RU2785499C1 - Center differential power distribution - Google Patents
Center differential power distribution Download PDFInfo
- Publication number
- RU2785499C1 RU2785499C1 RU2022117174A RU2022117174A RU2785499C1 RU 2785499 C1 RU2785499 C1 RU 2785499C1 RU 2022117174 A RU2022117174 A RU 2022117174A RU 2022117174 A RU2022117174 A RU 2022117174A RU 2785499 C1 RU2785499 C1 RU 2785499C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- differential
- link
- output shaft
- planetary gear
- output
- Prior art date
Links
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000000903 blocking Effects 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 210000001357 hemopoietic progenitor cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000011068 load Methods 0.000 description 2
- 230000000051 modifying Effects 0.000 description 2
- 208000003618 Intervertebral Disc Displacement Diseases 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005032 impulse control Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000004301 light adaptation Effects 0.000 description 1
- 201000004151 lysinuric protein intolerance Diseases 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к колесным и гусеничным транспортным средствам (ТС) с распределением мощности между передними и задними ведущими осями. The invention relates to wheeled and tracked vehicles (TC) with power distribution between the front and rear drive axles.
Конкретно – к многоосным многоприводным автомобилям (легковым и специальным повышенной проходимости, грузовым с приводом более, чем на одну ось), сочлененным колесным и гусеничным машинам с активными секциями; автопоездам с активным прицепным звеном; гусеничным машинам с четырьмя гусеничными обводами и одним корпусом. Модификации заявляемого механизма применимы, в принципе, и на легковых автомобилях и шасси колесных роботов экстремальной проходимости (и геометрической, и опорно-сцепной). Specifically, to multi-axle multi-drive vehicles (cars and special off-road vehicles, trucks with a drive of more than one axle), articulated wheeled and tracked vehicles with active sections; road trains with an active trailer link; tracked vehicles with four tracked contours and one body. Modifications of the proposed mechanism are applicable, in principle, on cars and chassis of wheeled robots of extreme cross-country ability (both geometric and fifth wheel).
Для грузовых автомобилей и форвардеров характерна большая разница значений нормальных реакций под колесами ведущих мостов в снаряженном состоянии и при полной загрузке ТС. Колеса более нагруженных мостов могут передать больший крутящий момент по условию сцепления с грунтом, следовательно, возникает потребность в асимметричном распределении крутящего момента между ведущими осями. В трансмиссиях грузовых автомобилей эта задача решается установкой несимметричного дифференциала в раздаточной коробке [1. Андреев А.В., Ванцевич В.В., Лефаров А.Х. Дифференциалы колесных машин. – М.: Машиностроение, 1987. – 176 с. (с. 5-8, рис. 2). – URL: http://automobile.narod.ru/ Books/differential.pdf]. Типично решение, при котором на задние ведущие мосты трехосного грузовика направляется 2/3 крутящего момента, на передний мост – 1/3. Trucks and forwarders are characterized by a large difference in the values of normal reactions under the wheels of driving axles in running order and when the vehicle is fully loaded. The wheels of more loaded axles can transmit more torque due to the traction condition, therefore, there is a need for an asymmetric distribution of torque between the drive axles. In transmissions of trucks, this problem is solved by installing an asymmetric differential in the transfer case [1. Andreev A.V., Vantsevich V.V., Lefarov A.Kh. Wheel differentials. – M.: Mashinostroenie, 1987. – 176 p. (pp. 5-8, fig. 2). – URL: http://automobile.narod.ru/Books/differential.pdf]. A typical solution is when 2/3 of the torque is sent to the rear drive axles of a three-axle truck, and 1/3 to the front axle.
Такое решение отличается относительной простотой, надежностью, долговечностью узла, высоким КПД. Однако, несимметричный дифференциал не допускает регулирования соотношения передаваемых на оси моментов в зависимости от распределения нормальных реакций по осям. This solution is characterized by relative simplicity, reliability, durability of the unit, high efficiency. However, an asymmetric differential does not allow regulation of the ratio of moments transmitted to the axles depending on the distribution of normal reactions along the axles.
В ряде эксплуатационных условий используют блокировку (самоблокировку) дифференциала посредством предусмотренной для этого фрикционной муфты [1, C. 96-97, рис. 74 Конструкция несимметричного самоблокирующегося дифференциала)] (или самоблокировку – например, в дифференциалах повышенного трения). In a number of operating conditions, a differential lock (self-locking) is used by means of a friction clutch provided for this [1, C. 96-97, fig. 74 Design of an asymmetrical self-locking differential)] (or self-locking - for example, in limited-slip differentials).
