УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТКЛЮЧЕНИЯ КОЛЕСА ОТ ТРАНСМИССИИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1997 года по МПК B60K23/08 B60K17/34 

Изобретение относится к транспортным средствам, их трансмиссиям и прежде всего к устройствам для изменения числа ведущих колес транспортного средства.

Известно устройство для отключения колеса от трансмиссии транспортного средства, содержащее корпус, установленную в ступице колеса подпружиненную зубчатую муфту, имеющую возможность осевого перемещения и отсоединения от шлицевой втулки ведущего вала при помощи включающего элемента, связанного с муфтой упругим звеном, и ручной привод включающего элемента (заявка Японии N 57-60976, кл. B 60 K 17/34, 1982). Это устройство принято за прототип.

В этом устройстве предусмотрен достаточно массивный корпус, в полости которого размещены не только втулка и муфта, но и включатель, а также выступ рукоятки, с наружной поверхности которого и выполнены пазы для размещения выступов включателя. При таком выполнении неизбежен излишний расход материала и требуются дополнительные затраты на механическую обработку, прежде всего весьма протяженных шлиц на корпусе для обеспечения беспрепятственной сборки этого устройства. Выполнение рукоятки с развитой цилиндрической частью и кулачковыми поверхностями также требует сравнительно больших затрат на механическую обработку и не производительного расхода материала. Особо следует отметить сложность выполнения паза с кулачковой поверхностью. Шарики фиксатора размещены по периферии цилиндрической поверхности рукоятки, что сокращает линейный размер уплотняющей поверхности, а потому ухудшает эксплуатационные свойства устройства. Этот размер сокращен из-за введения опорной шайбы для пружины. Малонадежно соединение включателя с рукояткой, при этом каждый демонтаж и монтаж включателя неблагоприятно сказывается на долговечности лепестков включателя, малый размер которых почти наверняка приведет к их поломке. В свою очередь малонадежна фиксация пружины, опертой на периферии включателя, поскольку до установки крышки в ступице достаточно небольшого усилия действующего не по оси пружины, чтобы она сместилась из штатного положения. В свою очередь, такое смещение более чем возможно и в положении отключения муфты еще в большей степени трудно обеспечить фиксацию пружины, соединяющей включатель с муфтой, как из-за малой опорной поверхности на включателе, так и сравнительной большой массы муфты, что особенно скажется при монтаже-демонтаже устройства. Не спасает в данном случае и фигурное выполнение лепестков. Кроме того, фигурное выполнение лепестков это дополнительные затраты в производстве. Тем самым упругое соединение выставка муфты с крышкой желает быть лучше, при этом чрезмерное удаление муфты от торца крышки по существу исключает беспрепятственный монтаж устройства. Кроме того, в нем нет эффективных средств фиксации упругой связи включателя с муфтой в осевом направлении, а витая пружина всегда имеет тенденцию к перемещению вдоль оси при вращении, если между витками имеется опора, в данном случае лепестки, снаружи которых размещено упругое звено, как это имеет место в упомянутом патенте, при этом неблагоприятный эффект тем больше, чем дальше расположена точка приложения закручивающей силы.

Решаемой задачей является создание надежного и эффективного средства ограничения углового и осевого перемещения упругого звена, соединяющего включатель с муфтой.

Технический результат, достигаемый изобретением повышение надежности устройства и его эксплуатационных свойств при сокращении расходов на его изготовление и эксплуатацию.

Повышение надежности устройства и его эксплуатационных свойств при сокращении расходов на его изготовление и эксплуатацию обеспечено путем четкой фиксации взаимного расположения перемещаемых деталей устройства, а также их оптимального размещения и выполнения.

Для этого в устройстве для отключения колеса от трансмиссии транспортного средства, содержащем подпружиненную шлицевую муфту, установленную в ступице колеса с возможностью осевого перемещения для отсоединения от шлицевой втулки ведущего вала включателем, связанным с шлицевой муфтой через упругое звено, упругое звено в угловом и осевом направлениях ограничено.

Установка упругого звена соединения включателя и муфты с ограничением в угловом и осевом направлениях внутри включателя в устройстве, содержащем установленную в ступице колеса подпружиненную шлицевую муфту, имеющую возможность осевого перемещения и отсоединения от шлицевой втулки ведущего вала, позволит повысить надежность работы устройства и улучшить его эксплуатационные свойства при сокращении расходов на его изготовление и эксплуатацию, поскольку исключается "отворачивание" и соскакивание упругого звена и потеря штатного взаимодействия основных элементов устройства как при эксплуатации, так и при монтаже устройства, при этом средства ограничения "отворачивания" просты в изготовлении и надежны в эксплуатации.

Рационально средства ограничения углового и осевого перемещений упругого звена выполнить во включателе в виде пазов с размещением в них по крайней мере одного отформованного выступающего участка упругого звена.

