Система главной передачи транспортного средства
MAIN TRANSMISSION SYSTEM OF A VEHICLE

Изобретение относится к механизму главной передачи для транспортного средства, в частности, для транспортного средства хозяйственного назначения.
В транспортных средствах, количество ведущих задних или передних мостов, в которых больше одного, может применяться так называемая передача со сквозным приводом. Такой тип передачи по сравнению с простой главной передачей, например, одиночным мостом, может дополнительно содержать межосевой дифференциал и ступень цилиндрических зубчатых колес для необходимого распределения мощности. Для того, чтобы при движении по прямой в межосевом дифференциале не возникала разница в частоте вращения, ступень цилиндрических шестерней в сквозном приводе обычно имеет передаточное отношение i = 1,0.
Примером нескольких ведущих передних или задних мостов является тандемный мост. Тандемный мост содержит два ведущих моста. Для этого первый ведущий мост выполнен в виде ведущего моста со сквозным приводом, который приводится в движение приводным узлом, например, двигателем внутреннего сгорания, и одновременно приводит в движение второй ведущий мост.
В DE 10 2005 002 858 B4 раскрывается система тандемного моста. Одна ось тандемного моста включает шестерни промежуточного вала, входящие во взаимное зацепление. Шестерни промежуточного вала имеют одинаковый диаметр и одинаковое количество зубьев, благодаря чему обеспечивается передаточное отношение 1:1. Тем самым, обе оси тандемного моста могут содержать соответствующие друг другу межколесные дифференциалы, малые конические шестерни и ведомые конические шестерни, а сквозной вал может быть соединен карданным валом непосредственно с малой конической шестерней второй оси для обеспечения привода.
Однако в данном случае передаточное отношение i = 1,0 шестерней промежуточного вала может негативно сказываться на акустических характеристиках и допустимой нагрузке. Кроме того, из-за одинакового диаметра окружностей выступов двух шестерней промежуточного вала может возникнуть недостаток монтажного пространства.
В EP 3 045 339 A1 раскрывается узел тандемного моста. Передняя из задних осей содержит первичный вал, вращающийся вокруг первой оси вращения, и малую коническую шестерню, вращающуюся вокруг второй оси вращения. Первичный вал и малая коническая шестерня соединены посредством пары цилиндрических шестерней, причем цилиндрические шестерни содержат разное количество зубьев. Между передней из задних осей и задней осью узла тандемного моста установлена передача с межосевым дифференциалом для компенсации разницы частоты вращения.
Передаточное отношение промежуточной передачи i ≠ 1,0 в данном случае может привести к нежелательной постоянной разнице частоты вращения в межосевом дифференциале. Движение с включенной блокировкой межосевого дифференциала с неодинаковым передаточным отношением моста со сквозным приводом и одиночного моста невозможно.
Задачей данного изобретения является создание альтернативной или улучшенной системы главной передачи без недостатков, присущих решениям в соответствии с современным уровнем развития техники. В частности, система главной передачи должна обладать улучшенными акустическими характеристиками, улучшенными показателями допустимой нагрузки и/или отличаться более эффективным использованием монтажного пространства.
Поставленная задача решается созданием системы главной передачи по независимому пункту формулы изобретения. Предпочтительные дополнительные варианты осуществления изобретения перечислены в зависимых пунктах формулы изобретения и в описании.
Система главной передачи предназначена для транспортного средства, в частности, транспортного средства хозяйственного назначения с приводным узлом. Система главной передачи включает первый ведущий мост (первую осевую передачу) для приводного соединения с приводным узлом. Первый ведущий мост содержит промежуточную ступень с малой шестерней и ведомой шестерней, а также первую ступень конических шестерней с малой конической шестерней и ведомой конической шестерней. Система главной передачи включает второй ведущий мост, имеющий приводное соединение с первым ведущим мостом, и вторую ступень конических шестерней с малой конической шестерней и ведомой конической шестерней. Передаточное отношение промежуточной ступени не равно 1. Общее передаточное отношение первого ведущего моста соответствует общему передаточному отношению второго ведущего моста. Количество зубьев ведомой шестерни промежуточной передачи соответствует количеству зубьев ведомой конической шестерни второй ступени конических шестерней, количество зубьев малой конической шестерни первой ступени конических шестерней — количеству зубьев малой конической шестерни второй ступени конических шестерней и/или количество зубьев малой шестерни промежуточной передачи — количеству зубьев ведомой конической шестерни первой ступени конических шестерней.
