RU2789152C1 - Power distribution mechanism in vehicle transmission - Google Patents
Power distribution mechanism in vehicle transmission Download PDFInfo
- Publication number
- RU2789152C1 RU2789152C1 RU2022118368A RU2022118368A RU2789152C1 RU 2789152 C1 RU2789152 C1 RU 2789152C1 RU 2022118368 A RU2022118368 A RU 2022118368A RU 2022118368 A RU2022118368 A RU 2022118368A RU 2789152 C1 RU2789152 C1 RU 2789152C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- planetary gear
- friction clutches
- link
- gearbox
- links
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к колесным и гусеничным транспортным средствам (ТС) - наземным ТС и планетоходам, преимущественно к малогабаритным мобильным платформам.The invention relates to wheeled and tracked vehicles (TS) - ground vehicles and planetary rovers, mainly to small mobile platforms.
Значительную часть времени движения ТС находится в повороте, в широком диапазоне сопротивления со стороны окружающей среды (местности). 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 resistance from the environment (terrain). 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) [1. 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) [1. 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 - нулевым, 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 воздействия 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 соединено со звеньями двух планетарных рядов, а система управления тормозными элементами выполнена с возможностью широтно-импульсной модуляции давления (ШИМД) во фрикционных парах тормозных элементов [2. RU 2634062 С1, В60К 17/35, F16H 48/30, F16H 37/08, 23.10.2017].One of the examples of MRM (MPP) can serve as 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, first and the second one, moreover, 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 mentioned brake elements, while the gear part is made with four cylindrical three-link planetary gear trains, 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 elements ents [2. RU 2634062 C1, V60K 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].
К недостаткам упомянутого МРМ (независимо от отсутствия или наличия ШИМД) следует отнести непредусмотренность поворота с нулевым радиусом (т.е. вокруг центра тяжести ТС, «на месте») и отсоединения от двигателя.The disadvantages of the mentioned MRM (regardless of the absence or presence of SHIMD) include the unforeseen turning with a zero radius (i.e. around the center of gravity of the vehicle, "on the spot") and detaching from the engine.
Близким аналогом заявляемого устройства является МРМ в трансмиссии автомобиля, содержащий редукторную часть с двумя степенями свободы («двухстепенной 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 Satety through Torque Vectoring // http://www.irs.kit.edu/download/131213_GC_TorqueVectoring_ZF_Handout. pdf. 13.12.2013].A close analogue of the claimed device is the MRM in the transmission of a car, containing a gear part with two degrees of freedom ("two-stage 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 driving wheels of the vehicle, with planetary gears. in 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 said brake elements associated with the steering mechanism with the possibility of turning the steered wheels of the vehicle [4. Dr. Claus Granzov. ZV Vector Drive - better driving dynamics and diving Satety 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. Однако, во-первых, расположение этого МРМ после главной передачи и, во-вторых, «обрастание» МРМ дополнительными механическими, гидравлическими и электронными устройствами приводит к ухудшению массогабаритных показателей и росту себестоимости.This analog allows you to implement the power supplied to the driving wheels of the car in accordance with the driving conditions. However, firstly, the location of this MRM after the main gear and, secondly, the “fouling” of the MRM with additional mechanical, hydraulic and electronic devices leads to a deterioration in weight and size indicators and an increase in cost.
