RU2376515C2 - Controllable interwheel (interaxial) differential - Google Patents
Controllable interwheel (interaxial) differential Download PDFInfo
- Publication number
- RU2376515C2 RU2376515C2 RU2007131611/11A RU2007131611A RU2376515C2 RU 2376515 C2 RU2376515 C2 RU 2376515C2 RU 2007131611/11 A RU2007131611/11 A RU 2007131611/11A RU 2007131611 A RU2007131611 A RU 2007131611A RU 2376515 C2 RU2376515 C2 RU 2376515C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- gear
- differential
- control
- rotation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Retarders (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области автомобилестроения.The invention relates to the field of automotive industry.
Общеизвестен способ изменения направления движения транспортного средства, заключающийся в принудительном изменении углового положения управляемых колес относительно траектории движения, при котором разница в угловых скоростях внешних (относительно поворота) и внутренних колес компенсируется механизмом распределения крутящего момента - т.н. дифференциалом. Недостатком данного способа управления является недостаточная управляемость транспортного средства вследствие действия на кузов инерционных сил и снижение проходимости при применении свободно установленного дифференциала.It is a well-known method of changing the direction of movement of a vehicle, which consists in forcing a change in the angular position of the steered wheels relative to the trajectory, in which the difference in the angular speeds of the outer (relative to the turn) and the inner wheels is compensated by the torque distribution mechanism - the so-called differential. The disadvantage of this control method is the lack of control of the vehicle due to the action of inertial forces on the body and a decrease in cross-country ability when using a freely installed differential.
Существует система управления автомобилем без механической связи между органом управления и колесами - т.н. управление по проводам (steering by wire), в которой вращение руля отслеживает специальный датчик, посылающий сигнал в электронный блок управления, дающий команду актуаторам-электромоторам, поворачивающим колеса (журнал "За рулем", №2, 2004 г., с.70). Недостатком ее является недостаточная управляемость транспортного средства, сложность устройства.There is a car control system without a mechanical connection between the control and the wheels - the so-called steering by wire, in which the steering wheel is monitored by a special sensor that sends a signal to the electronic control unit, giving a command to the actuators-electric motors that turn the wheels (Za Rulem magazine, No. 2, 2004, p.70) . Its disadvantage is the lack of controllability of the vehicle, the complexity of the device.
Существует дифференциал с изменяющимся передаточным числом, содержащий корпус, ведущую шестерню, две ведомые шестерни полуосей и устройство распределения крутящего момента между ними, в котором коэффициент смещения крутящего момента между двумя шестернями полуосей является периодической функцией угла поворота сателлитов с ограничением пробуксовки одного из ведущих колес (№2004117875. Реферат). Недостаток данного дифференциала заключается в отсутствии возможности принудительного управления распределением крутящего момента, сложность устройства.There is a differential with a variable gear ratio, comprising a housing, a pinion gear, two driven gears of the half shafts and a torque distribution device between them, in which the torque displacement coefficient between the two gears of the half shafts is a periodic function of the angle of rotation of the satellites with the limitation of slipping of one of the drive wheels (No. 2004117875. Abstract). The disadvantage of this differential is the lack of the possibility of forced control of the distribution of torque, the complexity of the device.
Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства является система с управляемым дифференциалом, содержащая входной вал, две шестерни ведомых полуосей, механизм принудительного распределения крутящего момента между ними, привод управления, в которой перераспределением крутящего момента между полуосями управляют два электромагнитных сцепления, блокирующие один из двух элементов соответствующего планетарного редуктора, которые, в свою очередь, связывают шестерню главной передачи с двумя полуосями - т.н. система SH-AWD (Super Handing All-Wheel Drive system) (журнал «За рулем», №8, 2004 г., с.154).Недостатком ее является сложность устройства, а также 2-ступенчатое изменение крутящего момента.The closest analogue of the proposed device is a controlled differential system containing an input shaft, two gears of the driven axle shafts, a mechanism for forced distribution of torque between them, a control drive in which the redistribution of torque between the axles is controlled by two electromagnetic couplings blocking one of the two elements of the corresponding planetary gearboxes, which, in turn, connect the final drive gear with two axles - the so-called SH-AWD system (Super Handing All-Wheel Drive system) (Za Rulem magazine, No. 8, 2004, p. 154). Its disadvantage is the complexity of the device, as well as a 2-stage change in torque.
