RU2582001C1

RU2582001C1 - Combined bridge dual wheels

Info

Publication number: RU2582001C1
Application number: RU2015100568/11A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Некрасов; Георгий Николаевич Шпитко; Анастасия Станиславовна Богатырева
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2016-04-20

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to transmission of ground vehicle. Combined bridge comprises main transmission, constant velocity joints, elements of steering and braking controls and independent wheel suspension on wishbone. Hub dual wheels are arranged on rotary journals, which are hinged on transverse levers of different length. Inner bearing levers are located on undercarriage. Double diversity main gear consists of central reduction gear with two pairs of bevel gear and wheel gearboxes, in which carrier is fixed on rotary journal. Driven wheels are mounted on rockers. Sun gear pinion interacts with epicyclic gear engaged with dual wheels. Brake disc is fixed on shaft of sun gear. Support of braking mechanism is secured on crankcase wheel reduction gear.

EFFECT: improved operating and layout characteristics of vehicle, due to application of independent suspension and smooth running.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к наземным транспортным системам, автомобилям средней и большой грузоподъемности.The invention relates to ground transportation systems, medium and heavy vehicles.

НТС (наземные транспортные системы) могут применять ведущие, управляемые, комбинированные (ведущие и управляемые), а также поддерживающие мосты. Известны комбинированные мосты НТС, содержащие устройства поворота и подвески ведущих и управляемых колес автомобилей, а также элементы трансмиссии, обеспечивающие привод колес (1. Конструирование и расчет колесных машин высокой проходимости: Учебник для втузов / Н.Ф. Бочаров, И.С. Цитович, А.А. Полунгян и др.; Под общ. ред. Н.Ф. Бочарова, И.С. Цитовича. - М.: Машиностроение, 1983. - 299 с. 2. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета. - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с.).NTS (ground transportation systems) can use leading, controlled, combined (leading and controlled), as well as supporting bridges. Known combined NTS bridges containing turning and suspension devices for driving and steered wheels of cars, as well as transmission elements that provide wheel drive (1. Design and calculation of wheeled vehicles with high cross-country ability: Textbook for technical colleges / NF Bocharov, IS Tsitovich , A.A. Polungyan and others; Under the general editorship of N.F. Bocharov, I.S. Tsitovich. - M.: Mechanical Engineering, 1983. - 299 pp. 2. Osepchugov V.V., Frumkin A. K. Automobile: Structural Analysis, Elements of Calculation. - M .: Mechanical Engineering, 1989. - 304 p.).

На НТС часто применяют центральную мостовую схему трансмиссии (1. с. 36, 37; рис. 14-17). Как правило, такая схема трансмиссии используется для привода задних ведущих мостов с зависимой подвеской сдвоенных колес при большой вертикальной нагрузке на мост (2. с. 261, рис. 227, а). В таком варианте возникают компоновочные сложности - нужна карданная передача на задний мост. Предпринимались попытки создания комбинированных мостов с зависимой подвеской (Например, а.с. №1781096. Комбинированный мост. Бюл. N46 от 15.12.92. Авторы: Некрасов В.И., Назаренко И.В.). Улучшаются компоновочные возможности - переднеприводная трансмиссия исключает необходимость в карданной передаче, что позволяет снизить погрузочную высоту кузова. Но зависимая подвеска мостов не в состоянии обеспечить высокую плавность хода.The central bridge transmission system is often used on the NTS (1. p. 36, 37; fig. 14-17). As a rule, such a transmission scheme is used to drive rear driving axles with dependent suspension of dual wheels with a large vertical load on the axle (2. p. 261, Fig. 227, a). In this version, layout difficulties arise - you need a cardan drive to the rear axle. Attempts have been made to create combined bridges with independent suspension (For example, AS No. 1781096. Combined bridge. Bull. N46 dated 12/15/92. Authors: Nekrasov VI, Nazarenko IV). The layout capabilities are improved - the front-wheel drive transmission eliminates the need for a cardan transmission, which reduces the loading height of the body. But the dependent suspension of the axles is not able to provide high smoothness.

