UA7574U - Transmission of all-whell drive vehicle - Google Patents

Abstract

The transmission of all-wheel drive vehicle includes gear shift box, inlet of which is intended for connection with the engine, and outlet is cinematically connected with the transfer box, the outlets of transfer box are cinematically connected with the front and rear axles by appropriate cardan shafts. The cinematic connection of each outlet of transfer box with front and rear axles includes, at least, one elastic coupling, which is executed in the form of two flanges - leading and slave, connected together through the elastic element.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Пропонована корисна модель відноситься до транспортного машинобудування і може бути використана у 2 трансмісії повнопривідного автомобіля.The proposed useful model refers to transport engineering and can be used in 2 transmissions of a four-wheel drive car.

Найбільш близькою до пропонованої за технічною суттю є трансмісія повнопривідного автомобіля, що включає коробку переміни передач, вхід якої призначений для з'єднання з двигуном, а вихід - кінематично з'єднаний з роздавальною коробкою, виходи роздавальної коробки кінематично з'єднані з переднім та заднім мостами відповідними карданними валами ІВершигора В.А. Автомобіль ВАЗ-2121. Многокрасочньій альбом.- М.: 70 Машиностроение. - 1983. - С.45-50).The closest to the proposed in terms of technical essence is the transmission of a four-wheel drive car, which includes a gearbox, the input of which is designed to be connected to the engine, and the output is kinematically connected to the transfer box, the outputs of the transfer box are kinematically connected to the front and rear bridges and corresponding cardan shafts IVershyhor V.A. Car VAZ-2121. A colorful album. - M.: 70 Mashinostroenie. - 1983. - P.45-50).

Недолік описаного пристрою полягає у вібраціях, які виникають і під час зрушування, і під час руху автомобіля. Описана конструкція є жорсткою, а тому вібрації приводять і до виникнення резонансних режимів у силовій передачі, через співпадання її власних частот коливань з частотою коливань моменту опору руху автомобіля. Ці вібрації, виникають, зокрема, і через те що радіуси кочення всіх колес не є ідеально 712 тотожними, а тому під час руху автомобіля в описаній трансмісії неминуче виникають вібрації через паразитні моменти. Згадані вібрації збільшують витрати пального особливо при резонансних режимах, а також негативно впливають і на здоров'я осіб, які перебувають у автомобілі. Так серце, легені, черевна порожнина, мозок людини - це об'ємні резонуючі системи, схильні до інтенсивних коливань при співпаданні частоти їх власних коливань з частотами зовнішніх коливань (в основному коливань інфразвукових частот - у діапазоні 1...16ГцЦ).The disadvantage of the described device is the vibrations that occur both when shifting and when the car is moving. The described structure is rigid, and therefore vibrations lead to the emergence of resonance modes in the power transmission, due to the coincidence of its own oscillation frequencies with the oscillation frequency of the car's moment of resistance. These vibrations occur, in particular, due to the fact that the rolling radii of all wheels are not perfectly 712 identical, and therefore during the movement of the car in the described transmission, vibrations due to parasitic moments inevitably occur. The mentioned vibrations increase fuel consumption, especially in resonant modes, and also have a negative effect on the health of people in the car. Thus, the human heart, lungs, abdominal cavity, and brain are three-dimensional resonating systems prone to intense oscillations when the frequency of their own oscillations coincides with the frequencies of external oscillations (mainly oscillations of infrasound frequencies - in the range of 1...16 Hz).