зуб._ведом.
зуб._ведущ.
В данном случае под термином «Передаточное отношение» можно понимать, в частности, отношение количества зубьев ведомой шестерни к количеству зубьев ведущей шестерни (n / n). Общее передаточное отношение представляет собой, например, произведение соответствующих отдельных передаточных отношений зубчатых пар.
В частности, первая промежуточная передача связана с первой ступенью конических шестерней приводным соединением и/или первый ведущий мост связан со вторым ведущим мостом приводным соединением.
Не равное 1 передаточное отношение первой промежуточной передачи приводит к неодинаковому количеству зубьев у малой шестерни и у ведомой шестерни промежуточной передачи. Это имеет преимущества с точки зрения акустических характеристик и допустимой нагрузки. Из-за неодинакового количества зубьев не всегда одни и те же зубья малой шестерни и ведомой шестерни входят в зацепление. Если, например, один зуб малой шестерни имеет технологические отклонения, которые являются причиной нежелательного превышения напряжения и/или давления в соответствующих зубьях малой шестерни и ведомой шестерни, входящих в зацепление, то негативное воздействие превышения напряжения и/или давления распределяется среди нескольких зубьев ведомой шестерни промежуточной передачи. Иными словами, предотвращается ситуация, когда дефектный зуб малой шестерни повреждает всегда один и тот же зуб ведомой шестерни промежуточной передачи и наоборот. Это увеличивает допустимую нагрузку на промежуточную передачу в течение срока службы и снижает уровень шума при работе.
Дополнительно можно целенаправленно влиять на диаметр окружности выступов обеих шестерней промежуточной ступени и, тем самым, на весь узел, например, для более эффективного использования монтажного пространства.
Если передаточное отношение между первым ведущим мостом и колесами первого ведущего моста соответствуют передаточному отношению между вторым ведущим мостом и колесами второго ведущего моста, то отсутствует (нежелательная и постоянная) разница частоты вращения в межосевом дифференциале первой осевой передачи. Межосевой дифференциал, как правило, не рассчитан на длительное выравнивание частоты вращения, которое происходит из-за разницы частоты вращения в первом и втором ведущих мостах. Тем самым, длительная разница частоты вращения может привести к сокращению срока службы межосевого дифференциала.
Дополнительно предлагается предпочтительный подход для расчета количества зубьев в промежуточной ступени, первой ступени конических шестерней и второй ступени конических шестерней, при котором общее передаточное отношение между промежуточной ступенью и первой ступенью конических шестерней соответствует передаточному отношению второй ступени конических шестерней.
В наиболее предпочтительном варианте осуществления изобретения количество зубьев малой шестерни промежуточной ступени и количество зубьев ведомой шестерни промежуточной ступени не имеет целочисленный общий делитель больше 1,0. Преимуществом является зацепление всех зубьев малой шестерни промежуточной передачи со всеми зубьями ведомой шестерни промежуточной передачи, так что возникающие, например, из-за дефектных зубьев малой шестерни повреждения могут быть (равномерно) распределены среди всех зубьев ведомой шестерни промежуточной передачи.
В дополнительном варианте осуществления изобретения малая шестерня промежуточной ступени приводит в движение ведомую шестерню промежуточной ступени.
В другом варианте осуществления изобретения передаточное отношение промежуточной ступени больше 1.
В одном из вариантов осуществления изобретения промежуточная ступень выполнена в виде ступени цилиндрических шестерней.
В дополнительном варианте осуществления изобретения первый ведущий мост выполнен в виде моста со сквозным приводом.
В одном из примеров осуществления изобретения второй ведущий мост выполнен в виде моста с одиночным приводом. Мост с одиночным приводом предназначен только для привода колес, напрямую связанных с ведущим мостом. Передача (сквозной привод) к другому ведущему мосту не предусмотрена.
В дополнительном варианте осуществления изобретения общее передаточное отношение между промежуточной ступенью и первой ступенью конических шестерней соответствует передаточному отношению второй ступени конических шестерней.
В одном из вариантов осуществления изобретения система главной передачи выполнена в виде двухосной тележки, в частности, двухосной тележки транспортного средства хозяйственного назначения.