Улучшение плавности хода автомобиля обеспечивается при замене зависимой подвески на независимую, так как снижаются неподрессоренные массы. Иногда применяют однорычажную независимую подвеску с качанием колеса в поперечной плоскости (1. с. 213, рис. 101, б; 2. с. 253, рис. 216, б).Improving the smoothness of the car is ensured by replacing the dependent suspension with an independent one, since unsprung masses are reduced. Sometimes a single-link independent suspension is used with the wheel swinging in the transverse plane (1. p. 213, fig. 101, b; 2. p. 253, fig. 216, b).

Наиболее близкой к предлагаемой конструкции является комбинированный мост автомобиля «Татра», где качающаяся полуось размещена в кожухе разрезного ведущего моста, геометрическая ось которого пересекает геометрическую ось ведущей конической шестерни (2. с. 152, рис. 120 и с. 269, рис. 237).The closest to the proposed design is the combined bridge of the Tatra car, where the oscillating axle shaft is located in the casing of the split drive axle, the geometric axis of which intersects the geometric axis of the bevel gear (2. p. 152, Fig. 120 and p. 269, Fig. 237 )

Недостатки описанной конструкции заключаются в том, что подвеска однорычажная. Качающийся рычаг разрезного моста не обеспечивает правильной кинематики перемещения колес при преодолении препятствий, возникает «косолапость» - колесо перемещается по дуге относительно оси главной передачи, что вызывает нежелательное значительное изменение колеи между колесами. Главная передача одинарная, без колесного редуктора, ШРУС (шарнир равных угловых скоростей) испытывает значительные нагрузки, что вызывает необходимость увеличения его размеров, при этом исключается возможность увеличения грузоподъемности автомобиля за счет установки сдвоенных колес.The disadvantages of the described design are that the suspension is single lever. The swing arm of the split axle does not provide the correct kinematics of the wheels moving when overcoming obstacles, there is a “club foot” - the wheel moves in an arc relative to the axis of the main gear, which causes an undesirable significant change in track between the wheels. The main gear is single, without a wheel gear, the SHRUS (constant velocity joint) experiences significant loads, which necessitates an increase in its size, while eliminating the possibility of increasing the vehicle's load capacity due to the installation of dual wheels.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эксплуатационных и компоновочных характеристик автомобиля.The problem to which the invention is directed, is to increase the operational and layout characteristics of the car.

Поставленная задача решается за счет установки сдвоенных колес на рычагах разной длины, консоли которых взаимосвязаны с пружиной, и применения двойной главной передачи, ведомые колеса которых могут качаться в центральном редукторе на коромыслах.The problem is solved by installing dual wheels on levers of different lengths, the consoles of which are interconnected with the spring, and the use of a double main gear, the driven wheels of which can swing in the central gearbox on the rocker arms.

Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что комбинированный мост, содержащий главную передачу, шарниры равных угловых скоростей, элементы рулевого и тормозного управлений, независимую подвеску колес на поперечных рычагах, при этом ступицы сдвоенных колес расположены на поворотных цапфах, которые шарнирно установлены на поперечных рычагах разной длины, консоли которых взаимосвязаны с пружиной, внутренние опоры качения этих рычагов расположены на несущей системе автомобиля, двойная разнесенная главная передача состоит из центрального редуктора с двумя парами конических передач, ведомые колеса которых установлены на коромыслах, а также колесных редукторов, в которых водило закреплено на поворотной цапфе, а солнечная шестерня сателлитами взаимодействует с эпициклическим колесом, взаимосвязанным со сдвоенными колесами, тормозной диск закреплен на валу солнечной шестерни, а суппорт тормозного механизма закреплен на картере колесного редуктора.The essence of the proposed device lies in the fact that the combined bridge containing the main gear, constant velocity joints, steering and brake elements, independent suspension of the wheels on the wishbones, while the hubs of the twin wheels are located on pivot pins that are pivotally mounted on the wishbones of different lengths, the consoles of which are interconnected with the spring, the internal bearings of the rolling of these levers are located on the carrier system of the car, the double spaced main gear consists of a central gearbox with two pairs of bevel gears, the driven wheels of which are mounted on the rocker arms, as well as wheel gearboxes in which the carrier is mounted on a pivot pin, and the sun gear of the satellites interacts with an epicyclic wheel interconnected with twin wheels, the brake disc is mounted on the shaft of the sun gear, and the brake caliper is mounted on the housing of the wheel gear.

