Полноприводная трансмиссия /варианты/
Изобретение относится к трансмиссиям автомобилей для привода на четыре и более колеса. Трансмиссия содержит коробку передач, сцепление и редукторы. Причем на выходе из коробки или в мостах после редукторов имеются обгонные муфты. Все или часть обгонных муфт блокируемые. Также трансмиссия может содержать коробку передач, сцепление и редукторы, причем упругая муфта установлена до коробки передач или до сцепления. Также трансмиссия может иметь двухвальную коробку передач, имеющую два выхода вторичного вала - на передний/передние и задний/задние мосты. Как вариант - трансмиссия имеет «разрезные» передний и задний мосты, закрепленные на кузове автомобиля на упругих элементах, а валы, соединяющие два выхода коробки с мостами, соединены с коробкой и мостами жестко. Причем два вторичных вала коробки передач могут быть наклонены вниз в направлении мостов. Достигается упрощение конструкции трансмиссии автомобиля. 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к трансмиссиям автомобилей для привода на 4 и более колеса.
Известны подобные трансмиссии, состоящие, как правило, из дифференциальной или разветвительной и понижающей раздаточной коробки и карданных валов, см. например, пат. России №2462371 или полезную модель №29266. Их недостатки - большая сложность и стоимость всех составляющих трансмиссии, большой занимаемый объем, большой вес, и недостаточная проходимость, в частности - боязнь диагонального вывешивания, при котором четырехколесная машина со всеми ведущими колесами не может стронуться с места. Это объясняется в первую очередь тем, что эти трансмиссии являются модернизацией уже существующих неполноприводных трансмиссий. Например, трансмиссия «Нивы» ВАЗ-2121 содержит ту же самую коробку передач, что и ВАЗ-2106. Но если проектировать полноприводную трансмиссию изначально, то можно применить другие конструктивные решения.
Задача и технический результат изобретения - упрощение конструкции полноприводной трансмиссии, повышение ее проходимости и плавности хода, уменьшение ее веса, объема, и стоимости
ВАРИАНТ 1. Для этого данная трансмиссия, как обычно, содержит коробку передач (далее «коробку»), сцепление и редукторы, но отличается тем, что имеет двухвальную коробку передач, имеющую два выхода вторичного вала - на передний (передние) и задний (задние) мосты.
Главное достоинство такой конструкции - не нужна раздаточная коробка.
Второе достоинство двухвальной коробки в том, что при имеющем место широком применении повышающей 5-й передачи двухвальная коробка выгоднее трехвальной. Она имеет при передаче вращения только одно зубчатое зацепление, в то время как трехвальная коробка на всех передачах, кроме прямой, имеет два последовательных зацепления.
Причем коробку передач имеет смысл расположить отдельно от двигателя, например, на 4-х колесном автомобиле - между двумя передними сиденьями, то есть примерно посередине между передним и задним мостом. В этом случае наклон вала, соединяющего двигатель и коробку, будет небольшим. Вал снабжен упругими шарнирами, шарнирами Гука, или шарнирами равных угловых скоростей - ШРУСами (далее «шарнирами»).
Сцепление может быть установлено у двигателя, или у коробки передач. Но так как ведущий диск сцепления часто выполняет роль маховика и венца для стартера, то лучше - у двигателя.
Такая трансмиссия передает на передний (передние) и задний (задние) мосты вращение с одинаковой угловой скоростью, что может привести к проскальзыванию колес на поворотах. Чтобы этого не было, в такой трансмиссии следует применить обгонные муфты на выходе из коробки, или в мостах после редукторов. А чтобы можно было двигаться задним ходом, все или часть обгонных муфт должны быть блокируемыми. Применение обгонных муфт предпочтительнее - автомобиль при этом не боится диагонального вывешивания, а в мостах отпадает необходимость в дифференциале (обгонные муфты в мосту позволят одному из колес обгонять другое).
ВАРИАНТ 2. Особо следует остановиться на расположении упругой муфты. Обычно она устанавливается после коробки передач, где диапазон передаваемых ею крутящих моментов на разных передачах, например на первой понижающей и на 5-й, может отличаться в 10 раз. В данном конструктивном решении она может быть установлена до коробки передач (считая по передаче крутящего момента), где передаваемый ею момент не зависит от примененной передачи, а зависит только от режима двигателя.
Она даже может быть установлена до сцепления. Это имеет двоякие последствия - движение автомобиля станет плавнее, но двигатель не должен иметь мертвых точек, то есть должен иметь 6 или 3 (в двухтактном варианте) цилиндров.
На фиг.1 показана трансмиссия по вариантам 1 и 2. Двигатель 1 через сцепление 2 и упругую муфту 3 передает вращение на двухвальную коробку 4 с помощью вала 5 с шарнирами 6 (упругими, Гука или ШРУСами). С двух сторон коробки вращение передается валами 7, 8 с шарнирами 6 на мосты 9, 10. Задний мост желательно применить «разрезной».
Работает трансмиссия так: вращение двигателя эффективно демпфируется упругой муфтой 3, затем валом 5, желательно, со ШРУСами, вращение передается на коробку 4 и далее, через нужную передачу, на редукторы мостов 9, 10.
