RU2142885C1

RU2142885C1 - Final drive

Info

Publication number: RU2142885C1
Application number: RU98103139A
Authority: RU
Inventors: В.И. Некрасов
Original assignee: Тюменский государственный нефтегазовый университет
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 1999-12-20

Abstract

FIELD: transport engineering. SUBSTANCE: proposed final drive has housing, driving shaft with two driving gear, driven shaft with driven gear wheel, differential mechanism, planetary mechanism and clutches. Driven gear wheel is connected with carrier of planetary mechanism and in meshing with one of driving gears. Second driving gear is in meshing with gear wheel connected through tubular shaft with sun gear of planetary mechanism. One clutch is mounted on differential housing for inter locking differential with carrier and epicyclic wheel of planetary mechanism, respectively. Other clutch is mounted on tubular support of differential housing for inter locking differential with sun gear of planetary mechanism. Both clutches are connected by one slider. EFFECT: enlarged kinematic capabilities of drive at reduced overall dimensions and mass. 2 dwg

Description

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

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

Наиболее близкой к предлагаемой главной передаче является двухступенчатая главная передача опытной модели автомобиля МАЗ-500А (Автомобили: Конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия. Под ред. А.И. Гришкевича. - Мн.: Высш. шк., 1985. рис. 7. 10, 224 с.). Closest to the proposed main gear is a two-stage main gear of the experimental model of the MAZ-500A automobile (Automobiles: Construction, Design and Calculation. Transmission. Edited by A.I. Grishkevich. - Mn .: Higher school, 1985. Fig. 7 . 10, 224 p.).

Главная передача состоит из корпуса с размещенными в нем ведущим валом, выполненным вместе с ведущей конической шестерней, зацепленной с ведомым колесом. Это колесо закреплено на корпусе, в котором расположены планетарный механизм и дифференциал (см. там же рис. 7, 9, 223 с.). Внутри ведомого конического колеса выполнено эпициклическое колесо планетарного механизма (ПМ), которое сателлитами сообщается с водилом ПМ, закрепленным на корпусе дифференциала. Солнечная шестерня ПМ выполнена вместе с зубчатым венцом муфты переключения. ПМ реализует две передачи: первая - замедляющая, когда солнечная шестерня остановлена зубчатым венцом относительно корпуса ведущего моста, вторая - прямая, когда ПМ блокируется осевым перемещением солнечной шестерни до зацепления с зубчатым венцом водила. The main transmission consists of a housing with a drive shaft placed in it, made together with a bevel pinion gear engaged with the driven wheel. This wheel is fixed on the housing in which the planetary gear and differential are located (see also Fig. 7, 9, 223 p.). Inside the driven conical wheel, an epicyclic planetary gear (PM) wheel is made, which is connected by satellites to the PM carrier, mounted on the differential case. The sun gear PM is made together with the gear ring of the clutch. The PM implements two gears: the first is slowing down when the sun gear is stopped by the gear ring relative to the drive axle housing, the second is the direct one when the PM gear is blocked by axial movement of the sun gear until it engages with the gear ring of the carrier.

Такая ГП имеет ограниченные кинематические возможности - передаточное число ПМ на низшей передаче составляет только 1,391. Передаточное число ГП в целом без ПМ равно 7,24 и 10,1 при понижающей передаче в ПМ. ГП имеет значительную массу и габариты, т.к. помимо центрального редуктора содержит еще два колесных редуктора с остановленным водилом (см. там же рис. 7, 8б, 221 с.). Such a GP has limited kinematic capabilities - the gear ratio of the PM in low gear is only 1.391. The gear ratio of the GP as a whole without PM is 7.24 and 10.1 with a downshift in the PM. GP has a significant mass and dimensions, because in addition to the central gearbox, it contains two more wheel gearboxes with the carrier stopped (see ibid. Fig. 7, 8b, 221 p.).