Другим близким аналогом является МРМ в трансмиссии автомобиля, содержащий двухстепенную редукторную часть с нулевым с функцией простого дифференциала, первым и вторым зубчатыми планетарными механизмами - рядами, входное звено которой, состоящее из двух параллельных частей, с одной стороны опосредованно, по меньшей мере через коробку передач, связано с двигателем транспортного средства, с другой стороны соединено со звеньями, по меньшей мере, двух ее планетарных рядов, а выходные звенья опосредованно, например через полуоси и бортовые передачи, связаны с ведущими колесами транспортного средства, тормозные элементы с возможностью дифференцированного тормозного воздействия на звенья редукторной части, и электронную систему управления тормозными элементами, связанную с устройством управления поворотом транспортного средства, при этом редукторная часть выполнена с тремя цилиндрическими трехзвенными планетарными зубчатыми рядами, при этом входное ее звено соединено со звеньями, по меньшей мере, двух планетарных рядов, а система управления тормозными элементами выполнена с использованием принципа ШИМД во фрикционных контактных парах тормозных элементов [5. RU 2618830 С2, В60К 17/35, F16H 48/30, F16H 37/08, 11.05.2017, пп. 1 и 2 ф-лы изобретения].Another close analogue is the MRM in the transmission of a car, containing a two-stage gear part with a zero with the function of a simple differential, the first and second planetary gears - rows, the input link of which, consisting of two parallel parts, on the one hand indirectly, at least through the gearbox , connected to the vehicle engine, on the other hand connected to the links of at least two of its planetary gear sets, and the output links are indirectly, for example, through axle shafts and final drives, connected to the driving wheels of the vehicle, brake elements with the possibility of a differentiated braking effect on links of the gear part, and an electronic control system for brake elements associated with the control device for turning the vehicle, while the gear part is made with three cylindrical three-link planetary gear rows, while its input link is connected to links, at least re, two planetary gear sets, and the control system of the brake elements is made using the principle of SHIMD in friction contact pairs of brake elements [5. RU 2618830 C2, V60K 17/35, F16H 48/30, F16H 37/08, 05/11/2017, paras. 1 and 2 f-ly of the invention].
В качестве недостатка аналога можно отметить его относительную конструктивную сложность.As a disadvantage of the analogue, one can note its relative design complexity.
Наиболее близким аналогом заявляемого МРМ (выбран за прототип) является механизм распределения мощности в трансмиссии транспортного средства, содержащий связанный входным звеном с электродвигателем вспомогательный редуктор R1, выходное звено которого связано, в параллель, с управляемым дифференциалом и зубчатым планетарным редуктором R2 перераспределения силы тяги по полуосям x1 и x2 трансмиссии, выходное звено которого связано с одной из упомянутых полуосей, например х2, дисковые фрикционные муфты, управляемые, посредством гидравлического или электромагнитного приводов и электронной системы управления, взаимосвязанными с устройством управления поворотом транспортного средства, а также картер механизма [6. RU 2763002 С1, МПК (2006.01) В60К 17/35; F16H 48/30; F16H 37/08, 24.12.2021].The closest analogue of the claimed MRM (selected as a prototype) is a power distribution mechanism in the transmission of a vehicle, containing an auxiliary gearbox R1 connected by an input link with an electric motor, the output link of which is connected, in parallel, with a controlled differential and a gear planetary gearbox R2 for redistributing the traction force along the semiaxes x 1 and x 2 transmission, the output link of which is connected to one of the mentioned semi-axes, for example x 2 , disc friction clutches controlled by hydraulic or electromagnetic drives and an electronic control system, interconnected with the vehicle turning control device, as well as the mechanism housing [ 6. RU 2763002 C1, IPC (2006.01) V60K 17/35; F16H 48/30; F16H 37/08, 24.12.2021].
В нем редуктор R2 выполнен в виде двух планетарных рядов со сдвоенными сателлитами, при этом входное звено (1) редуктора R2 связано с эпициклом первого (левого) планетарного ряда, выходное звено (3) - с эпициклом второго (правого) ряда, а водила (4) и (5) этих рядов перекрестно связаны с солнечными шестернями соседних рядов и с управляемыми тормозами (Т3), (Т4), при этом предусмотрены фрикцион и тормоз на входе в дифференциал.In it, the gearbox R2 is made in the form of two planetary gear sets with double satellites, while the input link (1) of the gearbox R2 is connected to the epicycle of the first (left) planetary gear set, the output link (3) is connected to the epicycle of the second (right) row, and the carrier ( 4) and (5) of these rows are cross-connected with the sun gears of adjacent rows and with controlled brakes (T3), (T4), while a friction clutch and a brake are provided at the input to the differential.
Однако, несмотря на относительные (в сравнении с аналогом [5]) преимущества, прототип [6] обладает еще недостаточно высокими технико-эксплуатационными характеристиками в части простоты, компактности и массогабаритных характеристик, требований мехатроники и адаптированности к трансмиссии и всей энергосиловой установки к задачам создания таких легких высокоманевренных ТС, как багги и активные прицепы, преимущественно с тяговыми электродвигателями.However, despite the relative (in comparison with analogue [5]) advantages, the prototype [6] still has insufficiently high technical and operational characteristics in terms of simplicity, compactness and weight and size characteristics, mechatronics requirements and adaptation to the transmission and the entire power plant to the tasks of creating such light highly maneuverable vehicles as buggies and active trailers, mainly with traction motors.
