RU2483944C1 - All-wheel drive truck - Google Patents

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to vehicles with all-wheel drive. All-wheel drive truck includes cabin, cargo body, transmission to transfer torque moment from engine to front and rear driving axles. In the kinematic chain of transmission, there is transfer gear with interaxle differential. Interaxle differential comprises two planetary gear sets. The planetary gear sets are switched by gear clutch. The gear clutch is driven by piston. The piston is located in two-section chamber communicating with working fluid pressure source via four-way on/off control valve. The control valve is operated by electric magnet. The electric magnet is connected to step switch. The step switch is driven from rear driving axle beam.

EFFECT: better drivability and flotation of vehicle.

3 cl, 2 dwg

Description

Техническое решение относится к колесным транспортным средствам. Оно касается грузового автомобиля со всеми ведущими колесами, способного передвигаться в любых дорожных условиях.The technical solution relates to wheeled vehicles. It applies to a truck with all drive wheels, capable of moving in any road conditions.

В трансмиссиях полноприводных грузовых автомобилей используются раздаточные коробки с межосевыми дифференциалами, которые могут содержать один или несколько планетарных рядов, показанных, например, в патентах №2026208, 2093374, 2192972, выданных в Российской Федерации. В качестве близкого аналога принят полноприводный грузовой автомобиль, изображенный в выданном в США патенте №4280583, НКИ 180/250, МПК B60K 17/34, содержащий кабину, раму для установки на нее кузова сзади кабины, трансмиссию для передачи поворотного момента от двигателя к переднему и заднему ведущим мостам. В кинематической цепи трансмиссии расположена раздаточная коробка с межосевым дифференциалом, содержащим планетарный ряд, распределяющий в определенной пропорции поворотные моменты, передаваемые к ведущим мостам. Однако в этом автомобиле соотношение поворотных моментов, поступающих к переднему и заднему ведущим мостам, остается неизменным при движении автомобиля как с грузом в кузове, так и при его движении без груза, что ухудшает управляемость автомобиля, повышает износ шин его колес.All-wheel drive truck transmissions use transfer boxes with center differential, which may contain one or more planetary gears, shown, for example, in patents No. 2026208, 2093374, 2192972, issued in the Russian Federation. An all-wheel drive truck is used as a close analogue, as shown in U.S. Patent No. 4,280,583, NKI 180/250, IPC B60K 17/34, comprising a cab, a frame for mounting a body on the rear of the cab, a transmission for transmitting torque from the engine to the front and rear drive axles. In the kinematic chain of the transmission, there is a transfer case with an interaxle differential containing a planetary gear set, distributing in a certain proportion the turning moments transmitted to the drive axles. However, in this car, the ratio of the turning moments arriving at the front and rear driving axles remains unchanged when the car moves both with cargo in the body and when it is moving without cargo, which affects the controllability of the car and increases tire wear on its wheels.

Решаемой задачей является улучшение управляемости полноприводного грузового автомобиля при его эксплуатации в различных условиях, уменьшение износа шин его колес путем автоматического перераспределения нагрузки на его колеса при укладке груза в кузов автомобиля и во время его разгрузки.The problem to be solved is to improve the controllability of an all-wheel drive truck during its operation under various conditions, to reduce tire wear on its wheels by automatically redistributing the load on its wheels when placing cargo in the car body and during unloading.

Решение задачи обеспечено тем, что в полноприводном грузовом автомобиле, содержащем кабину, кузов для перевозки груза, установленный на раме, трансмиссию для передачи поворотного момента от двигателя к переднему и заднему ведущим мостам, имеющим упругую подвеску на раме, раздаточную коробку с межосевым дифференциалом, расположенным в кинематической цепи трансмиссии, межосевой дифференциал содержит два планетарных ряда, переключаемых зубчатой муфтой, имеющей привод от поршня, расположенного в двухсекционной камере, сообщаемой с источником давления рабочей жидкости посредством четырехлинейного двухпозиционного распределителя, имеющего управление от электромагнита, подключенного электрической цепью к шаговому выключателю, имеющему привод от балки заднего ведущего моста.The solution to the problem is ensured by the fact that in an all-wheel drive truck containing a cabin, a body for transporting cargo mounted on the frame, a transmission for transmitting torque from the engine to the front and rear drive axles having an elastic suspension on the frame, a transfer case with a center differential located in the kinematic chain of the transmission, the center differential contains two planetary gears switched by a gear clutch having a drive from a piston located in a two-section chamber communicating with the source the pressure of the working fluid by means of a four-line on-off distributor controlled by an electromagnet connected by an electric circuit to a step switch having a drive from a beam of the rear driving axle.

