КОНЕЧНАЯ ПЕРЕДАЧА ВЕДУЩЕГО МОСТА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1995 года по МПК F16H48/20 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к конструкциям ведущих мостов транспортных средств, осуществляющих привод двух спаренных по каждому борту ведущих колес.

Известна конечная передача ведущего моста транспортного средства, содержащая два смежно расположенных колеса, между которыми смонтирован конический дифференциал, корпус которого кинематически связан с приводным валом, а каждая центральная шестерня с одним из указанных колес, при этом сателлиты дифференциала установлены на водиле корпуса и зацеплены с центральными шестернями.

Данная конструкция основана на принципе развязки спаренных колес для обеспечения за счет работы дифференциала возможности относительного вращения колес, находящихся в разных условиях сцепления с грунтом. Дифференциал при этом выполнен обычным коническим.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа.

Недостатком данной конструкции конечной передачи является высокая вероятность потери сцепления всего блока колес при попадании на участок с малым сцеплением только одного колеса из блока. Наличие дифференциала позволяет при повороте исключить проскальзывание одного колеса по отношению к другому. Как правило, по нескольку колес с каждого борта в ведущем мосту применяется на дорожных машинах повышенной проходимости, имеющих значительное расстояние между бортами. В этом случае колеса одного борта проходят разные пути при повороте, как следствие повышенный износ одного из колес по отношению к другому в этом борту. Введение дифференциала исключает этот недостаток, однако, в этом случае колеса одного борта с дифференциалом преобразуются в обычный мост с присущими ему недостатками по слабой проходимости и потере ходимости из-за буксования. В известной конструкции потеря сцепления одного колеса в борту приведет к остановке всего моста.

Введение блокировки дифференциала между колесами одного борта исключило бы этот недостаток, но ухудшило бы поворачиваемость транспортного средства из-за появления дополнительных тормозных усилий в связи колес между собой, влекущих за собой повышенный износ шин колес. В связи с этим целесообразно ввести такую блокирующую связь в дифференциал, которая не оказывала бы влияние на работу дифференциала в режимах поворота и незначительного относительного вращения колес из-за неровностей дороги и осуществляла бы прогрессивную блокировку при потере сцепления одним из колес.

Такой характеристикой обладает дифференциал с гидравлическим блокированием. Однако известные схемы сложны в конструкции и, как правило, требуют серьезной переделки самого дифференциала.

Изобретение направлено на решение следующей технической задачи снабжение дифференциала, установленного между колесами одного борта, гидравлической блокирующей связью с квадратичной зависимостью нарастания блокировки в функции от разницы оборотов вращения этих колес. Достигаемый при этом технический эффект выражается в повышении проходимости транспортного средства, снижении износа шин и повышении экономичности транспортного средства при движении по бездорожью.

Решение поставленной технической задачи для достижения указанного эффекта обеспечивается тем, что в конечной передаче ведущего моста транспортного средства, содержащей два смежно расположенных колеса, между которыми смонтирован конический дифференциал, корпус которого кинематически связан с приводным валом, а каждая центральная шестерня с одним из указанных колес, при этом сателлиты дифференциала установлены на водиле корпуса и зацеплены с центральными шестернями, водило сателлитов жестко связано с корпусом, выполненным герметичным, и снабжено ориентированными по диаметральным сечениям сателлитов перегородками для образования полостей между центральными шестернями и сателлитами в зонах зацепления последних, при этом число перегородок пропорционально числу сателлитов, перегородки выполнены с вырезами под форму сателлитов и центральных шестерен, а образованные полости, заполненные гидрожидкостью, сообщены между собой через зазоры в зонах зацепления, между центральными шестернями и перегородками и между последними и сателлитами.

Введение блокировочной связи позволяет повысить проходимость в условиях вероятной потери сцепления одним из колес. Выполнение этой связи гидравлической за счет разделения внутреннего объема корпуса на полости, в которых сателлиты и центральные шестерни работают как насос по перекачке гидрожидкости, позволяет исключить влияние блокирующей связи на режиме поворота транспортного средства и обеспечить блокирование при потере сцепления одним из колес. При этом дифференциал блокируется по квадратичной зависимости.

Исключение влияния блокирующей связи на режиме поворота транспортного средства или при переезде колесом препятствия позволяет снизить износ шин и уменьшить нагрузку на трансмиссию транспортного средства. Повышение экономичности обусловлено автоматическим включением-выключением блокирующей связи.