Інфразвукові коливання, що виникають у трансмісії під час руху, так зване "акустичне нейтрино", що не сприймаються вухом, легко проникають Через різні перепони (метал, звукоїзоляцію) - складне та підступне явище. Недарма вібраційна хвороба стоїть на першому місці у довгому списку професійних захворювань. Через інфразвукові коливання ослаблюється зір, слух, підвищується артеріальний тиск, спостерігається підвищена втома, зменшується реакція водія, а при частоті інфразвуку 7ГцЦ можлива навіть зупинка серця. Крім резонансу мозку, як пружно-інерційного тіла виявляється можливість "перехресного" ефекту резонансу інфразвуку з в частотами а та р-хвиль, які інснують у мозку людини, а це може значно впливати на психо-фізіологічний стан людини.Infrasound vibrations that occur in the transmission during movement, the so-called "acoustic neutrinos", which are not perceived by the ear, easily penetrate through various barriers (metal, sound insulation) - a complex and insidious phenomenon. It is not for nothing that vibration sickness is at the top of the long list of occupational diseases. Due to infrasound vibrations, sight and hearing weaken, blood pressure rises, increased fatigue is observed, the driver's reaction decreases, and at an infrasound frequency of 7 Hz, even cardiac arrest is possible. In addition to resonance of the brain, as an elastic-inertial body, there is a possibility of a "crossover" effect of resonance of infrasound with frequencies of a and p-waves, which exist in the human brain, and this can significantly affect the psycho-physiological state of a person.

Тому у основу пропонованої корисної моделі поставлено задачу створення такої трансмісії повнопривідного автомобіля, яка б дозволила суттєво зменшити рівень вібрацій. Поставлена задача вирішується у пропонованій З конструкції завдяки встановленню демпферів на експериментально виявлених ділянках кінематичної схеми - повнопривідного автомобіля. Згадані демпфери суттєво зменшують паразитні моменти і зменшують вірогідність утворення резонансних коливань у трансмісії; Роль демпферів у пропонованому пристрої відіграють пружні о муфти. чаTherefore, the basis of the proposed useful model is the task of creating such a transmission of a four-wheel drive car, which would allow to significantly reduce the level of vibrations. The task is solved in the proposed C design thanks to the installation of dampers on the experimentally identified sections of the kinematic scheme of the all-wheel drive car. The aforementioned dampers significantly reduce parasitic moments and reduce the likelihood of resonance oscillations in the transmission; The role of dampers in the proposed device is played by elastic couplings. Cha

Пропонована, як і відома трансмісія повнопривідного автомобіля, включає коробку переміни передач, вхід якої призначений для з'єднання з двигуном, а вихід - кінематично з'єднаний з роздавальною коробкою, виходи роздавальної коробки кінематично з'єднані з переднім та заднім мостами відповідними карданними валами, а відповідно до пропозиції, кінематичне з'єднання кожного виходу роздавальної коробки з переднім та заднім « мостами містить, щонайменше, одну пружну муфту, яка виконана у вигляді двох фланців - ведучого та веденого, Шу з'єднаних між собою через еластичний елемент. 50 Еластичний елемент дає можливість зміни положення фланців відносно один одного у межах пружної с деформації еластичного елемента. Основна властивість еластичного елементу у пружній муфті пропонованогоThe proposed, as well as the known transmission of a four-wheel drive vehicle, includes a gearbox, the input of which is designed to be connected to the engine, and the output is kinematically connected to the transfer box, the outputs of the transfer box are kinematically connected to the front and rear axles by respective cardan shafts , and according to the proposal, the kinematic connection of each outlet of the transfer box with the front and rear bridges contains at least one elastic coupling, which is made in the form of two flanges - the leading and the driven, which are connected to each other through an elastic element. 50 The elastic element makes it possible to change the position of the flanges relative to each other within the elastic deformation of the elastic element. The main property of the elastic element in the elastic coupling is proposed

Із» пристрою - це перетворення енергії механічних коливань у теплову енергію.From" the device is the conversion of the energy of mechanical vibrations into thermal energy.

Особливістю пропонованої трансмісії є і те, що на кожному кінці кожного карданного валу встановлена пружна муфта.A special feature of the proposed transmission is that an elastic coupling is installed at each end of each cardan shaft.