ВАРИАНТ 3. Данная трансмиссия позволяет применить конструктивное решение, упрощающее ее еще более. Если применить «разрезные» передний и задний мосты (редуктор передает вращение на колеса через валы со ШРУСами), и закрепить эти мосты на кузове автомобиля на упругих элементах, то валы, соединяющие два выхода коробки с мостами, могут быть соединены с коробкой и мостами жестко, безо всяких шарниров. Валы при этом желательно выполнить тонкими, чтобы они имели ограниченную гибкость. А подшипники коробки и мостов должны иметь повышенную прочность, чтобы воспринимать не только усилия от зацепления в зубьях редуктора, но и продольные и поперечные нагрузки на валы. Это нагрузки возникают от передачи крутящего момента на колеса и от деформаций кузова на неровностях дороги. Так как коробка и мосты прикреплены к кузову, то других взаимных усилий они не испытывают.
Валы могут иметь промежуточный подвесной подшипник.
На фиг.2 показана трансмиссия по варианту 3. Как и на фиг.1, двигатель 1 через сцепление 2 и упругую муфту 3 передает вращение на двухвальную коробку 4 с помощью вала 5 с шарнирами 6 (упругими, Гука или ШРУСами). С двух сторон коробки вращение передается жестко соединенными с ней и с мостами валами 7, 8 на мосты 9, 10.
Работает трансмиссия так же, как в варианте 1.
При такой трансмиссии нижняя точка коробки находится на высоте от земли, равной радиусу колеса минус расстояние между дном коробки и вторичным валом. При колесах размером 17R285/65 диаметр колеса составит около 802 мм, и если габарит коробки вниз от вторичного вала будет 100 мм, то клиренс до коробки будет около 290 мм, чего вполне достаточно для автомобиля типа джипа.
ВАРИАНТ 4. Однако если клиренса 290 мм окажется недостаточно, то можно применить особую коробку. Эта коробка передач содержит одни первичный вал и два вторичных вала, наклоненных вниз в направлении мостов. Это позволит поднять коробку до желаемого клиренса.
Соединение коробки с мостами может быть как по первому варианту, так и по третьему - жестко.
В такой коробке передач, состоящей из двух частей, в каждой ее части зубчатые колеса низших передач расположены ближе к ее середине (так как диаметр вторичных зубчатых колес низших передач больше), а зубчатые колеса высших передач расположены ближе к ее торцам.
На фиг.3 показана такая коробка, где: 11 - первичный вал с двумя наборами зубчатых колес 12, а 13 - вторичный вал с зубчатыми колесами 14.
Работает коробка как две двухвальные конические коробки.
Понятно, что зубчатое зацепление в такой коробке «немного» коническое, и что, по сути, это две отдельные коробки, управлять которыми надо синхронно. Для этого в коробке имеются управляющие коромысла, двумя своими плечами с помощью тяг синхронно управляющие переключением передач в двух частях такой коробки.
На фиг.4 показано одно из таких коромысел, где 15 - коромысло, 16 - тяги к муфтам переключения передач.
Работает управление коробкой так: при повороте любым способом коромысла 15 его плечи синхронно перемещают тягами 16 муфты переключения передач (не показаны).
Синхронное переключение, по сути, двух коробок, требует наличия упругой муфты на одном или на обоих ее выходах. Иначе включение одной коробки может помешать включению другой (обе коробки связаны друг с другом через дорогу с помощью колес).
Применение данной трансмиссии позволит создать простой, надежный и дешевый автомобиль, обладающий максимальными вездеходными качествами.
1. Полноприводная трансмиссия, содержащая коробку передач, сцепление и редукторы, отличающаяся тем, что на выходе из коробки или в мостах после редукторов имеются обгонные муфты, причем все или часть обгонных муфт блокируемые.
2. Полноприводная трансмиссия, содержащая коробку передач, сцепление и редукторы, отличающаяся тем, что упругая муфта установлена до коробки передач или до сцепления.
3. Полноприводная трансмиссия, содержащая коробку передач, сцепление и редукторы, отличающаяся тем, что имеет «разрезные» передний и задний мосты, закрепленные на кузове автомобиля на упругих элементах, а валы, соединяющие два выхода коробки с мостами, соединены с коробкой и мостами жестко.
4. Полноприводная трансмиссия, содержащая коробку передач, сцепление и редукторы, отличающаяся тем, что имеет двухвальную коробку передач, имеющую два выхода вторичного вала - на передний (передние) и задний (задние) мосты, причем коробка передач содержит одни первичный вал и два вторичных вала, наклоненных вниз в направлении мостов.
5. Трансмиссия по п.4, отличающаяся тем, что в такой коробке передач, состоящей из двух частей, в каждой ее части зубчатые колеса низших передач расположены ближе к ее середине, а зубчатые колеса высших передач расположены ближе к ее торцам.
6. Трансмиссия по п.4, отличающаяся тем, что в коробке имеются управляющие коромысла, двумя своими плечами с помощью тяг синхронно управляющие переключением передач в двух частях такой коробки.
7. Трансмиссия по п.4, отличающаяся тем, что имеет упругую муфту на одном или на обоих выходах коробки передач.