Целью изобретения является улучшение проходимости и управляемости транспортного средства.The aim of the invention is to improve the cross-country ability and handling of the vehicle.
Поставленная цель достигается тем, что в корпусе с возможностью вращения установлены входной вал с шестерней, промежуточный вал, выходные валы, отличающемся тем, что содержит управляющий привод, вал управляющего привода с шестерней, блокировочную муфту, вал блокировочного механизма с конической шестерней, установленные на промежуточном валу ведомую шестерню главной передачи и передаточные шестерни, жестко связанные с ведомой шестерней главной передачи, два симметричных циклоидальных редуктора (ЦВ), ведущие шестерни которых выполнены заодно с ведущими солнечными колесами этих ЦР и установлены с возможностью свободного вращения на управляющих валах, промежуточные тела вращения, установленные на эксцентриках управляющих валов, связанных друг с другом посредством конических оборачивающих шестерен, блокирующей шестерни и привода управления и установленных с возможностью свободного вращения соосно выходным валам на подшипниках в их гнездах, и состоящие из сдвоенных попарно сателлитов, ведомые солнечные колеса, выполненные заодно с выходными валами.This goal is achieved in that the input shaft with the gear, the intermediate shaft, the output shafts, characterized in that it contains the control drive, the control drive shaft with the gear, the locking clutch, the shaft of the locking mechanism with a bevel gear mounted on the intermediate the shaft driven gear of the main gear and transmission gears rigidly connected to the driven gear of the main gear, two symmetric cycloidal gears (CV), the driving gears of which are made Along with the leading solar wheels of these CRs and installed with the possibility of free rotation on the control shafts, intermediate bodies of rotation mounted on the eccentrics of the control shafts connected to each other by means of bevel rolling gears, locking gears and a control drive and installed with the possibility of free rotation coaxially with the output shafts on bearings in their seats, and consisting of twin satellites, driven solar wheels, made at the same time with the output shafts.
На фиг.1 изображена схема управляемого межколесного дифференциала с парными циклоидальными механизмами и двумя управляющими валами.Figure 1 shows a diagram of a controlled cross-axle differential with paired cycloidal mechanisms and two control shafts.
На фиг.2 изображена схема управляемого межоеевого дифференциала с парными циклоидальными механизмами и общим управляющим валом.Figure 2 shows a diagram of a controllable inter-differential with paired cycloidal mechanisms and a common control shaft.
Управляемый межколесный (межосевой) дифференциал (далее УМД) может быть выполнен в нескольких вариантах.The guided cross-axle (center-to-center) differential (hereinafter UDM) can be made in several versions.