Ще одною особливістю пропонованої трансмісії є і те, що карданний вал, розташований між виходом це. роздавальної коробки та заднім мостом, виготовлений з двох частин, які з'єднані між собою пружною муфтою. 4! Також особливістю пропонованої трансмісії є і те, що еластичний елемент пружної муфти виконаний у вигляді гумового кільця. і Особливістю пропонованої трансмісії є і те, що пружна муфта забезпечена центруючим елементом,Another feature of the proposed transmission is that the cardan shaft located between the output is. transfer case and rear axle, made of two parts, which are connected to each other by an elastic coupling. 4! Another feature of the proposed transmission is that the elastic element of the elastic coupling is made in the form of a rubber ring. and A feature of the proposed transmission is that the elastic coupling is equipped with a centering element,

Та» 20 виконаним у вигляді центруючого стрижня, що виходить з центру одного фланця, на кінці центруючого стрижня закріплене кільце, внутрішня поверхня якого виконана циліндричною, а зовнішня - тороїдальною, а у центрі другого фланця виконано відповідний центруючий циліндричний отвір, в якому розміщений кінець центруючого стрижня з кільцем з можливістю взаємного пересування у межах допуску.Ta" 20 is made in the form of a centering rod coming from the center of one flange, a ring is attached to the end of the centering rod, the inner surface of which is cylindrical, and the outer surface is toroidal, and in the center of the second flange, a corresponding centering cylindrical hole is made, in which the end of the centering rod is placed a rod with a ring with the possibility of mutual movement within tolerance.

Муфта - це пристрій для з'єднання валів, тяг, труб, канатів. У пропонованому пристрої використано один ізA coupling is a device for connecting shafts, rods, pipes, ropes. The proposed device uses one of

Со» видів компенсаційної муфти - пружну муфту, яка дозволяє з'єднувати вали, вісі яких встановлені з погрішністюSo" types of compensation coupling - an elastic coupling that allows you to connect shafts, the axes of which are installed with an error

ІКрайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. - М.: Машиностроение. - 1987. - С.229). Використаний у пропонованому пристрої еластичний елемент пружної муфти є елементом з нелінійною характеристикою.Ikrainev A.F. Mechanisms reference dictionary. - M.: Mashinostroenie. - 1987. - P.229). The elastic element of the elastic coupling used in the proposed device is an element with a non-linear characteristic.

Введення пружних елементів з нелінійною характеристикою, що мають широкий діапазон зміни жорсткості і демпфірування, дозволяє зсунути область резонансних частот у силовій передачі у неробочу зону частотних 60 коливань, а незначні за амплітудою коливання за рахунок демпфірування згладити. Встановлення ж пружних муфт у місцях трансмісії, названих вище, дозволяє суттєво зменшити рівень вібрацій та ударних динамічних навантажень.The introduction of elastic elements with non-linear characteristics, which have a wide range of changes in stiffness and damping, allows you to shift the area of resonant frequencies in the power transmission to the non-working zone of frequency 60 oscillations, and to smooth out oscillations that are insignificant in amplitude due to damping. The installation of elastic couplings in the places of the transmission mentioned above allows to significantly reduce the level of vibrations and shock dynamic loads.

Суть корисної моделі пояснюється на схематичному кресленні.The essence of the useful model is explained in the schematic drawing.

Пропонована трансмісія повнопривідного автомобіля включає, призначену для з'єднання з двигуном 1 бо коробку переміни передач 2. Вихід коробки переміни передач 2 кінематично з'єднаний з роздавальною коробкоюThe proposed transmission of the four-wheel drive vehicle includes a gearbox 2 designed to be connected to the engine 1. The output of the gearbox 2 is kinematically connected to the transfer box