Значительную часть времени движения ТС находится в повороте в широком диапазоне изменения сопротивления движению. Кроме того, и при прямолинейном движении ТС неодинаковое сопротивление движению под левыми и правыми бортами (гусеницами или колесами) обусловливает неустойчивость заданного режима движения. A significant part of the time of movement of the vehicle is in a turn in a wide range of changes in resistance to movement. In addition, even with a rectilinear movement of the vehicle, the unequal resistance to movement under the left and right sides (tracks or wheels) causes the instability of the given mode of movement.
Устойчивость, управляемость, тягово-динамические характеристики, проходимость на местности современных ТС обеспечиваются установкой на их шасси механизмов распределения мощности (МРМ) между «бортами» - левым(и) и правым(и) ведущим(и) колесом(ми), которые во многих литературных источниках (в основном в отношении к гусеничным машинам) называют механизмами передачи и поворота (МПП) [2. Расчет и конструирование гусеничных машин / Н.А. Носов и др.; под ред. проф. Н.А. Носова. – Л.: Машиностроение, 1972. – 560 с. – Гл. IX «Механизмы поворота, С. 346-398.]. Stability, controllability, traction and dynamic characteristics, terrain patency of modern vehicles are ensured by the installation of power distribution mechanisms (MRM) on their chassis between the "sides" - the left (s) and right (s) drive (s) wheel (s), which in many literary sources (mainly in relation to tracked vehicles) are called transmission and rotation mechanisms (MPP) [2. Calculation and design of tracked vehicles / N.A. Nosov and others; ed. prof. ON THE. Nosov. - L .: Mashinostroenie, 1972. - 560 p. - Ch. IX "Mechanisms of rotation, S. 346-398.].
Одним из примеров МРМ (МПП) может служить МРМ, содержащий двухстепенную редукторную часть, входное звено которого опосредованно связано с двигателем, а выходные звенья опосредованно, например через полуоси, связаны с левым и правым ведущими колесами ТС, с планетарными зубчатыми рядами - ну-левым, первым и вторым, причем нулевой, непосредственно связанный с упомянутым входным звеном, - с функцией простого дифференциала, а также содержащий тормозные элементы с возможностью выборочного, управляемого тормозного воз-действия на звенья редукторной части и электронную систему управления упомянутыми тормозными элементами, при этом редукторная часть выполнена с четырьмя цилиндрическими трехзвенными планетарными зубчатыми рядами, включая дополнительный редукторный, при этом входное ее звено непосредственно со-единено со звеньями двух планетарных рядов, а система управления тормозными элементами выполнена с возможностью широтно-импульсной модуляции давления (ШИМД) во фрикционных парах тормозных элементов [3. RU 2634062 C1, B60К 17/35, F16H 48/30, F16H 37/08, 23.10.2017].One of the examples of MRM (MPP) can be MRM containing a two-stage gear part, the input link of which is indirectly connected to the engine, and the output links are indirectly, for example, through axle shafts, connected to the left and right drive wheels of the vehicle, with planetary gear rows - zero-left , first and second, and zero, directly connected with the mentioned input link, with the function of a simple differential, and also containing brake elements with the possibility of selective, controlled braking action on the links of the gear part and the electronic control system of the said brake elements, while the gear the part is made with four cylindrical three-link planetary gear sets, including an additional gear train, while its input link is directly connected to the links of two planetary gear sets, and the brake element control system is made with the possibility of pulse-width modulation of pressure (PWM) in the friction pairs of brake e elements [3. RU 2634062 C1, B60K 17/35, F16H 48/30, F16H 37/08, 10/23/2017].
В связи с упоминанием ШИМД, следует отметить, что в области транспортного машиностроения (в том числе в системах управления поворотом гусеничных машин с использованием фрикционных тормозных элементов) рассматриваются возможности реализации ШИМД [3. К методу оценки частоты импульсного управления поворотом гусеничной машины / Бойков А.В., Григорьев А.П., Русинов Р.В. // Рабочие процессы в компрессорах и установках с ДВС: межвузовский сборник. - Л.: Изд-во ЛПИ им. М.И. Калинина, 1987. - С. 73-78]. In connection with the mention of SHIMD, it should be noted that in the field of transport engineering (including control systems for the rotation of tracked vehicles using friction brake elements), the possibilities of implementing SHIMD are being considered [3. On the method for estimating the frequency of impulse control of the turn of a tracked vehicle / Boikov A.V., Grigoriev A.P., Rusinov R.V. // Working processes in compressors and units with internal combustion engines: interuniversity collection. - L .: Publishing house LPI im. M.I. Kalinina, 1987. - S. 73-78].