На фиг. 1 изображена упрощенная схема поперечного разреза комбинированного моста сдвоенных колес. Правая часть разреза и упругие элементы подвески не показаны.In FIG. 1 shows a simplified cross-sectional diagram of a dual axle combination axle. The right side of the section and the elastic elements of the suspension are not shown.

На фиг. 2 показан вид сверху для фиг. 1. Сдвоенные колеса повернуты. Рулевой механизм и рулевой привод (рычаги, тяги) не показаны.In FIG. 2 shows a top view of FIG. 1. The twin wheels are turned. Steering gear and steering gear (levers, traction) are not shown.

На фиг. 3 показаны элементы ходовой части комбинированного моста сдвоенных колес при поперечном разрезе. Для наглядности элементы трансмиссии не показаны. На торцах поворотных цапф видны водила колесных редукторов.In FIG. Figure 3 shows the elements of the running gear of the combined dual-axle axle in cross section. For clarity, transmission elements are not shown. At the ends of the rotary trunnions are visible drove wheel gears.

На фиг. 4 показан вид сверху для фиг. 3.In FIG. 4 is a plan view of FIG. 3.

Автомобильное колесо состоит из пневматической шины 1, обода 2, соединительного элемента 3 и ступицы 4. Пневматические шины 1 колес зафиксированы на ободах 2, которые соединительными элементами, например дисками 3, установлены на ступицах 4 (фиг. 1-4). Ступица 4 сдвоенных колес расположена на трубчатом участке поворотной цапфы 5 на подшипниках качения 6. Шарниры 7, например крестовины с радиально-упорными подшипниками, соединяют поворотные цапфы 5 с верхним 8 и нижним 9 рычагами подвески. Эти рычаги шарнирами качания 10 соединены с несущей системой 11, например пространственной рамой или подрамником. Главная передача двойная разнесенная состоит из центрального редуктора 12 и колесных редукторов 13. Внутри несущей системы 11 закреплен картер 12 центрального редуктора главной передачи. От межколесного симметричного дифференциала 14 (условно представлен окружностью) выходят центральный вал 15 и аксиальный (трубчатый) вал 16. На этих валах закреплены ведущие конические шестерни 17 и 18, зацепленные соответственно с ведомыми коническими колесами 19 и 20. Эти ведомые конические колеса установлены в радиально-упорных опорах вращения 21 и 22, которые коромыслами 23 и 24 соединяются с опорами качания 25-28, расположены на наконечниках 29 и 30 картера 12. Ведомые конические колеса 19 и 20 установлены на внутренних валах (внутренних полуосях) 31 и 32, которые соединяются с ШРУС (шарнирами равных угловых скоростей) 33. Допускается установка колес 19 и 20 на подвижных в осевом направлении шлицевых соединениях с валами 31 и 32. ШРУС 33, расположенный на оси шарниров 7, наружным валом (наружной полуосью) 34 соединяется с солнечной шестерней 35 колесного редуктора 13. Сателлиты 36, расположенные на осях водила 37, зацеплены с солнечной шестерней 35 и эпициклическим колесом 38. Эпициклическое колесо 38 взаимосвязано с соединительным элементом 3 и со ступицей 4 колес 1. Тормозной диск 39 закреплен на внешнем валу 34. Суппорт тормозного механизма 40 закреплен на картере колесного редуктора 13. Поперечные рычаги 8 и 9 направляющего устройства подвески могут иметь вертикальные консоли 41 и 42. Можно применить различные упругие элементы подвески, например продольные торсионы, или поперечно расположенные пружины 43. Между наконечниками консолей 42 нижних рычагов 9 установлен упругий элемент подвески - пружина 43 (фиг. 3 и 4). Консоли диагонально расположенных рычагов разных сторон, например левая верхняя 41 и нижняя правая 42, могут быть соединены упругой связью, например тросами 44.An automobile wheel consists of a pneumatic tire 1, a rim 2, a connecting element 3 and a hub 4. Pneumatic tires 1 of the wheels are fixed on the rims 2, which are connected to the hubs 4 by connecting elements, for example, disks 3 (Fig. 1-4). The hub 4 of the twin wheels is located on the tubular section of the pivot pin 5 on the rolling bearings 6. Hinges 7, for example crosses with angular contact bearings, connect the pivots 5 to the upper 8 and lower 9 suspension arms. These levers are hinged by a swing 10 connected to a supporting system 11, for example a spatial frame or subframe. The double main gear consists of a central gearbox 12 and wheel gears 13. Inside the carrier system 11, the crankcase 12 of the central gearbox of the main gear is fixed. The central shaft 15 and the axial (tubular) shaft 16 extend from the transverse symmetrical differential 14 (conditionally represented by a circle). The bevel gears 17 and 18 are fixed to these shafts, engaged with the bevel gears 19 and 20, respectively. These driven bevel gears are mounted radially - rotation support bearings 21 and 22, which are connected by rocker arms 23 and 24 to swing bearings 25-28, are located on the tips 29 and 30 of the housing 12. The driven bevel wheels 19 and 20 are mounted on the inner shafts (internal axles) 31 and 32, which are connected to the constant velocity joint (hinges of equal angular speeds) 33. The wheels 19 and 20 can be mounted on axially movable spline joints with shafts 31 and 32. The constant velocity joint 33, located on the axis of the hinges 7, is connected by an external shaft (outer half shaft) 34 to the solar gear 35 of the wheel gear 13. The satellites 36, located on the axles of the carrier 37, are engaged with the sun gear 35 and the epicyclic wheel 38. The epicyclic wheel 38 is interconnected with the connecting element 3 and with the hub 4 of the wheels 1. The brake disc 39 is mounted on the outer shaft 34. The brake caliper 40 is mounted on the housing of the wheel gear 13. The transverse arms 8 and 9 of the suspension guide device can have vertical arms 41 and 42. Various elastic suspension elements can be used, for example longitudinal torsion bars, or transverse springs 43. Between the ends of the arms 42 lower levers 9 mounted an elastic element of the suspension - spring 43 (Fig. 3 and 4). Consoles of diagonally arranged levers of different sides, for example, the upper left 41 and lower right 42, can be connected by an elastic connection, for example, cables 44.

