Приемно-распределительное устройство преимущественно для комбинированных энергетических установок транспортных средств (варианты)
Использование: отрасли машиностроения, в частности транспортного машиностроения. Задача: создание приемно-распределительного устройства способного суммировать мощности от двух источников энергии и обеспечить при этом варьирование, например в комбинированных энергетических установках полноприводных транспортных средств (ТС), как типом привода колес, так и используемого в данный момент источника энергии. Сущность полезных моделей: на двух параллельных осях в корпусе ПРУ размещены два ведущих вала и два ведомых вала так, что на одной оси установлены I ведущий и I ведомый валы, а на другой - II ведущий и II ведомый валы. Также (в I варианте) ПРУ содержит промежуточный вал с шестернями - в качестве дополнительной ступени передачи. Валы взаимосвязаны набором шестерен и зубчатых муфт, переключением которых обеспечивается разнообразие комбинаций подключения валов, необходимых для обеспечения также разнообразных вариаций передачи мощности на исполнительные звенья, например ведущие мостам ТС, в суммированном и/или раздельном режиме. Первый вариант полезной модели предполагает использование ПРУ в ТС, предназначенных для тяжелых дорожных условий и/или при условии однонаправленного вращения обоих выходных валов. Второй и третий варианты выполнены без понижающей ступени и упрощены конструктивно - их использование экономически целесообразно там, где не требуется дополнительного увеличения силы тяги ТС, а конструкция ведущих мостов допускает разнонаправленное вращение ведомых валов ПРУ.
Полезные модели относятся к области машиностроения, в частности транспортного машиностроения, и могут быть использованы в различных установках, где требуется суммирование потоков мощности от двух источников энергии и/или их распределение по двум направлениям, в том числе в комбинированных энергетических установках полноприводного транспортного средства с распределением мощности теплового двигателя и электрической машины по ведущим мостам.
Известно распределительное устройство (раздаточная коробка) автомобиля УАЗ-3151 (руководство по ремонту и обслуживанию автомобилей УАЗ, Москва, Автокнига, 1999 г. стр.76) имеющее корпус, установленные в корпусе соосно друг другу ведущий вал и вал привода заднего моста, установленную на шлицах ведущего вала скользящую шестерню с шлицевой муфтой с наружными шлицами, выполненную заодно с валом привода заднего моста, шестерню с выполненными заодно с ней внутренними шлицами, параллельные им вал привода переднего моста с выполненной заодно с ним шестерней и промежуточный вал с выполненной заодно с ним шестерней и установленной на шлицах этого вала скользящей шестерней. Шестерня вала привода заднего моста, шестерня промежуточного вала и шестерня вала привода переднего моста могут находится в зацеплении; шестерня, расположенная на шлицах промежуточного вала может быть выведена из зацепления с шестернями валов привода заднего и переднего мостов.
При использовании в комбинированной энергетической установке (КЭУ) транспортного средства (ТС) этого аналога недостатком является невозможность в данной конструкции суммирования мощностей теплового двигателя (ТД) и электрической машины (ЭМ). Недостатком является также вероятность затрудненного включения привода мостов и низшей передачи, особенно на стоящем автомобиле.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является приемно-распределительное устройство (раздаточная коробка) по патенту RU 26034 U1, которая имеет корпус и установленные в нем соосно друг другу ведущий вал со шлицами и первый ведомый вал, параллельные им второй ведомый вал, промежуточный вал с двумя шестернями, шестерню первого ведущего вала, установленную на валу с возможностью перемещения по шлицам этого вала и имеющую возможность зацепления либо с первой шестерней промежуточного вала, либо с зубчатым венцом шестерни первого ведомого вала; и шестерню второго ведомого вала, свободно установленную на нем и постоянно зацепленную со второй шестерней промежуточного вала, которая в свою очередь находится в постоянном зацеплении с шестерней первого ведомого вала, скользящую муфту с зубчатым венцом, установленную на втором ведомом валу и имеющую зубчатый венец для зацепления с зубчатым венцом шестерни второго ведомого вала. Такое приемно-распределительное устройство позволяет осуществить передачу мощности двигателя на первый ведомый вал без работы шестеренчатых зацеплений, обеспечивает передачу мощности двигателя на второй ведомый вал через шестерни постоянного зацепления и позволяет произвести включение второго ведомого вала зубчатой муфтой.
