RU2153424C2

RU2153424C2 - Final drive

Info

Publication number: RU2153424C2
Application number: RU98107692/28A
Authority: RU
Inventors: В.И. Некрасов
Original assignee: Тюменский государственный нефтегазовый университет
Priority date: 1998-04-21
Filing date: 1998-04-21
Publication date: 2000-07-27

Abstract

FIELD: transport engineering. SUBSTANCE: proposed final drive has two intermeshed driving gears and two driven gear wheels, differential, planetary mechanism and two clutches. One driven gear wheel is in meshing with epicyclic wheel of planetary mechanism to transmit rotation to differential. Second driven gear wheel is connected with sun gear of planetary mechanism by tubular shaft. One of clutches is designed for selective engagement of second driving gear with housing or with driving shaft. Second clutch is designed for temporary connection of differential housing with one of driven gear wheels. EFFECT: enlarged kinematic capabilities of final drive at small dimensions and mass. 2 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к трансмиссии транспортных машин. The invention relates to transport engineering, to the transmission of transport vehicles.

Известны двухступенчатые главные передачи (ГП), содержащие опоры, валы, шестерни, муфту переключения, совмещенные с межколесным дифференциалом, применяемые на отечественных и зарубежных автомобилях. (Автомобили: Конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия. Под. ред. А.И.Гришкевича. -Мн.: Высш.шк., 1985.- 240 c.)
Такие агрегаты имеют ограниченные кинематические возможности и значительную металлоемкость.Known two-stage main gears (GP), containing bearings, shafts, gears, a clutch combined with a cross-axle differential, used on domestic and foreign cars. (Cars: Design, construction and calculation. Transmission. Under the editorship of A.I. Grishkevich. -M .: Higher school, 1985.- 240 p.)
Such aggregates have limited kinematic capabilities and significant metal consumption.

Наиболее близкой к предлагаемой ГП является двухступенчатая ГП опытной модели автомобиля МАЗ-500А (см. там же рис. 7.10, 224 c.). Closest to the proposed GP is a two-stage GP experimental model of the MAZ-500A (see ibid. Fig. 7.10, 224 c.).

ГП состоит из корпуса с размещенными в нем ведущим валом, выполненным вместе с ведущей конической шестерней, зацепленной с ведомой шестерней (колесом). Это колесо закреплено на корпусе, в котором расположены планетарный механизм и дифференциал (см. там же рис. 7.9, 223 c.). Внутри ведомого конического колеса выполнено эпициклическое колесо планетарного редуктора (ПР), которое сателлитами сообщается с водилом ПР, закрепленным на корпусе дифференциала. Солнечная шестерня ПР выполнена вместе с зубчатым венцом муфты переключения. ПР реализует две передачи: первая - замедляющая, когда солнечная шестерня остановлена зубчатым венцом относительно корпуса ведущего моста, вторая - прямая, когда ПР блокируется осевым перемещением солнечной шестерни до зацепления с зубчатым венцом водила. GP consists of a housing with a drive shaft placed in it, made together with a bevel pinion gear engaged with a driven gear (wheel). This wheel is fixed on the housing in which the planetary gear and differential are located (see ibid. Fig. 7.9, 223 c.). Inside the driven bevel wheel, an epicyclic planetary gear wheel (PR) is made, which is connected by satellites to the carrier of the PR mounted on the differential case. The sun gear PR is made together with the ring gear of the clutch. The PR implements two gears: the first is slowing down when the sun gear is stopped by the gear with respect to the drive axle housing, the second is the direct when the PR is blocked by axial movement of the sun gear until it engages with the gear ring of the carrier.

Такая ГП имеет ограниченные кинематические возможности - передаточное число ПР на низшей передаче составляет только 1,391. Передаточное число ГП в целом без ПР равно 7,24 и 10,1 при понижающей передаче в ПР. ГП имеет значительную массу и габариты, т.к. помимо центрального редуктора содержит еще два колесных редуктора с остановленным водилом (см. там же рис. 7.8б, 221 с. ). Such a GP has limited kinematic capabilities - the gear ratio of PR in lower gear is only 1.391. The gear ratio of the GP as a whole without PR is 7.24 and 10.1 with a downshift in the PR. GP has a significant mass and dimensions, because in addition to the central gearbox, it contains two more wheel gearboxes with the carrier stopped (see ibid. Fig. 7.8b, 221 pp.).

Задачей изобретения является расширение кинематических возможностей ГП при малых габаритах и массе. The objective of the invention is to expand the kinematic capabilities of the GP with small dimensions and weight.

