ВЕДУЩИЙ МОСТ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
AUTOMOTIVE DRIVE AXLE

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к конструкции ведущих мостов тяговых или других транспортных средств с электро- или гидромеханическим приводом, в частности тракторов.
В последние годы все большее распространение получают силовые передачи, обеспечивающие бесступенчатое регулирование скорости движения тягового или транспортного средства, которое может быть получено различными конструктивными решениями, в частности при помощи электро- или гидромеханического тягового привода. Такой привод обеспечивает широкий диапазон регулирования скорости, повышение производительности, снижение расхода топлива за счет обеспечения работы дизельного двигателя в наиболее экономичном режиме. Кроме того, увеличивается ресурс дизельного двигателя и ходовой системы из-за отсутствия жесткой связи между двигателем и ходовой системой, так как исключается передача динамических нагрузок от ходовой системы на двигатель и, наоборот, - неравномерности крутящего момента двигателя на узлы ходовой системы.
Для достижения вышеуказанных преимуществ в данной области техники используют, в частности, ведущие мосты с электро- или гидромеханическим приводом или мотор-колесами, содержащие в общем конструктивном исполнении приводные электро- или гидродвигатели, приводящие посредством планетарных редукторов колесные движители, исполнительные механизмы переключения или остановки ступеней многоступенчатых планетарных передач, рабочие и стояночные тормоза различной конструкции. Поскольку ведущие мосты транспортных средств с электро- или гидромеханическим приводом имеют схожие конструкции, рассмотрим уровень техники в данной области на примерах применения приводных электродвигателей.
Так, известен ведущий мост с компактными узлами электроприводов колес, содержащих установленные в ступицах колес синхронные электродвигатели с высоким крутящим моментом и средней скоростью вращения и планетарные редукторы, на коронных шестернях которых установлены фрикционные тормоза [1].
Известен также колесный привод для тяжелого спецавтомобиля, например строительной машины, содержащий установленные в ступицах колес электродвигатели и двухступенчатые планетарные редукторы [2, 3]. Солнечная шестерня первого ряда каждого из планетарных редукторов соединена с полым валом соответствующего электродвигателя, а водило первого ряда связано с солнечной шестерней второго ряда. Солнечная шестерня второго ряда зацеплена через установленные на водиле второго ряда сателлиты с коронной шестерней второго ряда, выполненной за одно целое с коронной шестерней первого ряда. Водило второго ряда соединено со ступицей колеса, а коронная шестерня второго ряда соединена с корпусом электродвигателя. Солнечная шестерня второго ряда установлена на валу, проходящем через полый вал электродвигателя, и соединена с тормозными средствами, включающими дисковый тормоз и барабанный тормоз, используемый для стояночного торможения. Тормозные средства размещены на противоположной стороне колеса по отношению к планетарному редуктору.
Известен ведущий мост транспортного средства с мотор-колесами, каждое из которых содержит установленный в колесе электродвигатель, вал которого через торсион связан с солнечной шестерней первого планетарного ряда, с водилом которого соединена и зафиксирована от осевого перемещения солнечная шестерня второго планетарного ряда, одно из звеньев которого соединено с ободом и ступицей колеса, и тормоз, установленный на валу электродвигателя [4].
Известна ведущая ось транспортного средства, содержащая трубчатый картер в виде цилиндра, мотор-колеса, электродвигатели которых размещены в цилиндре, а роторы связаны валами с редукторами мотор-колес для привода во вращение ступиц колес транспортного средства [5].
Известно мотор-колесо транспортного средства, преимущественно большегрузного, содержащее опору, установленную с возможностью вращения на опоре ступицу колеса, приводной электродвигатель, размещенный в опоре с наружной стороны колеса, вал ротора которого кинематически связан с ведущей шестерней редуктора, ведомая шестерня которого связана со ступицей колеса, основной тормоз с кольцевым диском, присоединенным к ступице, размещенный с наружной стороны колеса, и стояночный дисковый тормоз, диск которого связан с валом ротора электродвигателя [6].
Известен ведущий мост автомобиля с электрической трансмиссией, содержащий колесные движители и функционально связанные с ними тяговые электродвигатели, установленные соосно в корпусе моста, двухступенчатые редукторы, снабженные исполнительными механизмами переключения ступеней, валы которых непосредственно связаны с колесными движителями моста [7].
Однако в известных мостах валы электродвигателей непосредственно соединены с колесными редукторами, что существенно снижает КПД передачи и сужает диапазоны регулирования скоростных режимов.