Отсутствие второго ведущего вала не позволяет данному приемно-распределительному устройству (ПРУ) подключить второй источник энергии. В прототипе невозможно суммирование мощности разных источников энергии и раздельная подача ее на два ведомых вала, что сужает
функциональные возможности устройства, делает его непригодным для использования в КЭУ ТС с расширенным диапазоном варьирования режимов работы источников энергии и ведущих мостов. К тому же конструкция прототипа может быть упрощена.
Задачей предлагаемых полезных моделей является создание приемно-распределительного устройства, способного суммировать мощности теплового двигателя и электрической машины, обеспечив при этом возможность варьирования, например в ТС, типом привода колес и типом используемого в данный момент источника энергии.
Предлагается три варианта приемно-распределительного устройства (ПРУ).
Технический результат, получаемый от реализации трех вариантов полезной модели, заключается в том, что благодаря наличию двух ведущих валов ПРУ позволяет осуществить суммирование потоков мощности от разных источников энергии в одном узле и осуществить распределение мощности каждого из источников или их суммы в различных сочетаниях ведомых валов. Например, при использовании предлагаемого приемно-распределительного устройства на ТС с КЭУ наличие понижающей передачи в конструкции, выполненной по первому варианту, позволяет увеличить максимальное передаточное число трансмиссии ТС, что целесообразно на ТС для тяжелых дорожных условий. Исполнение ПРУ с промежуточным валом обеспечивает вращение обоих выходных валов в одном направлении.
Если ТС эксплуатируется в условиях профилированных дорог и при этом не требуется дополнительного увеличения силы тяги ТС, а конструкция ведущих мостов допускает возможность вращения ведомых валов ПРУ в разных направлениях, экономически целесообразно использовать второй и третий варианты предлагаемой полезной модели без понижающей передачи и промежуточного вала, так как они имеют более простую конструкцию и соответственно меньшую стоимость. Третий вариант, в отличие от второго
варианта, имеет одну муфту переключения, что дополнительно упрощает устройство и облегчает управление ПРУ.
Сущность предлагаемых полезных моделей заключается в следующем.
По первому варианту: приемно-распределительное устройство, имеющее корпус и установленные в нем соосно друг другу первый ведущий и первый ведомый валы, параллельные им второй ведомый вал со шлицами, промежуточный вал с двумя шестернями, снабженные шлицевыми венцами шестерню первого ведущего вала и шестерню первого ведомого вала, жестко закрепленную на валу, в отличие от прототипа содержит зубчатую муфту в виде шлицевой втулки, подвижной вдоль первого ведущего вала с возможностью выборочного взаимодействия с ответными шлицами шестерни первого ведомого и шестерни первого ведущего вала, которая при этом установлена на валу с возможностью относительного вращения и образует с шестерней промежуточного вала пару постоянного зацепления; расположенный соосно второму ведомому валу второй ведущий вал со шлицевым участком и шестерней со шлицевым венцом, установленной с возможностью вращения относительно вала и в постоянном зацеплении с шестерней первого ведомого вала через шестерню промежуточного вала, и зубчатую муфту в виде шлицевой втулки, подвижную вдоль этих валов с возможностью взаимодействия с ответными шлицами валов и шестерни.
По второму варианту: в приемно-распределительном устройстве,, содержащем корпус и расположенные в нем соосно друг другу первый ведущий и первый ведомый валы, параллельный им второй ведомый вал со шлицами и снабженные шлицевыми венцами шестерню первого ведущего вала и шестерню второго ведомого вала, образующие пару постоянного зацепления, в отличие от прототипа первый ведущий и первый ведомый валы жестко связаны между собой, например, выполнены заодно и имеют зубчатую муфту, в виде шлицевой втулки, подвижной вдоль вала с возможностью взаимодействия с ответными шлицами единого вала и
шестерни, установленной на нем с возможностью относительного вращения, и соосно второму ведомому валу установлен второй ведущий вал со шлицевым участком, а также зубчатая муфта в виде шлицевой втулки, подвижной вдоль этого вала с возможностью взаимодействия с ответными шлицами вала и шестерни второго ведомого вала.
По третьему варианту: в приемно-распределительном устройстве, содержащем корпус и распложенные в нем соосно друг другу первый ведущий и первый ведомый валы, параллельный им второй ведомый вал со шлицами, в отличие от прототипа первый ведущий и первый ведомый валы жестко связаны между собой, например, выполнены заодно, и соосно второму ведомому валу установлен второй ведущий вал с расположенными на нем шлицевым участком и шестерней со шлицевым венцом, установленной с возможностью вращения относительно вала и в постоянном зацеплении с шестерней, жестко закрепленной на упомянутом едином валу, а также зубчатая муфта в виде шлицевой втулки, подвижной вдоль этих валов с возможностью взаимодействия с ответными шлицами валов и шестерни второго ведомого вала.
