RU2219076C1 - Wheeled vehicle stepless transmission - Google Patents

Abstract

FIELD: transport engineering. SUBSTANCE: proposed stepless transmission of wheeled vehicle consists of power set including engine unit with electronic control unit and clutch, propeller shaft, two variable-speed drives with devices changing radius of rolling over drive pulleys, two final drives with self-locking differentials, two rear wheel axle- shafts, reduction gear, central reduction gear with differential and device for its remote interlocking, reduction gears with front wheel drive propeller shafts, rear wheel drive propeller shafts, side propeller shafts, transmission electronic control unit, accelerator pedal position pickup, steering wheel position pickup, torque measuring unit pickup, motion selector switch and device for disconnection of steering wheel and interlocking of steering mechanism. Engine unit is connected with central reduction gear through reduction gear and propeller shaft. Driving pulleys of variable speed drives are installed on each of two outlet shaft of variable speed drive, and driven pulley are installed on axle shafts of rear wheels. EFFECT: enlarged operating capabilities of wheeled vehicle stepless transmission. 1 dwg

Description

Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к трансмиссиям колесных транспортных средств, и может быть применено преимущественно на двухосных транспортных средствах, предназначенных для использования в сложных дорожных условиях и вне дорог, а также в условиях, требующих повышенной маневренности. The invention relates to the automotive industry, namely to transmissions of wheeled vehicles, and can be applied mainly on two-axle vehicles intended for use in difficult road conditions and off-road, as well as in conditions requiring increased maneuverability.

Известна бесступенчатая трансмиссия колесного транспортного средства (патент ФРГ 3904493 А1 (Р 3904493.9), 16.08.90), передающая крутящий момент от силовой установки на ведущие колеса через вариатор, главную передачу и дифференциал. Такая трансмиссия обеспечивает бесступенчатую передачу крутящего момента, однако не позволяет повысить маневренность и проходимость транспортного средства. A stepless transmission of a wheeled vehicle is known (German patent 3904493 A1 (P 3904493.9), 08.16.90), which transmits torque from the power plant to the drive wheels through a variator, final drive and differential. Such a transmission provides stepless transmission of torque, but does not allow to increase the maneuverability and maneuverability of the vehicle.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является трансмиссия транспортного средства (патент США 4884653 от 05.12.1989), включающая в себя силовой агрегат, включающий силовую установку с электронным блоком управления и сцеплением, карданный вал, вариатор с устройством изменения радиуса обкатки ведущего шкива, редукторы передних и задних мостов с дифференциалами, полуоси передних и задних колес. The closest to the technical solution and the achieved result is the transmission of the vehicle (US patent 4884653 dated 12/05/1989), which includes a power unit, including a power unit with an electronic control unit and clutch, a cardan shaft, a variator with a device for changing the running radius of the drive pulley, gears of front and rear axles with differentials, half shafts of front and rear wheels.

Указанная трансмиссия делит поровну крутящий момент, передаваемый от силовой установки через сцепление, вариатор с дополнительной парой шкивов, соединительную муфту и карданный вал на редуктора передних и задних колес, и далее через полуоси передних и задних колес непосредственно на колеса. The specified transmission divides equally the torque transmitted from the power plant through the clutch, the variator with an additional pair of pulleys, the coupling and the driveshaft to the front and rear wheel gears, and then directly through the axles of the front and rear wheels to the wheels.

Описываемая трансмиссия обеспечивает лучшую проходимость транспортного средства, но не повышает его маневренных свойств, не обеспечивает принудительного повышения крутящего момента на колесах, имеющих больший коэффициент сцепления при движении в особо тяжелых условиях. The described transmission provides better maneuverability of the vehicle, but does not increase its maneuverability, does not provide a forced increase in torque on wheels having a higher coefficient of adhesion when driving in especially difficult conditions.