3. Виходи роздавальної коробки З кінематично з'єднані з переднім 4 та заднім 5 мостами. Кінематичне з'єднання кожного виходу роздавальної коробки З з переднім 4 та заднім 5 мостами включає пружну муфту 6. Окрім цього, кінематичне з'єднання кожного виходу роздавальної коробки З з переднім 4 та заднім 5 мостами включає карданні вали 7 і 8. На одному кінці кожного карданного валу 7 і 8 розташована пружна муфта 6. Карданний вал 8 може бути виготовлений з двох частин, які з'єднані між собою пружною муфтою 6. Кожна пружна муфта 6 виконана у вигляді двох фланців ведучого та веденого, з'єднаних між собою через еластичний елемент (не показано). Фланці закріплені з можливістю зміни їх положення відносно один одного у межах пружної деформації еластичного елемента. Еластичний елемент пружної муфти може бути виготовлений з еластичного 70 маслостійкого матеріалу - гуми або поліуретану у формі кільця або пластини з наскрізними отворами для елементів кріплення і валів (не показано). Окрім цього, еластичний елемент може бути виготовлений у вигляді циліндричних пружин стискування, або пневмо-гідро циліндрів (не показано). Пружна муфта 6 забезпечена центруючим елементом, виконаним у вигляді центруючого стрижня, що виходить з центру одного фланця, на кінці центруючого стрижня жорстко закріплене кільце, внутрішня поверхня якого виконана циліндричною, а 7/5 Зовнішня -тороїдальною, а у центрі другого фланця виконано відповідний центруючий циліндричний отвір, в якому розміщено кінець центруючого стрижня з кільцем з можливістю взаємного пересування кінця центруючого стрижня одного фланця в центральному центруючому отворі другого фланця у межах допуску (не показано).3. The outputs of the transfer box Z are kinematically connected to the front 4 and rear 5 axles. The kinematic connection of each output of the transfer box C with the front 4 and rear 5 axles includes a spring coupling 6. In addition, the kinematic connection of each output of the transfer box C with the front 4 and rear 5 axles includes cardan shafts 7 and 8. At one end each cardan shaft 7 and 8 has an elastic coupling 6. The cardan shaft 8 can be made of two parts that are connected to each other by an elastic coupling 6. Each elastic coupling 6 is made in the form of two leading and driven flanges, connected to each other through elastic element (not shown). The flanges are fixed with the possibility of changing their position relative to each other within the elastic deformation of the elastic element. The elastic element of the elastic coupling can be made of an elastic 70 oil-resistant material - rubber or polyurethane in the form of a ring or plate with through holes for fastening elements and shafts (not shown). In addition, the elastic element can be made in the form of cylindrical compression springs, or pneumo-hydro cylinders (not shown). The elastic coupling 6 is equipped with a centering element, made in the form of a centering rod coming out of the center of one flange, at the end of the centering rod a ring is rigidly fixed, the inner surface of which is cylindrical, and the outer surface is toroidal, and in the center of the second flange there is a corresponding centering a cylindrical hole in which the end of the centering rod is placed with a ring with the possibility of mutual movement of the end of the centering rod of one flange in the center centering hole of the second flange within the limits of tolerance (not shown).

Використана у прикладі пружна муфта б створена на основі пружної муфти автомобіля ВАЗ-2121, з якої вилучена хрестовина |Вершигора В.А. Автомобіль ВАЗ-2121. Многокрасочньій альбом,- М.: Машиностроение. - 1983. - С.45, поз.36-48).The elastic coupling used in the example would be created on the basis of the elastic coupling of the VAZ-2121 car, from which the cross was removed |Vershihora V.A. Car VAZ-2121. A colorful album, M.: Mashinostroenie. - 1983. - P.45, items 36-48).

Пропонована трансмісія повнопривідного автомобіля працює так. З вихідного валу двигуна 1 обертальний рух передається на коробку переміни передач 2, з виходу якої до роздавальної коробки 3. З роздавальної коробки З через карданні вали 7 і 8 обертальний рух передається на відповідні передній 4 та задній 5 мости.The proposed four-wheel drive transmission works like this. From the output shaft of the engine 1, the rotary motion is transmitted to the gearbox 2, from the output of which to the transfer box 3. From the transfer box C through the cardan shafts 7 and 8, the rotary motion is transmitted to the corresponding front 4 and rear 5 axles.