Интересен, под углом зрения заявляемого изобретения, МРМ в трансмиссии автомобиля, содержащий редукторную часть с двумя степенями свободы («двух-степенной редуктор»), входное звено которого опосредованно связано с двигателем, а выходные звенья опосредованно, например через полуоси, связаны с ведущими колесами автомобиля, с планетарными зубчатыми рядами - нулевым, первым и вторым, причем нулевой, непосредственно связанный с входным звеном, является простым дифференциалом, тормозные элементы с возможностью дифференцированного тормозного воздействия на звенья редукторной части и электронную систему управления упомянутыми тормозными элементами, связанную с рулевым механизмом с возможностью поворота управляемых колес автомобиля [4. Dr. Claus Granzov. ZV Vector Drive - better driving dynamics and diving safety through Torque Vectoring // http://www.irs.kit.edu/download/131213_GC_TorqueVectoring_ ZF_Handout. pdf. 13.12.2013]. Interesting, from the point of view of the claimed invention, MRM in the transmission of a car, containing a gear part with two degrees of freedom ("two-degree gearbox"), the input link of which is indirectly connected to the engine, and the output links are indirectly, for example, through axle shafts, connected to the drive wheels of a car, with planetary gear rows - zero, first and second, and zero, directly connected with the input link, is a simple differential, brake elements with the possibility of differentiated braking action on the links of the gear part and the electronic control system of the mentioned brake elements associated with the steering mechanism with the ability to turn the steered wheels of the car [4. Dr. Claus Granzov. ZV Vector Drive - better driving dynamics and diving safety through Torque Vectoring // http://www.irs.kit.edu/download/131213_GC_TorqueVectoring_ ZF_Handout. pdf. December 13, 2013].
В нем редукторная часть выполнена с простым коническим дифференциалом и двумя, слева и справа от упомянутого конического дифференциала, одинаковыми цилиндрическими трехзвенными планетарными зубчатыми рядами со ступенчатыми сателлитами, при этом входное звено редукторной части (корпус конического дифференциала) соединено с зубчатым солнцем малой ступени указанного сателлита, большая ступень последнего соединена посредством другого зубчатого солнца с одной из полуосей и, далее, с одним из ведущих колес автомобиля, а водило - с дисковыми подвижными элементами тормоза. In it, the gear part is made with a simple conical differential and two, to the left and to the right of the mentioned conical differential, the same cylindrical three-link planetary gear sets with stepped satellites, while the input link of the gear part (conical differential housing) is connected to the gear sun of the small stage of the specified satellite, a large stage of the latter is connected by means of another toothed sun with one of the semi-axes and, further, with one of the driving wheels of the car, and the carrier is connected with disc movable brake elements.
Этот аналог позволяет реализовывать подводимую к ведущим колесам автомобиля мощность в соответствии с условиями движения. This analog allows you to realize the power supplied to the driving wheels of the car in accordance with the driving conditions.
Однако это МРМ «межколесный» - между левым и правым колесами после главной передачи и в таком виде неприемлем для использования в качестве межосевого распределителя мощности, главным образом из-за чрезмерных для этого массогабаритных показателей и сложности конструкции. However, this MRM is “inter-wheel” - between the left and right wheels after the main gear and in this form is unacceptable for use as an inter-axle power distributor, mainly due to excessive weight and size indicators and design complexity.
Наиболее близким аналогом заявляемого межосевого дифференциального МРМ (выбран за прототип) является межосевой дифференциальный механизм распределения мощности, содержащий входной вал, связанный с ведущим звеном блокируемого фрикционной муфтой дифференциала, выходные звенья которого связаны с выходными валами переднего и заднего мостов, причем одного из них – непосредственно, а второго – во взаимосвязи с дополнительной зубчатой передачей [5. Андреев А.В., Ванцевич В.В., Лефаров А.Х. Дифференциалы колесных машин. – М.: Машиностроение, 1987. – 176 с. (с. 33-35, рис. 19 «Схема дифференциального межосевого привода с ограниченным передаточным отношением»). – URL: http://automobile.narod.ru/Books/differential.pdf]. The closest analogue of the proposed inter-axle differential MRM (selected as a prototype) is an inter-axle differential power distribution mechanism containing an input shaft connected to the leading link of a differential lockable by a friction clutch, the output links of which are connected to the output shafts of the front and rear axles, and one of them is directly , and the second - in conjunction with an additional gear [5. Andreev A.V., Vantsevich V.V., Lefarov A.Kh. Wheel differentials. – M.: Mashinostroenie, 1987. – 176 p. (pp. 33-35, fig. 19 “Scheme of a differential center drive with a limited gear ratio”). – URL: http://automobile.narod.ru/Books/differential.pdf].
