.9) и в дальнейшем планетарный редуктор 15 при передаче крутящего момента будет опираться на жестко блокированное водило. Привод переключения передач имеет клапан в гидравлической системе, отключающий магистраль силового цилиндра при постановке рычага 100 на механический стопор. Масляный насос 109 включается в систему смазки трансмиссии. 3-й режим - трогание с места и движение назад: рычаг 100 в заднем положении (правом по схеме), открыт левый канал, силовой цилиндр 104 (левый по схеме) посредством колодок 103 замедляет и останавливает тормозной диск 22, а с ним и центральное колесо 20 планетарного редуктора 15, автомобиль поехал в обратном направлении. Посредством фиксирующего стержня 114 диск 22 жестко стопорится, насос 109 включается в систему смазки. 4-й режим - стоянка: рычаг 100 в среднем положении и поставлен на механический стопор (фиг.9). Рычаг 113 занимает промежуточное положение и блокирует одновременно оба тормозных диска 21, 22 посредством стержней 114, 115, входящих в отверстия 116. Планетарный фрикцион 15 жестко заблокирован. Невозможен как запуск двигателя, так и движение автомобиля при условии, что выходной вал 24 коробки скоростей имеет жесткую связь с колесами.SPEED BOX 2 works as follows. To implement the possibility of the transmission in various modes, a planetary friction clutch with a mode switch is designed. 1st mode - neutral:
Работа РАЗДАТОЧНОЙ КОРОБКИ рассматривалась при описании работы трансмиссии в целом. К этому можно добавить, что при внешнем блокировании колес и остановке автомобиля для включения пониженной ступени на загруженной оси (колесе) необходимо разблокировать дифференциал 90, включить необходимую ступень, используя работу коробки скоростей (т.е. вращение валов), затем рычаг переключения режимов работы коробки скоростей перевести в нейтральное положение, после чего заблокировать дифференциал 90 и перевести рычаг переключения режимов работы в рабочее положение, при этом возможно быстрое перемещение его в любом направлении.The operation of the TRANSFER BOX was considered in the description of the operation of the transmission as a whole. To this, we can add that when the wheels are blocked externally and the car is stopped, to activate the lower stage on the loaded axle (wheel), it is necessary to unlock the differential 90, turn on the necessary stage using the gearbox (i.e. rotation of the shafts), then the gear lever shift the gearbox to the neutral position, then lock the differential 90 and move the operating mode switching lever to the operating position, while it can be quickly moved in any direction.
Достоинство предлагаемого устройства заключается в способности передавать значительный крутящий момент, принудительной установке необходимого значения крутящего момента на любом колесе (оси), благодаря чему появляется возможность обойтись без блокирования дифференциала в широком диапазоне работы трансмиссии, в возможности выбора рабочей ступени на ходу и при заблокированных колесах, а также возможность оперативного реверсирования выходного вала коробки скоростей на любой ступени трансмиссии. Использование механизма изменения ступени в любом узле трансмиссии позволяет производить целенаправленный выбор оси (колеса), через которую происходит изменение ступени всей трансмиссии в наиболее благоприятном для конкретных дорожных условий режиме.The advantage of the proposed device lies in the ability to transmit significant torque, forcibly setting the required torque value on any wheel (axle), which makes it possible to do without locking the differential in a wide transmission range, in the possibility of choosing the working stage on the go and with the wheels locked, as well as the ability to quickly reverse the output shaft of the gearbox at any stage of the transmission. Using the mechanism for changing the stage in any transmission unit allows you to make a targeted choice of the axis (wheel) through which the stage of the entire transmission changes in the most favorable mode for specific road conditions.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004102103/11A RU2292270C2 (en) | 2004-01-28 | 2004-01-28 | Active transmission; direct engagement mechaical; gearbox with planetary friction clutch and independent rear drive; transfer case with mechanism to distribute toque between axles (wheels) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004102103/11A RU2292270C2 (en) | 2004-01-28 | 2004-01-28 | Active transmission; direct engagement mechaical; gearbox with planetary friction clutch and independent rear drive; transfer case with mechanism to distribute toque between axles (wheels) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004102103A RU2004102103A (en) | 2005-07-10 |