Задача заключается в устранении указанных недостатков прототипа [6] и в улучшении технико-эксплуатационных (в приложении к шасси гражданских транспортных средств) или тактико-технических характеристик (в приложении к шасси военных и специальных транспортных средств).The task is to eliminate these shortcomings of the prototype [6] and to improve the technical and operational (as applied to the chassis of civilian vehicles) or performance characteristics (as applied to the chassis of military and special vehicles).
Решение поставленной задачи достигается тем, что в механизме распределения мощности в трансмиссии транспортного средства, содержащем связанный входным звеном 0 с двигателем вспомогательный редуктор R1, выходное звено x которого, разветвляясь, связано с управляемым дифференциалом и зубчатым планетарным редуктором R2 перераспределения силы тяги по полуосям x1 и x2 трансмиссии, выходное звено которого, в свою очередь, связано с одной из упомянутых полуосей, например х2, дисковые фрикционные муфты, управляемые, посредством гидравлического или электромагнитного приводов и электронной системы управления, взаимосвязанными с устройством управления поворотом транспортного средства, а также картер механизма, согласно изобретению, редуктор R2 выполнен в виде одиночного планетарного ряда, эпицикл которого заторможен постоянной связью с картером, а солнечная шестерня и водило связаны, в параллель, с входным 0 и выходным x звеньями через фрикционные муфты C01, C1x и С03, С3х соответственно, с возможностью независимого выборочного соединения этих звеньев планетарного ряда с полуосями x1 и x2 соответствующим включением упомянутых муфт.The solution of this problem is achieved by the fact that in the power distribution mechanism in the vehicle transmission, containing the auxiliary gearbox R1 connected by the
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):
- фрикционные муфты C01, С03 с одной стороны от упомянутого одиночного планетарного ряда и фрикционные муфты C1x, С3х с другой стороны от него могут быть попарно конструктивно объединены на основе одинаковых барабанов входного 0 и выходного x звеньев (это дополнительно рационализирует компоновку МРМ в целом, улучшает его массогабаритные характеристики, усиливая тем самым заявляемый технический результат);- friction clutches C 01 , C 03 on one side of the mentioned single planetary gear set and friction clutches C 1x , C 3x on the other side of it can be structurally combined in pairs based on the same drums of the
- при предыдущих признаках, попарно объединенные фрикционные муфты C01, С03 и C1x, С3х могут быть скомпонованы либо одна над другой, либо все в один ряд с единым типоразмером наружных дисков трения и единым типоразмером внутренних дисков трения (это в еще большей мере рационализирует конструкцию МРМ в части габаритов по ширине в первом случае, и по длине во втором случае);- with the previous signs, pairwise combined friction clutches C 01 , C 03 and C 1x , C 3x can be arranged either one above the other, or all in one row with a single size of external friction disks and a single size of internal friction disks (this is even more least rationalizes the design of the MRM in terms of dimensions in width in the first case, and in length in the second case);
- механизм может быть выполнен полностью схемно- и конструктивно симметричным относительно плоскости упомянутого одиночного планетарного ряда (это создает весьма благоприятные условия для унификации конструкции МРМ, а значит и дополнительного усиления заявляемого технического результата);- the mechanism can be made completely schematically and structurally symmetrical with respect to the plane of the mentioned single planetary gear set (this creates very favorable conditions for the unification of the MRM design, and hence the additional strengthening of the claimed technical result);
- механизм может быть скомпонован в едином картере, с образованием механического моноблока (это рационализирует конструкцию МРМ в части компактности и в большей сере отвечает конструкторской рекомендации модульности транспортного средства, что особенно важно для мобильных транспортных платформ).- the mechanism can be arranged in a single crankcase, with the formation of a mechanical monoblock (this rationalizes the MRM design in terms of compactness and in greater sulfur meets the design recommendation of the vehicle's modularity, which is especially important for mobile transport platforms).
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.
Четкое разграничение ограничительной и отличительной частей приведенных совокупностей существенных признаков, отражающее результаты сравнительного анализа заявляемого устройства с прототипом, соотносятся с мировым уровнем новизны технического решения. Мировой уровень новизны - первый из триады признаков (критериев) изобретения.A clear distinction between the restrictive and distinctive parts of the given sets of essential features, reflecting the results of a comparative analysis of the proposed device with the prototype, correlates with the world level of novelty of the technical solution. The world level of novelty is the first of the triad of features (criteria) of an invention.