Во всех трех вариантах связь параллельных валов ПРУ осуществляется шестернями постоянного зацепления. В составе устройства может быть предусмотрена возможность изменения передаточного числа. Варьирование типом используемой силовой установки, типом ведомых элементов ПРУ и передаточным числом обеспечивается соединительными элементами, в частности, зубчатыми муфтами.
Перечисленные особенности предлагаемых полезных моделей позволяют использовать их в частности в качестве ПРУ полноприводного автомобиля с комбинированной энергетической установкой. В этом случае наличие двух входных валов позволяет суммировать в едином узле мощности различных источников энергии, например, мощность теплового двигателя, подводимую к первому ведущему валу и мощность электрической
машины, подводимую ко второму ведущему валу. Наличие двух выходных валов позволяет в различных вариантах варьировать схемой привода ведущих мостов.
На представленных чертежах: фиг.1 - первый вариант, кинематическая схема трехосного ПРУ с двумя входными валами, двумя выходными валами, с понижающей передачей, шестернями постоянного зацепления, двумя зубчатыми муфтами включения; фиг.2 - второй вариант, кинематическая схема двухосного ПРУ без понижающей передачи, с шестернями постоянного зацепления, с двумя муфтами включения; фиг.3 - третий вариант, кинематическая схема двухосного ПРУ без понижающей передачи, с шестернями постоянного зацепления, с одной муфтой включения.
По первому варианту ПРУ включает: первый ведущий, например, от ТД, вал 1, шестерню 2, жестко связанную с первым ведомым валом 3, например привода заднего моста, шестерню 4, жестко связанную с промежуточным валом 5, шестерню 6, установленную с возможностью вращения на втором ведущем валу 7, например, привода от ЭМ, второй ведомый вал 8, например, привода переднего моста, шестерню 9, установленную на валу 1 с возможностью вращения на нем, шестерню 10, жестко установленную на промежуточном валу 5, муфту включения передач 11, подвижно установленную на шлицах вала 1. Муфта 11 выполнена скользящей по шлицам вала 1 и может занимать три позиции - быть зацепленной с зубчатым венцом шестерни 9, находиться в нейтральном положении, быть зацепленной с зубчатым венцом шестерни 2. Шестерни 2 и 6 имеют одинаковое число зубьев. Вал 8 и шестерня 6 имеют шлицы, на которых подвижно установлена зубчатая муфта 12. Между шлицами вала 8 и шестерни 6 располагается шлицевый венец вала 7. Муфта 12 может иметь три позиции - быть зацепленной с зубчатым венцом вала 8, быть зацепленной с зубчатым венцом шестерни 6 и находиться в зацеплении с зубчатыми венцами шестерни 6 и вала 8.
ПРУ по первому варианту обеспечивает следующие приведенные для примера режимы суммирования и разделения потоков мощности:
при перемещении муфты 11 до зацепления с шестерней 2 включается прямую передачу привода второго ведомого вала от первого ведущего вала, а перемещение этой муфты до зацепления с шестерней 9 - понижающую передачу посредством зацепления двух пар шестерен: 9-10 и 4-2. Шестерня 4, как промежуточная между шестернями 2 и 6, обеспечивает их вращение в одинаковом направлении. В среднем положении муфты 12 (при включенной муфте 11) обеспечивается блокированный привод первого и второго ведомых валов 3 и 8 от первого и второго ведущих валов. При этом происходит суммирование потоков мощности от двух источников энергии.
Смещенное до выхода из зацепления со шлицами шестерни 6 положение муфты 12 при включенной муфте 11 обеспечивает разблокированный привод первого ведомого вала 3 от первого ведущего вала 1 и второго ведомого вала 8 от второго ведущего вала 7. При этом передача мощности на ведомые валы от разных источников энергии происходит раздельно.
При нейтральном (среднем) положении муфты 11 обеспечивается привод второго ведомого вала 8 от второго ведущего вала 7. Возможны и другие режимы работы ПРУ.