Наиболее близким по сущности к предлагаемому изобретению выбран известный ведущий мост транспортного средства с мотор-колесами, содержащими колесные редукторы, установленные в ступицах колес электродвигатели, двухступенчатые коробки передач в виде планетарных механизмов, корпуса которых присоединены к ступицам колес, и рабочие и стояночные тормоза [8]. Планетарный механизм каждого из мотор-колес содержит планетарный ряд, солнечная шестерня которого соединена с полым валом электродвигателя, а водило - с входным валом колесного редуктора, и снабжен муфтой и тормозом для поочередного соединения коронной шестерни с солнечной шестерней и корпусом. Муфта и тормоз выполнены в виде фрикционных дисков, связанных между собой с возможностью относительного осевого перемещения и замыкаемых нажимными дисками под действием силовых цилиндров. Рабочие тормоза выполнены барабанного типа и размещены между корпусом планетарного механизма и электродвигателем, а стояночные тормоза выполнены в виде подпружиненных фланцев, установленных с возможностью осевого перемещения в корпусе напротив нажимных дисков между фрикционными дисками муфты и тормоза.
Недостатком известного ведущего моста является то, что электродвигатели установлены в ступицах колес, тормоза и планетарные механизмы размещены снаружи колеса, в противоположной стороне от колесных редукторов, что увеличивает его габаритные размеры и массу. Кроме этого, механизмы управления планетарными механизмами и тормозами имеют сложную конструкцию, что снижает надежность моста, обусловленную неравномерными динамическими нагрузками при различных скоростных режимах движения и торможении транспортного средства.
Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности ведущего моста.
Для решения поставленной задачи ведущий мост транспортного средства, преимущественно трактора, содержит корпус, к противоположным сторонам которого прикреплены корпусы с колесными редукторами, соосно установленные приводные двигатели и размещенные в корпусах, по меньшей мере, двухступенчатые планетарные редукторы. Солнечные шестерни планетарных рядов планетарных редукторов связаны с полыми валами двигателей, а водила - с входными валами колесных редукторов. При этом планетарные редукторы снабжены управляющими тормозными механизмами, выполненными в виде фрикционных дисков, установленных с возможностью осевого перемещения и замыкаемых подпружиненными нажимными дисками под действием силовых цилиндров. Мост содержит также рабочие тормоза и стояночные тормоза, выполненные в виде фланцев, установленных с возможностью осевого перемещения напротив нажимных дисков между фрикционными дисками. Новым в изобретении является то, что приводные двигатели размещены в корпусе моста, а корпусы с планетарными редукторами установлены между двигателями и корпусами колесных редукторов. Солнечные шестерни планетарных редукторов выполнены разного диаметра и размещены рядом друг с другом на торсионных валах, соединенных с полыми валами двигателей и установленных соосно входным валам колесных редукторов. Упомянутые фрикционные диски установлены на коронных шестернях планетарных редукторов, а нажимные диски установлены в корпусах планетарных редукторов. Управляющие тормозные механизмы снабжены центральными дисками, установленными с возможностью вращения между упомянутыми фланцами и взаимодействия с последними.
В частных случаях исполнения в предлагаемом ведущем мосту на внешних поверхностях центральных дисков управляющих тормозных механизмов и на обращенных к ним внутренних поверхностях фланцев по соответствующим радиусам выполнены профильные лунки, в которых размещены распорные шарики. Солнечные шестерни меньшего диаметра одного из планетарных рядов планетарных редукторов выполнены за одно целое с торсионными валами, а солнечные шестерни большего диаметра другого ряда установлены посредством шлицевого соединения на торсионных валах и зафиксированы от осевого перемещения. Приводные двигатели выполнены в виде электро- или гидродвигателей.
Техническим результатом решения указанной задачи с помощью вышеуказанной совокупности существенных отличительных признаков является улучшение тяговых показателей трактора, обеспечение работы приводных двигателей в зоне более высоких КПД и повышение топливной экономичности.
На фиг.1 изображен общий вид ведущего моста транспортного средства, продольный разрез.
На фиг.2 - продольный разрез бортовой передачи моста.
Ведущий мост тягового средства (фиг.1) содержит корпус 1, к боковым сторонам которого прикреплены рукава 2. К наружным сторонам рукавов 2 прикреплены корпусы 3 колесных редукторов 4. В корпусе 1 ведущего моста соосно установлены тяговые приводные двигатели, например, электродвигатели 5, а в рукавах 2 на приливах 6 закреплены корпусы 7, по меньшей мере, двухступенчатых планетарных редукторов 8.