Далее, совокупности отличительных существенных признаков заявляемого МРМ не является простой суммой известных технических результатов применения порознь известных компонентов устройства. Имеет место «сверхэффект» (в патентоведческом значении этого термина), который не был очевидным для специалиста из достигнутого уровня техники (разумеется, до рассмотрения заявляемого технического решения). С целым спектром дополнительных технико-эксплуатационных возможностей. Это убедительно демонстрирует изобретательский уровень разработки как второй из триады квалификационных признаков изобретения.Further, the set of distinctive essential features of the claimed MRM is not a simple sum of the known technical results of using separately known components of the device. There is a "super-effect" (in the patent meaning of this term), which was not obvious to a specialist from the state of the art (of course, before considering the proposed technical solution). With a whole range of additional technical and operational capabilities. This convincingly demonstrates inventive development as the second of the triad of invention qualifications.
Третий квалификационный признак, - промышленная применимость, - также неоспорим и вытекает, прежде всего, из того же накопленного опыта проектирования, производства и эксплуатации (практического использования) двух- и трехстепенных планетарных зубчатых механизмов, фрикционных элементов и систем управления трансмиссиями и их составными частями.The third qualifying feature - industrial applicability - is also undeniable and follows, first of all, from the same accumulated experience in design, production and operation (practical use) of two- and three-stage planetary gear mechanisms, friction elements and transmission control systems and their components.
Заявляемое устройство МРМ в трансмиссии ТС пояснено (на примере с межколесным дифференциалом, функционально совмещенным с механизмом распределения мощности в повороте) на чертежах (фиг. 1-3):The inventive MPM device in the transmission of the vehicle is explained (using the example of an interwheel differential functionally combined with the power distribution mechanism in the turn) in the drawings (Fig. 1-3):
на фиг. 1 показана обобщающая блок-схема заявляемого МРМ (устройства) где 0 - входное звено (от электро- или иного двигателя транспортного средства) редуктора R1; R1 - зубчатый планетарный редуктор вспомогательный; х - выходное звено редуктора R1; R2 - зубчатый планетарный редуктор перераспределения силы тяги по полуосям («по бортам»); D* - дифференциал (межколесный управляемый); x1 и x2 - соответственно, левая и правая полуоси транспортного средства; А - точка разветвления потока мощности на выходе редуктора R1 (в привязке к конструкции и функционала дифференциала D*);in fig. 1 shows a general block diagram of the proposed MPM (device) where 0 is the input link (from an electric or other vehicle engine) of the gearbox R1; R1 - auxiliary planetary gear; x - output link of the gearbox R1; R2 - planetary gear reducer for redistribution of traction force along the semi-axes ("along the sides"); D* - differential (cross-wheel controlled); x 1 and x 2 - respectively, the left and right axles of the vehicle; A is the branching point of the power flow at the output of the gearbox R1 (in relation to the design and functionality of the differential D*);
на фиг. 2 - первый частный случай (первый пример, МРМ-1) кинематической схемы редукторной части R2 заявляемого МРМ (устройства), где, в дополнение к обозначениям на фиг. 1, C01, С03, C1x. С3х - дисковые фрикционные муфты (сцепления); k - внутреннее передаточное отношение планетарного ряда;in fig. 2 - the first special case (the first example, MRM-1) of the kinematic diagram of the gear part R2 of the claimed MRM (device), where, in addition to the notation in FIG. 1, C 01 , C 03 , C 1x . C 3x - disc friction clutches (clutches); k - internal gear ratio of the planetary gear set;
на фиг. 3 - второй частный случай (первый пример, МРМ-2) кинематической схемы редукторной части R2 заявляемого МРМ (устройства), где обозначения аналогичны обозначениям на фиг. 2.in fig. 3 - the second special case (the first example, MRM-2) of the kinematic diagram of the gear part R2 of the claimed MRM (device), where the designations are similar to those in FIG. 2.