Вследствие использования в трансмиссии полноприводного грузового автомобиля раздаточной коробки с межосевым дифференциалом, содержащим два планетарных ряда, переключаемых зубчатой муфтой при укладке груза в кузов и при снятии груза с кузова по сигналу, поступающему к приводу муфты от электрического выключателя, реагирующего на изменение расстояния между рамой и ведущим мостом при погрузочно-разгрузочных работах, улучшается управляемость автомобиля вследствие рационального распределения нагрузки на колеса при порожнем и при загруженном кузове, уменьшается износ шин и при этом облегчается обслуживание автомобиля, так как перераспределение нагрузки на колеса происходит автоматически, не требуя вмешательства водителя.Due to the use of a transfer case in the transmission of a four-wheel drive truck with an interaxle differential containing two planetary gears switched by a gear coupling when putting the load into the body and when removing the load from the body according to the signal received from the electric switch to the clutch drive, which reacts to a change in the distance between the frame and drive axle during loading and unloading, improves the controllability of the car due to the rational distribution of load on the wheels when empty and when loading A full body, tire wear is reduced and car maintenance is facilitated, since the load is redistributed on the wheels automatically, without requiring driver intervention.

Привод указанного выключателя содержит рычаг, соединенный при помощи серьги с балкой ведущего моста и закрепленный на валу, установленном в кронштейне на раме и связанном через планетарную передачу с подвижным электрическим контактом выключателя, расположенном на поворотном поводке в герметичном футляре, а неподвижный электрический контакт сделан в виде кольцевого сектора, к которому подключен упомянутый электромагнит.The drive of the specified switch contains a lever connected with an earring to the beam of the drive axle and mounted on a shaft mounted in an arm on the frame and connected through a planetary gear with a movable electrical contact of the switch located on a rotary lead in a sealed case, and a fixed electrical contact is made in the form an annular sector to which said electromagnet is connected.

К электрической цепи, связывающей электромагнит управления распределителем с выключателем, подключен конденсатор, между конденсатором и выключателем последовательно с электромагнитом расположен диод, а параллельно диоду расположена индукционная катушка.A capacitor is connected to the electric circuit connecting the control electromagnet to the switch, a diode is connected between the capacitor and the switch in series with the electromagnet, and an induction coil is located parallel to the diode.

На фигуре 1 изображен полноприводный грузовой автомобиль.The figure 1 shows an all-wheel drive truck.

На фигуре 2 показана раздаточная коробка автомобиля.The figure 2 shows the transfer case of the car.

Полноприводный грузовой автомобиль, представленный на фигуре 1, содержит раму 1, на которой впереди расположена кабина 2, а за ней установлен кузов 3, предназначенный для перевозки груза. Между кабиной и кузовом на раме установлен двигатель 4. Автомобиль содержит трансмиссию для передачи поворотного момента от двигателя к переднему ведущему мосту 5 и к заднему ведущему мосту 6, имеющим упругую подвеску на раме 1. В кинематической цепи трансмиссии расположены коробка передач 7, раздаточная коробка 8, снабженная межосевым дифференциалом, и карданные передачи 9 для связи валов раздаточной коробки с валами коробки передач и ведущих мостов.The all-wheel drive truck, shown in figure 1, contains a frame 1, on which is located in front of the cab 2, and behind it is a body 3, designed to carry cargo. An engine 4 is mounted between the cab and the body on the frame. The car contains a transmission for transmitting torque from the engine to the front drive axle 5 and to the rear drive axle 6, which have an elastic suspension on the frame 1. In the kinematic chain of the transmission there is a gearbox 7, a transfer case 8 equipped with an interaxle differential, and cardan gears 9 for connecting the shafts of the transfer case with the shafts of the gearbox and drive axles.

