МЕХАНИЧЕСКАЯ СИЛОВАЯ ПЕРЕДАЧА МНОГООСНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1997 года по МПК B60K17/36 B60K17/16 

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться в автотранспортных средствах повышенной проходимости, снабженных системой подкачки колесных шин на ходу.

Известна механическая силовая передача трехосного полноприводного автомобиля "Урал", обеспечивающая высокую проходимость (Романенко А.Н. Трехколесные автомобили Урал конструктивные особенности. Техническое обслуживание и ремонт, М. Транспорт, 1978, с.262, рис.200, с.267, рис.205).

Недостатком ее является то, что при движении в удовлетворительных дорожных условиях имеют место непроизводительные затраты энергии (топлива) на износ ходовой части и привода по причине межмостового кинематического рассогласования из-за разности средних радиусов качения колес мостов. Последнее вызвано множеством внешних возмущающих воздействий неравномерное распределение нагрузки между мостами, разное качество колесной резины и пр.

Известна также механическая силовая передача многоосного транспортного средства, содержащая привод, трансмиссию, систему изменения давления воздуха в колесных шинах, а также регулятор мощности, которая реализует ведущий режим одного моста и ведомый режим резервных мостов в удовлетворительных условиях движения (без буксования). При буксовании колес ведущего активного моста в ведущий режим включаются также резервные мосты посредством регулятора мощности. При выходе из режима буксования система регулирования отрабатывает вновь ведомый режим движения резервных мостов (SU, N 1343724, В 60 К 17/36, 1986).

Недостатком этой силовой передачи является сложность конструкции регулятора мощности, содержащего двухступенчатый планетарный соосный редуктор, ведущее звено которого жестко закреплено на выходном валу трансмиссии и кинематически связано с ведомым звеном, установленным на выходном валу дифференциала, и с системой изменения давления в колесных шинах.

Задачей является упрощение конструкции и уменьшение габаритов механической силовой передачи, увеличения дорожного просвета моста.

Это достигается тем, что в механической силовой передаче, включающей резервные ведущие мосты, каждый из которых кинематически связан с выходным валом трансмиссии через регулятор мощности, содержащий ведущее звено, жестко закрепленное на выходном валу трансмиссии, и ведомое звено, установленное на входном валу дифференциала моста, и систему изменения давления воздуха в колесных шинах, содержащую орган управления, входной вал дифференциала выполнен с шлицевыми и резьбовыми участками и снабжен двумя гайками, ведущее звено в виде ведущей фрикционной полумуфты, в цилиндрическом корпусе которой выполнены продольные шлицы и в них установлены диски, а ведомое звено в виде ведомой фрикционной полумуфты, диски которой установлены на шлицевых участках входного вала дифференциала, при этом средний диск ведущей полумуфты жестко соединен с гайкой, установленной между шлицевыми участками входного вала дифференциала и имеет возможность взаимодействия с левой или правой частью ведомой полумуфты в зависимости от направления движения транспортного средства, а вторая гайка кинематически связана с ведущей полумуфтой и поводком органа управления системы изменения давления.

Конструкция иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 принципиальная схема механической передачи; на фиг. 2 принципиальная схема регулятора мощности (продольный разрез).

Механическая силовая передача (фиг. 1) содержит привод 1, трансмиссию 2 от привода 1 к дифференциалу активного ведущего моста 3 и дифференциалу каждого резервного ведущего моста 4 через регуляторы мощности 5.

Регулятор мощности 5 представляет собой фрикционную муфту (фиг. 2), ведущая полумуфта которой жестко закреплена на выходном валу трансмиссии 2 и выполнена в виде цилиндрического корпуса 6, внутри которого имеются продольные шлицы 7, в них установлены фрикционные диски 8 с возможностью перемещения по шлицам, а ведомая полумуфта содержит фрикционные диски 9, установленные в шлицах 10 двух шлицевых участков на входном валу 11 дифференциала резервного моста 4. Вал имеет также два резьбовых участка. Средний фрикционный диск 8 ведущей полумуфты жестко закреплен на гайке 12, установленной на резьбовом участке между шлицевыми участками вала 11 и имеющей возможность осевого перемещения с "мертвым ходом" относительно одной или другой части ведомой полумуфты в зависимости от направления движения транспортного средства (вперед или назад). На другом резьбовом участке вала 11 установлена гайка 13 с кулачком 14, кинематически связанная с корпусом 6 и с поводком 15 органа управления системы изменения давления воздуха в шинах.