В прототипе дополнительная зубчатая передача выполнена в виде цилиндрических зубчатых передач внешнего зацепления с определенным передаточным отношением, обеспечивающим упомянутое распределение мощности между передней и задней осями ТС. In the prototype, the additional gear train is made in the form of spur gears with external gearing with a certain gear ratio that provides the said power distribution between the front and rear axles of the vehicle.
Однако при всех своих положительных качествах и востребованности, прототип обладает еще недостаточно высокими массогабаритными характеристиками и возможностями: несимметричный межосевой дифференциал не допускает регулирования соотношений передаваемых на оси крутящих моментов в зависимости от распределения нормальных реакций по осям ТС (вследствие изменения условий движения и загрузки ТС); применение же для этого известных «межколесных» МРМ крайне нецелесообразно по причинам относительной конструктивной сложности, неприемлемости массогабаритных показателей; он практически не адаптирован к разным ТС. However, with all its positive qualities and demand, the prototype still has insufficiently high weight and size characteristics and capabilities: an asymmetric center differential does not allow regulation of the ratios of torques transmitted to the axles depending on the distribution of normal reactions along the vehicle axles (due to changes in driving conditions and vehicle loading); the use of well-known "cross-wheel" MRMs for this is extremely inappropriate due to the reasons of relative design complexity, unacceptability of weight and size indicators; it is practically not adapted to different vehicles.
Задача заключается в устранении указанных недостатков прототипа (с учетом упомянутых аналогов из числа МРМ) и в улучшении технико-эксплуатационных (в приложении к шасси гражданских ТС) или тактико-технических характеристик (в приложении к шасси военных и специальных ТС) за счет относительно простого конструктивно и оригинального обеспечения возможности, в дополнение к прототипу, перераспределять, в достаточно широком диапазоне соотношения, крутящий момент между ведущими осями ТС, а также повышения компактности устройства, уменьшения его массы и габаритов, адаптации к разным ТС. The task is to eliminate the indicated shortcomings of the prototype (taking into account the mentioned analogues from among the MRM) and to improve the technical and operational (as applied to the chassis of civil vehicles) or performance characteristics (as applied to the chassis of military and special vehicles) due to the relatively simple design and original provision of the possibility, in addition to the prototype, to redistribute, in a fairly wide ratio range, the torque between the driving axles of the vehicle, as well as increasing the compactness of the device, reducing its weight and dimensions, adapting to different vehicles.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в межосевом дифференциальном механизме распределения мощности, содержащем входной вал, связанный с ведущим звеном блокируемого фрикционной муфтой дифференциала, выходные звенья которого связаны с выходными валами переднего и заднего мостов, причем одного из них – непосредственно, а второго – во взаимосвязи с дополнительной зубчатой передачей, согласно изобретению, дополнительная зубчатая передача выполнена в виде трехзвенного планетарного ряда, солнечная шестерня которого связана с входным звеном дифференциала, водило – с выходным валом заднего моста, а эпицикл – с тормозным элементом управления. The solution of the problem is achieved by the fact that in the interaxle differential power distribution mechanism, containing the input shaft connected to the leading link of the differential blocked by the friction clutch, the output links of which are connected to the output shafts of the front and rear axles, one of them directly, and the second - in relationship with the additional gear train, according to the invention, the additional gear train is made in the form of a three-link planetary gear set, the sun gear of which is connected to the input link of the differential, the carrier is connected to the output shaft of the rear axle, and the epicycle is connected to the brake control element.
Решение поставленной задачи достигается также за счет дополнительных конструктивных признаков (при сформулированной выше основной совокупности признаков): The solution of the task is also achieved due to additional design features (with the main set of features formulated above):
- дифференциал может быть выполнен простым симметричным, причем цилиндрическим или коническим, с кинематическим параметром k0 = -1 (это позволяет получить наиболее простые схему и конструкцию, расширить возможности использовать широко распространенные симметричные дифференциалы в качестве базового узла устройства механизма, с учетом того, что режим простого симметричного дифференциала выгоден при снаряженной массе ТС); - the differential can be made simple symmetrical, moreover, cylindrical or conical, with kinematic parameter k0 = -1 a simple symmetrical differential is beneficial with the curb weight of the vehicle);
- при предыдущей совокупности существенных признаков, блокирующая муфта может связывать выходной вал переднего моста с водилом дифференциала (это дает дополнительные компоновочные преимущества); - with the previous set of essential features, the blocking clutch can connect the output shaft of the front axle with the differential carrier (this provides additional layout advantages);
- дифференциал может быть выполнен в виде трехзвенного планетарного ряда, ведущим звеном которого служит эпицикл, а выходными звеньями – соответственно водило в соединении с выходным валом переднего моста и солнечная шестерня в соединении с выходным валом заднего моста, с кинематическим пара-метром k0 = +2 (это позволяет, в качестве эквивалентной замены базового узла механизма, сохранить описанные выше преимущества простого симметричного дифференциала и расширяет возможности унификации, расширить спектр ТС для реализации проекта); - the differential can be made in the form of a three-link planetary gear set, the leading link of which is the epicycle, and the output links are respectively the carrier in connection with the output shaft of the front axle and the sun gear in connection with the output shaft of the rear axle, with kinematic parameter k0 = +2 (this allows, as an equivalent replacement for the basic unit of the mechanism, to preserve the advantages of a simple symmetrical differential described above and expand the possibilities of unification, expand the range of vehicles for project implementation);
- при предыдущей совокупности существенных признаков, блокирующая муфта может связывать выходной вал переднего моста с эпициклом упомянутого трехзвенного планетарного ряда с функцией дифференциала (это дает дополнительные компоновочные преимущества). - with the previous set of essential features, the blocking clutch can connect the output shaft of the front axle with the epicycle of the mentioned three-link planetary gear set with the differential function (this provides additional layout advantages).