Раздаточная коробка содержит корпус 10 (фигура 2), в котором расположены ведущий вал 11 и ведомый вал 12, связанные между собой зубчатой передачей. С ведомым валом 12 соединено водило 13 межосевого дифференциала, содержащего два переключаемых планетарных ряда. На водиле 13 расположены одинаковые сателлиты 14 и 15, которые имеют зубчатое зацепление между собой, с коронным зубчатым колесом 16 и с солнечными шестернями 17 и 18. Солнечная шестерня 17 первого планетарного ряда имеет шлицевое соединение с выходным валом 19 привода переднего ведущего моста 5. Солнечная шестерня 18 второго планетарного ряда установлена на выходном валу 20 привода заднего ведущего моста 6 с возможностью свободного вращения на нем на его гладкой шейке. Для изменения кинематических связей в межосевом дифференциале раздаточная коробка содержит зубчатую муфту 21, имеющую шлицевое соединение с выходным валом 20. Зубчатая муфта 21 сделана с наружным и внутренним зубчатыми венцами для поочередной связи с выходным валом 20 либо солнечной шестерни 18, имеющей наружный зубчатый венец, либо коронного зубчатого колеса 16, имеющего внутренний зубчатый венец. Зубчатая муфта 21 имеет привод от поршня 22, с которым она связана посредством поводка через подшипник качения. Поршень 22 расположен в корпусе 10 раздаточной коробки в двухсекционной рабочей камере 23, сообщаемой через гидролинии 24 и 25 с источником давления рабочей жидкости, в частности с насосом 26, посредством четырехлинейного двухпозиционного гидравлического распределителя 27. Распределитель 27 имеет управление от электромагнита 28, подключенного электрической цепью 29 к шаговому электрическому выключателю 30, расположенному в герметичном футляре на раме автомобиля. Выключатель 30 содержит подвижный электрический контакт, расположенный на упругом поворотном поводке 31, соединенном электрической цепью с источником электрического тока, в частности с аккумуляторной батареей, и неподвижный электрический контакт 32, сделанный в виде кольцевого сектора, к которому электрической цепью 29 подключен электромагнит 28. К электрической цепи 29, связывающей электромагнит 28 управления распределителем с выключателем 30, подключен конденсатор 33. Между конденсатором 33 и выключателем 30 последовательно с электромагнитом 28 расположен диод 34. А параллельно диоду 34 расположена индукционная катушка 35, обеспечивающая постепенный разряд конденсатора в случае кратковременного соскакивания подвижного контакта, то есть поворотного поводка 31 с неподвижным контакта выключателя. Поворотный поводок 31 выключателя 30 имеет механический привод от балки 36 заднего ведущего моста 6 автомобиля. Этот привод содержит рычаг 37, связанный шарнирно посредствам серьги 38 с балкой 36 ведущего моста. Рычаг 37 закреплен на валу, с которым через планетарную передачу связан поворотный поводок 31.The transfer case contains a housing 10 (figure 2), in which the drive shaft 11 and the driven shaft 12 are located, interconnected by a gear transmission. A carrier 13 of an interaxle differential containing two switched planetary gear sets is connected to a driven shaft 12. On the carrier 13 there are identical satellites 14 and 15, which have gearing between themselves, with the ring gear 16 and with the sun gears 17 and 18. The sun gear 17 of the first planetary gear set has a spline connection with the output shaft 19 of the front drive axle drive 5. Solar gear 18 of the second planetary gear set on the output shaft 20 of the drive of the rear drive axle 6 with the possibility of free rotation on it on its smooth neck. To change the kinematic relationships in the interaxle differential, the transfer case contains a gear clutch 21 having a spline connection with the output shaft 20. The gear clutch 21 is made with the outer and inner gear rims for alternately communicating with the output shaft 20 or the sun gear 18 having the outer gear rim, or a crown gear 16 having an internal gear rim. The gear clutch 21 is driven by a piston 22, with which it is connected by a leash through a rolling bearing. The piston 22 is located in the housing 10 of the transfer case in a two-section working chamber 23, which communicates via hydraulic lines 24 and 25 with a source of working fluid pressure, in particular with a pump 26, through a four-line on-off hydraulic distributor 27. The distributor 27 is controlled by an electromagnet 28 connected by an electric circuit 29 to a step electric switch 30 located in a sealed case on the frame of the car. The switch 30 contains a movable electrical contact located on an elastic rotary lead 31 connected by an electric circuit to a source of electric current, in particular to a battery, and a stationary electric contact 32 made in the form of an annular sector to which an electromagnet 28 is connected by an electric circuit 29. K an electric circuit 29 connecting the electromagnet 28 of the control valve to the switch 30, a capacitor 33 is connected. Between the capacitor 33 and the switch 30 in series with the electromagnet 28 is disposed parallel to the diode 34. A diode 34 is disposed an induction coil 35, which provides a gradual discharge of the capacitor in case of a short coming off the movable contact, i.e. the pivot 31 of the leash with a stationary switch contact. The rotary leash 31 of the switch 30 has a mechanical drive from the beam 36 of the rear driving axle 6 of the car. This actuator contains a lever 37, pivotally connected through the earrings 38 to the beam 36 of the drive axle. The lever 37 is mounted on a shaft with which a rotary lead 31 is connected through a planetary gear.