При выполнении во включателе паза для размещения в нем участка упругого звена в устройстве, охарактеризованной вышеприведенной совокупностью признаков, тем более будет повышена надежность работы устройства и улучшена его эксплуатационные свойства при сокращении расходов на его изготовление и эксплуатацию, так как проворачивание упругого звена относительно включателя может происходить только в пределах весьма малого зазора между его выступающим участком и поверхностью паза.

Привод включателя устройства имеет рукоятку в виде диска с ребром и муфту в виде чаши с разными шипами на торцевой поверхности, размещенными в рукоятке напротив ее ребра в разных ее углублениях, имеющую на наружной поверхности фигурный паз для выступа, расположенного на включателе.

Такое выполнение привода включателя шлицевой муфты позволяет передать усилия от рукоятки к муфте включателя просто и надежно, обеспечивая при этом соединение рукоятки и муфты включателя в определенном взаимной положении, при котором в крайних фиксированных положениях рукоятки шлицевая муфта располагается в определенных крайних своих позициях, соответствующих надписям на устройстве.

На фиг. 1 изображено устройство для отключения колеса, продольный разрез; на фиг. 2 вид на рукоятку по стрелке Е фиг. 1; на фиг. 3 шлицевая муфта; на фиг. 4 разрез по Б-Б фиг. 3; на фиг. 5 включающий элемент; на фиг. 6
разрез по В-В фиг. 5; на фиг. 7 разрез Г-Г фиг. 6; на фиг. 8 упругое звено; на фиг. 9 вид на упругое звено по стрелке Д фиг. 8; на фиг. 10 вид сбоку муфты включающего элемента; на фиг. 11 вид спереди муфты включающего элемента; на фиг. 12 устройство в положении отключения колеса от трансмиссии.

Устройство для отключения колеса содержит корпус 1 (фиг. 1), представляющий собой часть ступицы колеса, и крышку 2, соединенную с корпусом винтами 3. В корпусе 1 с возможностью вращения относительно него установлена шлицевая втулка 4, зафиксированная относительно корпуса 1 в осевом направлении. Втулка 4 имеет шлицевое соединение с ведущим валом (не показана), служащим для привода колеса от трансмиссии транспортного средства. В корпусе 1 установлена зубчатая муфта 5, имеющая наружные зубья 6 (фиг. 3) для постоянного шлицевого соединения с корпусом 1 и внутренние зубья 7 для шлицевого соединения с втулкой 4. Муфта 5 имеет возможность перемещения вдоль оси 8 (фиг. 1) для отсоединения от втулки 4. Отсоединение муфты 5 от втулки 4 происходит при повороте против часовой стрелки рукоятки 9 (фиг. 2). Рукоятка 9 выполнена в виде диска с ребром 10 на внешней торцевой поверхности, расположенным вдоль диаметра. К рукоятке 9 винтом 11 (фиг. 1) прикреплена поворотная муфта 12 включающего элемента 13, связанного с шлицевой муфтой 5 через упругое звено 14, представляющее собой винтовую пружину растяжения.

Рукоятка 9 имеет два фиксированных положения, в которых она удерживается шариковым фиксатором 15. Поворотная муфта 12 представляет собой деталь в виде чаши, выполненную из антифрикционного материала, например, полиамида. На ее торце имеются разные по размеру шипы 16 (фиг. 10), расположенные в разных по диаметру углублениях, выполненных на внутреннем торце рукоятки 9 напротив ее ребра 10 и находящихся по существу в нем. Шипы 16 служат для передачи крутящего момента от рукоятки 9 к муфте 12 включателя и для угловой фиксации рукоятки 9 и муфты 12 относительно друг друга в определенном положении. На внешней цилиндрической поверхности муфты 12 выполнены фигурные пазы 17. В этих пазах расположены внутренние выступы 18 (фиг. 5), выполненные на включающем элемента 13. Включающий элемент 13 представляет собой литое кольцо, имеющее трубчатую часть 19 (фиг. 6), плоский борт 20 и внутренний буртик 21, в отверстии которого расположены упомянутые выступы 18. В буртике 21 со стороны борта 20 выполнена кольцевая ниша 22. Внутри ниши 22 имеется поперечное ребро 23 (фиг. 7), которое образует упор для концевого витка упругого звена 14. У ниши 22 (фиг. 6) в трубчатой части 19 включающего элемента 13 выполнены сквозные пазы 24 (фиг. 7), ограниченные в окружном направлении стенками 25. Кроме того, в трубчатой части 19 в зоне буртика 21 и пазов 24 выполнена местная выемка 26 (фиг. 5), наличие которой облегчает монтаж упругого звена 14. На периферии включающего элемента 13 имеются наружные зубья 27, расположенные в продольных пазах 28 (фиг. 1), выполненных в крышке 2. На зубьях 27 расположены гребешки 29 (фиг. 5). Они служат для фиксации опорного витка винтовой пружины 30 (фиг. 1), расположенной между включающим элементом 13 и торцевой стенкой крышки 2. Пружина 30 предназначена для прижатия включающего элемента 13 к шлицевой муфте 5 и перемещения его вместе с муфтой 5 в сторону корпуса 1 для зацепления зубьев шлицевой втулки 4 и муфты 5 при включении привода колеса от трансмиссии транспортного средства.

