RU232286U1

RU232286U1 - Mechatronic transmission with differential lock

Info

Publication number: RU232286U1
Application number: RU2024137877U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Карташов; Евгений Сергеевич Шкарупелов; Илья Олегович Наказной; Валерий Алексеевич Гринин; Тимур Наилович Мансуров; Рустем Нурисламович Ибрагимов; Сергей Владимирович Назаренко; Артем Юрьевич Золотарев
Original assignee: Публичное акционерное общество "КАМАЗ"
Filing date: 2024-12-17
Publication date: 2025-03-05

Abstract

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, в частности к мехатронным трансмиссиям с блокировкой дифференциала электротранспортных средств. Мехатронная трансмиссия с блокировкой дифференциала содержит тяговый электродвигатель (1), коробку (2) передач, размещенную в картере (3), межколесный дифференциал (4), приводные оси (5, 6), колесно-ступичные узлы (7), тормозные механизмы (8), механизм (9) блокировки дифференциала (фиг. 1-3). Тяговый электродвигатель (1) передает крутящий момент на коробку (2) передач, представляющую собой двухрядный планетарный зубчатый механизм. Межколесный дифференциал (4), воспринимая посредством зубчатых передач крутящий момент от коробки (2) передач, передает его посредством набора шестерен (13) на приводные оси (5, 6) мехатронной трансмиссии. Механизм (9) блокировки дифференциала установлен в картере (3) вне межколесного дифференциала (4) и содержит элементы блокировки, выполненные в виде вилки (14) механизма блокировки и муфты (15) механизма блокировки. На боковой части картера (3) мехатронной трансмиссии выполнено технологическое отверстие (17), снабженное съемной крышкой (18), обеспечивающие доступ к механизму (9) блокировки дифференциала (фиг. 4). Предлагаемой полезной моделью решается задача упрощения сборки и ремонта мехатронной трансмиссии с блокировкой дифференциала. 4 ил. The utility model relates to transport engineering, in particular to mechatronic transmissions with differential locking of electric vehicles. The mechatronic transmission with differential locking comprises a traction electric motor (1), a gearbox (2) located in a housing (3), an interwheel differential (4), drive axles (5, 6), wheel-hub units (7), brake mechanisms (8), a differential locking mechanism (9) (Figs. 1-3). The traction electric motor (1) transmits torque to the gearbox (2), which is a double-row planetary gear mechanism. The interwheel differential (4), receiving torque from the gearbox (2) by means of gears, transmits it by means of a set of gears (13) to the drive axles (5, 6) of the mechatronic transmission. The differential lock mechanism (9) is installed in the housing (3) outside the interwheel differential (4) and contains locking elements made in the form of a locking mechanism fork (14) and a locking mechanism clutch (15). On the side part of the housing (3) of the mechatronic transmission, a technological opening (17) is made, equipped with a removable cover (18), providing access to the differential lock mechanism (9) (Fig. 4). The proposed utility model solves the problem of simplifying the assembly and repair of a mechatronic transmission with a differential lock. 4 fig.

Description

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, в частности к мехатронным трансмиссиям с блокировкой дифференциала электротранспортных средств.The utility model relates to transport engineering, in particular to mechatronic transmissions with differential locks for electric vehicles.

Мехатронные трансмиссии с блокировкой дифференциала применяются на электрических грузовых автомобилях, движение которых, как правило, совершается по дорогам общего пользования и, редко, по бездорожью, в качестве ведущих осей, создавая крутящий момент на ведущих колесах автомобиля. Мехатронные трансмиссии с блокировкой дифференциала, как правило, включают в себя тяговый электродвигатель, коробку передач, межколесный дифференциал, приводные оси, механизм блокировки дифференциала, тормозные механизмы и колесно-ступичные узлы. К мехатронным трансмиссиям с блокировкой дифференциала предъявляются требования надежности, простоты сборки и ремонта, малой массы и компактности.Mechatronic transmissions with differential locks are used on electric trucks, the movement of which is usually carried out on public roads and, rarely, off-road, as drive axles, creating torque on the drive wheels of the vehicle. Mechatronic transmissions with differential locks, as a rule, include a traction electric motor, gearbox, interwheel differential, drive axles, differential lock mechanism, brake mechanisms and wheel-hub units. Mechatronic transmissions with differential locks must be reliable, easy to assemble and repair, lightweight and compact.

