СИСТЕМА ПОЛНОГО ПРИВОДА
ALL WHEEL DRIVE SYSTEM

Область техники
Настоящее изобретение относится к системе привода для полноприводного транспортного средства, содержащей узел отбора мощности, карданный вал и модуль заднего привода, причем узел отбора мощности выполнен с возможностью присоединения к силовой передаче транспортного средства, и карданный вал выполнен с возможностью передачи движения к модулю заднего привода, при этом карданный вал и узел отбора мощности соединены посредством соединения для передачи движущей силы от узла отбора мощности к карданному валу.
Уровень техники
Система полного привода (AWD) транспортного средства обычно содержит узел отбора мощности, карданный вал и модуль заднего привода. Узел отбора мощности присоединен к силовой передаче, например к двигателю и трансмиссии, и передает движущую силу от трансмиссии к задним колесам. Движущая сила к задним колесам передается, как указано выше, от двигателя к узлу отбора мощности и далее к карданному валу и модулю заднего привода, который распределяет движущую силу к задним колесам транспортного средства.
Средство для передачи движущей силы от узла отбора мощности к карданному валу обычно создается посредством выходного вала узла отбора мощности, соединенного с карданным валом. Это соединение обычно создается посредством фланцев соединительных концов карданного вала и выходного вала соответственно. Соединение, соответственно, создается посредством взаимного соединения фланцев несколькими болтами.
В настоящее время транспортное средство представляет собой усовершенствованную конструкцию, и доступное пространство для различных компонентов, составляющих транспортное средство, ограничено. Следовательно, существует риск конфликтов между различными частями транспортного средства. Из-за высокой конкурентной среды в индустрии транспортных средств желательно иметь возможность собирать транспортное средство быстро и с высоким качеством. Следовательно, поскольку конфликты между различными частями способствуют увеличению сложности сборки и, следовательно, увеличивают время, необходимое для сборки, и также потенциально снижают качество собранного транспортного средства, существует потребность иметь определенные зазоры между различными частями транспортного средства во время операции сборки. Предотвращение конфликтов с другими компонентами транспортного средства может быть особенно существенно для тяжелых компонентов, таких как система полного привода, так как для сборщика тяжелые компоненты более сложно выравнивать и устанавливать на место. Более того, поскольку это также требует большого расхода времени и поскольку это также потенциально опасно для сборщика, существует потребность в том, чтобы сборщик не имел доступ к компонентам, спрятанным за другими компонентами, при сборке транспортного средства.
Узел отбора мощности с фланцевым и болтовым соединением карданного вала и выходного вала узла отбора мощности для полноприводного транспортного средства не всегда удовлетворяет этим потребностям.
Следовательно, цель данного изобретения заключается в разработке системы полного привода для транспортного средства, в которой узел отбора мощности и взаимное соединение между карданным валом и выходным валом узла отбора мощности удовлетворяют этим потребностям, например, системы, которая обеспечивает достаточный зазор с другими компонентами при сборке транспортного средства, которая способна ограничить время, необходимое для его сборки, и которая также не требует доступа к спрятанным частям взаимного соединения в целях сборки.
Краткое описание изобретения
Эти и другие цели достигаются системой полного привода согласно п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно первому аспекту идея изобретения относится к системе привода для полноприводного транспортного средства, причем система привода содержит узел отбора мощности, карданный вал и модуль заднего привода, причем узел отбора мощности выполнен с возможностью присоединения к силовой передаче транспортного средства, и карданный вал выполнен с возможностью передачи движения к модулю заднего привода, причем карданный вал и узел отбора мощности соединены посредством соединения для передачи движущей силы от узла отбора мощности к карданному валу, причем соединение между узлом отбора мощности и карданным валом содержит охватываемое и охватывающее сцепление, причем охватывающие и охватываемые части сцепления являются невращаемыми относительно друг друга, когда упомянутое соединение сцеплено.