На фигурах 1-3 позициями обозначены:In figures 1-3 positions are indicated:
1 (0*) - выходное звено редуктора R1; 2 (0*) - входное звено дифференциала D*; 3 (0*) - входное звено редуктора R2; 4 - выходное звено редуктора R2; 5 - картер (корпус) МРМ; 6, 7, 8 - соответственно, эпицикл, солнечная шестерня и водило планетарного ряда в составе редуктора R2.1 (0*) - output link of the gearbox R1; 2 (0*) - input link of the differential D*; 3 (0*) - input link of the reducer R2; 4 - output link of the gearbox R2; 5 - crankcase (case) MRM; 6, 7, 8 - respectively, the epicycle, the sun gear and the carrier of the planetary gear set as part of the gearbox R2.
Механизм распределения мощности (МРМ) в трансмиссии транспортного средства по любому из заявляемых примеров конструктивного исполнения (МРМ-1 и МРМ-2) содержит (см. фиг. 1) связанный входным звеном 0 с электро- или иным двигателем (не показан) вспомогательный редуктор R1 (например, двухступенчатую планетарную коробку передач), выходное звено 1 (0*) которого разветвляется в точке А (в привязке к конструкции и функционала упоминаемого далее дифференциала D*); связано, в параллель, с управляемым дифференциалом D* (его входом 2) и зубчатым планетарным редуктором R2 перераспределения силы тяги по полуосям x1 и х2 трансмиссии (его входом 3), выходное звено 4 которого связано с одной из упомянутых полуосей (x1, х2), например х2.The power distribution mechanism (MRM) in the transmission of a vehicle according to any of the claimed design examples (MRM-1 and MRM-2) contains (see Fig. 1) an auxiliary gearbox connected by an
Предусмотрены также (см. фиг. 2, 3) дисковые фрикционные муфты (сцепления) C01, C1x, С03, С3х, управляемые, посредством гидравлического или электромагнитного привода и электронной системы управления, взаимосвязанных с устройством управления поворотом (УУП) ТС (упомянутые приводы, система и УУП не показаны), а также картер (корпус) 5 МРМ (см. фиг. 1-3).There are also (see Fig. 2, 3) disc friction clutches (clutches) C 01 , C 1x , C 03 , C 3x , controlled by means of a hydraulic or electromagnetic drive and an electronic control system, interconnected with the steering control device (UUP) of the vehicle (mentioned drives, system and UUP are not shown), as well as the crankcase (case) 5 MPM (see Fig. 1-3).
Редуктор R2 выполнен (см. фиг. 2, 3) в виде одиночного планетарного ряда, эпицикл 6 которого заторможен постоянной связью с картером 5, а солнечная шестерня 7 и водило 8 связаны, в параллель, с входным 0* и выходным x звеньями через фрикционные муфты C01, C1x и С03, С3х соответственно, с возможностью независимого выборочного соединения этих звеньев планетарного ряда с полуосями x1 и х2 соответствующим включением упомянутых муфт.The reducer R2 is made (see Fig. 2, 3) in the form of a single planetary gear set, the
Фрикционные муфты C01, С03 с одной стороны от упомянутого одиночного планетарного ряда и фрикционные муфты C1x, С3х с другой стороны от него могут быть попарно конструктивно объединены на основе одинаковых барабанов входного 0 и выходного x звеньев.Friction clutches C 01 , C 03 on one side of the mentioned single planetary gear set and friction clutches C 1x , C 3x on the other side of it can be structurally combined in pairs based on identical drums of
При этом попарно объединенные фрикционные муфты C01, С03 и C1x, С3х могут быть скомпонованы либо одна над другой (см. фиг. 2), либо все в один ряд с единым типоразмером наружных дисков трения и единым типоразмером внутренних дисков трения (см. фиг. 3).In this case, pairwise combined friction clutches C 01 , C 03 and C 1x , C 3x can be arranged either one above the other (see Fig. 2), or all in one row with a single size of external friction disks and a single size of internal friction disks ( see Fig. 3).
МРМ может быть скомпонован (расположен) как в составном, так и в едином картере (корпусе), с образованием механического моноблока (механического модуля). Последний частный случай предпочтителен, особенно для малогабаритных мобильных платформ.MRM can be arranged (located) both in a composite and in a single crankcase (case), with the formation of a mechanical monoblock (mechanical module). The last special case is preferable, especially for small mobile platforms.
