ПРИВОДНОЙ МОСТ КОЛЕСНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1997 года по МПК B60K17/16 F16D41/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве самоблокирующегося привода колес транспортного средства.

"Блокированный привод наиболее эффективный с точки зрения обеспечения оптимальных тяговых свойств и, следовательно, высокой проходимости машин" /Андреева А. В. и др. "Дифференциалы колесных машин", М. Машиностроение, 1987, стр. 97/.

Известен самоблокирующийся дифференциал с червячными парами, содержащий червячные пары, которые становятся самотормозящими или нет в зависимости от соотношения скоростей выходных валов. Эффект самоторможения обеспечивается созданием дополнительного момента трения на специальных конических участках червяка при его дополнительном смещении вдоль своей оси /SU, N 124813, кл.B 60 K, 1972/.

Дифференциал по описанию позволяет свободно вращаться червяку, сопряженному с валом, вращающимся с большей скоростью, например, при повороте. Свобода эта наступает после преодоления сил трения в опорах /небольших/ и в зацеплении /более значительных/, если учесть, что необходимость гарантировать сомоторможение передачи в условиях частого осевого смещения червяка /изменение условий трения на конических поверхностях/ не позволит уйти далеко от соотношения:

где ρ угол подъема винтовой линии червяка;
g угол трения на рабочих поверхностях зацепления.

Кроме того, осевое смещение червяков отрицательно скажется на динамике привода и его долговечности. Это сопоставимо с работой устройства, у которого одно колесо движется по плоской, а другое по волнистой поверхности.

Известен эксцентриковый дифференциал свободного хода колесного транспортного средства по SU, N 200356, кл.B 60 K 17/16, 1975, содержащий жестко связанный с зубчатым колесом главной передачи корпус, в котором размещены бортовые передачи в виде свободно установленных на шипах сепараторов эксцентриков, на части периметра которых нарезаны зубья, входящие в зацепления с венцом корпуса, а на другой части периметра выполнен паз, взаимодействующий с фрикционом соответствующей оси.

Данная конструкция представляет по сути дифференциал с разновидностью роликовых муфт свободного хода вместе с дополнительными устройствами, обеспечивающими их двухстороннюю работу, что повышает проходимость колесного транспортного средства, исключая энергетические затраты на отработку кинематического рассогласования между ведущими колесами и мостами.

Недостатком конструкции является сложность формы деталей /особенно эксцентриков/, что ведет к увеличению себестоимости. Кроме того, данный дифференциал совершенно исключает режим торможения двигателем.

Известен приводной мост колесного средства, содержащий корпус, входной вал для привода в движение корпуса дифференциала с установленными в нем сателлитами, для взаимодействия с колесами, закрепленными на левом и правом выходных валах, причем зацепление сателлитов с колесами выполнены зубчатыми /SU, N 814794, кл. B 60 K, 1981/.

Технической задачей, решаемой изобретением является улучшение тягово-динамических качеств и упрощение конструкции.

Техническим результатом является исключение одиночного буксования приводных колес транспортного средства.

Указанная задача решается тем, что в известном приводном мосте, содержащем корпус, входной вал, приводящий в движение корпус дифференциала с установленными в нем на осях стопорящими элементами, взаимодействующими с колесами, закрепленными на левом и правом выходных валах, согласно изобретению контактирующие пары "элемент-колесо" выполнены в виде зубчатых передач "сателлит-колесо", составленных из шевронных колес, а угол наклона зубьев сателлитов превышает угол наклона зубьев сцепляемых с ними колес, причем сателлиты связаны кинематически с корпусом моста, например, в виде нажимных фрикционных дисков. Такое конструктивное выполнение контактирующей пары делает эту передачу самотормозящей, а блокировку стопорящих элементов более стабильной.