Известна мехатронная трансмиссия, имеющая в составе тяговый электродвигатель, коробку передач, межколесный дифференциал, приводные оси, тормозные механизмы и колесно-ступичные узлы (см. патент US2018297401 A1, МПК B60B35/12, B60B35/14, B60B35/16, B60K1/00, B60K11/02, B60K17/08, B60K17/16, B60T1/00, B60T1/06, B60T8/32, F16H57/00, F16H57/021, F16H61/02, опубл. 18.10.2018).A mechatronic transmission is known that includes a traction electric motor, a gearbox, an interwheel differential, drive axles, brake mechanisms and wheel-hub assemblies (see patent US2018297401 A1, IPC B60B35/12, B60B35/14, B60B35/16, B60K1/00, B60K11/02, B60K17/08, B60K17/16, B60T1/00, B60T1/06, B60T8/32, F16H57/00, F16H57/021, F16H61/02, published 18.10.2018).

Недостатком данного технического решения является отсутствие в конструкции мехатронной трансмиссии механизма блокировки межколесного дифференциала, что не позволяет использовать грузовой автомобиль в тяжелых дорожных условиях.The disadvantage of this technical solution is the absence of a differential lock mechanism in the mechatronic transmission design, which does not allow the use of the truck in difficult road conditions.

Известна мехатронная трансмиссия с блокировкой дифференциала, в состав которой входит тяговый электродвигатель, коробка передач, межколесный дифференциал, приводные оси, механизм блокировки дифференциала, размещенный внутри корпуса дифференциала (см. патент US2023400092 A1, МПК B60K17/16, F16H37/08, F16H57/04, Н02К7/08, Н02К7/116, Н02К9/19, опубл. 14.12.2023).A mechatronic transmission with a differential lock is known, which includes a traction electric motor, a gearbox, an interwheel differential, drive axles, a differential lock mechanism located inside the differential housing (see patent US2023400092 A1, IPC B60K17/16, F16H37/08, F16H57/04, H02K7/08, H02K7/116, H02K9/19, published 12/14/2023).

Недостатком данного технического решения является отсутствие конструктивных решений, упрощающих сборку и ремонт механизма блокировки дифференциала, выполненного в виде фрикционных дисков, расположенных внутри корпуса дифференциала. При выходе из строя механизма блокировки для его замены необходимо полностью разбирать коробку передач и межколесный дифференциал, что ухудшает ремонтопригодность, а также усложняет процесс сборки и разборки мехатронной трансмиссии в целом.The disadvantage of this technical solution is the lack of design solutions that simplify the assembly and repair of the differential lock mechanism, made in the form of friction discs located inside the differential housing. If the lock mechanism fails, it is necessary to completely disassemble the gearbox and interwheel differential to replace it, which worsens maintainability and complicates the process of assembling and disassembling the mechatronic transmission as a whole.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является упрощение сборки и ремонта мехатронной трансмиссии с блокировкой дифференциала.The task that the claimed technical solution is aimed at solving is to simplify the assembly and repair of a mechatronic transmission with a differential lock.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в мехатронной трансмиссии с блокировкой дифференциала, содержащей тяговый электродвигатель, передающий крутящий момент на коробку передач, размещенную в картере, межколесный дифференциал, воспринимающий крутящий момент от коробки передач, механизм блокировки дифференциала с элементами блокировки дифференциала, приводные оси, связанные с шестернями межколесного дифференциала, передающие крутящий момент на колесно-ступичные узлы мехатронной трансмиссии, тормозные механизмы, установленные и закрепленные на картере и тяговом электродвигателе, механизм блокировки дифференциала установлен в картере, в боковой части которого выполнено технологическое отверстие, при этом, элементы блокировки выполнены в виде вилки механизма блокировки и муфты механизма блокировки, а технологическое отверстие закрыто крышкой. The specified technical result is achieved due to the fact that in a mechatronic transmission with a differential lock, containing a traction electric motor transmitting torque to a gearbox located in a crankcase, an interwheel differential receiving torque from the gearbox, a differential lock mechanism with differential lock elements, drive axles connected to the gears of the interwheel differential, transmitting torque to the wheel-hub units of the mechatronic transmission, brake mechanisms installed and secured on the crankcase and the traction electric motor, the differential lock mechanism is installed in the crankcase, in the side part of which a process opening is made, wherein the locking elements are made in the form of a locking mechanism fork and a locking mechanism clutch, and the process opening is closed with a cover.

Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что механизм блокировки дифференциала установлен в картере, и в боковой части картера выполнено технологическое отверстие, обеспечивает доступ к механизму блокировки дифференциала, что позволяет упростить сборку и ремонт мехатронной трансмиссии с блокировкой дифференциала.The combination of distinctive features, which consists of the differential lock mechanism being installed in the crankcase and a technological opening being made in the side part of the crankcase, provides access to the differential lock mechanism, which simplifies the assembly and repair of the mechatronic transmission with differential lock.

Кроме того, элементы блокировки механизма блокировки дифференциала выполнены в виде вилки механизма блокировки и муфты механизма блокировки, а технологическое отверстие в целях безопасности и защиты картера от загрязнений снабжено съемной крышкой.In addition, the locking elements of the differential locking mechanism are made in the form of a locking mechanism fork and a locking mechanism clutch, and the technological opening is equipped with a removable cover for safety and protection of the crankcase from contamination.

В результате поиска, проведенного по патентной и другой научно - технической литературе, аналога, совпадающего с заявляемым техническим решением по всей совокупности существенных признаков, обнаружено не было.As a result of the search conducted in patent and other scientific and technical literature, no analogue was found that coincided with the claimed technical solution in terms of the entire set of essential features.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, на которых изображены:The claimed technical solution is explained by drawings, which depict:

фиг. 1 - мехатронная трансмиссия, общий вид;Fig. 1 - mechatronic transmission, general view;

фиг. 2 - мехатронная трансмиссия, общий вид сзади;Fig. 2 - mechatronic transmission, general view from the rear;

фиг. 3 - механизм блокировки дифференциала, вид в разрезе;Fig. 3 - differential lock mechanism, sectional view;

фиг. 4 - мехатронная трансмиссия, вид со стороны технологического отверстия (тормозной механизм не показан).Fig. 4 - mechatronic transmission, view from the side of the technological hole (the brake mechanism is not shown).

Мехатронная трансмиссия с блокировкой дифференциала включает в себя следующие конструктивные элементы: тяговый электродвигатель 1, коробку 2 передач, размещенную в картере 3, межколесный дифференциал 4, приводные оси 5 и 6, колесно-ступичные узлы 7, тормозные механизмы 8, механизм 9 блокировки дифференциала (фиг. 1-3).The mechatronic transmission with differential lock includes the following structural elements: traction electric motor 1, gearbox 2 located in housing 3, interwheel differential 4, drive axles 5 and 6, wheel-hub units 7, brake mechanisms 8, differential lock mechanism 9 (Fig. 1-3).