Преимуществом идеи изобретения является то, что охватывающее и охватываемое сцепление может быть спроектировано с меньшим диаметром, чем известные до этого решения с фланцами и болтами. Меньший диаметр компонентов, составляющих соединение, требует меньше пространства и уменьшает риск конфликтов с другими компонентами транспортного средства. Также возможно вставлять охватываемую часть сцепления в отхватывающую часть сцепления без необходимости ее осевого выравнивания за другими компонентами транспортного средства. Это уменьшает сложность сборки и может, следовательно, уменьшить время, требуемое для сборки транспортного средства. Это особенно может быть существенным для тяжелых компонентов, таких как системы полного привода и их компоненты. Более того, поскольку требуется меньше выравнивания и соединения компонентов, расположенных за другими компонентами транспортного средства, настоящее изобретение обеспечивает возможность автоматизированной сборки карданного вала с узлом отбора мощности.
Дополнительно возможно спроектировать охватывающее и охватываемое сцепляющее соединение без болтов или другого крепежного средства для фиксации компонентов, составляющих соединение, без вращения относительно друг друга. Таким образом, без необходимости сборки какого-либо дополнительного крепежного средства возможно еще больше уменьшить время, требуемое для сборки системы полного привода транспортного средства, и, дополнительно, отсутствует необходимость доступа в целях сборки к компонентам, спрятанным за другими частями транспортного средства. Еще одним преимуществом проектирования охватывающего и охватываемого сцепления, которое не нужно закреплять болтами, является то, что болты не могут быть ослаблены во время использования транспортного средства. Это увеличивает безопасность для пользователя транспортного средства.
Предпочтительно охватывающая часть сцепления выполнена за одно целое с ведомым элементом узла отбора мощности.
Может быть выгодным предусмотреть охватывающую часть сцепления охватывающего и охватываемого сцепления в виде вала с осевым отверстием в узле отбора мощности. Этот вал с осевым отверстием предпочтительно может быть выполнен за одно целое с ведомым элементом конической зубчатой передачи отбора мощности. Посредством проектирования соединительной части узла отбора мощности как единой части длина узла отбора мощности может быть уменьшена, что является выгодным с точки зрения создания зазоров с другими компонентами транспортного средства. Следовательно, сборка или погрузка узла отбора мощности на переднюю опору упрощается, так как узел отбора мощности не должен быть соосно совмещен с другими компонентами транспортного средства. Эта упрощенная погрузка узла отбора мощности также обеспечивает возможность автоматизированной сборки узла отбора мощности с транспортным средством.
Соответственно, охватываемая часть сцепления представляет собой короткий вал карданного вала.
Короткий вал карданного вала может тогда функционировать как охватываемая часть сцепления и может быть вставлен в вал с осевым отверстием узла отбора мощности для зацепления охватывающего и охватываемого сцепления. Вставляемое соединение обеспечивает упрощенную сборку, и нет необходимости стягивать две части сцепления друг к другу болтами, как в предшествующем уровне техники. Более того, вставляемое соединение с выполненным как единое целое валом с осевым отверстием в узле отбора мощности и коротким валом, вставляемым в вал с осевым отверстием, может иметь меньший диаметр, чем болтовое и фланцевое соединение, что является выгодным в плане зазоров с другими компонентами транспортного средства.
Предпочтительно, если у охватываемой части сцепления охватывающего и охватываемого сцепления предусмотрены шлицы, и у охватывающей части сцепления предусмотрен соответствующий профиль для установления невращаемого фиксирующего сцепления.
Обеспечение частей сцепления охватывающего и охватываемого сцепления шлицами является выгодным для создания соединения, в котором части соединения не вращаются относительно друг друга, когда соединение сцеплено. Соединение, таким образом, способно передавать движущую силу от узла отбора мощности к карданному валу и далее к модулю заднего привода.
Предпочтительно, если предусмотрен соединительный элемент в виде пружинного стопорного кольца для предотвращения осевого смещения охватываемой и охватывающей частей сцепления относительно друг друга по существу в продольном направлении транспортного средства.