Устройство работает следующим образом. От двигателя и элементов трансмиссии (на фиг. не показаны) крутящий момент поступает к межколесному симметричному дифференциалу 14 и поровну распределяется на центральный вал 15 и аксиальный (трубчатый) вал 16, от них на ведущие конические шестерни 17 и 18, далее на ведомые конические колеса 19 и 20 центрального редуктора 12 главной передачи (фиг. 1 и 2). Увеличенный крутящий момент при пониженной частоте вращения поступает на внутренние валы 31 и 32, далее по ШРУС 33 на наружный вал 34 и солнечную шестерню 35 колесного редуктора 13. Солнечная шестерня 35 сателлитами 36, расположенными на осях водила 37, вращает эпициклическое колесо 38 в направлении, противоположном вращению солнечной шестерни. Увеличенный колесным редуктором 13 крутящий момент передается на соединительный элемент 3, ободы 2 и пневматические шины 1 сдвоенных колес, создавая силу тяги в месте контакта пневматических шин с дорожным покрытием. Ступицы 4 колес вращаются на подшипниках качения 6, установленных на поворотной цапфе 5, которая шарнирами 7 соединяется с верхним 8 и нижним 9 рычагами направляющего устройства подвески. От рычагов 8 и 9 шарнирами качания 10 сила тяги передается несущей системе 11 транспортного средства, например пространственной раме или подрамнику. При преодолении дорожных неровностей сдвоенные колеса 1 могут перемещаться вертикально относительно несущей системы 11 на рычагах 8 и 9 с помощью шарниров 7 и 10 (фиг. 1, 3). При перемещении нижнего рычага 9 вверх, например левых сдвоенных колес, от рычага 9 левой консолью 42 с наконечником усилие передается на пружину 43, смягчая воздействие дорожного препятствия. Правый торец пружины 43 воздействует на наконечник и консоль 42 правого нижнего рычага 9, действуя аналогично балансирной подвеске, но в поперечном направлении. Тросы 44, соединяющие консоли 41 верхних рычагов 8 с консолями 42 нижних рычагов 9, выполняют функцию стабилизатора поперечной устойчивости. Конические зубчатые зацепления 17-19 и 18-20 выполняет функцию ШРУС - коническое колесо 19 в опоре 22 и коромысле 23 на опорах качания 25 и 26, расположенных на наконечниках 29 и 30 картера 12, может покачиваться относительно ведущей шестерни 17, а коническое колесо 20 в опоре 21 и коромысле 24 на опорах качания 27 и 28, расположенных на наконечниках 29 и 30 картера 12, может покачиваться относительно ведущей шестерни 18 (фиг. 2). ШРУС 33, соединяющий внутренний 31 и наружный 34 валы, обеспечивает не только вертикальное перемещение сдвоенных колес 1, но и их поворот относительно рычагов 8 и 9 в шарнирах 7, при криволинейном движении транспортного средства. При торможении поршень (не показан) суппорта 40 тормозного механизма прижимает тормозные накладки к тормозному диску 39, создавая тормозной момент. Этот тормозной момент передается наружным валом 34, солнечной шестерней 35, сателлитами 36 и эпициклическим колесом 38 на диск 3 колес 1. Увеличенный колесным редуктором тормозной момент соединительным элементом 3, ободами 2 передается на пневмошины 1 сдвоенных колес. В точках контакта колес с дорожным покрытием возникает тормозная сила.The device operates as follows. From the engine