Під час зрушування автомобіля або перемикання передач у коробках 2 і 3, або ж гальмування автомобіля г двигуном, виникають поштовхи, удари, амплітуда яких, завдяки муфтам 6, розташованим на кінцях карданних валів 4 і 5, звернутих до роздавальної коробки З, суттєво зменшується. Під час встановленого рівномірного т руху автомобіля утворюються вібрації, пов'язані з необхідними технологічними люфтами у трансмісії, в основному у головних парах та диференціалах (не показані) ведучих мостів 4 і 5 та роздавальної коробки 3, що веде і до виникненням автоколивань. Але, у пропонованій конструкції, завдяки муфтам б, згадана вірогідність «г зо Виникнення автоколивань є дуже малою.When shifting the car or switching gears in boxes 2 and 3, or when the car is braked by the engine, jerks and shocks occur, the amplitude of which is significantly reduced thanks to the couplings 6 located at the ends of the cardan shafts 4 and 5 facing the transfer box C. During the established uniform t movement of the car, vibrations associated with the necessary technological clearances in the transmission are formed, mainly in the main pairs and differentials (not shown) of the drive axles 4 and 5 and the transfer box 3, which also leads to the occurrence of self-oscillations. But, in the proposed design, thanks to the couplings b, the mentioned probability of the occurrence of self-oscillations is very small.

У випадку використання карданного валу 8 великої довжини, наприклад як у автомобілі ВАЗ-2131, рівень - вібрацій суттєво зменшено завдяки використанню карданного валу 8. виготовленого з двох частин, з'єднаних між МУ собою пружною муфтою 6.In the case of using a cardan shaft 8 of great length, for example, as in the VAZ-2131 car, the level of vibrations is significantly reduced due to the use of a cardan shaft 8 made of two parts, connected between the MUs by an elastic coupling 6.

Авторами були проведені дослідження щодо вимірювання рівня вібрацій, які утворювалися у автомобілі ї- зв марки ВАЗ-2123 до впровадження пружних муфт 6 у трансмісії і після доповнення трансмісії пружними муфтами б, встановленими на одному кінці кожного карданного валу 7 і 8. Під час дослідження були використані вібраційні датчики, розташовані на ділянці під сидінням водія і аналізатор типу 3348 фірми Вгиєї К/аег « (Данія). За результатами досліджень було встановлено, що рівень вібрацій після доповнення трансмісії пружними муфтами 6, встановленими на одному кінці кожного карданного валу 7 і 8, було суттєво знижено. ЗThe authors conducted research on measuring the level of vibrations that were formed in a VAZ-2123 passenger car before the introduction of elastic couplings 6 in the transmission and after the addition of the transmission with elastic couplings b installed at one end of each cardan shaft 7 and 8. During the study, there were used vibration sensors located in the area under the driver's seat and a type 3348 analyzer of the Vgyei K/aeg company (Denmark). Based on the results of research, it was established that the level of vibrations after supplementing the transmission with elastic couplings 6, installed at one end of each cardan shaft 7 and 8, was significantly reduced. WITH

Зменшення вірогідності виникнення резонансних режимів у трансмісії під час роботи у режимі, який постійно с змінюється, сприяє зменшенню витрат палива до 595, дозволяє-виконати плавну взаємодію рушія з дорогою (знижуючи при цьому буксування рушія із зчепленням), що суттєво зменшує знос трансмісії. :» 1 2 4 шт-и ра -я я Що -і Сл з-е«45г ЖЖ ж ж жУж - А А-45 5.) г 5 Ї тов в 5 5, - ши с-ЗReducing the probability of resonance modes in the transmission during operation in a mode that is constantly changing helps to reduce fuel consumption to 595, allows smooth interaction of the driver with the road (reducing at the same time the slippage of the driver with the clutch), which significantly reduces wear of the transmission. :» 1 2 4 sht-y ra -ya i What -i Sl z-e«45g ЖЖ ж ж жУж - A A-45 5.) g 5 Y tov v 5 5, - shi s-Z