Следует отметить, что дифференциал практически не требует переделок. Изменению подвергается лишь водило, на котором выполняются перегородки. Данный факт позволяет использовать серийное производство дифференциалов при комплектовании такого дифференциала.

На фиг.1 представлена кинематическая схема конечной передачи в варианте стандартного моста с полуосями; на фиг.2 аксонометрическая проекция дифференциала с гидравлической блокировкой с частичным вырезом; на фиг.3 схема работы дифференциала.

Конечная передача ведущего моста транспортного средства включает в себя смонтированную в картере 1 моста ведущую полуось 2. Между ведущими колесами 3, 4 одного борта моста смонтирован конический дифференциал, содержащий корпус 5, несущий водило 6, жестко связанное с корпусом. На водиле 6 расположены с возможностью свободного вращения сателлиты 7 (в приводимом примере использован дифференциал с оппозитно расположенными двумя сателлитами). Сателлиты 7 зацеплены с центральными шестернями 8, 9, первая из которых связана с колесом 3, а вторая с колесом 4. Водило 6 связано с ведущей полуосью 2 жесткой связью.

Водило 6 выполнено с перегородками 10, две из которых выполнены вертикальными (как показано на фиг.2 при таком положении дифференциала), а третья выполнена в поперечной плоскости. Водило 6 с перегородками 10 образует блокирующий узел 11 с гидравлическим сопротивлением перетеканию жидкости, заполняющей полости между перегородками внутри корпуса дифференциала.

Данное расположение перегородок обусловлено наличием двух сателлитов в дифференциале. В общем случае, при использовании дифференциала с иным количеством сателлитов, следует руководствоваться следующим требованием: корпус дифференциала разделен на полости между центральными шестернями и сателлитами ориентированными по диаметральным сечениям последних перегородками, число которых пропорционально числу сателлитов.

В перегородках 10 выполняются вырезы под венцы центральных шестерен и сателлитов (фиг. 2). Форма вырезов в месте прохода зубчатых венцов шестерен соответствует их конической образующей, а толщина не менее минимальной хорды шага зубьев для обеспечения захвата и переноса масла, заполняющего корпус дифференциала. Толщину поперечной перегородки желательно выполнять минимальной из расчета необходимой прочности по развиваемому в устройстве давлению. Таким образом, для случая использования двух сателлитов корпус разгораживается на восемь эквивалентных октант-полостей, зеркально ориентированных относительно плоскостей перегородок.

Между перегородками и смежными поверхностями выполнены зазоры, величина которых формирует крутизну кривой блокирования. На фиг.2 зазоры не показаны в целях более ясного восприятия конструкции.

Дифференциал от стандартного серийного конического дифференциала отличается лишь конструкцией водила и введением герметизирующих проставок и уплотнений для исключения вытекания гидрожидкости.

Конечная передача ведущего моста транспортного средства работает следующим образом.

При прямолинейном движении транспортного средства и наличии одинакового сцепления в контакте колес с грунтом отсутствует относительное движение элементов в дифференциале и он вращается как одно целое, передавая момент на оба колеса с каждого борта с обеспечением синхронизации вращения колес. В этом случае дифференциал с гидравлическим блокированием работает как обычный дифференциал.

Перекачивание жидкости из одних полостей в другие отсутствует.

При движении по неровным участкам дороги или при движении по бездорожью взаимодействие колес с грунтом постоянно меняется. Например, при переезде одного колеса через препятствие его путь увеличивается. В этом случае дифференциал обеспечивает возможность относительного проворачивания колес с обеспечением нормального качения, а не затормаживание одного колеса по отношению к другому. Это объясняется тем, что относительные перемещения колес небольшие, а в дифференциале при перекачке жидкости зубьями шестерен происходит свободное перетекание жидкости через зазоры. Дифференциал работает на начальном участке кривой блокирования, когда объемы перекаченной жидкости соизмеримы или даже меньше того объема, который свободно может перетекать через зазоры из одной полости в другую.

При повороте транспортного средства даже на самых крутых радиусах относительные обороты колес не превышают 5-6 об/мин. Именно на такой режим рассчитываются дифференциалы с гидравлическим сопротивлением по величине зазоров с тем, чтобы именно в этом режиме исключить нарастание эффекта блокирования, а дифференциал работал бы и на начальном участке кривой блокирования.