Для максимизации технико-эксплуатационных возможностей заявляемого устройства МРМ рекомендуется его применение совместно с устройствами шасси транспортных средств, обеспечивающими реверсирование входного звена 0 МРМ или его редукторов R1 или R2. Это могут быть, например, как реверсивный тяговый электродвигатель, так и реверс (встроенный в одно из описываемых устройств или установленных вне них).To maximize the technical and operational capabilities of the proposed MRM device, it is recommended to use it in conjunction with vehicle chassis devices that provide reversal of the
C01, С03, C1x, С3х, как элементы управления МРМ в составе R2, имеют гидравлический или электромеханический привод.C 01 , C 03 , C 1x , C 3x , as MPM controls in R2, have a hydraulic or electromechanical drive.
Для контроля за работой МРМ, на выходных звеньях x1, х2 устанавливают датчики частоты вращения (например, датчики Холла или датчики индукционные) - аналогично схеме прототипа (см. [5], фиг. 1).To control the operation of the MRM, on the output links x 1 , x 2 install speed sensors (for example, Hall sensors or induction sensors) - similar to the prototype circuit (see [5], Fig. 1).
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 работает следующим образом, под электронным управлением.The device operates as follows, under electronic control.
Работа по принципиальной схеме (рис. 1): мощность подводится к редуктору R1 от двигателя через звено 0, а снимается со звена 0*. Редуктор R1 выполняет функцию трансформирующего механизма в трансмиссии: обеспечивает адаптацию двигателя к дорожным условиям.Work according to the principle diagram (Fig. 1): power is supplied to the gearbox R1 from the engine through
На выходе из редуктора R1 поток мощности разветвляется (точка А разветвления). От звена 0* мощность подводится к коробке дифференциала D* (или входному звену 2, выполняющему дистрибутивную функцию планетарного механизма - см. конкретное устройство дифференциала D*, например, в прототипе [6]), и ведущему звену 3 редуктора R2 (см. фиг. 1).At the outlet of the reducer R1, the power flow bifurcates (branch point A). From
Если управление распределением мощности отключено, дифференциал D* делит момент между звеньями х1 и х2 поровну, а редуктор R2 это соотношение не изменяет. Звенья х1 и х2 являются выходными для механизма в целом и опосредованно связаны с ведущими колесами ТС.If the power distribution control is disabled, the differential D* divides the moment equally between the links x1 and x2, and the gearbox R2 does not change this ratio. Links x1 and x2 are output for the mechanism as a whole and are indirectly connected with the driving wheels of the vehicle.
Если управление распределением мощности активно, редуктор R2 увеличивает или уменьшает момент на звене х2 через звено 4 (х).If power distribution control is active, gear R2 increases or decreases the torque on link x2 via link 4(x).
Если реализуется поворот с нулевым радиусом, дифференциал D* переводится в режим инверсии: с помощью входящих в его состав элементов управления обеспечивается значение передаточного отношения между полуосями х1 и х2, равное (-1). В этом случае коробка дифференциала остановлена, звено х2 вращается с угловой скоростью, определенной кинематикой редуктора R2, а звено х1 - с угловой скоростью равной по модулю угловой скорости х2 и противоположной по знаку. Если редуктор R2 обеспечивает два режима работы, можно реализовать два скоростных режима поворота в одну сторону. Для поворота в противоположную сторону необходимо либо реверсировать двигатель, либо предусмотреть реверс в составе редуктора R1.If a turn with a zero radius is implemented, the D* differential is switched to the inversion mode: with the help of the controls included in it, the value of the gear ratio between the semiaxes x1 and x2 is equal to (-1). In this case, the differential box is stopped, link x2 rotates with an angular velocity determined by the kinematics of the gearbox R2, and link x1 - with an angular velocity equal in magnitude to the angular velocity x2 and opposite in sign. If the gearbox R2 provides two modes of operation, it is possible to implement two speed modes of rotation in one direction. To turn in the opposite direction, it is necessary either to reverse the engine, or to provide a reverse as part of the gearbox R1.
Если необходимо заблокировать дифференциал D*, это выполняется традиционным способом: включением фрикциона, связывающего два основных звена планетарного механизма (не показано).If it is necessary to block the differential D *, this is done in the traditional way: by turning on the friction clutch connecting the two main links of the planetary mechanism (not shown).