Вариант первыйOption one
УМД, включающий корпус 1, в котором с возможностью вращения установлены входной вал 2 с шестерней 3, промежуточный вал 4, выходные валы 5 и 6, отличающийся тем, что содержит управляющий привод, вал 7 управляющего привода с шестерней 8, блокировочную муфту, вал 9 блокировочного механизма с конической шестерней 10, установленные на промежуточном валу ведомую шестерню 11 главной передачи и передаточные шестерни 12 и 13, жестко связанные с ведомой шестерней главной передачи, два симметричных циклоидальных редуктора (ЦР), ведущие шестерни 14 и 15 которых выполнены заодно с ведущими солнечными колесами 16 и 17 этих ЦР и установлены с возможностью свободного вращения на управляющих валах 18 и 19, промежуточные тела вращения 20 и 21, установленные на эксцентриках 22 и 23 управляющих валов, связанных друг с другом посредством конических оборачивающих шестерен 24 и 25, блокирующей шестерни 10 и привода управления 8 и установленных с возможностью свободного вращения соосно выходным валам 5 и 6 на подшипниках в их гнездах, и состоящие из сдвоенных попарно сателлитов 26 и 27, ведомые солнечные колеса 28 и 29, выполненные заодно с выходными валами (фиг.1).UMD, comprising a housing 1, in which the input shaft 2 with the gear 3, the intermediate shaft 4, the output shafts 5 and 6 are rotatably mounted, characterized in that it contains a control drive, a control drive shaft 7 with a gear 8, a locking sleeve, a shaft 9 a locking mechanism with a bevel gear 10, the driven gear 11 of the main gear and the gears 12 and 13 mounted on the intermediate shaft and rigidly connected to the driven gear of the main gear, two symmetrical cycloidal gears (CR), the driving gears 14 and 15 of which you filled together with the leading solar wheels 16 and 17 of these CRs and installed with the possibility of free rotation on the control shafts 18 and 19, intermediate rotation bodies 20 and 21 mounted on the eccentrics 22 and 23 of the control shafts connected to each other via bevel gears 24 and 25, locking gears 10 and control drive 8 and installed with the possibility of free rotation coaxially with output shafts 5 and 6 on bearings in their seats, and consisting of twin satellites 26 and 27, driven solar wheels 28 and 29, made nye integrally with the output shaft (1).
Вариант второйSecond option
УМД содержит корпус 30, в котором с возможностью вращения установлены входной вал 31 с шестерней 32, выходные валы 33 и 34, промежуточный вал 35 с передаточными шестернями 36 и 37, отличающийся тем, что содержит управляющий привод, включающий вал 38 с механизмом блокировки 39 и ведущей шестерней 40, задний и передний циклоидальные редукторы (ЦР), ведущая шестерня 41 заднего ЦР выполнена заодно с солнечным колесом 42 первой ступени и установлена с возможностью свободного вращения на управляющем валу 45, ведущая шестерня 43 переднего циклоидальный редуктор выполнена заодно с солнечным колесом 44 первой ступени и установлена с возможностью свободного вращения на управляющем валу 45, промежуточное тело вращения заднего ЦР установлено с возможностью вращения на первом эксцентрике 46 управляющего вала 45, который установлен с возможностью вращения соосно с выходными валами 33 и 34 на подшипниках в их полостях и состоит из спаренных сателлитов 47 и 48 первой и второй ступеней, промежуточное тело вращения переднего циклоидального редуктора установлено с возможностью вращения на втором эксцентрике 49 управляющего вала 45 и состоит из спаренных сателлитов 50 и 51 первой и второй ступеней, солнечное колесо 52 второй ступени заднего ЦР выполнено заодно с задним выходным валом 33, солнечное колесо 53 второй ступени переднего ЦР выполнено заодно с передним выходным валом 34, управляющий привод 54 (фиг.2)The UMD comprises a
Управляемый межколесный дифференциал работает следующим образом.Managed cross-axle differential works as follows.