Тяговый электродвигатель 1, размещенный в собственном картере 10, служит для передачи крутящего момента на коробку 2 передач, представляющую собой двухрядный планетарный зубчатый механизм. Картер 10 электродвигателя и картер 3, в котором размещена коробка 2 передач, закреплены между собой болтовым соединением (фиг. 1, 2). Межколесный дифференциал 4 воспринимает посредством зубчатых передач крутящий момент от коробки 2 передач, при этом корпус 11 межколесного дифференциала закреплен болтовым соединением с водилом 12 планетарного ряда коробки 2 передач (фиг. 3). Шестерни 13 межколесного дифференциала 4 имеют шлицевое соединение с левой приводной осью 5 и правой приводной осью 6, посредством которого происходит передача крутящего момента с межколесного дифференциала 4 на приводные оси 5, 6 мехатронной трансмиссии.The traction electric motor 1, located in its own housing 10, serves to transmit torque to the gearbox 2, which is a two-row planetary gear mechanism. The housing 10 of the electric motor and the housing 3, in which the gearbox 2 is located, are secured to each other by a bolted connection (Fig. 1, 2). The interwheel differential 4 receives torque from the gearbox 2 by means of gears, while the housing 11 of the interwheel differential is secured by a bolted connection with the planet carrier 12 of the gearbox 2 (Fig. 3). The gears 13 of the interwheel differential 4 have a splined connection with the left drive axle 5 and the right drive axle 6, by means of which the torque is transmitted from the interwheel differential 4 to the drive axles 5, 6 of the mechatronic transmission.

Колесно-ступичные узлы 7 соединены с картером 10 электродвигателя и картером 3 с помощью болтовых соединений, и служат для передачи крутящего момента с левой приводной оси 5 и правой приводной оси 6 на колеса автомобиля (не показаны). Тормозные механизмы 8 закреплены болтовым соединением на картере 10 электродвигателя и картере 3, и служат для замедления колес автомобиля, на который может быть установлена мехатронная трансмиссия. Wheel-hub assemblies 7 are connected to the housing 10 of the electric motor and housing 3 by means of bolted connections, and serve to transmit torque from the left drive axle 5 and the right drive axle 6 to the wheels of the vehicle (not shown). Brake mechanisms 8 are secured by a bolted connection on the housing 10 of the electric motor and housing 3, and serve to slow down the wheels of the vehicle on which the mechatronic transmission can be installed.

Механизм 9 блокировки дифференциала установлен в картере 3 вне межколесного дифференциала 4 и закреплен на специальных посадочных местах. Механизм 9 блокировки дифференциала содержит элементы блокировки, выполненные в виде вилки 14 механизма блокировки и муфты 15 механизма блокировки. Вилка 14 механизма блокировки имеет возможность совершать поступательное движение по штоку 16 механизма блокировки, установленному на резьбовое соединение в картере 3. На поверхности муфты 15 механизма блокировки, имеющей шлицевое соединение с правой приводной осью 6, выполнен специальный паз для соединения с вилкой 14 механизма блокировки. При подаче управляющего воздействия на вилку 14 механизма блокировки, она начинает двигаться по штоку 16 в направлении межколесного дифференциала 4. Под воздействием вилки 14 механизма блокировки муфта 15 механизма блокировки также совершает поступательное движение в сторону межколесного дифференциала 4. The differential lock mechanism 9 is installed in the housing 3 outside the interwheel differential 4 and is secured on special mounting places. The differential lock mechanism 9 contains locking elements made in the form of a fork 14 of the locking mechanism and a clutch 15 of the locking mechanism. The fork 14 of the locking mechanism has the ability to perform a translational movement along the rod 16 of the locking mechanism installed on the threaded connection in the housing 3. On the surface of the clutch 15 of the locking mechanism, which has a splined connection with the right drive axle 6, a special groove is made for connection with the fork 14 of the locking mechanism. When a control action is applied to the fork 14 of the locking mechanism, it begins to move along the rod 16 in the direction of the interwheel differential 4. Under the action of the fork 14 of the locking mechanism, the clutch 15 of the locking mechanism also performs a translational movement towards the interwheel differential 4.