В целях функциональности и безопасности может быть предпочтительным то, что предотвращается осевое перемещение относительно друг друга частей охватывающего и охватываемого сцепления, когда система полного привода собрана. Пружинное стопорное кольцо, которое удерживает части сцепления в требуемых относительных положениях, может, таким образом, быть выгодным. Применение пружинного стопорного кольца для предотвращения осевого движения также имеет преимущества при сборке, так как сборщику не нужно затягивать какие-либо болты или другое крепежное средство. Это еще более усиливает преимущества вставляемого соединения.
Предпочтительно, если пружинное стопорное кольцо размещено в охватываемой части сцепления соединения, и предусмотрена, по меньшей мере, одна первая канавка в охватывающей части сцепления, причем осевое смещение охватывающей и охватываемой частей сцепления соединения относительно друг друга предотвращено посредством взаимодействия пружинного стопорного кольца и первой канавки.
Пружинное стопорное кольцо, предусмотренное у охватываемой части сцепления, может затем расширяться в канавку, предусмотренную у охватывающей части сцепления, когда соединение сцеплено, и, таким образом, предотвращает относительное осевое перемещение между охватывающей и охватываемой частями сцепления во время использования транспортного средства.
Может быть подходящим то, что вторая канавка предусмотрена в охватывающей части сцепления, причем вторая канавка расположена в осевом направлении на расстоянии от первой канавки и расположена сзади первой канавки в продольном направлении транспортного средства, причем вторая канавка предотвращает дополнительное осевое смещение охватывающей и охватываемой частей сцепления, если пружинное стопорное кольцо смещается в осевом направлении за первую канавку в направлении, обратном продольному направлению транспортного средства.
Вторая канавка у охватывающей части сцепления, предусмотренная сзади первой канавки, может действовать как дополнительный элемент обеспечения безопасности. Если пружинное стопорное кольцо будет вытеснено из первой канавки, например сжато и сдвинуто охватываемой частью сцепления, двигающейся в направлении, которое расцепляет охватывающее и охватываемое сцепление, пружинное стопорное кольцо расширится и сцепится со второй канавкой, когда оно достигнет положения второй канавки. Таким образом, охватывающая и охватываемая части сцепления соединения будут все еще сцеплены, но в другом относительном положении.
Дополнительно может быть подходящим то, что поперечный люфт между охватываемой и охватывающей частями сцепления становится больше, когда пружинное стопорное кольцо охватываемой части расположено у второй канавки охватывающей части.
Увеличенный поперечный или радиальный люфт между охватывающей и охватываемой частями сцепления, когда пружинное стопорное кольцо удерживается второй канавкой, может функционировать как система сигнализации для водителя транспортного средства. Увеличенный поперечный люфт приведет к вибрациям соединения и, в конце концов, также к шуму, что предупреждает водителя о том, что соединение неисправно.
Также предпочтительным может быть то, что перекрытие охватывающей и охватываемой частей сцепления достаточно велико, чтобы охватывающее и охватываемое сцепление не потеряло своей сцепки, даже при наихудшем допуске и ситуации движения силовой передачи в случае, если пружинное стопорное кольцо сломается.
Предпочтительно уплотнительное кольцо предусмотрено на охватываемой части сцепления.
Когда охватывающее и охватываемое сцепление сцеплено, уплотнительное кольцо может быть слегка сжато между охватываемой и охватывающей частями сцепления. Это слегка сжатое уплотнительное кольцо может служить двум целям. Во-первых, оно может уплотнять сцепление так, что грязь не попадет в сцепление и не понизит его функциональных возможностей. Во-вторых, оно может иметь функцию демпфирования вибрации, которая уменьшает вибрации и шум, исходящие от соединения во время использования транспортного средства.
Система привода, описанная выше, предпочтительно применяется в полноприводном транспортном средстве.
Описанную систему привода и охватывающее и охватываемое сцепление для соединения вместе узла отбора мощности и карданного вала выгодно применять в полноприводном транспортном средстве.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к узлу взаимного соединения для применения в системе привода, как описано выше.