Настоящее изобретение направлено на расширение функциональных возможностей бесступенчатой трансмиссии колесного транспортного средства. The present invention is directed to expanding the functionality of a continuously variable transmission of a wheeled vehicle.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в состав трансмиссии дополнительно включены новые элементы: редуктор заднего хода, другой вариатор с устройством изменения радиуса обкатки ведущего шкива, центральный редуктор с дифференциалом и устройством для его дистанционной блокировки, карданные валы привода передних и задних колес, бортовые карданные валы, электронный блок управления трансмиссией, датчик положения педали подачи топлива, датчик положения рулевого колеса, датчик измерения крутящего момента, переключатель режима движения, устройство отключения рулевого колеса и блокировки рулевого механизма, соединенные таким образом, что силовой агрегат через редуктор заднего хода и карданный вал соединен с центральным редуктором, при этом ведущие шкивы вариаторов установлены на каждом из двух выходных валов последнего, а их ведомые шкивы - на полуосях задних колес, соединенных с соответствующими бортовыми редукторами с самоблокирующимися дифференциалами и через них - с карданными валами привода задних колес непосредственно, а через бортовые карданные валы - с карданными валами привода передних колес, одновременно электронный блок управления трансмиссией подключен к датчику положения педали подачи топлива, датчику положения рулевого колеса, датчику измерения крутящего момента, переключателю режима движения, устройству отключения рулевого колеса и блокировки рулевого механизма, устройствам изменения радиусов обкатки ведущих шкивов вариаторов, электронному блоку управления силовым агрегатом, устройству для дистанционной блокировки дифференциала центрального редуктора. The solution to this problem is achieved by the fact that the transmission has additionally included new elements: a reverse gear, another CVT with a device for changing the radius of the drive pulley run-in, a central gear with a differential and a device for its remote locking, cardan shafts of the front and rear wheels, onboard cardan shafts, electronic transmission control unit, fuel pedal position sensor, steering wheel position sensor, torque measurement sensor, mode selector switch izhnii, a device for turning off the steering wheel and steering lock, connected in such a way that the power unit is connected to the central gearbox through the reverse gear and cardan shaft, while the drive pulleys of the variators are mounted on each of the two output shafts of the latter, and their driven pulleys are mounted on the rear axles of the rear wheels connected to the corresponding final drives with self-locking differentials and through them to the driveshafts of the rear wheels directly, and through the driveshafts with with the drive shafts of the front wheel drive, at the same time the electronic transmission control unit is connected to the fuel pedal position sensor, steering wheel position sensor, torque measurement sensor, drive mode switch, steering wheel shut-off device and steering lock, devices for changing the running radii of the drive variator pulleys, electronic control unit of the power unit, a device for remote locking of the differential of the central gearbox.

На чертеже показана схема бесступенчатой трансмиссии колесного транспортного средства. The drawing shows a diagram of a continuously variable transmission wheeled vehicle.