Вариант первый (фиг 1)Option one (Fig 1)
Первый режим. Свободный дифференциал. Шестерня 10 разблокирована, ее вал 9 свободно вращается в подшипниках корпуса. Электродвигатель обесточен, вал 7 электродвигателя свободно вращается. Крутящий момент с входного вала 2 в равных пропорциях распределяется между двумя ветвями редуктора. Шестерни 12, 13 вращаются с равными угловыми скоростями. При прямолинейном движении выходные валы 5, 6 также вращаются с равными угловыми скоростями в одном направлении. Холостой ход обоих циклоидальных редукторов (далее - ЦР) и вращение их управляющих валов 18, 19 в одном направлении исключаются шестернями 8 и 10. При изменении направления движения транспортного средства возникающую разность моментов вращения выходных валов 5 и 6, передаваемых через промежуточные тела вращения 20 и 21 и сдвоенные сателлиты 26, 27 на валы 18, 19, компенсирует вращение шестерен 8 и 10, работающих в данном случае как сателлиты обычного дифференциала. Благодаря большим передаточным числам обоих ЦР возможно уменьшение размеров элементов блокировочного и управляющего узлов и всего устройства.First mode. Free differential. Gear 10 is unlocked, its shaft 9 rotates freely in the bearings of the housing. The electric motor is de-energized, the shaft 7 of the electric motor rotates freely. The torque from the input shaft 2 is equally distributed between the two branches of the gearbox. Gears 12, 13 rotate with equal angular speeds. With rectilinear motion, the output shafts 5, 6 also rotate with equal angular speeds in one direction. Idling of both cycloidal reducers (hereinafter referred to as CR) and the rotation of their control shafts 18, 19 in one direction are eliminated by gears 8 and 10. When changing the direction of the vehicle, the resulting difference in the moments of rotation of the output shafts 5 and 6 transmitted through the intermediate bodies of rotation 20 and 21 and dual satellites 26, 27 on the shafts 18, 19, compensates for the rotation of the gears 8 and 10, working in this case as satellites of the usual differential. Due to the large gear ratios of both CRs, it is possible to reduce the size of the elements of the locking and control nodes and the entire device.
Второй режим. Управляемый дифференциал. Шестерня 10 разблокирована, вал 7 и шестерня 8 вращаются под воздействием крутящего момента электродвигателя. При неподвижном ее положении валы 18 и 19 также неподвижны, промежуточные тела вращения со сдвоенными сателлитами 26 и 27 вращаются с одинаковыми угловыми скоростями, выходные валы 5 и 6 вращаются с равными угловыми скоростями. Транспортное средство движется в прямолинейном направлении. Вращением шестерни 8 в ту или иную сторону валы 18, 19 приводятся во взаимообратное симметричное вращение, один из выходных валов получает импульс к ускорению вращения, другой - к пропорциональному замедлению. Выполняется алгоритм работы полуосей колес, аналогичный традиционному при повороте, с той разницей, что в данном случае он принудительный.The second mode. Driven Differential Gear 10 is unlocked, shaft 7 and gear 8 rotate under the influence of electric motor torque. When it is stationary, the shafts 18 and 19 are also stationary, the intermediate rotation bodies with twin satellites 26 and 27 rotate with the same angular speeds, the output shafts 5 and 6 rotate with equal angular speeds. The vehicle moves in a straight line. By rotating the gear 8 in one direction or another, the shafts 18, 19 are driven into reciprocal symmetrical rotation, one of the output shafts receives an impulse to accelerate rotation, the other to proportional deceleration. The algorithm of the semi-axles of the wheels is performed, similar to the traditional one when turning, with the difference that in this case it is forced.
Третий режим. Блокировка дифференциала. Шестерня 10 стопорится посредством муфты 9. Электродвигатель обесточен. Валы 18, 19 фиксируются в неподвижном положении, выходные валы 5, 6 вращаются с одинаковыми угловыми скоростями. Нагрузка в трансмиссии, возникающая при изменении направления движения транспортного средства, воспринимается и пресекается неподвижной шестерней 10.The third mode. Differential lock Gear 10 is locked by means of clutch 9. The electric motor is de-energized. The shafts 18, 19 are fixed in a fixed position, the output shafts 5, 6 rotate at the same angular speeds. The load in the transmission, arising from a change in the direction of movement of the vehicle, is perceived and suppressed by the fixed gear 10.