Задачей изобретения является расширение кинематических возможностей ГП при малых габаритах и массе. С ведомым зубчатым колесом соединено водило планетарного механизма, на ведущем валу закреплена дополнительно вторая шестерня, введенная в зацепление с дополнительным зубчатым колесом, соединенным трубчатым валом с солнечной шестерней, одна муфта расположена на корпусе дифференциала и выполнена с возможностью его блокировки с водилом и эпициклическим колесом соответственно, другая муфта расположена на трубчатой опоре корпуса дифференциала и выполнена с возможностью его блокировки с солнечной шестерней, обе муфты соединены одним ползуном. The objective of the invention is to expand the kinematic capabilities of the GP with small dimensions and weight. A planetary gear carrier is connected to the driven gear, an additional second gear is fixed to the drive shaft, engaged with an additional gear connected by a tubular shaft to the sun gear, one clutch is located on the differential housing and is locked with a carrier and an epicyclic wheel, respectively , the other coupling is located on the tubular support of the differential housing and is configured to lock it with the sun gear, both couplings are connected by one floor Ung.

Технический результат достигается тем, что планетарный механизм реализует три передачи. На ведущем валу закреплены две шестерни, одна из них зацеплена с ведомой шестерней, соединенной с солнечной шестерней планетарного механизма, другая ведущая шестерня зацеплена с ведомой шестерней, соединенной с водилом, на корпусе дифференциала расположена муфта выборочного соединения с одним из трех звеньев планетарного механизма. The technical result is achieved by the fact that the planetary mechanism implements three gears. Two gears are fixed on the drive shaft, one of them is engaged with the driven gear connected to the planet gear sun gear, the other drive gear is engaged with the driven gear connected to the carrier, on the differential case there is a selective coupling with one of the three links of the planetary gear.

На фиг. 1 изображена схема главной передачи с коническими шестернями и дифференциалом. In FIG. 1 shows a final drive circuit with bevel gears and differential.

На фиг. 2 - главная передача с цилиндрическими шестернями. В корпусе главной передачи 1 установлен ведущий вал 2, на котором закреплены ведущие шестерни 3 и 4, зацепленные с ведомыми шестернями 5 и 6 (см. фиг. 1 и 2). Ведомая шестерня (колесо) 5 трубчатым валом 7 соединяется шестерней 8 (a), а колесо 6 соединяется с водилом 9(h) планетарного механизма. Сателлиты 10 установлены на водиле 9 и зацеплены с солнечной шестерней 8 и эпициклическим колесом 11 (b). Муфта 12 расположена на ступице 13 корпуса дифференциала 14 со стороны планетарного механизма. На оси (крестовине) 15 дифференциала установлены сателлиты 16, зацепленные с полуосевыми шестернями 17 и 18, которые зацеплены на полуосях 19 и 20. Муфта 21 расположена на ступице 22 трубчатой опоры 23 корпуса дифференциала 14. Муфты 14 и 21 соединены ползуном 24. In FIG. 2 - main gear with spur gears. A drive shaft 2 is mounted in the main gear housing 1, on which drive gears 3 and 4 are fixed, engaged with driven gears 5 and 6 (see Figs. 1 and 2). The driven gear (wheel) 5 is connected by a tubular shaft 7 to gear 8 (a), and the wheel 6 is connected to the planet carrier 9 (h). Satellites 10 are mounted on carrier 9 and engaged with sun gear 8 and epicyclic wheel 11 (b). The clutch 12 is located on the hub 13 of the differential housing 14 from the planetary mechanism. On the axis (crosspiece) 15 of the differential, satellites 16 are mounted, engaged with the semi-axial gears 17 and 18, which are engaged on the axles 19 and 20. The coupling 21 is located on the hub 22 of the tubular support 23 of the differential housing 14. The couplings 14 and 21 are connected by a slider 24.