Бесступенчатая трансмиссия колесного транспортного средства состоит из силового агрегата 1, включающего силовую установку с электронным блоком управления и сцеплением, карданного вала 2, вариатора 3 с устройством изменения радиуса обкатки ведущего шкива, двух бортовых редукторов 4 с самоблокирующимися дифференциалами, двух полуосей 5 задних колес, редуктора 6, другого вариатора 7 с устройством изменения радиуса обкатки ведущего шкива, центрального редуктора 8 с дифференциалом и устройством для его дистанционной блокировки, редукторов 9 с карданными валами привода передних колес, карданных валов 10 привода задних колес, бортовых карданных валов 11, электронного блока 12 управления трансмиссией, датчика 13 положения педали подачи топлива, датчика 14 положения рулевого колеса, датчика 15 измерения крутящего момента, переключателя 16 режима движения, устройства 17 отключения рулевого колеса и блокировки рулевого механизма, соединенных таким образом, что силовой агрегат 1 через редуктор 6, карданный вал 2 соединен с центральным редуктором 8, при этом ведущие шкивы вариаторов 3 и 7 установлены на каждом из двух выходных валов последнего, а их ведомые шкивы - на полуосях 5 задних колес, соединенных с соответствующими бортовыми редукторами 4 и через них - с карданными валами 10 привода задних колес непосредственно, а через бортовые карданные валы 11 - с редукторами 9, с карданными валами привода передних колес, одновременно электронный блок 12 управления трансмиссией подключен к датчику 13 положения педали подачи топлива, датчику 14 положения рулевого колеса, датчику 15 измерения крутящего момента, переключателю 16 режима движения, устройству 17 отключения рулевого колеса и блокировки рулевого механизма, устройствам изменения радиусов обкатки ведущих шкивов вариаторов 3, 7, электронному блоку управления силовым агрегатом 1, устройству для дистанционной блокировки дифференциала центрального редуктора 8. The continuously variable transmission of a wheeled vehicle consists of a power unit 1, including a power unit with an electronic control unit and clutch, a cardan shaft 2, a variator 3 with a device for changing the running radius of the drive pulley, two final drives 4 with self-locking differentials, two half axles 5 of the rear wheels, a gear 6, of another variator 7 with a device for changing the running-in radius of the driving pulley, a central gearbox 8 with a differential and a device for its remote locking, gearboxes 9 s propeller shafts of the front wheel drive, propeller shafts 10 of the rear wheel drive, onboard propeller shafts 11, transmission electronic control unit 12, fuel pedal position sensor 13, steering wheel position sensor 14, torque measurement sensor 15, travel mode switch 16, device 17 turning off the steering wheel and locking the steering mechanism, connected in such a way that the power unit 1 through the gearbox 6, the driveshaft 2 is connected to the central gearbox 8, while the drive pulleys of the variators 3 and 7 are installed they are mounted on each of the two output shafts of the latter, and their driven pulleys on the axles 5 of the rear wheels, connected to the corresponding final drives 4 and through them to the cardan shafts 10 of the rear wheels directly, and through the side driveshafts 11, with gears 9, with cardan shafts of the front wheel drive, at the same time the electronic transmission control unit 12 is connected to the fuel pedal position sensor 13, the steering wheel position sensor 14, the torque measurement sensor 15, the driving mode switch 16, stroystvu 17 off the steering wheel and the steering lock mechanism, devices running radii changes variator drive pulleys 3, 7, the electronic control unit 1 power unit, a device for the remote locking of the central differential gear 8.

В устройстве используются известные элементы, работающие в характерных для них режимах. The device uses known elements operating in their characteristic modes.

Бесступенчатая трансмиссия колесного транспортного средства работает следующим образом. The continuously variable transmission of a wheeled vehicle operates as follows.

Крутящий момент от силового агрегата 1, через редуктор 6, подключенный для движения вперед, карданный вал 2, центральный редуктор 8, вариаторы 3 и 7, полуоси 5 задних колес, бортовые редукторы 4 и карданные валы 10 привода задних колес передается на задние колеса, одновременно крутящий момент передается от бортовых редукторов 4, через бортовые карданные валы 11, на редукторы 9 с карданными валами привода передних колес и через упомянутые - на передние колеса. Транспортное средство под действием толкающих сил со стороны колес начинает движение. Одновременно электронный блок 12 управления трансмиссией получает сигналы от датчика 13 положения педали подачи топлива, датчика 15 измерения крутящего момента, переключателя 16 режима движения, электронного блока управления силовым агрегатом 1 и подает команды на устройства изменения радиуса обкатки ведущих шкивов вариаторов 3, 7, уменьшая или увеличивая радиусы обкатки и тем самым изменяя частоту вращения ведомых шкивов вариаторов 3, 7, а следовательно, и частоту вращения ведущих колес и, соответственно, скорость движения транспортного средства. The torque from the power unit 1, through the gearbox 6, connected to drive forward, the driveshaft 2, the central gearbox 8, the CVTs 3 and 7, the half shafts 5 of the rear wheels, the final drives 4 and the cardan shafts 10 of the rear wheel drive are transmitted to the rear wheels, simultaneously the torque is transmitted from the final drives 4, through the final driveshafts 11, to the reducers 9 with the driveshafts of the front wheel drive and through the mentioned ones to the front wheels. The vehicle begins to move under the influence of pushing forces from the side of the wheels. At the same time, the transmission control electronic unit 12 receives signals from the fuel pedal position sensor 13, the torque measurement sensor 15, the driving mode switch 16, the power unit electronic control unit 1, and commands the devices for changing the running radius of the drive pulleys of variators 3, 7, decreasing or increasing the running radii and thereby changing the speed of the driven pulleys of the variators 3, 7, and therefore the speed of the drive wheels and, accordingly, the speed of the transport medium dstva.