Технический результат достигается тем, что она снабжена второй шестерней, свободно установленной на ведущем валу, дополнительным зубчатым колесом, зацепленным со второй шестерней и соединенным трубчатым валом с солнечной шестерней планетарного механизма, муфтой, расположенной между ведущей шестерней и второй ведущей шестерней для выборочного соединения второй ведущей шестерни с картером или ведущим валом, а муфта блокировки звеньев планетарного механизма установлена на корпусе дифференциала для его временного соединения с ведомым зубчатым колесом. The technical result is achieved by the fact that it is equipped with a second gear that is freely mounted on the drive shaft, an additional gear wheel engaged with the second gear and connected by a tubular shaft with the planet gear sun gear, a clutch located between the drive gear and the second drive gear for selectively connecting the second drive gear gears with a crankcase or drive shaft, and a clutch for locking the links of the planetary mechanism is mounted on the differential housing for its temporary connection with the follower ubchatym wheel.

На фиг. 1 изображена схема трехступенчатой ГП с коническими шестернями привода ПР. In FIG. 1 shows a diagram of a three-stage GP with bevel gears of the PR drive.

На фиг. 2 - с цилиндрическими шестернями. In FIG. 2 - with spur gears.

В картере ГП 1 установлен ведущий вал 2, на котором закреплена ведущая шестерня 3 и свободно установлена вторая ведущая шестерня 4. Между этими шестернями на венце вала второй шестерни расположена муфта 5 выборочного соединения шестерни 4 с картером 1 или ведущим валом 2. Шестерня 4 зацеплена с дополнительным ведомым зубчатым колесом 6, соединенным трубчатым валом 7 с солнечной шестерней 8 (а). Шестерня 3 зацеплена с ведомым зубчатым колесом 9, соединенным с эпициклическим колесом 10 (в) ПР. Сателлиты ПР 11 установлены на водиле 12 и зацеплены с солнечной шестерней 8 и эпициклическим колесом 10. Водило 12 (h) закреплено на корпусе дифференциала 13, на оси (крестовине) 14 которого установлены сателлиты дифференциала 15, зацепленные с полуосевыми шестернями 16 и 17, закрепленными на полуосях 18 и 19. Муфта 20 временного соединения ведомого колеса 9 с дифференциалом расположена на корпусе дифференциала 13, ползун 21 соединяет муфты 5 и 20 (см. фиг. 2). In the crankcase of GP 1, a drive shaft 2 is mounted, on which a drive gear 3 is fixed and a second drive gear 4 is freely mounted. Between these gears on the shaft of the second gear shaft is a clutch 5 for selectively connecting gear 4 to the crankcase 1 or drive shaft 2. Gear 4 is engaged with additional driven gear 6, connected by a tubular shaft 7 with the sun gear 8 (a). The gear 3 is engaged with the driven gear 9 connected to the epicyclic wheel 10 (c) PR. The PR 11 satellites are mounted on the carrier 12 and engaged with the sun gear 8 and the epicyclic wheel 10. The carrier 12 (h) is mounted on the differential housing 13, on the axis (crosspiece) 14 of which the differential gears 15 are mounted, engaged with the semi-axial gears 16 and 17, fixed on the axles 18 and 19. The coupling 20 of the temporary connection of the driven wheel 9 with the differential is located on the differential case 13, the slider 21 connects the couplings 5 and 20 (see Fig. 2).

Шестерни привода ПР могут быть как коническими (гипоидными), так и цилиндрическими (см. фиг. 1 и 2); возможно применение дифференциала любого типа: конического, цилиндрического, повышенного трения и т.д. PR drive gears can be either conical (hypoid) or cylindrical (see Figs. 1 and 2); it is possible to use a differential of any type: conical, cylindrical, increased friction, etc.

Работа ГП осуществляется следующим образом. The work of the GP is as follows.

I передача ("ползучая" скорость). I gear ("creeping" speed).

Муфта 20 разобщает эпициклическое колесо 10 с ведомым колесом 9 от корпуса дифференциала 13. Муфта 5 в верхнем положении (см. фиг. 1) или в левом положении (см. фиг. 2) соединяет вторую ведущую шестерню 4 с ведущим валом 2. The coupling 20 divides the epicyclic wheel 10 with the driven wheel 9 from the differential housing 13. The coupling 5 in the upper position (see Fig. 1) or in the left position (see Fig. 2) connects the second drive gear 4 with the drive shaft 2.