Система изменения давления воздуха в шинах резервных ведущих мостов 4 состоит из воздушных магистралей 16 и 17, сообщающих воздушные полости колесных шин каждого резервного моста 4, соответственно с атмосферой и источником 18 сжатого воздуха через нормально закрытые краны 19 и 20, предохранительного клапана 21, поводка 15, имеющего возможность поочередно открывать краны 19 и 20 при осевом перемещении барабанного кулачка 14, получаемом при свинчивании гайки 13 синхронно с гайкой 12. Гайка 12 имеет достаточно большой свободный ("мертвый") ход от исходного положения до начала сжатия фрикционных дисков 8 и 9, при котором передается крутящий момент от трансмиссии 2 к резервному ведущему мосту 4. Крутящий момент от трансмиссии 2 к валу 11 передается за счет момента сил трения между поверхностями ведущих 8 и ведомых 9 фрикционных дисков через шлицы 7 и 10, при условии сжатия этих дисков путем осевого перемещения гайки 12 вместе со средним диском 8 ведущей полумуфты в сторону соответствующей части ведомой полумуфты. Осевое перемещение гайки 12 имеет место при наличии поворота трансмиссии 2 относительно вала 11, вследствие появления межмостового кинематического рассогласования активного 3 и резервного 4 мостов.

Силовая передача работает следующим образом.

Ситуация 1. Движение в удовлетворительных дорожных условиях при отсутствии буксования, когда радиус качения r₄ колес резервного моста 4 меньше радиуса качения r₃ активного моста 3. При этом накапливается кинематическое рассогласование (разность сумм оборотов колес) мостов N₄ > N₃, при котором вал трансмиссии 2 поворачивается относительно входного вала 11 дифференциала 4 в сторону отставания на некоторый угол, пропорциональный разности N₄ N₃. Это вызывает проворачивание на такой же угол гаек 12 и 13 (фиг. 2), а, следовательно и некоторое их осевое перемещение относительно вала 11. Гайка 12, гайка 13 и барабанный кулачек 14 переместятся влево, что приведет к открыванию крана 20 поводком 15. Воздух нагнетается в шины колес резервного моста 4, их радиус качения r₄ увеличивается, угловая скорость колес моста 4 снижается, сумма оборотов N₄ стремится к N₃; гайки 12 и 13 с кулачком 14 перемещаются вправо, поводок 15 движется к исходному (нулевому) положению. При N₄ N₃ поводок 15 достигает нулевого положения и кран 20 закрывается.

Давление в колесах резервного моста 4 регулируется (в колебательном режиме) до тех пор, пока радиусы качения колес r₃ и r₄ не выравняются, а кинематическое рассогласование (разность сумм оборотов колес) мостов не станет равным нулю (N₄ N₃ 0). При этом поводок 15 занимает исходное (нулевое) положение, а краны 19 и 20 будут закрыты. Наличие свободного ("мертвого") хода гайки 12 исключает взаимодействие ведущей и ведомой полумуфт (в режимах движения без буксования) и позволяет отрабатывать нулевое кинематическое рассогласование на мостах транспортного средства без затрат мощности на непроизводительный износ колесной резины и узлов привода.

Ситуация 2. Дорожные условия те же, а радиус качения колес резервного моста 4 больше радиуса качения r₃ колес активного моста 3. При этом накапливается кинематическое рассогласование между мостами, характеризуемое неравенством N₄ <N₃. Движение гайки 13 и барабанного кулачка 14 вызывает движение поводка 15 в сторону крана 19 и открывает его. Воздух стравливается в атмосферу, радиус r₄ качения колес резервного моста 4 уменьшается, скорость вращения их возрастает, сумма N₄ стремится к N₃, гайка 13, барабанный кулачок 14 и поводок 15 движутся к исходному (нулевому) положению. При N₄ N₃ поводок 15 достигает исходного положения, кран 19 закрывается, N₄ стремится к N₃ в колебательном затухающем режиме.