По второму варианту в ПРУ первый ведущий вал и первый ведомый вал жестко связаны между собой, например, выполнены в виде единого вала 14. Шестерня 15 установлена на валу 14 с возможностью свободного вращения, шестерня 16, жестко связана со вторым ведомым валом 8, например, валом привода переднего моста. ПРУ также содержит второй ведущий вал 7, например, вал привода ЭМ, муфту 11, подвижно установленную на шлицах вала 14, муфту 17, подвижно установленную на шлицах вала 7. Шестерни 15 и 16 находятся в зацеплении и имеют одинаковое число зубьев. Шестерня 15 и вал 7 имеют шлицевые венцы,
аналогичные шлицам валов соответственно 14 и 7. Муфта 11 может занимать одно из двух положений - нейтральное и положение зацепления с зубчатым венцом шестерни 15. Муфта 17 может занимать одно из двух положений - нейтральное или быть зацепленной с зубчатым венцом шестерни 16.
ПРУ по второму варианту обеспечивает следующие режимы суммирования и разделения потоков мощности:
при нейтральном положении муфт 11 и 17 поток мощности передается от первого ведущего вала 14, например от ТД на первый ведомый вал, например к заднему мосту ТС с КЭУ;
при перемещении муфты 11 до зацепления со шлицевым венцом шестерни 15 и при нейтральном положении муфты 17 поток мощности передается от первого ведущего вала, например, вала ТД на первый ведомый вал, например, вал привода заднего моста, и через шестерни 15 и 16 на второй ведомый вал, например, вал привода переднего моста;
при введении в зацепление муфты 11 с зубчатым венцом шестерни 15 и ведении в зацепление муфты 17 с зубчатым венцом шестерни 16 поток мощности передается от первого ведущего вала, например, вала ТД на первый ведомый вал, например вал привода заднего моста, одновременно через шестерни 15 и 16 - на второй ведомый вал, например, вал привода переднего моста, при этом одновременно поток мощности передается со второго ведущего вала, например вала ЭМ, на второй ведомый вал 8, например вал привода переднего моста, и через шестерни 16, 15 и муфту 11 - на первый ведомый вал, например, вал привода заднего моста. В этом случае происходит суммирование потоков мощности первого и второго входных валов и распределение его по первому и второму ведомым валам.
При нейтральном положении муфты 11 и введении в зацепление муфты 17 с зубчатым венцом шестерни 16 поток мощности передается от первого ведущего вала, например, вала ТД на первый ведомый вал, например, вал привода заднего моста. Одновременно поток мощности
передается со второго ведущего вала, например вала ЭМ, на второй ведомый вал 8, например, вал привода переднего моста. При этом передача мощности на ведомые валы от разных источников энергии происходит раздельно.
По третьему варианту ПРУ включает корпус 13, первый ведущий вал 14, являющийся также первым ведомым валом, например, валом привода заднего моста, шестерню 18, жестко установленную на валу 14, шестерню 6, находящуюся в зацеплении с шестерней 18 и установленную с возможностью свободного вращения на втором ведущем валу 7, например, валу привода ЭМ, второй ведомый вал 8, например, вал привода переднего моста. Вал 8 и шестерня 6 имеют шлицы, на которых подвижно установлена муфта 12. Между шлицами вала 8 и шестерни 6 расположен аналогичный шлицевый венец вала 7. Муфта 12 имеет три положения: среднее, в котором муфта 12 одновременно зацеплена с зубчатым венцом вала 8 и с зубчатым венцом шестерни 6, положение зацепления только со шлицевым венцом вала 8, при этом жестко соединяются вал 7 и вал 8, и положение зацепления только со шлицевым венцом шестерни 6, при этом жестко соединяются вал 7 и шестерня 6.
Шестерни 18 и 6 находятся в постоянном зацеплении и имеют одинаковое число зубьев.
ПРУ по третьему варианту обеспечивает следующие режимы передачи мощности:
при среднем положении муфты 12 обеспечивается блокированная передача мощности с первого ведущего вала, например, от ТД на первый ведомый вал, например, вал привода заднего моста и одновременно через шестерни 18, 6 и муфту 12 на второй ведомый вал, например, вал привода переднего моста, при этом поток мощности со второго ведущего вала 7, например, вала привода от ЭМ передается на второй ведомый вал и через муфту 12, шестерни 6 и 22 - на первый ведомый вал. Происходит суммирование потоков мощности от двух источников энергии;
при введение муфты 12 в зацепление только с зубчатым венцом вала 8 поток мощности передается от первого ведущего вала 14 на первый ведомый вал и от второго ведущего вала 7 на второй ведомый вал 8. При этом передача мощности на ведомые валы от разных источников энергии происходит раздельно;
при введении муфты 12 в зацепление только с зубчатым венцом шестерни 6 поток мощности передается с первого ведущего вала 14 на первый ведомый вал и одновременно со второго ведущего вала 7 через муфту 12, шестерни 6 и 18 на первый ведомый вал. Происходит суммирование потоков мощности первого и второго ведущих валов на первом ведомом валу.