Крутящий момент поступает по ведущему валу 2 на обе ведущие шестерни и разделяется на два потока. Один поток от шестерни 4 передается на ведомое колесо 6, по трубчатому валу 7 на солнечную шестерню 8 (а) и сателлиты 11. Второй поток поступает от шестерни 3 на ведомое колесо 9, которое будет вращаться в противоположном направлении по сравнению с колесом 6, далее на эпициклическое колесо 10 и сателлиты 11. Оба потока суммируются на водило 12, передаются на корпус дифференциала 13, ось 14 и сателлитами 15 разделяются на два потока тока: шестерню 16 и полуось 18, шестерню 17 и полуось 19. Torque is supplied through the drive shaft 2 to both drive gears and is divided into two streams. One stream from gear 4 is transmitted to the driven wheel 6, along the tubular shaft 7 to the sun gear 8 (a) and satellites 11. The second stream comes from gear 3 to the driven wheel 9, which will rotate in the opposite direction compared to wheel 6, then on the epicyclic wheel 10 and the satellites 11. Both streams are summed to the carrier 12, transmitted to the differential housing 13, the axis 14 and the satellites 15 are divided into two current streams: gear 16 and half shaft 18, gear 17 and half shaft 19.

Скорость вращения водила и связанного с ним корпуса дифференциала описывается следующей зависимостью:
n_h=И_ha ^в•n_a+И_hв ^a •n_в=1/(K+1)•n_a+K/(K+1)•n_в,
где И_ha ^в - передаточное число ПР при оставленном эпициклическом колесе и передаче усилия от водила на солнечную шестерню;
n_a - скорость вращения солнечной шестерни;
И_hв ^a - передаточное число ПР при остановленной солнечной шестерне и передаче усилия от водила к эпициклическому колесу;
n_в - скорость вращения эпициклического колеса;
K - внутренний параметр ПР, равный отношению числа зубьев эпициклического колеса к числу зубьев солнечной шестерни.The rotation speed of the carrier and the differential case associated with it is described by the following relationship:
n _h = And _ha ⁱⁿ • n _a + And _{h in} ^a • n _in = 1 / (K + 1) • n _a + K / (K + 1) • n _in ,
where And _ha ⁱⁿ - gear ratio PR with the left epicyclic wheel and the transfer of force from the carrier to the sun gear;
n _a is the speed of rotation of the sun gear;
And _hв ^a - gear ratio PR with the sun gear stopped and the transmission of force from the carrier to the epicyclic wheel;
n _in - the speed of rotation of the epicyclic wheel;
K is the internal parameter PR equal to the ratio of the number of teeth of the epicyclic wheel to the number of teeth of the sun gear.

Например, если принять скорость вращения ведущего вала n₂=1000 об/мин и применить ПР с K=2,5; зубчатую пару 4-6 с передаточным числом 1,4; а зубчатую пару 3-9 с передаточным числом 3,0, то скорость вращения водила и корпуса дифференциала составит
n_h=1/3,5•(-1000/1,4)+2,5/3,5•(1000/3,0)=34,01,
а передаточное число ГП-И₀=1000/34,01=29,4.For example, if we take the rotation speed of the drive shaft n ₂ = 1000 rpm and apply PR with K = 2.5; gear pair 4-6 with a gear ratio of 1.4; and a gear pair 3-9 with a gear ratio of 3.0, then the rotation speed of the carrier and differential case will be
n _h = 1 / 3,5 • (-1000 / 1,4) + 2,5 / 3,5 • (1000 / 3,0) = 34,01,
and the gear ratio GP-I ₀ = 1000 / 34.01 = 29.4.

При увеличении передаточного числа зубчатой пары 3-9 общее передаточное число ГП вначале возрастает, а затем направление вращения ведомого звена изменяется и его величина уменьшается. With an increase in the gear ratio of the gear pair 3–9, the total gear ratio of the HP increases first, and then the direction of rotation of the driven link changes and its value decreases.

II передача - И_вh ^a•И_3-9 = Z₉(K+1)/Z₃K.II gear - And _in ^a • And _3-9 = Z ₉ (K + 1) / Z ₃ K.

Переключаем муфту 5 в среднее положение, в этом случае муфта 5 останавливает относительно картера 1 вторую шестерню 4, зацепленное с ней ведомое колесе 6 и соединенную с ним трубчатым валом 7 солнечную шестерню 8 (а). We switch the clutch 5 to the middle position, in this case the clutch 5 stops the second gear 4 relative to the crankcase 1, the driven gear 6 engaged with it and the sun gear 8 (a) connected to it by a tubular shaft 7.