Ситуация 3. Колеса активного моста 3 начинают буксовать ("забегание" колес активного моста). Вращение входного вала 11 дифференциала резервного моста 4 замедляется, N₄ <N₃ (вплоть до полной остановки), что вызывает осевое перемещение гайки 12 вправо в сторону сжатия дисков 8 и 9 до тех пор, пока момент трения между ними не скомпенсирует фактически сложившуюся разность крутящих моментов, передаваемых активным и резервным мостами. Резервный мост 4 при этом начнет вращаться с угловой скоростью, равной скорости вращения активного моста 3. В этой ситуации гайка 13 и поводок 15 перемещаются в сторону открывания крана 19, следовательно, давление и радиус r₄ резервного моста уменьшаются. При выходе из режима буксования отрабатывается нулевое кинематическое рассогласование N₄ N₃ в последовательности, описанной в ситуации 2, после чего (в установившемся режиме) гайки 12 и 13 и поводок 15 займут исходное (нулевое) положение, а краны 19 и 20 будут закрыты.

Ситуация 4. Затянувшийся режим буксования (N₃ > N₄), при котором кран 19 открыт. Воздух стравливается из шин резервного моста 4 до минимально допустимого значения, после чего предохранительный клапан 21 перекрывает магистраль 16. При выходе из ситуации буксования отрабатывается нулевое кинематическое рассогласование N₄ N₃ в последовательности, описанной в ситуации 2.

Ситуация движения задним ходом. При движении задним ходом предложенная система регулирования нулевого кинематического рассогласования путем изменения давления в колесных шинах резервного моста становится неустойчивой ("опрокидывается").

Давление в шинах либо растет до максимально допустимого значения, регулируемого источником энергии сжатого воздуха 18, либо снижается до минимально допустимого значения, ограничиваемого предохранительным клапаном 21. Однако при буксовании резервного моста всегда имеет место сжатие дисков правой части фрикционной муфты и компенсация разности крутящих моментов активного и резервного мостов, при котором реализуется вращение резервного моста с угловой скоростью, равной скорости активного моста, т.е. обеспечивается необходимая проходимость. Поскольку движение задним ходом сравнительно ограничено во времени и в расстояниях, можно пренебречь потерями энергии и ресурса ходовой части, имеющими место в таких условиях.

Использование: в колесных автотранспортных средствах повышенной проходимости, снабженных системой подкачки колесных шин на ходу. Сущность изобретения: упрощение конструкции, уменьшение габаритов передачи. Для этого в передаче, включающей резервные мосты, дифференциалы которых кинематически связаны с выходным валом трансмиссии через регулятор мощности, входной вал каждого дифференциала выполнен с шлицевыми и резьбовыми участками и снабжен двумя гайками, регулятор мощности - в виде дисковой фрикционной муфты, ведущая полумуфта которой имеет в цилиндрическом корпусе продольные шлицы, в которых установлены диски, а диски ведомой полумуфты установлены на шлицевых участках входного вала дифференциала, при этом средний диск ведущей полумуфты жестко соединен с гайкой, установленной между шлицевыми участками, и имеет возможность взаимодействия с левой или правой частью ведомой полумуфты, в зависимости от направления движения транспортного средства, а вторая гайка кинематически связана с ведущей полумуфтой и поводком органа управления системы изменения давления в шинах колес. Положительный эффект: упрощение конструкции и уменьшение габаритов передачи, увеличение дорожного просвета, снижение непроизводительных затрат. 2 ил.

Механическая силовая передача многоосного транспортного средства, содержащая резервные ведущие мосты, каждый из которых кинематически связан с выходным валом трансмиссии через регулятор мощности, выполненный в виде ведущего звена, жестко закрепленного на выходном валу трансмиссии, и ведомого звена, установленного на входном валу дифференциального моста, и систему изменения давления воздуха в колесных шинах, содержащую орган управления, отличающаяся тем, что входной вал дифференциала выполнен с шлицевыми и резьбовыми участками и снабжен двумя гайками, ведущее звено выполнено в виде ведущей фрикционной полумуфты, в цилиндрическом корпусе которой выполнены продольные шлицы и в них установлены диски, а ведомое звено выполнено в виде ведомой фрикционной полумуфты, диски которой установлены на шлицевых участках входного вала дифференциала, при этом средний диск ведущей полумуфты жестко соединен с гайкой, установленной между шлицевыми участками входного вала дифференциала, и имеет возможность взаимодействия с левой или правой частью ведомой полумуфты, в зависимости от направления движения транспортного средства, а вторая гайка кинематически связана с ведущей полумуфтой и поводком органа управления системы изменения давления.