В качестве альтернативы система главной передачи может включать по меньшей мере один дополнительный ведущий мост. Тем самым, данное изобретение может использоваться в системе главной передачи с тремя или более приводными осями.
В дополнительном варианте осуществления изобретения по меньшей мере один дополнительный ведущий мост расположен между первым ведущим мостом и вторым ведущим мостом и/или общее передаточное отношение первого ведущего моста соответствует общему передаточному отношению по меньшей мере одного дополнительного ведущего моста.
В дополнительном варианте осуществления изобретения по меньшей мере один дополнительный ведущий мост содержит одну дополнительную промежуточную ступень и одну дополнительную ступень конических шестерней. Общее передаточное отношение первой промежуточной ступени и первой ступени конических шестерней соответствует общему передаточному отношению дополнительной промежуточной ступени и дополнительной ступени конических шестерней. Тем самым, промежуточные ступени и ступени конических шестерней двух осей со сквозными приводами могут быть выполнены в виде унифицированных деталей/могут быть одинаковыми. Дополнительное преимущество промежуточные передачи получают от передаточных отношений, не равных 1, так что для первого ведущего моста и второго ведущего моста можно получить описанные выше преимущества в части акустических характеристик и допустимой нагрузки.
В частности, передаточное отношение первой промежуточной передачи может соответствовать передаточному отношению второй промежуточной передачи. Дополнительно передаточное отношение первой ступени конических шестерней может соответствовать передаточному отношению второй ступени конических шестерней.
В одном из примеров осуществления изобретения ведущий мост содержит первичный вал для приводного соединения с приводным узлом. В качестве альтернативы или дополнительно первый ведущий мост содержит сквозной вал для приводного соединения со вторым ведущим мостом. В качестве альтернативы или дополнительно первый ведущий мост содержит межосевой дифференциал, предпочтительно установленный с возможностью приводного соединения между первичным валом, с одной стороны, и сквозным валом и промежуточной ступенью, с другой стороны.
Дополнительно первый ведущий мост, второй ведущий мост и/или каждый дополнительный ведущий мост (при наличии) могут содержать межколесный дифференциал и колеса. Ступень конических шестерней соответствующего ведущего моста может быть связана приводным соединением с межколесным дифференциалом, который, в свою очередь, может быть связан приводным соединением с колесами через колесные валы.
В частности, первая ступень конических шестерней и/или вторая ступень конических шестерней (при наличии) может содержать конические шестерни с прямыми, косыми, шевронными, круговыми (спиральными или гипоидными) зубьями или шестерни с любыми другими типами зубьев.
Предпочтительно, чтобы промежуточная ступень содержала шестерни с прямыми, косыми, шевронными или любыми другими зубьями.
Изобретение также относится к транспортному средству, в частности, к транспортному средству хозяйственного назначения (например, автобусу или грузовому автомобилю) с системой главной передачи согласно приведенному здесь описанию.
Описанные выше предпочтительные варианты осуществления и признаки изобретения можно комбинировать друг с другом в любом сочетании. Другие детали и преимущества данного изобретения описываются ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. На них показаны:
Фиг. 1 Принципиальная схема примерной системы главной передачи согласно изобретению; и
Фиг. 2 Принципиальная схема дополнительной примерной системы главной передачи согласно данному изобретению.
Изображенные на фигурах варианты осуществления изобретения совпадают по меньшей мере частично, так что аналогичные или идентичные детали обозначены одинаковыми номерами позиций и в качестве пояснений к ним даются ссылки на описание других вариантов осуществления либо, соответственно, на другие фигуры во избежание повторений.
На фиг. 1 показана система 10 главной передачи. Данная система 10 главной передачи может являться частью транспортного средства, в частности, транспортного средства хозяйственного назначения. Например, система 10 главной передачи может использоваться как механизм двухосной приводной тележки грузового автомобиля или автобуса. Система 10 главной передачи включает первый ведущий мост (первую осевую передачу) 12 и второй ведущий мост (вторую осевую передачу) 14.
Первый ведущий мост 12 содержит межосевой дифференциал 16, промежуточную ступень 18, первую ступень 20 конических шестерней и первый межколесный дифференциал 22.