Стабильность блокировки можно объяснить тем, что контакт одного из стопорящих элементов /эксцентрика по прототипу/ распространяется на одну и ту же поверхность, износ которой вместе с износом шипов на которых эксцентрики установлены приведет к изменению характера заклинивания основы блокировки, а стопорящий элемент в виде "сателлит-колесо" позволяет осуществлять заклинивание любыми участками по всему периметру колес, к тому же ось сателлита имеет больший диаметр по сравнению с диаметром шипа.

Нажимные фрикционные диски с упругими элементами обеспечивают кинематическую связь сателлитов с корпусом моста. Эта связь обуславливает различное поведение зацеплений "сателлит-колесо" в зависимости от скорости вращения осей сателлитов, что позволяет ограничить разницу скоростей выходных валов и обеспечить режим торможения двигателем.

В предлагаемой конструкции моста кинематическая связь с корпусом моста выполнена в виде колес внутреннего зацепления, сцепленных с сателлитами и установленных в корпус на упругих элементах. Кинематическая связь корпуса моста с сателлитами, обеспечиваемая фрикционными дисками способствует местному /особенно при сателлите неподвижном относительно его оси/ износу сателлита.

Для исключения этого недостатка предложено ввести в зацепление колеса внутреннего зацепления с соответствующим рядом сателлитов, а само колесо направлять и подтормаживать со стороны корпуса моста, чем и обеспечить кинематическую связь корпуса моста с сателлитами.

Широко известно, что нагрузочная способность внутреннего зацепления выше нагрузочной способности внешнего зацепления. Поэтому предлагается передачи "сателлит-колеса" выполнять в варианте внутреннего зацепления.

На фиг. 1 представлена схема моста с передачами "сателлит-колесо" внешнего зацепления; на фиг. 2 схема моста с передачами "сателлит-колесо" внутреннего зацепления;
фиг. 3 фрагмент схемы моста с вариантом кинематической связи передачи "сателлит-колесо" с корпусом моста; на фиг. 4 разрез A-A фиг. 3
Приводной мост состоит из корпуса 1, в котором на подшипниках установлены входной вал 2 с неподвижно закрепленной на нем шестерней 3 и выходные валы 4 и 5 с закрепленными на них колесами 6 и 7. В зацеплении с шестерней 3 находится корпус дифференциала в виде колеса 8, соосность которого осями валов 4 и 5 обеспечивается подшипниками 9. На осях 10, неподвижно закрепленных на колесе 8, свободно вращаются сателлиты 11 и поджимаются в осевом направлении пружинами 12 через кольца 13.

Контактирующие пары "сателлит 11 колесо 6" или "сателлит 11 колесо 7" составлены из шевронных колес, с углом наклона зубьев сателлита, больше угла наклона зубьев сцепляемого с ним колеса, что делает эту пару самотормозящей.

Кинематическая связь с корпусом осуществляется либо в виде нажимных фрикционных дисков 13 с пружинами 12, либо в виде кольца 14 с венцом внутреннего зацепления, сцепленного с сателлитами 11 и установленного в корпусе 1 моста на упругих элементах: нажимной штифт 15 и пружина 16.

Мост работает следующим образом. Вращающийся момент, приложенный к валу 2 приводит во вращение корпус с дифференциала 8 с укрепленными на осях 10 сателлитами 11. Поскольку все зубчатые пары 6-11 и 7-11 самотормозящие /т.е. вращение может передаваться только от сателлита 11 на колесо 6/, то будет обеспечено вращение колес 6 и 7 и, конечно, выходных валов 4 и 5. Рассмотрим работу дифференциала, например, межколесного, в следующих ситуациях:
1/ Колесо транспортного средства, укрепленное на валу 4, "вывешено" /обеспечивает его полное буксование/;
2/ то же колесо должно иметь большую скорость /левый поворот/;
3/ режим торможения двигателем.

1-ая ситуация: При буксующем колесе транспортного средства, соединенном с валом 4, корпус 8 обеспечивает движение сателлитов 11, которые сообщают одинаковое вращение валам 4 и 5. Следовательно, при буксовании правого колеса транспортного средства дифференциал не позволяет останавливаться левому.