Для уменьшения до минимума динамических нагрузок солнечные шестерни 9, 10 соответственно первого и второго планетарного ряда каждого редуктора 8 моста связаны с полым валом 11 электродвигателя 5 посредством торсионного вала 12 (фиг.2). Предпочтительно шестерня 9 выполнена меньшего диаметра за одно целое с торсионным валом 12, а шестерня 10 большего диаметра установлена посредством шлицевого соединения на торсионном валу 12 рядом с шестерней 9 и зафиксирована от осевого перемещения. Солнечные шестерни 9, 10 через соответствующие сателлиты 13, 14, установленные с возможностью вращения на общей оси 15 водила 16 и зафиксированные от осевого перемещения, связаны с соответствующими коронными шестернями 17, 18. На наружных поверхностях коронных шестерен 17, 18 посредством шлицевого соединения посажены с возможностью вращения и осевого перемещения ведущие фрикционные диски 19, 20. В пазу корпуса 7 установлены подвижные в осевом направлении нажимные диски 21, 22, взаимодействующие с поршневыми гидроцилиндрами 23, 24.
Между пакетами дисков 19-22 установлен трехзвенный шариковый механизм, содержащий соосно установленные в пазах корпуса 7 центральный диск 25 и нажимные фланцы 26, 27. Центральный диск 25 установлен с возможностью вращения, нажимные фланцы 26, 27 установлены с возможностью осевого перемещения и подпружинены к нажимным дискам 21, 22. На внешних поверхностях диска 25 и обращенных к ним внутренних поверхностях фланцев 26, 27 по радиусу выполнены профильные лунки, в которых установлены распорные шарики 28.
Ступица водила 16 (фиг.2) соединена при помощи шлиц с входным валом 29 колесного редуктора 4, установленным с возможностью вращения соосно торсионному валу 12 электродвигателя 5. Предпочтительно солнечная шестерня 30 колесного редуктора 4 выполнена за одно целое с валом 29. В корпусе 3 редуктора 4 на подшипниковых опорах соосно валу 29 установлена полуось 31 привода колеса. Шестерня 30 через блок сателлитов 32, установленный с возможностью вращения на оси 33 водила 34 и зафиксированный от осевого перемещения, связана с коронной шестерней 35, установленной неподвижно во внутренней расточке корпуса 3. Водило 34 установлено на шлицах полуоси 31 и зафиксировано от осевого перемещения.
Ведущий мост тягового средства работает следующим образом. Крутящий момент от электродвигателя 5 (фиг.2) через торсионный вал 12 передается на солнечные шестерни 9, 10. При подаче рабочей жидкости под давлением в гидроцилиндр 23 поршень перемещается и сжимает диски 19 и 21, которые останавливают коронную шестерню 17 и включают первый планетарный ряд редуктора 8. Крутящий момент через солнечную шестерню 9, сателлит 13 и водило 16 передается на вал 29 и далее через солнечную шестерню 30, блок сателлитов 32 и водило 34 редуктора 4 - на полуось 31. Аналогично передачу крутящего момента осуществляют на другой ступени редуктора 8. При подаче рабочей жидкости под давлением в гидроцилиндр 24 поршень перемещается и сжимает диски 20 и 22, которые останавливают коронную шестерню 18 и включают второй планетарный ряд редуктора 8. Измененный по мощности крутящий момент через солнечную шестерню 10, сателлит 14 и водило 16 передается на вал 29 и далее через солнечную шестерню 30, блок сателлитов 32 и водило 34 редуктора 4 - на полуось 31.
Для обеспечения рабочего торможения трактора рабочую жидкость под давлением подают одновременно в оба гидроцилиндра 23, 24, затормаживая тем самым обе коронные шестерни 17, 18 редуктора 8.
Для включения стояночного тормоза механическим приводом поворачивают диск 25, шарики 28, перемещаясь в лунках, сдвигают фланцы 26, 27 в осевом направлении, которые сжимают диски 19-22, затормаживая тем самым обе коронные шестерни 17, 18 редуктора 8.
Таким образом, собранные в пакет диски 19-22 образуют управляющий тормозной механизм планетарного редуктора 8, а совместно с трехзвенным шариковым механизмом выполняют функции рабочего и стояночного тормоза транспортного средства.
Источники информации
1. US, №3812928 А, кл. US: 180/65F, МПК: B60K 7/00, опубл. 28.05.1974.
2. DE, №2109372 С, МПК: B60K 7/00, опубл. 26.02.1976.
3. GB, №1347192 А, кл. GB: B7H, МПК: B60K 7/00, опубл. 20.02.1974.
4. SU, №1036580 А, МПК: B60K 7/00, опубл. 23.08.1983.
5. SU, №1426857 А1, МПК: B60K 7/00, 17/32, опубл. 30.09.1988.
6. SU, №1444178 А1, МПК: B60K 7/00, опубл. 15.12.1988.
7. BY, №6060 U, МПК: B60K 1/00, опубл. 28.02.2010.
8. SU, №382529, МПК: B60K 17/14, F16H 3/54, опубл. 23.05.1973 (прототип).