Вариант второй (фиг.2). Аналогичен варианту первому. Отличие заключается в том, что во взаимообратное движение непосредственно от входного вала 31 через шестерню 32, промежуточный вал 35, конические шестерни 36 и 37 приводятся ведущие 41, 43 шестерни обоих ЦР. Управляющий вал 45 общий для обоих ЦР. На входном валу в качестве эпициклического дифференциала может быть установлен планетарный редуктор с механизмом блокировки, в таком случае распределение крутящего момента также будет несимметричным. Взаимообратное вращение выходных валов 33, 34 дифференциала требует соответственного исполнения мостовых редукторов. При установке оборачивающей шестерни непосредственно в редукторе (для изменения вращения одного из валов на обратное) мостовые редукторы могут быть взаимозаменяемыми.Option two (figure 2). Similar to option one. The difference lies in the fact that in the reciprocal motion directly from the
В обоих вариантах УМД дополнительно может иметь входной (главный) дифференциал с механизмом блокировки, при этом заблокированный дифференциал позволяет на выходе всего механизма иметь разницу угловых скоростей выходных валов при равных крутящих моментах на них, а свободный дифференциал позволяет получить разницу крутящих моментов при равных угловых скоростях выходных валов. В данном варианте устройство может работать и как система контроля тяги (Traction Control).In both versions, the UMD can additionally have an input (main) differential with a locking mechanism, while a locked differential allows the output of the entire mechanism to have a difference in the angular speeds of the output shafts at equal torques on them, and a free differential allows you to get a difference in torques at equal angular speeds output shafts. In this embodiment, the device can also work as a traction control system (Traction Control).
Механизм дифференциала способен к «самообучению» при наличии компьютерного блока управления и соответствующей программы (в данном случае необходимо также наличие традиционного рулевого управления). Для этого достаточно применение трех датчиков: датчика положения рулевого колеса, датчика вращения вала электродвигателя и амперметра в цепи электродвигателя. При первоначальной (заводской) настройке дифференциала, установленного на стандартно оборудованный автомобиль, для записи алгоритма работы в программу управления необходимо обкатать механизм в оптимальных дорожных условиях с перемещением управляемых колес «от упора до упора» в режиме свободного дифференциала. В дальнейшем этот алгоритм принимается «по умолчанию» за «рабочий». При смене ведущих колес на другие, отличные по размеру от стандартных (напр., по диаметру или величине вылета диска), блок управления перенастраивается на новый алгоритм аналогично методике, описанной выше, с занесением данных в память программы. Методика настройки механизма проста и может осуществляться непосредственно владельцем транспортного средства.The differential mechanism is capable of "self-learning" in the presence of a computer control unit and the corresponding program (in this case, the presence of traditional steering is also necessary). For this, the use of three sensors is sufficient: a steering wheel position sensor, an electric motor shaft rotation sensor, and an ammeter in the electric motor circuit. At the initial (factory) setting of the differential installed on a standardly equipped car, to write the algorithm of work into the control program, it is necessary to test the mechanism in optimal road conditions with the movement of the steered wheels “from lock to lock” in the free differential mode. In the future, this algorithm is taken “by default” as “working”. When changing the drive wheels to others that are different in size from the standard ones (for example, in terms of diameter or the size of the outreach of the disk), the control unit is reconfigured to the new algorithm in the same way as the method described above, with the data entered into the program memory. The technique for setting up the mechanism is simple and can be carried out directly by the owner of the vehicle.
Также, по изменению нагрузки в цепи управляющего привода система может уведомлять водителя об изменении давления воздуха в шинах ведущих колес с инициализацией процесса перепрограммирования блока управления.Also, by changing the load in the control drive circuit, the system can notify the driver of changes in air pressure in the tires of the drive wheels with the initialization of the process of reprogramming the control unit.
При совместном использовании предлагаемого устройства с антиблокировочной системой (ABS) можно устанавливать датчики вращения колес непосредственно внутри УМД на выходных валах, что может быть выгодно с точки зрения компоновки и ресурса ABS.When using the proposed device with an anti-lock braking system (ABS), it is possible to install wheel rotation sensors directly inside the UMD on the output shafts, which can be beneficial from the point of view of the layout and resource of the ABS.