При этом алгоритмы управления движением транспортного средства могут быть изменены переключением переключателя 16 изменения режима движения в зависимости от характера выполняемой задачи - для обеспечения максимальной средней скорости движения, реализации максимального крутящего момента, обеспечения наибольшей топливной экономичности при движении и т.п. На таких режимах поворот транспортного средства осуществляется при помощи рулевого механизма через систему тяг путем изменения угла поворота управляемых колес, а изменение направления движения - путем переключения зацепления шестерен в редукторе 6. At the same time, the vehicle’s motion control algorithms can be changed by switching the switch 16 of the movement mode change depending on the nature of the task being performed - to ensure the maximum average speed, realize the maximum torque, ensure the greatest fuel economy when driving, etc. In these modes, the vehicle is rotated using the steering mechanism through the traction system by changing the angle of rotation of the steered wheels, and changing the direction of movement by switching gear engagement in the gearbox 6.

При этом установленные в бортовых редукторах 4 самоблокирующиеся дифференциалы снижают вероятность пробуксовывания ведущих колес. At the same time, self-locking differentials installed in final drives 4 reduce the likelihood of slipping of the drive wheels.

Переключателем 16 режимов движения предусмотрено включение режима для движения в особо сложных условиях, требующих повышенной маневренности и проходимости (например, в условиях сильных разрушений во время природных катаклизмов, при движении через лесную или болотистую местность, в распутицу, при парковке в ограниченном пространстве). The switch 16 driving modes provides for the inclusion of a mode for driving in particularly difficult conditions, requiring increased maneuverability and patency (for example, in conditions of severe damage during natural disasters, when moving through a forest or marshy area, into a muddy road, when parking in a limited space).

На таком режиме устройство 17 отключает рулевое колесо от рулевого механизма и блокирует последний, а электронный блок 12 управления трансмиссией блокирует дифференциал в центральном редукторе 8. Прямолинейное движение при этом осуществляется таким же способом, который описан ранее. In this mode, the device 17 disconnects the steering wheel from the steering mechanism and blocks the latter, and the electronic transmission control unit 12 blocks the differential in the central gear 8. In this case, the linear movement is carried out in the same manner as previously described.

При повороте рулевого колеса электронный блок 11 управления трансмиссией получает сигнал от датчика 14 положения рулевого колеса и подает сигнал на устройство изменения радиуса обкатки ведущего шкива одного из вариаторов 3, 7, упомянутое устройство изменяет радиус обкатки в зависимости от характеристик сигнала с электронного блока 12 управления трансмиссией, которые формируются в зависимости от скорости и угла поворота рулевого колеса. When the steering wheel is turned, the electronic transmission control unit 11 receives a signal from the steering wheel position sensor 14 and sends a signal to the device for changing the running radius of the drive pulley of one of the variators 3, 7, the said device changes the running radius depending on the characteristics of the signal from the electronic transmission control unit 12 , which are formed depending on the speed and angle of rotation of the steering wheel.

При этом не изменяется частота вращения ведомого шкива соответствующего вариатора 3, 7, а следовательно, и частота вращения колес одного из бортов, что приводит к изменению направления движения транспортного средства с заданным радиусом поворота, который может быть равен любому значению, вплоть до значения ширины колеи транспортного средства. На таком режиме, кроме того, обеспечивается подвод крутящего момента к ведущим колесам независимо от их коэффициента сцепления, что существенно повышает проходимость транспортного средства. Движение задним ходом осуществляется посредством переключения режима работы редуктора 6, при этом обеспечивается равенство всех характеристик транспортного средства при движении как вперед, так и назад. In this case, the rotational speed of the driven pulley of the corresponding variator 3, 7 does not change, and therefore the wheel speed of one of the sides, which leads to a change in the direction of movement of the vehicle with a given turning radius, which can be equal to any value, up to the track gauge vehicle. In this mode, in addition, the supply of torque to the drive wheels is provided, regardless of their adhesion coefficient, which significantly increases the permeability of the vehicle. Reversing is carried out by switching the operating mode of the gearbox 6, while ensuring the equality of all characteristics of the vehicle when moving both forward and backward.