При движении автомобиля поворотный момент от двигателя через коробку передач поступает на ведущий вал 11 раздаточной коробки 8, а от него через зубчатую передачу передается к ведомому валу 12 и далее к водилу 13 межосевого дифференциала. При порожнем кузове рабочая жидкость от насоса 26 через распределитель 27 поступает в заднюю секцию рабочей камеры 23, устанавливая поршень 22 и связанную с ним зубчатую муфту 21 в положении, при котором зубчатая муфта соединяет солнечную шестерню 18 с валом 20 привода заднего ведущего моста 6. Тогда поворотный момент поступает от водила 13 к выходным валам 19 и 20 привода ведущих мостов через оба сателлита 14 и 15 и через обе солнечные шестерни 17 и 18. В этом случае поворотный момент распределяется поровну между мостами.When the car is moving, the turning moment from the engine through the gearbox is transmitted to the drive shaft 11 of the transfer case 8, and from it is transmitted through a gear transmission to the driven shaft 12 and then to the carrier 13 of the center differential. When the body is empty, the working fluid from the pump 26 through the distributor 27 enters the rear section of the working chamber 23, installing the piston 22 and the associated gear clutch 21 in a position in which the gear clutch connects the sun gear 18 to the shaft 20 of the rear drive axle 6. Then the turning moment arrives from the carrier 13 to the output shafts of the drive axles 19 through both satellites 14 and 15 and through both sun gears 17 and 18. In this case, the turning moment is distributed equally between the bridges.

При укладке в кузов груза рессоры подвески ведущих мостов под его тяжестью прогибаются, и рама 1 опускается, приближаясь к балке 36 ведущего моста. При отпускании рамы поворачивается рычаг 37, который через планетарную передачу поворачивает поводок 31 электрического выключателя 30. Совершая шаг, поводок 31 вводит расположенный на нем подвижный контакт в соприкосновение с неподвижным контактом 32. При касании контактов электрический ток от аккумуляторной батареи поступает к электромагниту 28, который перемещает золотник распределителя 27 в другую позицию, при которой передняя секция рабочей камеры 23 сообщается с насосом 26, а ее задняя секция, расположенная за поршнем 22, сообщается со сливом. Под действием давления в передней секции рабочей камеры поршень 22 отводит зубчатую муфту 21 от солнечной шестерни 18, разъединяя ее с валом 20, и соединяет с этим валом 20 коронное зубчатое колесо 16. Тогда вращающий момент с водила 13 передается на выходной вал 19 привода переднего моста по-прежнему через сателлит 14 и солнечную шестерню 17, а на выходной вал 20 привода заднего ведущего моста поворотный момент передается через тот же сателлит 14 и через коронное зубчатое колесо 16. После этого вращающий момент на валу 20 привода заднего ведущего моста 6, над которым расположен загруженный кузов, получается значительно больше, чем на валу 19 привода переднего ведущего моста 5. После перевозки и выгрузки груза из кузова рама 1 приподнимается и рычаг 37 поворачивается в обратную сторону, выводя поводок 31 с находящимся на нем подвижным контактом из соприкосновения с неподвижным контактом 32. Тогда прекращается поступление электрического тока к электромагниту 28 управления распределителем 27, после чего подпружиненный золотник распределителя 27 возвращается в исходную первую позицию, при которой передняя секция рабочей камеры 23 сообщается со сливом, а задняя секция, расположенная позади поршня 22, сообщается через гидролинию 25 с насосом 26. Под действием давления рабочей жидкости в задней секции рабочей камеры 23 поршень 22 перемещается к солнечной шестерне 18 и соединяет ее зубчатой муфтой 21 с выходным валом 20 привода заднего ведущего моста. Тогда при переезде порожнего автомобиля к месту погрузки в его кузов груза поворотный момент распределяется поровну между его ведущими мостами, на колеса которых в этом случае при пустом кузове нагрузка получается примерно одинаковой.When laying in the cargo body, the suspension springs of the driving axles bend under its weight, and the frame 1 is lowered, approaching the beam 36 of the driving axle. When the frame is released, the lever 37 is turned, which turns the lead 31 of the electric switch 30 through the planetary gear. Taking a step, the lead 31 brings the movable contact located on it into contact with the fixed contact 32. When the contacts touch, the electric current from the battery goes to the electromagnet 28, which moves the spool of the distributor 27 to another position, in which the front section of the working chamber 23 communicates with the pump 26, and its rear section, located behind the piston 22, communicates with the drain ohm Under the action of pressure in the front section of the working chamber, the piston 22 diverts the gear clutch 21 from the sun gear 18, disconnecting it from the shaft 20, and connects the crown gear 16. The torque from the carrier 13 is then transmitted to the output shaft 19 of the front axle drive still through the satellite 14 and the sun gear 17, and the rotary moment is transmitted to the output shaft 20 of the rear drive axle drive through the same satellite 14 and through the ring gear 16. After that, the torque on the rear drive axle drive shaft 20 is 6, over which the loaded body is located, much more is obtained than on the front drive axle 5 drive shaft 19. After the cargo is transported and unloaded from the body, the frame 1 is lifted and the lever 37 is turned in the opposite direction, leading the lead 31 with the movable contact on contact with fixed contact 32. Then the flow of electric current to the electromagnet 28 controls the distributor 27, after which the spring-loaded spool of the distributor 27 returns to its original first position, at which the front section of the working chamber 23 communicates with the drain, and the rear section, located behind the piston 22, communicates via a hydraulic line 25 with the pump 26. Under the influence of the pressure of the working fluid in the rear section of the working chamber 23, the piston 22 moves to the sun gear 18 and connects it with a gear clutch 21 with the output shaft 20 of the drive of the rear drive axle. Then, when an empty car moves to the place of loading the cargo into its body, the turning moment is distributed evenly between its drive axles, the wheels of which in this case, when the body is empty, the load is approximately the same.