Достоинство предлагаемого устройства заключается в простоте изготовления, многофункциональности, возможности адекватной настройки механизма с учетом применения колес, отличных от стандартных, высоком КПД и нагрузочной способности циклоидальной передачи, уменьшении износа трущихся деталей за счет многопарности зацепления, широком диапазоне передаточных отношений и настройки дифференциала.The advantage of the proposed device is the simplicity of manufacture, versatility, the ability to adequately adjust the mechanism taking into account the use of wheels other than standard, high efficiency and load capacity of cycloidal transmission, reduce wear of rubbing parts due to multi-pair engagement, a wide range of gear ratios and differential settings.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007131611/11A RU2376515C2 (en) | 2007-08-20 | 2007-08-20 | Controllable interwheel (interaxial) differential |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007131611/11A RU2376515C2 (en) | 2007-08-20 | 2007-08-20 | Controllable interwheel (interaxial) differential |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007131611A RU2007131611A (en) | 2008-05-20 |
| RU2376515C2 true RU2376515C2 (en) | 2009-12-20 |
Family
ID=39798693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007131611/11A RU2376515C2 (en) | 2007-08-20 | 2007-08-20 | Controllable interwheel (interaxial) differential |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2376515C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2514637C1 (en) * | 2012-10-17 | 2014-04-27 | Закрытое акционерное общество Корпорация "Защита" | Armoured vehicle |
| RU2640663C2 (en) * | 2012-11-02 | 2018-01-11 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" | Method for distribution of torques fed to wheels of full-drive motor vehicles |
| RU2706681C1 (en) * | 2019-04-10 | 2019-11-19 | Евгений Владимирович Габай | Mechanical transmission with automatic control system of torque distribution between vehicle wheels (4k4) with disengaged drive of one of driving axles |
-
2007
- 2007-08-20 RU RU2007131611/11A patent/RU2376515C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2514637C1 (en) * | 2012-10-17 | 2014-04-27 | Закрытое акционерное общество Корпорация "Защита" | Armoured vehicle |
| RU2640663C2 (en) * | 2012-11-02 | 2018-01-11 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" | Method for distribution of torques fed to wheels of full-drive motor vehicles |
| RU2706681C1 (en) * | 2019-04-10 | 2019-11-19 | Евгений Владимирович Габай | Mechanical transmission with automatic control system of torque distribution between vehicle wheels (4k4) with disengaged drive of one of driving axles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007131611A (en) | 2008-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10065489B2 (en) | Drive axle of electric distribution torque | |
| JP4713308B2 (en) | Axle torque generator | |
| US5176589A (en) | Differential gear | |
| CN104670010B (en) | A kind of electronic active spur gear differential mechanism for possessing torque fixed direction allocation function | |
| CN204452026U (en) | A kind of electronic active spur gear diff possessing torque fixed direction allocation function | |
| CN113103826B (en) | Torque directional distribution electric drive axle adopting double-planet-wheel cylindrical gear differential mechanism | |
| KR102579099B1 (en) | Steering system with low-bulk mechanical differential | |
| EP3789223A1 (en) | Electric modular traction system | |
| RU2376515C2 (en) | Controllable interwheel (interaxial) differential | |
| US9109687B1 (en) | Differential system with a differential rate governed by an auxiliary electric motor and its associated method of operation | |
| JPH05502497A (en) | automotive drive system | |
| CN113531082A (en) | Intelligent differential device for vehicle | |
| CN204344861U (en) | Limited slip differential | |
| US8734284B1 (en) | Differential and active torque vectoring | |
| CN100478586C (en) | Slide limiting differential mechanism with asymmetric structure | |
| CN108071768A (en) | It is integrated with the differential carrier and its manufacturing method of transmission gear | |
| CN102230527B (en) | Mechanical antiskid differential | |
| CN113217600A (en) | Automobile differential with torque vector distribution function | |
| CN203796891U (en) | Antiskid differential with planetary worm and gear sets | |
| CN105736672B (en) | A kind of mechanical limited-slip differential can be used for driving steeraxle | |
| CN108274989B (en) | Torque directional distribution electric drive axle based on double-rotor motor | |
| CN103925351A (en) | Planet worm and gear limited slip differential | |
| RU2266448C2 (en) | Differential for vehicle | |
| CN219492975U (en) | Planetary gear differential mechanism | |
| CN108662112A (en) | A kind of automobile on-slip box of tricks of configuration isolator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120821 |