Узел взаимного соединения представляет собой сцепление или соединение, образованное из охватываемой и охватывающей частей сцепления, как описано выше. Охватывающая часть сцепления предпочтительно может быть спроектирована, как единое целое с ведомым элементом конической зубчатой передачи отбора мощности, для уменьшения длины узла отбора мощности в направлении других компонентов, что создает желаемый зазор между узлом отбора мощности и другими компонентами транспортного средства. Зазор между узлом отбора мощности и другими компонентами транспортного средства является выгодным с точки зрения упрощенной сборки узла отбора мощности. Охватываемая часть сцепления предпочтительно спроектирована в виде короткого вала карданного вала, который может быть вставлен в охватывающую часть сцепления.
Краткое описание чертежей
Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения далее будет описан более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, приведенные для примера, на которых:
фиг.1 - схематичный вид в перспективе транспортного средства с системой полного привода;
фиг.2 - схематичный вид узла отбора мощности; и
фиг.3 - вид соединения между узлом отбора мощности, показанным частично и в поперечном разрезе, и карданным валом, показанным частично и при виде сбоку, согласно настоящему изобретению.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
С целью пояснения изобретение будет описано более подробно с помощью примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 показан схематичный вид транспортного средства 1. Транспортное средство 1 оснащено системой 2 полного привода, двигателем 3, передними колесами 4 и задними колесами 5. Система полного привода содержит узел 6 отбора мощности в своей передней части, полуоси 7, проходящие к передним колесам 4, соответственно, и карданный вал 8, проходящий по существу в продольном направлении транспортного средства от узла 6 отбора мощности к модулю 9 заднего привода. Карданный вал также содержит шарнир 19 для передачи постоянной частоты вращения. Модуль 9 заднего привода присоединен к задним колесам 5 посредством полуосей 10, соответственно, через устройство передачи крутящего момента и дифференциал (не показано).
Во время использования, как видно схематично на фиг.2, двигатель 3 производит движущую силу, которая передается к узлу отбора мощности трансмиссией 20. Узел отбора мощности далее передает силу к карданному валу 8, например, посредством взаимодействия шестерней 21 и 22. Также на фиг.2 показана полуось 7, передающая силу к передним колесам 4, и взаимодействующие шестерни 23, 24.
На фиг.3 показан поперечный разрез части узла 6 отбора мощности, который выполнен с возможностью присоединения к карданному валу 8, и короткий вал 11 карданного вала 8 показан при виде сбоку. Выходной вал узла отбора мощности сконструирован в виде выемки или приемной части в форме вала 12 с осевым отверстием. В данном варианте осуществления у шарнира 19 для передачи постоянной частоты вращения карданного вала 8 предусмотрен короткий вал 11. Вал 12 с осевым отверстием и короткий вал 11 составляют узел взаимного соединения и выполнены с возможностью их сцепления для образования невращаемого соединения относительно друг друга.
Как далее может быть видно на фиг.3, шлицы 13 предусмотрены на коротком валу 11 вдоль его окружности. На передней части короткого вала 11, если смотреть в продольном направлении транспортного средства, вокруг шлицов предусмотрено пружинное стопорное кольцо 18. В задней части короткого вала 11 предусмотрено уплотнительное кольцо 14.
Выходной вал узла 6 отбора мощности, как указано выше, составлен из вала 12 с осевым отверстием. На валу 12 с осевым отверстием предусмотрены выемки или шлицы 15, которые соответствуют шлицам 13 короткого вала 11. На валу 12 с осевым отверстием дополнительно предусмотрена первая канавка 16 и вторая канавка 17. Как может быть также видно на фиг.3, диаметр вала 12 с осевым отверстием немного больше сзади второй канавки 17, чем спереди второй канавки 17.
При сборке транспортного средства узел отбора мощности обычно присоединяется к силовой передаче, например к двигателю и трансмиссии, перед тем, как быть установленным на переднюю опору транспортного средства. Обычно используемый выходной вал узла отбора мощности с болтовым и фланцевым соединением может затем войти в конфликт, например, с рамой транспортного средства или с рулевой рейкой. Более того, когда выходной вал узла отбора мощности должен быть присоединен к карданному валу, некоторые болты могут быть также скрыты, например, за рулевой рейкой, и сборщику трудно затягивать болты.