Приводной узел 17, например, электродвигатель или двигатель внутреннего сгорания, связан с первичным валом 24 первого ведущего моста 12 приводным соединением. Первичный вал 24 связан с межосевым дифференциалом 16 приводным соединением. Первичный вал 24 продолжается вдоль транспортного средства.
Первый ведущий мост 12 выполнен в виде осевой передачи со сквозным приводом. Для функционирования в качестве сквозного привода первый ведущий мост 12 содержит межосевой дифференциал 16 и сквозной вал 26. Межосевой дифференциал 16 распределяет приводное усилие между промежуточной ступенью 18 и сквозным валом 26. Сквозной вал 26 связан через муфту с первичным валом второго ведущего моста 14 приводным соединением. Сквозной вал 26 продолжается вдоль транспортного средства.
Также представляется возможной система главной передачи без межосевого дифференциала. В этом случае первый ведущий мост может быть связан валом со вторым ведущим мостом. Это означает, что выравнивание частоты вращения между двумя мостами традиционным способом посредством межосевого дифференциала невозможно. Важность изобретения в конфигурации такого рода особенно высока.
Первый ведущий мост 12 может дополнительно содержать селектор (не изображен), действующий как механизм блокировки (механизм блокировки межосевого дифференциала). Селектор может создавать прямое приводное соединение между первичным валом 24 и промежуточной ступенью 18. Селектор может быть выполнен, например, в виде кулачковой муфты.
Промежуточная ступень 18 выполнена в виде ступени цилиндрических зубчатых колес. Промежуточная ступень 18 содержит малую шестерню 28 и ведомую шестерню 30. Малая шестерня 28 приводится в движение через межосевой дифференциал 16. Если разница частоты вращения между малой шестерней 28 промежуточной передачи и сквозным валом 26 составляет Δn = 0 (в том числе и в случае Δn ≠ 0), то подаваемый крутящий момент в нормальных условиях эксплуатации разделяется на одинаковые части между малой шестерней 28 промежуточной передачи и сквозным валом 26. Малая шестерня 28 промежуточной ступени входит в зацепление с ведомой шестерней 30 промежуточной передачи. Шестерня 30 связана через промежуточный вал 32 с первой ступенью 20 конических шестерней приводным соединением. Промежуточный вал 32 расположен параллельно первичному валу 24 и сквозному валу 26.
Первая ступень 20 конических шестерней содержит первую малую коническую шестерню 34 и первую ведомую коническую шестерню 36. Первая малая коническая шестерня 34 входит в зацепление с первой ведомой конической шестерней 36. Первая ступень 20 конических шестерней перенаправляет через межколесный дифференциал 22 приходящее от промежуточного вала 32 усилие на колесные валы 38 и 40 под углом около 90°. В некоторых вариантах осуществления изобретения промежуточный вал 32 и малая коническая шестерня 34 ступени 20 конических шестерней могут представлять собой цельную конструкцию в форме вала с малой конической шестерней. Первая ступень 20 конических шестерней может содержать, например, конические шестерни с прямыми, косыми или круговыми (спиральными или гипоидными) зубьями. Колесные валы 38 и 40 приводят в движение колеса 42 транспортного средства.
Второй ведущий мост 14 содержит вторую ступень 44 конических шестерней и второй межколесный дифференциал 46. Второй ведущий мост 14 выполнен в виде моста с одиночным приводом. Иными словами, второй ведущий мост 14 передает полученный крутящий момент только на установленные на второй ведущий мост 14 колеса 56.
Вторая ступень 44 конических шестерней содержит вторую малую коническую шестерню 48 и вторую ведомую коническую шестерню 50. Сквозной вал 26 связан со второй малой конической шестерней 48 приводным соединением. Вторая малая коническая шестерня 48 входит в зацепление со второй ведомой конической шестерней 50. Вторая ступень 44 конических шестерней перенаправляет через межколесный дифференциал 46 приходящее от сквозного вала 26 усилие на колесные валы 52 и 54 под углом около 90°. Вторая ступень 44 конических шестерней может содержать, например, конические шестерни с прямыми, косыми или круговыми (спиральными или гипоидными) зубьями. Колесные валы 52 и 54 приводят в движение колеса 56 транспортного средства.