Кроме того, на поверхности муфты 15 механизма блокировки, а также на корпусе 11 межколесного дифференциала 4 выполнены выступы и пазы, позволяющие образовывать соединение таким образом, что муфта 15 механизма блокировки, межколесный дифференциал 4 и правая приводная ось 6 имеют возможность совершать совместное вращение с одной скоростью, тем самым реализуя блокировку дифференциала 4.In addition, on the surface of the clutch 15 of the locking mechanism, as well as on the housing 11 of the interwheel differential 4, protrusions and grooves are made that allow the formation of a connection in such a way that the clutch 15 of the locking mechanism, the interwheel differential 4 and the right drive axle 6 have the ability to rotate together at one speed, thereby implementing the locking of the differential 4.

На боковой части картера 3 мехатронной трансмиссии выполнено технологическое отверстие 17, снабженное съемной крышкой 18, обеспечивающие доступ к механизму 9 блокировки дифференциала (фиг. 4).On the side part of the housing 3 of the mechatronic transmission, a technological opening 17 is made, equipped with a removable cover 18, providing access to the differential locking mechanism 9 (Fig. 4).

Сборка мехатронной трансмиссии с блокировкой дифференциала заявляемой конструкции происходит таким образом, что механизм 9 блокировки дифференциала устанавливается в картер 3 мехатронной трансмиссии одним из первых, после чего последовательно устанавливаются коробка 2 передач и тяговый электродвигатель 1.The assembly of the mechatronic transmission with differential lock of the claimed design occurs in such a way that the differential lock mechanism 9 is installed in the housing 3 of the mechatronic transmission as one of the first, after which the gearbox 2 and the traction electric motor 1 are installed sequentially.

При эксплуатации мехатронной трансмиссии с блокировкой дифференциала возможен выход из строя механизма 9 блокировки дифференциала. Наличие технологического отверстия 17 с крышкой 18 на боковой части картера 3 позволяет проводить замену вилки 14 механизма блокировки и муфты 15 механизма блокировки без полной разборки мехатронной трансмиссии, а также позволяет проводить монтаж механизма блокировки при первичной сборке мехатронной трансмиссии, что значительно упрощает сборку и ремонт мехатронной трансмиссии.When operating a mechatronic transmission with a differential lock, the differential lock mechanism 9 may fail. The presence of a technological hole 17 with a cover 18 on the side of the crankcase 3 allows replacing the fork 14 of the locking mechanism and the clutch 15 of the locking mechanism without completely disassembling the mechatronic transmission, and also allows installing the locking mechanism during the initial assembly of the mechatronic transmission, which significantly simplifies the assembly and repair of the mechatronic transmission.

Мехатронная трансмиссия с блокировкой дифференциала предлагаемой конструкции соответствует условию промышленной применимости и может быть изготовлена на стандартном оборудовании с применением ранее освоенных технологий.The mechatronic transmission with differential lock of the proposed design meets the conditions of industrial applicability and can be manufactured on standard equipment using previously mastered technologies.

Данная полезная модель разработана в рамках выполнения работ по Соглашению от 07 апреля 2022 г. № 075-11-2022-015 между Министерством науки и высшего образования Российской Федерации и Публичным акционерным обществом «КАМАЗ».This utility model was developed as part of the work under the Agreement dated April 7, 2022 No. 075-11-2022-015 between the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation and KAMAZ Public Joint Stock Company.

Claims

1. A mechatronic transmission with a differential lock, comprising a traction electric motor transmitting torque to a gearbox located in a crankcase, an interwheel differential receiving torque from the gearbox, a differential lock mechanism with differential lock elements, drive axles connected to the gears of the interwheel differential, transmitting torque to the wheel-hub units of the mechatronic transmission, brake mechanisms installed and secured on the crankcase and the traction electric motor, characterized in that the differential lock mechanism is installed in the crankcase, while a technological opening is made in the side part of the crankcase.

2. A mechatronic transmission with a differential lock according to paragraph 1, characterized in that the locking elements are made in the form of a locking mechanism fork and a locking mechanism clutch.

3. A mechatronic transmission with a differential lock according to item 1, characterized in that the process opening is closed with a cover.