Среди известных устройств и способов не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной. В то же время, именно за счет последней достигается новый технический результат в соответствии с поставленной задачей. Among the known devices and methods, no such devices have been found, the totality of the essential features of which would coincide with the claimed one. At the same time, it is due to the latter that a new technical result is achieved in accordance with the task.
Заявляемое устройство межосевого дифференциального МРМ в трансмиссии ТС пояснено на чертежах: The inventive device of the interaxle differential MRM in the transmission of the vehicle is illustrated in the drawings:
на фиг. 1 показана упрощенная кинематическая схема первого (по порядку и по авторскому рейтингу) примера (частного случая) межосевого МРМ (МРМ-1) – на основе простого дифференциала, где 0 – входной («нулевой») вал; x1 и x2 – передний (к передней оси ТС) и задний (к задней оси ТС) выходные валы механизма; Д – дифференциал; Т - тормоз (фрикционный элемент управления); C0 – дисковая фрикционная блокирующая муфта (фрикционная муфта сцепления); k0 - кинематический параметр (внутреннее передаточное отношение) «k» простого симметричного дифференциала в основе механизма; k1 - кинематический параметр (внутреннее передаточное отношение) «k» дополнительного планетарного ряда; in fig. 1 shows a simplified kinematic diagram of the first (in order and according to the author's rating) example (special case) of an interaxle MRM (MRM-1) - based on a simple differential, where 0 is the input ("zero") shaft; x1 and x2 – front (to the front axle of the vehicle) and rear (to the rear axle of the vehicle) output shafts of the mechanism; D - differential; T - brake (friction control element); C0 - disc friction blocking clutch (friction clutch); k0 - kinematic parameter (internal gear ratio) "k" of a simple symmetrical differential at the base of the mechanism; k1 - kinematic parameter (internal gear ratio) "k" of the additional planetary gear set;
на фиг. 2 – упрощенная кинематическая схема второго (по порядку и по авторскому рейтингу) примера (частного случая) межосевого МРМ (МРМ-2) – на основе планетарного ряда, где обозначения аналогичны фиг. 1, при этом Д – планетарный ряд с функцией дифференциала; k0 - кинематический параметр (внутреннее передаточное отношение) «k» планетарного ряда («основного») с функцией простого симметричного дифференциала в основе механизма. in fig. 2 - a simplified kinematic diagram of the second (in order and according to the author's rating) example (special case) of an interaxle MRM (MRM-2) - based on a planetary gear set, where the designations are similar to those of Fig. 1, while D is a planetary gear set with a differential function; k0 - kinematic parameter (internal gear ratio) "k" of the planetary gear ("main") with the function of a simple symmetrical differential at the heart of the mechanism.