Шестерни привода планетарного механизма могут быть как коническими (гипоидными), так и цилиндрическими; возможно применение дифференциала любого типа: конического, цилиндрического, повышенного трения и т.д. The gears of the planetary gear drive can be either conical (hypoid) or cylindrical; it is possible to use a differential of any type: conical, cylindrical, increased friction, etc.

Работа ГП осуществляется следующим образом:
I передача. Муфта 12 и 21 в правом положении (см. фиг. 2 верхнее положение муфт). Крутящий момент поступает по ведущему валу 2 на две ведущие шестерни и разделяется на два потока. Один поток от шестерни 3 передается на колесо 5, по трубчатому валу 7 на солнечную шестерню 8 (a) и сателлиты 10. Второй поток от шестерни 4 поступает на колесо 6, далее на водило 9 (h). Оба потока сателлитами 10 передаются на эпициклическое колесо 11 (b) и муфтой 12, находящейся в крайнем правом положении, снимаются на ступицу 13 и корпус дифференциала 14. Увеличенный крутящий момент от оси 15 сателлитами 16 разделяется на два потока: шестерню 17 и полуось 19, шестерню 18 и полуось 20. Муфта 21 выключена.GP work is carried out as follows:
I gear. The clutch 12 and 21 in the right position (see Fig. 2 the upper position of the clutch). Torque is supplied through the drive shaft 2 to two drive gears and is divided into two streams. One stream from gear 3 is transmitted to wheel 5, through a tubular shaft 7 to sun gear 8 (a) and satellites 10. The second stream from gear 4 enters wheel 6, then to carrier 9 (h). Both streams of the satellites 10 are transmitted to the epicyclic wheel 11 (b) and the clutch 12, which is in the extreme right position, is removed to the hub 13 and the differential housing 14. The increased torque from the axis 15 of the satellites 16 is divided into two streams: gear 17 and the axle shaft 19, gear 18 and half shaft 20. Clutch 21 is off.

Скорость вращения эпициклического колеса 11 и корпуса дифференциала 14 описывается следующей зависимостью
n_b=И_ba ^h•n_a+И_bh ^a •n_h=(-1/K)•n_a+(K+1/K)•n_h,
где И_ba ^h - передаточное число ПМ при остановленном водиле и передаче усилия с эпициклического колеса на солнечную шестерню;
n_a - скорость вращения солнечной шестерни;
И_bh ^a - передаточное число ПМ при остановленной солнечной шестерни и передаче усилия от эпициклического колеса к водилу;
n_h - скорость вращения водила;
K - внутренний параметр ПМ, равный отношению числа зубьев эпициклического колеса к числу зубьев солнечной шестерни.The rotation speed of the epicyclic wheel 11 and the differential housing 14 is described by the following relationship
n _b = And _ba ^h • n _a + And _bh ^a • n _h = (- 1 / K) • n _a + (K + 1 / K) • n _h ,
where And _ba ^h - gear ratio PM with the carrier stopped and the transmission of force from the epicyclic wheel to the sun gear;
n _a is the speed of rotation of the sun gear;
And _bh ^a is the PM gear ratio with the sun gear stopped and the power is transferred from the epicyclic wheel to the carrier;
n _h - carrier rotation speed;
K is the internal parameter PM equal to the ratio of the number of teeth of the epicyclic wheel to the number of teeth of the sun gear.