Крутящий момент с ведущего вала 2 передается зубчатой парой 3-9 на эпициклическое колесо 10 и сателлиты 11. Сателлиты 11, обкатываясь по остановленной солнечной шестерне 8, увлекают за собой водило 12, корпус дифференциала 13 и далее, как на предыдущей передаче. The torque from the drive shaft 2 is transmitted by a gear pair 3-9 to the epicyclic wheel 10 and the satellites 11. The satellites 11, rolling around on the stopped sun gear 8, carry the carrier 12, the differential case 13 and beyond, as in the previous gear.

Передаточное число ПР - И_вh ^a = (К+1)/К = 3,5/2,5 = 1,4. Передаточное число ГП в целом равно произведению передаточных чисел ПР и зубчатой пары 3-9 И₀=1,4•3,0=4,2.The gear ratio PR - And _b ^a = (K + 1) / K = 3.5 / 2.5 = 1.4. The gear ratio of the GP as a whole is equal to the product of the gear ratios of PR and the gear pair 3–9 AND ₀ = 1.4 • 3.0 = 4.2.

III передача (без ПР). III gear (without PR).

Муфты 5 и 20 в положении III. Муфта 5 разъединяет ведущий вал 2 от шестерни 4. Муфта 20 соединяет корпус дифференциала 13 с ведомым колесом 9. Clutches 5 and 20 in position III. The clutch 5 disconnects the drive shaft 2 from the gear 4. The clutch 20 connects the differential housing 13 to the driven wheel 9.

Передаточное число ГП И₀ = Z₉/Z₃.The gear ratio of the GP And ₀ = Z ₉ / Z ₃ .

Величина передаточных чисел ГП на различных передачах и их знак зависят от передаточных чисел зубчатых пар 3-9, 4-6, расположения ведомых колес относительно ведущих шестерен (справа или слева, внутреннее зацепление или наружнее), а также от величины внутреннего параметра ПР. The magnitude of the gear ratios of the GP in various gears and their sign depend on the gear ratios of the gear pairs 3-9, 4-6, the location of the driven wheels relative to the drive gears (right or left, internal gearing or external), as well as the magnitude of the internal PR parameter.

Экономический эффект выражается в расширении кинематических возможностей агрегата за счет увеличения передаточного числа низшей передачи (13 и более) и диапазона передаточных чисел двух передач при малых габаритах и массе, т. к. эти возможности реализуются двумя зубчатыми парами, одним ПР и дифференциалом, выполненными в одном картере. Прототип имеет значительно большую металлоемкость и габариты - три ПР, пару конических шестерен и дифференциал, выполненные в разных корпусах, и реализует меньшие кинематические возможности. The economic effect is expressed in expanding the kinematic capabilities of the unit by increasing the gear ratio of the lower gear (13 or more) and the gear ratio of the two gears with small dimensions and weight, because these capabilities are realized by two gear pairs, one PR and a differential made in one crankcase. The prototype has significantly greater metal consumption and dimensions - three PRs, a pair of bevel gears and a differential, made in different cases, and implements less kinematic possibilities.

Claims

Главная передача, содержащая картер, расположенные в нем дифференциал, планетарный механизм, включающий в себя эпициклическое колесо, солнечную шестерню, закрепленную на трубчатом валу, соединенное с корпусом дифференциала водило с сателлитами, ведущий вал с закрепленной на нем ведущей шестерней, ведомое зубчатое колесо, соединенное с эпициклическим колесом для передачи вращения дифференциалу через планетарный механизм, и муфту блокировки звеньев планетарного механизма, отличающаяся тем, что она снабжена второй шестерней, свободно установленной на ведущем валу, дополнительным зубчатым колесом, зацепленным со второй шестерней и соединенным трубчатым валом с солнечной шестерней планетарного механизма, муфтой, расположенной между ведущей шестерней и второй ведущей шестерней для выборочного соединения второй ведущей шестерни с картером или ведущим валом, а муфта блокировки звеньев планетарного механизма установлена на корпусе дифференциала для его временного соединения с ведомым зубчатым колесом. The main gear containing the crankcase, the differential located in it, the planetary mechanism, which includes an epicyclic wheel, a sun gear mounted on a tubular shaft, connected to the differential case, a carrier with satellites, a drive shaft with a drive gear fixed to it, a driven gear connected with an epicyclic wheel for transmitting rotation to the differential through a planetary mechanism, and a clutch for locking the links of the planetary mechanism, characterized in that it is equipped with a second gear, loosely mounted mounted on the drive shaft, an additional gear wheel engaged with the second gear and connected by a tubular shaft with the planet gear sun gear, a coupling located between the drive gear and the second drive gear for selectively connecting the second drive gear to the crankcase or drive shaft, and the planetary link blocking clutch the mechanism is mounted on the differential case for its temporary connection with the driven gear.