RU2292270C2 true RU2292270C2 (en) | 2007-01-27 |
Family
ID=35837659
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004102103/11A RU2292270C2 (en) | 2004-01-28 | 2004-01-28 | Active transmission; direct engagement mechaical; gearbox with planetary friction clutch and independent rear drive; transfer case with mechanism to distribute toque between axles (wheels) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2292270C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2684985C1 (en) * | 2017-07-14 | 2019-04-16 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Power transmission device for a vehicle and the method of control of a power transmission device |
RU2692737C1 (en) * | 2018-04-10 | 2019-06-26 | Евгений Владимирович Габай | Mechanical transmission with hydraulic differential connections of drive wheels and multi-mode system for electronic control of their interlocking for off-road vehicle |
RU2769436C2 (en) * | 2018-03-19 | 2022-03-31 | Рудольф ГЛАССНЕР | Stepless transfer box |
-
2004
- 2004-01-28 RU RU2004102103/11A patent/RU2292270C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КОЖЕВНИКОВ С.Н. Механизмы. Справочное пособие. - М.: Машиностроение, 1976, с.185, рис.3.86. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2684985C1 (en) * | 2017-07-14 | 2019-04-16 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Power transmission device for a vehicle and the method of control of a power transmission device |
RU2769436C2 (en) * | 2018-03-19 | 2022-03-31 | Рудольф ГЛАССНЕР | Stepless transfer box |
RU2692737C1 (en) * | 2018-04-10 | 2019-06-26 | Евгений Владимирович Габай | Mechanical transmission with hydraulic differential connections of drive wheels and multi-mode system for electronic control of their interlocking for off-road vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004102103A (en) | 2005-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0501457B2 (en) | Power transmission system for vehicle | |
EP1706285B1 (en) | Hybrid powertrain system | |
CN104364148B (en) | Planetary gear transmission and electric vehicle | |
RU2487284C2 (en) | Infinitely variable transmission | |
CN104364109B (en) | Dual drive and electric vehicle | |
CN103813922A (en) | Drive unit comprising an electric motor | |
US8292769B2 (en) | Transmission | |
US5159855A (en) | Continuously variable driving unit of a motor vehicle | |
KR20080057320A (en) | Motor vehicle automatic gearbox and method for the operation therof | |
US20080134819A1 (en) | Actuator arrangement having selector drums for a twin-clutch transmission | |
KR20020070482A (en) | Transmission devices, for ground vehicles and more particularly for motors-cars | |
RU2497031C2 (en) | Automatic gearbox with drive side, hydrodynamic torque converter and drive side and method of braking at high rpm | |
KR20010033540A (en) | Gear box | |
KR20090014172A (en) | Multi-group transmission and method for changing gear in a multi-group transmission | |
CN101292101A (en) | Automatic transmission and shift control method for said transmission | |
JP2001517762A (en) | transmission | |
CN104235282A (en) | Automated manual transmission for vehicle | |
GB2069635A (en) | Rotary transmission | |
CN106051147A (en) | Electric automobile transmission | |
RU2292270C2 (en) | Active transmission; direct engagement mechaical; gearbox with planetary friction clutch and independent rear drive; transfer case with mechanism to distribute toque between axles (wheels) | |
JPH04321871A (en) | Control method for infinite variable transmission | |
US5680794A (en) | Hydraulic control system for a transmission | |
JP2008180256A (en) | Working vehicle transmission mechanism | |
BE1025951B1 (en) | Final drive subsystem, transmission system, motor vehicle, and method for driving a motor vehicle | |
JP3920547B2 (en) | Power transmission device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090129 |