and transmission elements (not shown in Fig.), The torque is supplied to the interwheel symmetrical differential 14 and is evenly distributed on the central shaft 15 and axial (tubular) shaft 16, from them to the bevel gears 17 and 18, then to the driven bevel wheels 19 and 20 of the central gear 12 of the final drive (Fig. 1 and 2). Increased torque at a lower speed is supplied to the inner shafts 31 and 32, then along the CV joint 33 to the outer shaft 34 and the sun gear 35 of the wheel gear 13. The sun gear 35 with the satellites 36 located on the axles of the carrier 37 rotates the epicyclic wheel 38 in the direction opposite to the rotation of the sun gear. The torque increased by the wheel gearbox 13 is transmitted to the connecting element 3, the rims 2 and the pneumatic tires 1 of the twin wheels, creating a traction force at the contact point of the pneumatic tires with the road surface. The hubs of 4 wheels rotate on rolling bearings 6 mounted on a pivot pin 5, which is connected by hinges 7 to the upper 8 and lower 9 levers of the suspension guide device. From levers 8 and 9, the hinges 10 swing the traction force is transmitted to the supporting system 11 of the vehicle, for example a spatial frame or subframe. When overcoming road irregularities, the twin wheels 1 can move vertically relative to the supporting system 11 on the levers 8 and 9 with the help of hinges 7 and 10 (Fig. 1, 3). When moving the lower lever 9 upward, for example, of the left double wheels, from the lever 9 by the left console 42 with a tip, the force is transmitted to the spring 43, mitigating the impact of a road obstacle. The right end of the spring 43 acts on the tip and console 42 of the right lower arm 9, acting similarly to the balancer suspension, but in the transverse direction. The cables 44 connecting the console 41 of the upper levers 8 with the consoles 42 of the lower levers 9, perform the function of a stabilizer bar. The bevel gears 17-19 and 18-20 perform the function of the constant velocity joint - the bevel wheel 19 in the support 22 and the beam 23 on the swing bearings 25 and 26 located on the tips 29 and 30 of the housing 12, can swing relative to the pinion gear 17, and the bevel gear 20 in the support 21 and the rocker 24 on the swing bearings 27 and 28 located on the tips 29 and 30 of the housing 12, can swing relative to the pinion gear 18 (Fig. 2). SHRUS 33 connecting the inner 31 and outer 34 shafts, provides not only the vertical movement of the twin wheels 1, but also their rotation relative to the levers 8 and 9 in the hinges 7, with curvilinear movement of the vehicle. When braking, a piston (not shown) of the brake caliper 40 presses the brake linings against the brake disk 39, creating a braking torque. This braking torque is transmitted by the outer shaft 34, the sun gear 35, the satellites 36 and the epicyclic wheel 38 to the disk 3 of the wheels 1. The braking torque increased by the wheel gearbox by the connecting element 3, the rims 2 is transmitted to the pneumatic tires 1 of the double wheels. At the points of contact of the wheels with the road surface, braking force occurs.