Работа устройства по рис. 2 и рис. 3 принципиально не различается. Отличия носят компоновочный характер и относятся к особенностям конструкции фрикционов C01, С03, C1x, С3х. Преимуществом варианта по рис. 3 является возможность выполнить конструкцию муфты по «бесфлаттерной» схеме [см. RU 2618661 С1, МПК F16D 21/00, F16D 64/04, F16D 13/52, F16D 13/69, F16D 25/0638, 05.05.2017 «Бесфлаттерная многодисковая фрикционная муфта для соединения валов привода с возможностью разнонаправленного их вращения»].The operation of the device according to fig. 2 and fig. 3 is fundamentally different. The differences are of a layout nature and relate to the design features of the clutches C 01 , C 03 , C 1x , C 3x . The advantage of the variant according to Fig. 3 is the ability to design the clutch according to the "flutter-free" scheme [see. RU 2618661 C1, IPC F16D 21/00, F16D 64/04, F16D 13/52, F16D 13/69, F16D 25/0638, 05/05/2017 "Flutterless multi-plate friction clutch for connecting drive shafts with the possibility of their multidirectional rotation"].
Поток мощности от ведущего звена 0* подводится к входному звену 3.The power flow from the leading
Если редуктор R2 не используется, все элементы управления отключены, выходное звено 4 вращается без нагрузки.If gear R2 is not used, all controls are disabled,
В режиме управления распределением мощности механизм реализует два варианта передаточного отношения: «прямое» (обозначим u) и «обратное» (обозначим 1/u), что соответствует повороту в противоположные стороны.In the power distribution control mode, the mechanism implements two gear ratio options: "direct" (let's denote u) and "reverse" (let's denote 1/u), which corresponds to rotation in opposite directions.
При повороте в одну сторону включают муфты C01 и С3х. Мощность подводится к солнечной шестерне 7 механизма, а снимается с водила 8 через звено 4. Эпицикл 6 механизма, как жестко связанный с картером 5, не вращается на всех режимах работы.When turning in one direction, the C 01 and C 3x couplings are turned on. Power is supplied to the
При повороте в противоположную сторону включают муфты С03 и C1x. Мощность подводится от звена 3 к водилу 8, а снимается с солнечной шестерни 7 через звено 4.When turning in the opposite direction, the couplings C 03 and C 1x are switched on. Power is supplied from
Управление буксованием фрикционных муфт более трудно реализовать, чем для тормозов. Поэтому муфты работают в режиме включено/выключено, а плавное изменение скорости буксования обеспечивается за счет управления буксованием тормозов в редукторе R1 (не показаны).The slip control of friction clutches is more difficult to implement than for brakes. Therefore, the clutches operate in the on/off mode, and a smooth change in the slipping speed is provided by controlling the slipping of the brakes in the gearbox R1 (not shown).
При прямолинейном движении транспортного средства (ТС), в зависимости от дорожных условий (сопротивление окружающей среды), в редукторе R1 «работает» соответствующая ступень передаточного отношения (передача). Поскольку эта редукция, как правило (см. прототип [6]) при этом невелика (основная часть потребных передаточных чисел больше единицы конструктивно перенесена на бортовые передачи за выходными звеньями редуктора R2 или непосредственно перед ведущими колесами или в их ступицах), или соразмерна с ней, что зависит от конкретных проектов, установленный за редуктором R1 редуктор R2 загружен незначительно увеличенным (на величину максимального передаточного отношения R1) крутящим моментом. Это определяет умеренность массогабаритных его показателей. Забегая вперед, отметим, что в бортовых передачах крутящие моменты повышаются до требуемого значения на ведущих колесах. При эксплуатационной необходимости (целесообразности) наряду с управлением режимом работы двигателя, переключают режим R1 (при его выполнении двух- или более ступенчатым).When the vehicle (TC) moves in a straight line, depending on the road conditions (environmental resistance), the corresponding gear ratio stage (gear) “works” in the gearbox R1. Since this reduction, as a rule (see prototype [6]), is small (the main part of the required gear ratios greater than one is structurally transferred to the final drives behind the output links of the gearbox R2 or directly in front of the drive wheels or in their hubs), or is commensurate with it , which depends on specific projects, the gearbox R2 installed behind the gearbox R1 is loaded with a slightly increased (by the value of the maximum gear ratio R1) torque. This determines the moderation of its weight and size indicators. Looking ahead, we note that in the final drives, the torques increase to the required value on the drive wheels. In case of operational necessity (expediency), along with the control of the engine operation mode, the R1 mode is switched (when it is performed in two or more steps).