Благодаря наличию в трансмиссии полноприводного грузового автомобиля раздаточной коробки с межосевым дифференциалом, содержащим два планетарных ряда, переключаемых автоматически при погрузке груза в кузов и при его разгрузке, обеспечивая своевременное перераспределение нагрузки на колеса ведущих мостов, существенно облегчается обслуживание автомобиля, улучшается его проходимость при движении по слабому грунту и управляемость при движении с большой скоростью по дорогам с твердым покрытием, уменьшается износ шин.Due to the presence of a transfer case in the transmission of a four-wheel drive truck with an interaxle differential containing two planetary gears that are automatically switched when loading the cargo into the body and when unloading it, ensuring timely redistribution of the load on the wheels of the drive axles, the vehicle’s servicing is much easier, and its maneuverability when driving along low ground and handling when driving at high speed on paved roads, tire wear is reduced.

Claims (3)

1. Полноприводный грузовой автомобиль, содержащий кабину, кузов для перевозки груза, установленный на раме, трансмиссию для передачи поворотного момента от двигателя к переднему и заднему ведущим мостам, имеющим упругую подвеску на раме, в кинематической цепи трансмиссии расположена раздаточная коробка с межосевым дифференциалом, межосевой дифференциал содержит два планетарных ряда, переключаемых зубчатой муфтой, имеющей привод от поршня, расположенного в двухсекционной камере, сообщаемой с источником давления рабочей жидкости посредством четырехлинейного двухпозиционного распределителя, имеющего управление от электромагнита, подключенного электрической цепью к шаговому выключателю, имеющему привод от балки заднего ведущего моста.1. Four-wheel drive truck containing a cab, a body for transporting goods mounted on a frame, a transmission for transmitting torque from the engine to the front and rear drive axles having an elastic suspension on the frame, a transfer box with a center differential, an interaxle is located in the transmission kinematic chain the differential contains two planetary gear sets switched by a gear clutch having a drive from a piston located in a two-section chamber in communication with a source of pressure of the working fluid in the middle stvom four-way two-position distributor having control of the electromagnet, connected to a stepper electric circuit breaker having a drive beam of the rear axle. 2. Полноприводный грузовой автомобиль по п.1, отличающийся тем, что привод выключателя содержит рычаг, соединенный при помощи серьги с балкой ведущего моста и закрепленный на валу, установленном в кронштейне на раме и связанном через планетарную передачу с подвижным электрическим контактом выключателя, расположенном на поворотном поводке в герметичном футляре, а неподвижный электрический контакт сделан в виде кольцевого сектора, к которому подключен упомянутый электромагнит.2. The all-wheel drive truck according to claim 1, characterized in that the switch actuator comprises a lever connected via an earring to the beam of the drive axle and mounted on a shaft mounted in an arm on the frame and connected through a planetary gear with a movable electrical contact of the switch located on a rotary leash in a sealed case, and a fixed electrical contact is made in the form of an annular sector to which the mentioned electromagnet is connected. 3. Полноприводный грузовой автомобиль по п.2, отличающийся тем, что к электрической цепи, связывающей электромагнит управления распределителем с выключателем, подключен конденсатор, между конденсатором и выключателем последовательно с электромагнитом расположен диод, а параллельно диоду расположена индукционная катушка. 3. The all-wheel drive truck according to claim 2, characterized in that a capacitor is connected to the electric circuit connecting the control solenoid to the switch with the switch, a diode is arranged in series with the electromagnet and the switch, and an induction coil is located parallel to the diode.

Images