Согласно данному раскрытию предлагается подход для расчета передаточных отношений первого ведущего моста 12 и второго ведущего моста 14. Данный подход для расчета имеет по сравнению с традиционными основаниями преимущества по акустическим характеристикам и по допустимой нагрузке. При неравном 1 передаточном отношении промежуточной ступени 18 дополнительно можно целенаправленно влиять на диаметр окружности выступов обеих шестерней промежуточной ступени 18 и, тем самым, на весь узел, например, для более эффективного использования монтажного пространства.
промежут.
Предлагается, чтобы для промежуточной ступени 18, т. е. для ступени цилиндрических шестерней первого ведущего моста 12, передаточное отношение i ≠ 1,0. Одновременно передаточные отношения первой ступени 20 конических шестерней и второй ступени 44 конических шестерней должны быть такими, чтобы общее передаточное отношение промежуточной ступени 18 и первой ступени 20 конических шестерней соответствовало передаточному отношению второй ступени 44 конических шестерней. В результате нежелательная постоянная разница частоты вращения в межосевом дифференциале 16 не возникает.
Предлагаемый в качестве примера подход для расчета содержит следующие отношения и связи количества зубьев первой осевой передачи 12 и второй осевой передачи 14.
мал. шест. (28)
ведом. шест. (30)
(1) z ≠ z
Т. е. количество зубьев малой шестерни 28 промежуточной ступени 18 не равно количеству зубьев ведомой шестерни 30 промежуточной передачи 18.
мал. шест. (28)
перв. ведом. конич. шест. (36)
(2) z = z
Т. е. количество зубьев малой шестерни 28 промежуточной ступени 18 равно количеству зубьев первой ведомой конической шестерни 36 первой ступени 20 конических шестерней.
ведом. шест. (30)
втор. ведом. конич. шест. (50)
(3) z = z
Т. е. количество зубьев ведомой шестерни 30 промежуточной ступени 18 равно количеству зубьев второй ведомой конической шестерни 50 второй ступени 44 конических шестерней.
втор. мал. конич. шест. (48)
перв. мал. конич. шест. (34)
(4) z = z
Т. е. количество зубьев второй малой конической шестерни 48 второй ступени 44 конических шестерней равно количеству зубьев первой малой конической шестерни 34 первой ступени 20 конических шестерней.
Тем самым, ведущие мосты 12 и 14 обладают одинаковыми передаточными отношениями, причем промежуточная ступень 18 первого ведущего моста 12 обладает передаточным отношением, не равным 1.
мал. шест. (28)
ведом. шест. (30)
перв. мал. конич. шест. (34)
перв. ведом. конич. шест. (36)
втор. мал. конич. шест. (48)
втор. ведом. конич. шест. (50)
В качестве примера может быть выбрана следующая конфигурация. Малая шестерня 28 промежуточной передачи может иметь 38 зубьев (z = 38). Ведомая шестерня 30 промежуточной передачи может иметь 37 зубьев (z = 37). Первая малая коническая шестерня 34 может иметь 13 зубьев (z = 13). Первая ведомая коническая шестерня может иметь 38 зубьев (z = 38). Вторая малая коническая шестерня 48 может иметь 13 зубьев (z = 13). Вторая ведомая коническая шестерня 50 может иметь 37 зубьев (z = 37).
Данный подход для расчета обеспечивает ситуацию, когда в промежуточной ступени 18 зубья малой шестерни 28 не всегда входят в зацепление с одними и теми же зубьями ведомой шестерни 30. Если дополнительно количество зубьев малой шестерни 28 промежуточной передачи и количество зубьев ведомой шестерни 30 промежуточной передачи не имеют целочисленного общего делителя больше 1, то каждый зуб малой шестерни 28 входит в зацепление с каждым зубом ведомой шестерни 30.
Если же, напротив, как обычно, малая шестерня промежуточной передачи и ведомая шестерня промежуточной передачи имели бы одинаковое количество зубьев, то это могло бы привести к ухудшению акустических характеристик и снижению допустимой нагрузки. Если при изготовлении малой или ведомой шестерней промежуточной передачи возникли бы, например, неточности, которые привели бы к отклонению делительной окружности, то итоговые повышенные нагрузки всегда бы воздействовали на одни и те же входящие во взаимное зацепление зубья малой и ведомой шестерней промежуточной передачи. В течение всего срока службы системы главной передачи это может привести к повышенному износу и к (мешающему) ухудшению акустических характеристик.