Т» 50T" 50

Claims (5)

Формула винаходуThe formula of the invention 1. Трансмісія повнопривідного автомобіля, що включає коробку перемикання передач, вхід якої призначений СУ 55 для зєднання з двигуном, а вихід - кінематично з'єднаний з роздавальною коробкою, виходи роздавальної коробки кінематично з'єднані з переднім та заднім мостами відповідними карданними валами, яка відрізняється тим, що кінематичне з'єднання кожного виходу роздавальної коробки з переднім та заднім мостами включає щонайменше одну пружну муфту, яка виконана у вигляді двох фланців - ведучого та веденого, з'єднаних між собою через еластичний елемент. 60 1. The transmission of a four-wheel drive car, which includes a gearbox, the input of which is designed by SU 55 to be connected to the engine, and the output is kinematically connected to the transfer box, the outputs of the transfer box are kinematically connected to the front and rear axles by the corresponding cardan shafts, which differs in that the kinematic connection of each outlet of the transfer box with the front and rear axles includes at least one elastic coupling, which is made in the form of two flanges - the leading and the driven, connected to each other through an elastic element. 60 2. Трансмісія повнопривідного автомобіля за п.17, яка відрізняється тим, що на кожному кінці кожного карданного вала встановлена пружна муфта.2. A four-wheel drive vehicle transmission according to claim 17, characterized in that a resilient coupling is installed at each end of each cardan shaft. 3. Трансмісія повнопривідного автомобіля за п.1, яка відрізняється тим, що карданний вал, розташований між виходом роздавальної коробки та заднім мостом, виготовлений з двох частин, які з'єднані між собою пружною муфтою. б5 3. The transmission of the four-wheel drive car according to claim 1, which is characterized by the fact that the cardan shaft, located between the output of the transfer box and the rear axle, is made of two parts that are connected to each other by an elastic coupling. b5 4. Трансмісія повнопривідного автомобіля за п.1, яка відрізняється тим, що еластичний елемент пружної муфти виконаний у вигляді гумового кільця.4. Transmission of a four-wheel drive car according to claim 1, which is characterized by the fact that the elastic element of the elastic coupling is made in the form of a rubber ring. 5. Трансмісія повнопривідного автомобіля за п.17, яка відрізняється тим, що пружна муфта забезпечена центруючим елементом, виконаним у вигляді центруючого стрижня, що виходить з центра одного фланця, на кінці центруючого стрижня закріплене кільце, внутрішня поверхня якого виконана циліндричною, а зовнішня - тороїдальною, а у центрі другого фланця виконано відповідний центруючий циліндричний отвір, в якому розміщено кінець центруючого стрижня з кільцем з можливістю взаємного пересування у межах допуску. Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2005, М 6, 15.06.2005. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і /о науки України. - « ча ів) ча -5. Transmission of a four-wheel drive car according to claim 17, which is characterized by the fact that the elastic coupling is provided with a centering element, made in the form of a centering rod that comes from the center of one flange, a ring is fixed at the end of the centering rod, the inner surface of which is cylindrical, and the outer surface is toroidal , and in the center of the second flange, a corresponding centering cylindrical hole is made, in which the end of the centering rod with a ring with the possibility of mutual movement within the tolerance is placed. Official bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated microcircuits", 2005, M 6, 15.06.2005. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and Science of Ukraine. - « cha iv) cha - с . и? -І 1 -І Т» 50 Со 60 б5with . and? -I 1 -I T» 50 So 60 b5