На фигурах 1 и 2, кроме того, обозначены позициями: In figures 1 and 2, in addition, indicated by positions:
1 – ведущее звено дифференциала (см. фиг. 1) или «основного» планетарного ряда с функцией дифференциала (см. фиг. 2); 2 – сдвоенные сателлиты в составе дифференциала (см. фиг. 1) или «основного» планетарного ряда с функцией дифференциала (см. фиг. 2); 3 – коробка (водило) простого симметричного дифференциала; 4 – водило - ось сателлитов 2 (элементы 2 и 3 жестко соединены); 5 – эпи-цикл «основного» планетарного ряда с функцией дифференциала; 6, 7, 8 – солнечные шестерни дифференциала (см. фиг. 1) или «основного» планетарного ряда с функцией дифференциала (см. фиг. 2); 9, 10, 11 и 12 – солнечная шестерня, эпи-цикл, водило и сателлит(ы) дополнительного планетарного ряда механизма. 1 - the leading link of the differential (see Fig. 1) or the "main" planetary gear set with the function of the differential (see Fig. 2); 2 - double satellites as part of the differential (see Fig. 1) or the "main" planetary gear set with the function of the differential (see Fig. 2); 3 - a box (carrier) of a simple symmetrical differential; 4 - carrier - axis of satellites 2 (
Межосевой дифференциальный механизм распределения мощности содержит входной вал 0, связанный с ведущим звеном 1 блокируемого фрикционной муфтой C0 дифференциала Д (или его функционального аналога Д). Выходные звенья дифференциала (или упомянутого аналога) Д связаны с выходными валами x1 и x2 переднего и заднего мостов (в общем случае - передней и задней осей), причем одного из них – непосредственно, а второго – во взаимосвязи с дополнительной зубчатой передачей.The interaxle differential power distribution mechanism contains an
Дополнительная зубчатая передача (на фиг. 1 и 2 – справа) выполнена в виде трехзвенного планетарного ряда, солнечная шестерня 9 которого связана с входным звеном 1 дифференциала, водило 11 – с выходным валом x2 заднего моста, а эпицикл 10 – с тормозным элементом управления Т.The additional gear train (on the right in Figs. 1 and 2) is made in the form of a three-link planetary gear set, the
Согласно первому частному примеру (см. фиг. 1), дифференциал Д выполнен простым симметричным, причем цилиндрическим или коническим (показан цилиндрический), с кинематическим параметром (внутренним передаточным отношением) k0 = -1. According to the first particular example (see Fig. 1), the differential D is made simple symmetrical, and cylindrical or conical (shown cylindrical), with a kinematic parameter (internal gear ratio) k0 = -1.
При этом с выходными валами x1 и x2 связаны, соответственно, солнечные шестерни 6 и 7, а блокирующая муфта C0 связывает, предпочтительно, выходной вал x1 переднего моста с водилом 4 дифференциала Д. In this case, the sun gears 6 and 7 are connected to the output shafts x1 and x2, respectively, and the blocking clutch C0 preferably connects the output shaft x1 of the front axle with the
Согласно второму частному примеру (см. фиг. 2), дифференциал Д выполнен в виде трехзвенного планетарного ряда («основного», поскольку ранее введено понятие «дополнительный» трехзвенный планетарный ряд), ведущим звеном которого служит эпицикл 5, а выходными звеньями – соответственно водило в соединении с выходным валом x1 переднего моста и солнечная шестерня 8 в соединении с выходным валом x2 заднего моста, с кинематическим параметром (внутренним передаточным отношением) k0 = +2. According to the second particular example (see Fig. 2), the differential D is made in the form of a three-link planetary gear set (“main”, since the concept of an “additional” three-link planetary gear set was previously introduced), the leading link of which is the epicycle 5, and the output links are, respectively, the carrier in connection with the output shaft x1 of the front axle and the
При этом, предпочтительно, блокирующая муфта C0 связывает выходной вал x1 переднего моста с эпициклом 5 упомянутого трехзвенного планетарного ряда Д с функцией дифференциала. In this case, preferably, the blocking clutch C0 connects the output shaft x1 of the front axle with the epicycle 5 of the mentioned three-link planetary gear set D with the function of the differential.
Для контроля за работой механизма, на выходных его звеньях устанавливают датчики частоты вращения (например, датчики Холла или датчики индукционные) – не показаны. To control the operation of the mechanism, speed sensors are installed on its output links (for example, Hall sensors or induction sensors) - not shown.
Возможны другие кинематические схемы и конструкции в рамках заявляемых основной и дополнительных совокупностей существенных признаков. Other kinematic schemes and designs are possible within the framework of the declared main and additional sets of essential features.
Устройство по принципам функционирования близко к межколесным управляемым механизмам распределения мощности (МРМ) и работает следующим образом. The device, according to the principles of operation, is close to the interwheel controlled power distribution mechanisms (MPM) and works as follows.
При работающем двигателе ТС его мощность поступает на входной вал 0. When the vehicle engine is running, its power is supplied to the
При отключенном тормозе Т механизм работает, как простой симметричный дифференциал, что выгодно при снаряженной массе ТС. При полном включении тормоза Т на звене x2 складываются моменты М от полуоси дифференциала Д и дополнительного планетарного механизма 9-12: When the brake T is off, the mechanism works like a simple symmetrical differential, which is beneficial with the curb weight of the vehicle. When the brake T is fully engaged on link x2, the moments M are added from the semiaxis of the differential D and the additional planetary mechanism 9-12:
Mx2 = (0,5 – k1)·M0. Mx2 = (0.5 – k1) M0.