Представленный здесь подход для расчета применим к системам главной передачи с любым количеством приводных осей. В качестве примера на фиг. 2 изображена система 110 главной передачи с тремя ведущими мостами. Три ведущих моста представляют собой два моста со сквозным приводом и один мост с одиночным приводом. При этом также возможно установить дополнительные мосты со сквозными приводами для увеличения количества ведущих мостов.
Система 110 главной передачи включает первый ведущий мост 112, второй ведущий мост 113 и третий ведущий мост 114.
Первый ведущий мост (первая осевая передача) 112 и второй ведущий мост (вторая осевая передача) 113 системы 110 главной передачи выполнены в виде ведущих мостов со сквозными приводами. В частности, ведущие мосты 112 и 113 системы 110 главной передачи могут быть выполнены как первый ведущий мост 12 системы 10 главной передачи, изображенной на фиг. 1, как это обозначено для аналогичных компонентов на фиг. 2 с помощью аналогичных номеров позиций. Первый ведущий мост 112 связан со вторым ведущим мостом 113 приводным соединением. Второй ведущий мост 113 связан с третьим ведущим мостом 114 приводным соединением.
Третий ведущий мост 114 выполнен в виде моста с одиночным приводом. В частности, третий ведущий мост 114 системы 110 главной передачи может быть выполнен как второй ведущий мост 14 системы 10 главной передачи, изображенной на фиг. 1, как это также обозначено для аналогичных компонентов на фиг. 2 с помощью аналогичных номеров позиций.
Общие передаточные отношения ведущих мостов 112, 113 и 114 одинаковы. Передаточное отношение промежуточной ступени 18 первого ведущего моста 112 соответствует передаточному отношению промежуточной ступени 18 второго ведущего моста 113. Передаточное отношение ступени 20 конических шестерней первого ведущего моста 112 соответствует передаточному отношению ступени 20 конических шестерней второго ведущего моста 113. Общее передаточное отношение промежуточной ступени 18 и ступени 20 конических шестерней первого ведущего моста 112 и общее передаточное отношение промежуточной ступени 18 и ступени 20 конических шестерней второго ведущего моста 113 соответствуют передаточному отношению ступени 44 конических шестерней третьего ведущего моста 114.
Данное изобретение не ограничивается предпочтительными примерами осуществления, которые были описаны выше. Более того, возможно множество вариантов и модификаций, в которых также будет использована идея данного изобретения, и поэтому такие варианты будут входить в пределы правовой охраны. В частности, данное изобретение претендует на защиту предмета и признаков из зависимых пунктов формулы изобретения вне зависимости от отсылки к соответствующим пунктам формулы. В частности, все признаки независимого пункта 1 формулы изобретения могут быть раскрыты независимо друг от друга. Дополнительно признаки зависимых пунктов формулы изобретения также раскрываются независимо от всех признаков независимого пункта 1 и, к примеру, независимо от наличия и/или конфигурации первого ведущего моста, промежуточной ступени, первой ступени конических шестерней, второго ведущего моста и второй ступени конических шестерней из независимого пункта 1.
Перечень номеров позиций
10 - Система главной передачи
12 - Первый ведущий мост (первая осевая передача)
14 - Второй ведущий мост (вторая осевая передача)
16 - Межосевой дифференциал
17 - Приводной узел
18 - Промежуточная ступень
20 - Первая ступень конических шестерней
22 - Первый межколесный дифференциал
24 - Первичный вал
26 - Сквозной вал
28 - Малая шестерня промежуточной передачи
30 - Ведомая шестерня промежуточной передачи
32 - Промежуточный вал (вал с малой конической шестерней)
34 - Первая малая коническая шестерня
36 - Первая ведомая коническая шестерня
38 - Колесный вал
40 - Колесный вал
42 - Колесо
44 - Вторая ступень конических шестерней
46 - Второй межколесный дифференциал
48 - Вторая малая коническая шестерня
50 - Вторая ведомая коническая шестерня
52 - Колесный вал
54 - Колесный вал
56 - Колесо
110 - Механизм главной передачи
112 - Первый ведущий мост (первая осевая передача)
113 - Второй ведущий мост (вторая осевая передача)
114 - Третий ведущий мост (третья осевая передача)