Например, если принять скорость вращения ведущего вала П₂=1000 об/мин и применить ПМ с K=2,0; шестерни 3 и 5 с передаточным числом 1,1; а шестерни 4 и 6 с передаточным числом 2,9; то скорость вращения эпициклического колеса составит:
n_b= -0,5 (1000/1,1)+1,5 (1000/2,9)=62,7,
а передаточное число ГП - И₀ = 1000/62,7=15,9. При уменьшении передаточного числа шестерен 4 - 6 до 2,8 передаточное число ГП снизится до 12,3. Передаточное число ГП зависит также от внутреннего параметра ПМ и соотношения числа зубьев другой пары шестерни.For example, if we take the rotation speed of the drive shaft P ₂ = 1000 rpm and apply PM with K = 2.0; gears 3 and 5 with a gear ratio of 1.1; and gears 4 and 6 with a gear ratio of 2.9; then the rotation speed of the epicyclic wheel is:
n _b = -0.5 (1000 / 1.1) +1.5 (1000 / 2.9) = 62.7,
and the gear ratio of the GP - And ₀ = 1000 / 62.7 = 15.9. When reducing the gear ratio of gears 4 - 6 to 2.8, the gear ratio of the GP will decrease to 12.3. The gear ratio of the GP also depends on the internal PM parameter and the ratio of the number of teeth of another pair of gears.

II передача. Перемещаем муфты 12 и 21 в среднее положение (см. фиг. 1 верхнее положение муфт и фиг. 2 - нижнее). Крутящий момент передается с вала 2 парой шестерен 4 - 6, далее по водилу 9 на муфту 12, затем как на предыдущей передаче. Муфта 21 выключена. Шестерни 3, 5, 8, 10, 11 вращаются вхолостую. II gear. We move the couplings 12 and 21 in the middle position (see Fig. 1 the upper position of the couplings and Fig. 2 - lower). The torque is transmitted from the shaft 2 by a pair of gears 4 - 6, then along the carrier 9 to the coupling 12, then as in the previous gear. Clutch 21 is off. Gears 3, 5, 8, 10, 11 rotate idle.

III передача. Перемещаем муфты 12 и 21 в левое положение (см. фиг. 1 нижнее положение муфт). Крутящий момент передается с вала 2 парой шестерен 3 - 5 муфтой 21, трубчатой опорой 23 на корпусе дифференциала 14 и далее как на предыдущих передачах. Шестерни 4,6 и ПМ вращаются вхолостую. III gear. We move the couplings 12 and 21 to the left position (see Fig. 1 lower position of the couplings). The torque is transmitted from the shaft 2 by a pair of gears 3 - 5 by the coupling 21, the tubular support 23 on the differential housing 14 and further as in previous gears. Gears 4.6 and PM rotate idle.

Экономический эффект выражается в том, что по сравнению с прототипом, обеспечивающим две передачи в узком диапазоне (1,391) при значительной металлоемкости и габаритах (три планетарных механизма - два в колесных редукторах и один в центральном редукторе, пара конических шестерен и дифференциал) предлагаемая ГП имеет лучшие кинематические возможности (три передачи в широком диапазоне - 15 и более) при меньших габаритах и массе (две пары шестерен, только один планетарный механизм и диффернциал, выполненные в одном корпусе). The economic effect is expressed in that, in comparison with the prototype, which provides two gears in a narrow range (1.391) with significant metal consumption and dimensions (three planetary gears - two in wheel gears and one in the central gearbox, a pair of bevel gears and a differential), the proposed engine has better kinematic capabilities (three gears in a wide range - 15 or more) with smaller dimensions and mass (two pairs of gears, only one planetary gear and differential made in one housing).

Claims

The main gear comprising a housing, a drive shaft located therein with a drive gear fixed thereon, meshed with a driven gear wheel, transmitting rotation by a driven shaft to the differential mechanism via a planetary mechanism including an epicyclic wheel, a sun gear mounted on a tubular shaft , carrier with satellites, a clutch for locking the links of the planetary mechanism, characterized in that it is additionally equipped with a second pinion gear fixed to the drive shaft, the gear engaged with it, connected by a tubular shaft to the sun gear, and a clutch, while the planetary carrier is connected to the driven gear, one clutch is located on the differential housing and is capable of blocking it with the carrier and an epicyclic wheel, respectively, another clutch located on the tubular support of the differential housing and is made with the possibility of its blocking with the sun gear, and both couplings are connected by one slider.