Значение k1∈[-1,4; -4,5], что позволяет охватить широкий диапазон передаточных отношений. The value k1∈[-1,4; -4.5], which makes it possible to cover a wide range of gear ratios.
Соотношение угловых скоростей выходных звеньев механизма определяется уравнением Виллиса для симметричного дифференциала: The ratio of the angular velocities of the output links of the mechanism is determined by the Willis equation for a symmetrical differential:
ωx1 + ωx2 = 2·M0. ωx1 + ωx2 = 2 M0.
Поскольку элемент управления (тормоз) Т можно выполнить в виде дисковой фрикционной муфты, а технология контроля буксования для таких элементов управления в России успешно апробирована для гусеничных машин (см., например, работу [6. Замкнутые системы управления поворотом гусеничных машин / Галышев Ю.В., Григорьев А.П., Добрецов Р.Ю., Лозин А.В. // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2014. № 3 (202). С. 201-208.]), контролируемое буксование Т даст возможность управлять значением крутящего момента на звене х2, например, в зависимости от нормальной нагрузки на мосты, связанные со звеном х2. Since the control element (brake) T can be made in the form of a disc friction clutch, and the slipping control technology for such controls has been successfully tested in Russia for tracked vehicles (see, for example, work [6. Closed-loop control systems for the rotation of tracked vehicles / Galyshev Yu. V., A. P. Grigoriev, R. Yu. controlled slipping T will make it possible to control the value of the torque on the x2 link, for example, depending on the normal load on the bridges associated with the x2 link.
Управление может быть цифровым (для чего потребуется создать систему управления, поддерживающую технологию CAN), или строиться по аналогии с механической системой управления регулятором давления тормозных цилиндров колес задней оси. The control can be digital (for which it will be necessary to create a control system that supports CAN technology), or it can be built by analogy with the mechanical control system for the pressure regulator of the brake cylinders of the rear axle wheels.
При управляемом буксовании элемента Т неизбежны потери, связанные с трением в буксующем пакете дисков. Известны методики расчета, позволяющие оценить мощность буксования в подобной ситуации (см., например, работы [7. Шеломов В.Б., Добрецов Р.Ю. Мощности двигателя и буксования фрикционного элемента управления поворотом гусеничной машины // Научно-технические ведомости СПбГПУ, серия «Наука и образование». – 2010. – № 2, т. 2 – С. 87-91.], [8. Дидиков Р.А. Метод определения составляющих баланса мощности механизма распределения мощности в трансмиссии автомобиля // Вестник СибАДИ. – 2016 – №4(50). – С. 61-63]). With controlled slipping of the T element, losses associated with friction in the slipped disk pack are inevitable. Calculation methods are known that allow estimating the slipping power in such a situation (see, for example, the works [7. Shelomov V.B., Dobretsov R.Yu. Engine power and slippage of the friction control element for turning the tracked vehicle // Scientific and technical statements of St. Petersburg State Polytechnical University, series "Science and Education" - 2010. - No. 2, vol. 2 - P. 87-91.], [8. Didikov R.A. Method for determining the components of the power balance of the power distribution mechanism in the car transmission // Bulletin of SibADI. - 2016 - No. 4 (50). - P. 61-63]).
Поскольку управляемое буксование также негативно скажется на ресурсе пакета дисков, представляется целесообразным использовать предлагаемый механизм в режиме включен/выключен, что не исключает создания механизмов с плавной регулировкой выходного крутящего момента для машин, используемых в специфических условиях эксплуатации. Since controlled slipping will also negatively affect the resource of the disk pack, it seems appropriate to use the proposed mechanism in the on/off mode, which does not exclude the creation of mechanisms with smooth adjustment of the output torque for machines used in specific operating conditions.
При использовании системы управления с широтно-импульсной модуляцией - ШИМ (ШИМД), контроль буксования включенного тормоза Т плавно изменяет передаваемый момент (назовем это «тонким» или «доводочным» управлением в отличие от «грубого»). Иначе говоря, объектом управления является тормоз T, причем с дифференцированно изменяемыми усилием и скважностью его срабатывания. When using a control system with pulse-width modulation - PWM (SHIMD), the control of the slipping of the included brake T smoothly changes the transmitted torque (let's call it "fine" or "finishing" control, as opposed to "coarse"). In other words, the control object is the brake T, moreover, with differentially changing force and duty cycle of its operation.
Устройство позволяет реализовывать ШИМ (ШИМД) и, следовательно, «тонко» управлять буксованием дисков тормоза Т и за счет этого получать оптимальное в данных эксплуатационных условиях передаточное отношение, а значит - нужное распределение крутящих моментов по осям ТС. The device allows you to implement PWM (SHIMD) and, therefore, “finely” control the slipping of the brake discs T and due to this, obtain the optimal gear ratio under the given operating conditions, and hence the desired distribution of torques along the axes of the vehicle.