При сборке системы полного привода согласно настоящему изобретению узел отбора мощности, напротив, может быть опущен на переднюю опору транспортного средства без необходимости его осевого совмещения за другими компонентами транспортного средства, благодаря сформованному как единое целое валу 12 с осевым отверстием, который уменьшает длину узла отбора мощности. Короткий вал 11 карданного вала 8 может быть затем вставлен в вал 12 с осевым отверстием узла отбора мощности. Соответствующие шлицевые профили короткого вала 11 и вала 12 с осевым отверстием образуют невращаемое соединение, которое может передавать движущую силу от двигателя к модулю 9 заднего привода через 6 узел отбора мощности и карданный вал 8.
Пружинное стопорное кольцо 18 сжимается во время введения короткого вала 11 в вал 12 с осевым отверстием, и когда короткий вал 11 вставлен в вал 12 с осевым отверстием на такую величину, при которой пружинное стопорное кольцо расположено у первой канавки 16, пружинное стопорное кольцо 18 разжимается или расширяется в канавку 16. Таким образом, когда пружинное стопорное кольцо 18 сцеплено с канавкой 16, оно предотвращает осевое смещение короткого вала 11 и, следовательно, карданного вала 8 относительно узла 6 отбора мощности. Если, тем не менее, короткий вал 11, например, во время определенных условий движения сможет преодолеть удерживающую силу пружинного стопорного кольца 18 в первой канавке 16, он может быть фактически смещен, например, в обратном направлении транспортного средства 1. Тем не менее, когда короткий вал 11 и, следовательно, пружинное стопорное кольцо 18 смещаются в обратном направлении транспортного средства на такую величину, при которой пружинное стопорное кольцо 18 перемещается в положение второй канавки 17, пружинное стопорное кольцо 18 расширится и разожмется в эту канавку. Узел 6 отбора мощности и карданный вал 8 будут все еще сцеплены, но в другом относительном положении. Таким образом, вторая канавка 17 служит в качестве средства безопасности, предотвращая короткий вал 11 от расцепления с валом 12 с осевым отверстием. Длина короткого вала 11 также выбирается так, чтобы он не выпал из вала 12 с осевым отверстием даже при наихудших возможных условиях. Диаметр вала 12 с осевым отверстием сзади второй канавки 17 больше, чем спереди второй канавки 17. Благодаря этому радиальный люфт между коротким валом 11 и выходным валом 12 будет больше, когда пружинное стопорное кольцо 18 расположено во второй канавке 17, по сравнению с тем, когда оно расположено в первой канавке 16. Этот люфт во время использования транспортного средства будет увеличивать вибрации и шум, таким образом предупреждая водителя о том, что система полного привода неисправна.
Когда узел взаимного соединения собран, уплотнительное кольцо 14 слегка сжато между коротким валом 11 и валом 12 с осевым отверстием. Таким образом, оно служит для осевого уплотнения узла взаимного соединения и также для демпфирования возможных вибраций узла взаимного соединения.
Несмотря на то что настоящее изобретение было описано в связи с определенным вариантом его осуществления, следует понимать, что различные модификации, изменения и приспособления могут быть выполнены специалистами в данной области техники без отхода от сущности и объема изобретения.
Например, необязательно предусматривать вал 12 с осевым отверстием с двумя канавками, выполненными с возможностью приема пружинного стопорного кольца 18. Конструкция только с одной канавкой является работоспособной. Подобным образом при желании возможно применять более двух канавок с целью увеличения безопасности.
Уплотняющий и демпфирующий эффект, обеспечиваемый уплотнительным кольцом, может также быть обеспечен любым другим подходящим средством.
Узел взаимного соединения во всей данной заявке описан в системе полного привода транспортного средства. Тем не менее также возможно найти другие подходящие сферы применения для этого типа узла взаимного соединения.