2-ая ситуация: Правое колесо транспортируемого средства должно иметь большую скорость в сравнении с левым. Но кинематическая схема обеспечивает равные скорости этих колес. При повороте правое колесо будет стараться ускорить вращение вала 4, но самотормозящая пара 6-11 не может передавать движение в направлении "колесо 6 сателлит 11". Вращение колес пары 6-11 возможно лишь по инициативе колеса 11. Для этого и служат пружины 12 с фрикционными кольцами 13, которые постоянно стремятся повернуть сателлит 11 так, чтобы он способствовал ускоренному повороту колеса 6 в сторону вращения колеса 8 /корпуса/.

Поскольку силы трения, создаваемые пружинами 12 и кольцами 13 малы, то они /эти силы/, преодолев трение в опорах сателлита 11 вращают его, что позволяет вращаться валу 4 /вместе с правым колесом/ со скоростью, большей скорости колеса 8 и вала 5 вместе с левым/.

3-я ситуация: Валы 4 и 5 вращаются со скоростью большей, чем им может сообщить колесо 8 при помощи сателлитов 11. При такой ситуации кольца 13 способствуют вращению сателлитов 11 со скоростью, обеспечивающей вращение колес 6 и 7. Но ситуация продолжается лишь до тех пор, пока отношение угловой скорости вращения колес 6 или 7 к угловой скорости колеса 8 не достигнет, например, K_н=2, где K_н допустимый коэффициент относительного превышения скоростей валов 4 и 5. Эта величина определяется кинематикой поворота транспортного средства. При попытке превышения установленной для конкретного моста величины K_н колесо, например, 7 стремится вращать сателлит 11, но т.к. в направлении колесо-сателлит передача "сателлит-колесо" самотормозящая, то колесо 7 вращает колесо 8 и далее через шестерню 3 и трансмиссию двигатель. Поэтому уменьшение частоты вращения двигателя вызовет торможение валов 4 и 5, а вместе с ними и укрепленных на них колес транспортного средства.

Следует отметить, что создание силы трения стремящейся вращать сателлиты при помощи цилиндрических пружин и плоских дисков с торцевой стороны сателлитов лишь одно из многочисленных конструкторских решений, которое показалось наиболее простыми для объяснения принципа работы дифференциала. Можно представить механизм средствами гидро-, пневмо- или электромагнитного приводов с вариациями формы колец или дополнительных передач.

Кроме того, возможна замена внешних зацеплений 6-11 и 7-11 в дифференциале на внутренние фиг. 2, что увеличит их нагрузочную способность и, следовательно, повысит нагрузочную способность дифференциала.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в качестве межколесного и /или/ межмостового дифференциалов для исключения одиночного буксования приводных колес транспортного средства.

Использование: изобретение возможно в машиностроении и может быть использовано в качестве самоблокирующегося привода колес транспортного средства. Зацепление сателлитов с шевронными колесами выполнены с отличающимися углами наклона зубьев, что обеспечивает эффект самоторможения. Для ограничения обгона колес и реализации режима торможения двигателем сателлиты связаны кинематически с корпусом моста. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Приводной мост колесного средства, содержащий корпус, входной вал для привода в движение корпуса дифференциала с установленными в нем сателлитами, для взаимодействия с колесами закрепленными на левом и правом выходных валах, причем зацепление сателлитов с колесами выполнены зубчатыми, отличающийся тем, что зубчатые зацепления выполнены из шевронных колес, а угол наклона зубьев сателлитов больше угла наклона зубьев сцепляемых с ним колес, причем сателлиты связаны кинематически с корпусом моста. 2. Мост по п.1, отличающийся тем, что кинематическая связь выполнена в виде фрикционных дисков. 3. Мост по п.1, отличающийся тем, что кинематическая связь выполнена в виде колес внутреннего зацепления, сцепленных с сателлитами и установленных в корпусе на упругих элементах. 4. Мост по п.1, отличающийся тем, что передачи сателлит-колесо выполнены внутреннего зацепления.