На основании изложенного в описании, можно резюмировать, что заявляемое устройство, независимо от выбора того или иного частного варианта схемы и конструкции, позволяет устранить отмеченные выше недостатки прототипа и улучшить технико-эксплуатационные (в приложении к колесным шасси гражданских ТС) или тактико-технические характеристики (в приложении к колесным шасси военных и специальных ТС) за счет:Based on what is stated in the description, it can be summarized that the claimed device, regardless of the choice of one or another particular variant of the scheme and design, allows you to eliminate the above disadvantages of the prototype and improve the technical and operational (as applied to the wheeled chassis of civil vehicles) or performance characteristics (in the annex to the wheeled chassis of military and special vehicles) due to:
- относительно простого конструктивно и оригинального обеспечения возможности перераспределять, в достаточно широком диапазоне соотношения, крутящий момент между ведущими осями ТС; - relatively simple structurally and original provision of the ability to redistribute, in a fairly wide range of ratios, the torque between the driving axles of the vehicle;
- повышения компактности устройства, уменьшения его массы и габаритов; - increasing the compactness of the device, reducing its weight and dimensions;
- адаптации механизма к разным ТС.- adaptation of the mechanism to different vehicles.
Claims (5)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2785499C1 true RU2785499C1 (en) | 2022-12-08 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6056660A (en) * | 1996-11-22 | 2000-05-02 | Mimura; Kenji | Differential gear |
| RU2618830C2 (en) * | 2014-11-05 | 2017-05-11 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Power distribution mechanism of the vehicle transmission system |
| RU2634062C1 (en) * | 2016-09-08 | 2017-10-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Power distribution mechanism of vehicle transmission system |
| RU2763002C1 (en) * | 2021-08-23 | 2021-12-24 | Роман Юрьевич Добрецов | Power distribution mechanism in vehicle transmission |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6056660A (en) * | 1996-11-22 | 2000-05-02 | Mimura; Kenji | Differential gear |
| RU2618830C2 (en) * | 2014-11-05 | 2017-05-11 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Power distribution mechanism of the vehicle transmission system |
| RU2634062C1 (en) * | 2016-09-08 | 2017-10-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Power distribution mechanism of vehicle transmission system |
| RU2763002C1 (en) * | 2021-08-23 | 2021-12-24 | Роман Юрьевич Добрецов | Power distribution mechanism in vehicle transmission |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6024182A (en) | Coupling device between left and right wheels of vehicle | |
| US20190283578A1 (en) | Centralized full-time electric four-wheel drive system | |
| US8388480B2 (en) | Torque distributing drive mechanism for motorized vehicles | |
| US20040050597A1 (en) | Output power split hybrid electric drive system | |
| KR20190105029A (en) | Multi-Speed Electric Transaxle Unit with Coaxial Shafts | |
| US7927246B2 (en) | Vehicular drive force distribution device | |
| CN110861448A (en) | Electric motor transaxle with lateral torque control | |
| GB2466967A (en) | Hybrid vehicle with planetary differential that provides a vector mode | |
| GB2466968A (en) | Hybrid vehicle with auxiliary drive member providing an offset torque | |
| CN113103826A (en) | Torque directional distribution electric drive axle adopting double-planet-wheel cylindrical gear differential mechanism | |
| US20090082152A1 (en) | Vehicular driving power distribution device | |
| RU2785499C1 (en) | Center differential power distribution | |
| CN109334348B (en) | Double-speed double-truck automobile duplex drive axle | |
| KR20210035967A (en) | Device for torque vectoring | |
| CN115704462A (en) | Transmission for a vehicle and drive train having such a transmission | |
| RU2789152C1 (en) | Power distribution mechanism in vehicle transmission | |
| RU2763002C1 (en) | Power distribution mechanism in vehicle transmission | |
| Dobretsov et al. | Principles of constructing the structure and determining the main parameters of the electromechanical drive wheel drive module | |
| RU2618830C2 (en) | Power distribution mechanism of the vehicle transmission system | |
| RU2634062C1 (en) | Power distribution mechanism of vehicle transmission system | |
| Dobretsov et al. | Electromechanical transmission of an all-wheel drive vehicle with a central traction electric motor | |
| RU2796857C1 (en) | Transmission of sectional wheeled machine, preferably an articulated tractor | |
| Dobretsov et al. | Power distribution mechanisms with friction control in the transmission of a road train with an active trailer-dissolution | |
| Chajkin et al. | Mechanisms of power distribution: principles of kinematic and force analysis | |
| RU2798151C1 (en) | Four-track chassis |