Обозначения:Designations:

1 - пневматическая шина автомобильного колеса;1 - pneumatic tire of a car wheel;

2 - обод;2 - rim;

3 - соединительный элемент, например диск;3 - a connecting element, such as a disk;

4 - ступица колеса;4 - wheel hub;

5 - поворотная цапфа колес;5 - a rotary axle of wheels;

6 - подшипники качения;6 - rolling bearings;

7 - шарниры поворотной цапфы 5;7 - hinges of a rotary pin 5;

8 - верхний рычаг подвески;8 - upper suspension arm;

9 - нижний рычаг подвески;9 - the lower suspension arm;

10 - шарниры качания рычагов подвески;10 - swivel joints of the suspension arms;

11 - несущая система, например пространственная рама или подрамник;11 - a supporting system, for example a spatial frame or subframe;

12 - картер центрального редуктора главной передачи;12 - a case of the central reducer of the main transfer;

13 - картер колесного редуктора двойной разнесенной главной передачи;13 - crankcase wheel reducer double spaced main gear;

14 - межколесный симметричный дифференциал;14 - cross-wheel symmetric differential;

15 - центральный вал;15 - the central shaft;

16 - аксиальный (трубчатый) вал;16 - axial (tubular) shaft;

17, 18 - ведущие конические шестерни;17, 18 - leading bevel gears;

19, 20 - ведомые конические колеса;19, 20 - driven conical wheels;

21, 22 - радиально-упорные опоры вращения;21, 22 - angular contact bearings of rotation;

23, 24 - коромысла;23, 24 - rocker arms;

25-28 - опоры качания коромысел 22, 23;25-28 - rocking support rocker arm 22, 23;

29, 30 - наконечники картера 12;29, 30 - tips of the crankcase 12;

31, 32 - внутренние валы (внутренние полуоси);31, 32 - internal shafts (internal half shafts);

33 - ШРУС (шарнир равных угловых скоростей);33 - SHRUS (constant velocity joint);

34 - наружный вал (наружная полуось);34 - the outer shaft (outer axis);

35 - солнечная шестерня колесного редуктора 13;35 - sun gear wheel gear 13;

36 - сателлиты;36 - satellites;

37 - водило;37 - drove;

38 - эпициклическое колесо;38 - epicyclic wheel;

39 - тормозной диск;39 - brake disc;

40 - суппорт тормозного механизма;40 - brake caliper;

41, 42 - вертикальные консоли рычагов 8 и 9;41, 42 - vertical console arms 8 and 9;

43 - упругий элемент подвески - пружина;43 - elastic suspension element - spring;

44 - тросы.44 - cables.

Claims

A combined axle comprising a final drive, constant velocity joints, steering and brake controls, independent suspension of the wheels on the wishbones, characterized in that the double wheel hubs are mounted on pivot pins that are pivotally mounted on the wishbones of different lengths, the consoles of which are interconnected with spring, the internal rolling bearings of these levers are located on the carrier system of the car, the double spaced main gear consists of a central gearbox with two pairs of cones gears, the driven wheels are mounted on the rocker arms, as well as wheel gears in which the carrier is mounted on a rotary pin, and the sun gear of the satellites interacts with the epicyclic wheel interconnected with the twin wheels, the brake disc is mounted on the shaft of the sun gear, and the brake caliper is mounted on crankcase wheel gear.