Таким образом, предлагаемые полезные модели обеспечивают суммирование потоков мощности от разных источников энергии в одном узле и распределение мощности каждого из источников энергии или их суммы в различных сочетаниях ведомых валов, что важно для полноприводных ТС с КЭУ.
Наличие понижающей передачи в конструкции (фиг.1), обеспечивает увеличение максимального передаточного числа трансмиссии ТС, что целесообразно на ТС для тяжелых дорожных условий. К тому же исполнение ПРУ с промежуточным валом обеспечивает вращение обоих выходных валов в одном направлении.
При эксплуатации ТС в условиях профилированных дорог, когда не требуется дополнительного увеличения силы тяги ТС, а конструкция ведущих мостов допускает возможность вращения ведомых валов ПРУ в разных направлениях, целесообразно использовать полезные модели по второму и третьему вариантам, т.е. без понижающей передачи и промежуточного вала, т.к. в них упрощена конструкция ПРУ и снижена стоимость. В тех случаях, когда целесообразно обеспечить единое направление вращения валов одной и другой осей ПРУ, может быть
выполнена схема с использованием для кинематической связи валов цепной передачи вместо пары шестерен.
1. Приемно-распределительное устройство преимущественно для комбинированных энергетических установок транспортных средств, содержащее корпус и установленные в нем соосно друг другу первый ведущий и первый ведомый валы, параллельные им второй ведомый вал со шлицами, промежуточный вал с двумя шестернями, снабженные шлицевыми венцами шестерню первого ведущего вала и шестерню первого ведомого вала, жестко закрепленную на валу, отличающееся тем, что оно содержит зубчатую муфту в виде шлицевой втулки, подвижной вдоль первого ведущего вала с возможностью выборочного взаимодействия с ответными шлицами шестерни первого ведомого и шестерни первого ведущего вала, которая при этом установлена на валу с возможностью относительного вращения и образует с шестерней промежуточного вала пару постоянного зацепления, расположенный соосно второму ведомому валу второй ведущий вал со шлицевым участком и шестерней со шлицевым венцом, установленной с возможностью вращения относительно вала и в постоянном зацеплении с шестерней первого ведомого вала через шестерню промежуточного вала, и зубчатую муфту в виде шлицевой втулки, подвижную вдоль этих валов с возможностью взаимодействия с ответными шлицами валов и шестерни.
2. Приемно-распределительное устройство преимущественно для комбинированной энергетической установки транспортных средств, содержащее корпус и расположенные в нем соосно друг другу первый ведущий и первый ведомый валы, параллельный им второй ведомый вал со шлицами и снабженные шлицевыми венцами шестерню первого ведущего вала и шестерню второго ведомого вала, образующие пару постоянного зацепления, отличающееся тем, что в нем первый ведущий и первый ведомый валы жестко связаны между собой, например, выполнены заодно и имеют зубчатую муфту в виде шлицевой втулки, подвижной вдоль вала с возможностью взаимодействия с ответными шлицами единого вала и шестерни, установленной на нем с возможностью относительного вращения, и соосно второму ведомому валу установлен второй ведущий вал со шлицевым участком, а также зубчатая муфта в виде шлицевой втулки, подвижной вдоль этого вала с возможностью взаимодействия с ответными шлицами вала и шестерни второго ведомого вала.
3. Приемно-распределительное устройство преимущественно для комбинированных энергетических установок транспортных средств, содержащее корпус и распложенные в нем соосно друг другу первый ведущий и первый ведомый валы, параллельный им второй ведомый вал со шлицами, отличающееся тем, что в нем первый ведущий и первый ведомый валы жестко связаны между собой, например, выполнены заодно, соосно второму ведомому валу установлен второй ведущий вал с расположенными на нем шлицевым участком и шестерней со шлицевым венцом, установленной с возможностью вращения относительно вала и в постоянном зацеплении с шестерней, жестко закрепленной на упомянутом едином валу, а также зубчатая муфта в виде шлицевой втулки, подвижной вдоль этих валов с возможностью взаимодействия с ответными шлицами валов и шестерни второго ведомого вала.