Таким образом, предлагаемая трансмиссия обеспечивает существенное повышение маневренности колесного транспортного средства за счет снижения его радиуса поворота, возможности сохранения характеристик при движении как вперед, так и назад, а также повышает его проходимость путем принудительного распределения крутящего момента по ведущим колесам вне зависимости от их коэффициента сцепления и расширяет функциональные возможности прототипа. Thus, the proposed transmission provides a significant increase in the maneuverability of a wheeled vehicle by reducing its turning radius, the ability to maintain performance when moving both forward and backward, and also increases its patency by forcing the distribution of torque among the drive wheels regardless of their adhesion coefficient and extends the functionality of the prototype.

Claims (1)

Бесступенчатая трансмиссия колесного транспортного средства, состоящая из силового агрегата, включающего силовую установку с электронным блоком управления и сцеплением, карданного вала, вариатора с устройством изменения радиуса обкатки ведущего шкива, двух бортовых редукторов с самоблокирующимися дифференциалами, двух полуосей задних колес, редуктора, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены другой вариатор с устройством изменения радиуса обкатки ведущего шкива, центральный редуктор с дифференциалом и устройством для его дистанционной блокировки, редукторы с карданными валами привода передних колес, карданные валы привода задних колес, бортовые карданные валы, электронный блок управления трансмиссией, датчик положения педали подачи топлива, датчик положения рулевого колеса, датчик измерения крутящего момента, переключатель режима движения, устройство отключения рулевого колеса и блокировки рулевого механизма, соединенные таким образом, что силовой агрегат через редуктор, карданный вал соединен с центральным редуктором, при этом ведущие шкивы вариаторов установлены на каждом из двух выходных валов последнего, а их ведомые шкивы – на полуосях задних колес, соединенных с соответствующими бортовыми редукторами и через них с карданными валами привода задних колес непосредственно, а через бортовые карданные валы – с редукторами с карданными валами привода передних колес, одновременно электронный блок управления трансмиссией подключен к датчику положения педали подачи топлива, датчику положения рулевого колеса, датчику измерения крутящего момента, переключателю режима движения, устройству отключения рулевого колеса и блокировки рулевого механизма, устройствам изменения радиусов обкатки ведущих шкивов обоих вариаторов, электронному блоку управления силовым агрегатом, устройству для дистанционной блокировки дифференциала центрального редуктора.A continuously variable transmission of a wheeled vehicle, consisting of a power unit, including a power unit with an electronic control unit and clutch, a cardan shaft, a variator with a device for changing the radius of rolling in the drive pulley, two final drives with self-locking differentials, two half axles of the rear wheels, a gearbox, characterized in that it additionally introduces another variator with a device for changing the running radius of the drive pulley, a central gearbox with a differential and a device for it interlocking, gearboxes with propeller shafts of the front wheel drive, propeller shafts of the rear wheel drive, onboard propeller shafts, electronic transmission control unit, fuel pedal position sensor, steering wheel position sensor, torque measurement sensor, drive mode switch, steering wheel switch and steering locks, connected in such a way that the power unit through the gearbox, the driveshaft is connected to the central gearbox, while the drive pulleys are variable s are mounted on each of the two output shafts of the latter, and their driven pulleys are mounted on the rear axles of the rear wheels, connected directly to the corresponding final drives and through the driveshafts of the rear wheels, and through the driveshafts on the drives, with gears with the driveshafts of the front wheels , at the same time, the electronic transmission control unit is connected to the fuel pedal position sensor, steering wheel position sensor, torque measurement sensor, drive mode switch, device stvu steering wheel steering mechanism and trip blocking devices changes running radii of the drive pulleys both variators, electronic powertrain control unit, a device for remote differential lock of the central gear.