МРМ перераспределяет мощности между ведущими колесами (соответственно, произведения крутящего момента на частоту вращения - M1 ω1 и М2 ω2) по командам системы управления.MRM redistributes power between the drive wheels (respectively, the product of torque and speed - M 1 ω 1 and M 2 ω 2 ) on the commands of the control system.
Временное отключение двигателя от ведущих колес, с возможностью буксировки транспортного средства. Для этого выключают все муфты С01, С03, C1x, С3х (при этом обязательна нейтраль в редукторе R1).Temporary disconnection of the engine from the drive wheels, with the possibility of towing the vehicle. To do this, turn off all couplings C 01 , C 03 , C 1x , C 3x (in this case, the neutral in the gearbox R1 is required).
На основании изложенного в описании, можно резюмировать, что заявляемое устройство, независимо от выбора того или иного частного примера схемы и конструкции (МРМ-1, МРМ-2 и т.д.), позволяет устранить отмеченные выше недостатки прототипа и улучшить технико-эксплуатационные (в приложении к шасси гражданских ТС) или тактико-технические (в приложении к шасси военных и специальных ТС) характеристики. 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 example of the scheme and design (MRM-1, MRM-2, etc.), allows you to eliminate the above disadvantages of the prototype and improve technical and operational (appended to the chassis of civilian vehicles) or tactical and technical (appended to the chassis of military and special vehicles) characteristics.
Claims (6)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2789152C1 true RU2789152C1 (en) | 2023-01-30 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5518463A (en) * | 1993-04-16 | 1996-05-21 | Honda Giken Kogyo Kabishiki Kaisha | Torque distributing mechanism for differential |
US6056660A (en) * | 1996-11-22 | 2000-05-02 | Mimura; Kenji | Differential gear |
JP2006046495A (en) * | 2004-08-04 | 2006-02-16 | Toyoda Mach Works Ltd | Differential device |
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 |
---|---|---|---|---|
US5518463A (en) * | 1993-04-16 | 1996-05-21 | Honda Giken Kogyo Kabishiki Kaisha | Torque distributing mechanism for differential |
US6056660A (en) * | 1996-11-22 | 2000-05-02 | Mimura; Kenji | Differential gear |
JP2006046495A (en) * | 2004-08-04 | 2006-02-16 | Toyoda Mach Works Ltd | Differential device |
RU2763002C1 (en) * | 2021-08-23 | 2021-12-24 | Роман Юрьевич Добрецов | Power distribution mechanism in vehicle transmission |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7000717B2 (en) | Output power split hybrid electric drive system | |
RU2252888C1 (en) | Drive for vehicle with controlled slipping | |
KR100418730B1 (en) | Connecting device between left and right wheel of vehicle | |
US8047941B2 (en) | Drive unit for continuously variable rotational speed control and its use | |
CA2363653A1 (en) | Hydro-mechanical continuously variable transmission | |
KR102374192B1 (en) | differential | |
US11193560B1 (en) | Work vehicle multi-speed drive assembly with bifurcated clutches | |
US4841804A (en) | Automatic transmission for motor vehicles | |
JPS6130933B2 (en) | ||
US20060019787A1 (en) | Electro-hydrodynamic superposition steering system | |
EP0137264B1 (en) | Driveline for a track-laying vehicle | |
CN103318247B (en) | A kind of engineering machinery and transfer thereof | |
RU2789152C1 (en) | Power distribution mechanism in vehicle transmission | |
RU2618830C2 (en) | Power distribution mechanism of the vehicle transmission system | |
RU2763002C1 (en) | Power distribution mechanism in vehicle transmission | |
KR101925223B1 (en) | Hybrid transmission | |
WO2023206720A1 (en) | Electric drive axle and automobile | |
KR20210035967A (en) | Device for torque vectoring | |
RU2796857C1 (en) | Transmission of sectional wheeled machine, preferably an articulated tractor | |
RU2648527C1 (en) | Universal electromechanical transmission | |
RU2785499C1 (en) | Center differential power distribution | |
Dobretsov et al. | Principles of constructing the structure and determining the main parameters of the electromechanical drive wheel drive module | |
CN114248617A (en) | Work vehicle drive with multiple motor and torque combination assemblies | |
Chajkin et al. | Mechanisms of power distribution: principles of kinematic and force analysis | |
Dobretsov et al. | Power distribution mechanisms with friction control in the transmission of a road train with an active trailer-dissolution |