Динамика процессов в дифференциале такая же, как и в первом рассмотренном случае. Таким образом исключается проскальзывание забегающего колеса и снижается износ шин.

Более подробно рассмотрим процесс буксования.

На фиг.3 схематично изображены в зацеплении сателлит 7 располагающийся в плоскости ВАС, и полуосевая шестерня 9, располагающаяся в плоскости DKC. Чтобы не перегружать чертеж, противоположные сателлит и шестерня, а также корпус дифференциала не показаны. Расположение перегородок показано по экваториальным сечениям корпуса по трем взаимно перпендикулярным плоскостям АОВ, АОС, DOK. Работа дифференциала рассматривается для случая поворота в одну сторону пары сателлит-центральная шестерня, как показано стрелками по осям Z и Y. Поворот всего корпуса в сборе не оказывает при работе влияния на гидравлические процессы внутри нее и не рассматривается. При повороте вала центральной шестерни 9 в направлении по стрелке происходит захват гидрожидкости межзубными пространствами шестерен при прохождении сечений перегородок по плоскостям ВАО и DOK и вытеснение ее из пазов при вхождении в зацепление в плоскости АСК перегородки. Так будет происходить повышение давления в октант-полости, ограниченной перегородками в плоскостях МОВА, ОАСК и МОКD, торцами шестерен, расположенных в плоскостях ВАС и DKC, и стенками корпуса.

В связи с тем, что при буксовании относительные обороты колес могут достигать 30 об/мин при большой скорости нарастания этой разницы, количество гидрожидкости, перекачиваемое шестернями, поступает в соответствующую октант-полость большее, чем может перетечь через зазоры. Происходит запирание гидрожидкости и остановка относительного вращения центральных шестерен и колес. Таким образом обеспечивается блокировка дифференциала.

Очевидно, что при данном направлении вращения аналогичный процесс повышения давления происходит в диагонально противоположном октанте верхнего полупространства и в двух диагонально симметричных октантах нижнего полупространства. Гидрожидкость будет продавливаться противотоком через зазоры в октанты с пониженным давлением, что создает требуемое сопротивление повороту шестерен. Вследствие симметричности устройства при повороте в другую сторону области высокого и низкого давления меняются местами с сохранением принципа действия. Увеличение числа сателлитов также не влияет на принцип действия.

Таким образом, выполнение конечной передачи с дифференциалом с гидравлической блокировкой позволяет уменьшить износ шин сдвоенных колес, повысить проходимость и экономичность транспортного средства. Повышается безопасность движения за счет повышения курсовой устойчивости.

Использование: в транспортном машиностроении. Сущность изобретения: конечная передача ведущего моста транспортного средства содержит два колеса, между которыми смонтирован дифференциал с коническими шестернями и гидравлической блокировкой. Эффект блокирования обеспечивается разделением внутреннего объема корпуса дифференциала перегородками на полости, заполненные гидрожидкостью. При относительном вращении шестерен в режиме буксования колес происходит перекачивание гидрожидкости из одной полости в другую, откуда она частично перетекает через зазор в другие полости. Однако высокая скорость перекачивания гидрожидкости обеспечивает ее большее поступление, чем может вытечь. В результате происходит эффект стопорения шестерен. 3 ил.

1. КОНЕЧНАЯ ПЕРЕДАЧА ВЕДУЩЕГО МОСТА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащая два смежно расположенных колеса, между которыми смонтирован конический дифференциал, корпус которого кинематически связан с приводным валом, а каждая центральная шестерня с одним из указанных колес, при этом сателлиты дифференциала установлены на водиле корпуса и зацеплены с центральными шестернями, отличающаяся тем, что водило сателлитов жестко связано с корпусом, выполненным герметичным, и снабжено ориентированными по диаметрильным сечениям сателлитов перегородками для образования полостей между центральными шестернями и сателлитами в зонах зацепления последних, при этом число перегородок пропорционально числу сателлитов, перегородки выполнены с вырезами под форму сателлитов и центральных шестерен, а образованные полости, заполненные гидрожидкостью, сообщены между собой через зазоры в зонах зацепления, между центральными шестернями и перегородками и между последними и сателлитами.