На концевом витке упругого звена 14, сопряженном с включателем 13, имеются отформованные в виде арки участки 31 (фиг. 8), выступающие наружу. Эти выступающие участки 31 упругого звена 14 размещены в пазах 24 (фиг. 7) включающего элемента, в которых стенками 25 обеспечено ограничение их углового смещения, а трубчатой частью 19 (фиг. 6) обеспечено ограничение их осевого смещения в сторону зубчатой муфты 5. Остальная часть этого концевого витка упругого звена 14 размещена в нише 22, где этот виток ограничен в обоих радиальных направлениях и в осевом направлении со стороны буртика 21. Благодаря этому обеспечивается четкая фиксация упругого звена 14 во включающем элементе 13 в угловом и осевом направлениях, что исключает возможность случайного либо какого-то еще, например, по причине вибрации, нарушения связи между ними.

Таким образом, упругое звено 14 надежно зафиксировано относительно включающего элемента 13, что предотвращает его поворот относительно оси 8, при этом его смещение во включающем элемента 13 ограничено во все стороны. Указанная фиксация упругого звена 14 от поворота при использовании его в приводе зубчатой муфты 5, имеющей возможность перемещения вдоль оси 8 и отсоединения от шлицевой втулки 4 при повороте рукоятки 9, позволит повысить надежность работы устройства и улучшить его эксплуатационные свойства при сокращении расходов на его изготовление и эксплуатацию, поскольку исключено "отворачивание" упругого звена 14 и потеря штатного взаимодействия элементов привода от рукоятки 9 зубчатой муфты 5 как при эксплуатации, так и при монтаже устройства.

Во внутренних зубьях 7 муфты 5 выполнена кольцевая канавка 32 (фиг. 4). Канавка 32 имеет открытый участок 33 до торца 34. В канавке 32 размещен виток упругого звена 14.

Выполнение выключателя 13 с гребешками 29 для фиксации пружины 30 с пазами 24 для фиксации выступающих участков 31 упругого звена 14, а также наличие в зубчатой муфте 5 канавки 32, имеющей открытый участок 33, создает благоприятные условия для надежной работы пружины 30 и упругого звена 14 в их штатном режиме при выполнении толкающе-тянущих функций, что обеспечено обширным поверхностями гребешков 29 и зубьев 7.

Фигурный паз 17 в муфте 12 включателя имеет плоскую поверхность 35 (фиг. 10), параллельную оси 8, поверхность 36, расположенную наклонно относительно оси 8, и гнездо 37 с цилиндрической поверхностью, в котором размещается выступ 18, имеющийся на включателе 13, в том случае, когда включатель отведен в сторону крышки 2.

В крышке 2 со стороны рукоятки 9 имеется выступ 36 (фиг. 12), расположенный в пазу, выполненном в рукоятке 9 на части длины ее окружности. Выступ 38 служит для ограничения поворота рукоятки.

На периферии рукоятки 9 имеется кольцевая канавка, в которой расположен уплотнительный элемент 39, с помощью которого обеспечивается герметизация внутренней полости устройства.

Устройство работает следующим образом.

При движении транспортного средства происходит вращение ведущего вала, от которого крутящий момент передается шлицевой втулке 4, от втулки 4 через ее наружные зубья зубчатой муфте 5, от муфты 5 через ее наружные зубья 6 - корпусу 1, составляющему часть ступицы колеса, а далее самому колесу.

При необходимости отключить колесо от трансмиссии транспортного средства поворачивают рукоятку 9 против часовой стрелки. Поворот рукоятки 9 передается через шипы 16 муфте 12 включающего элемента 13. Муфта 12 поворачивается и выступ 18 начинает перемещаться вдоль поверхности 36. Перемещение выступа 18 вызывает перемещение включающего элемента 13 в сторону рукоятки 9, при этом шарик фиксатора 15 выходит из своей лунки, преодолевая противодействие его пружины. При повороте уплотнительный элемент 39 надежно разобщает полость устройства от окружающего пространства. В свою очередь за счет выбора материала муфты 12 и включающего элемента 13 обеспечено эффективное перемещение выступов 18 вдоль поверхности 36 вплоть до захода выступов в гнездо 37. В процессе перемещения выступов 18 включающий элемент 13 перемещается в сторону рукоятки 9 вдоль пазов 28. При этом за счет захвата включающим элементом 13 выступающего участка 31 упругого звена 14 на упругом звене 14 возникает тянущее усилие, которое передается зубчатой муфте 5. Под действием этого усилия муфта 5 перемещается в сторону рукоятки 9 и ее внутренние зубья выходят из зацепления с наружными зубьями шлицевой втулки 4. При этом наружные зубья муфты остаются в зацеплении с внутренними зубьями корпуса 1, а также крышки 2. Поворот рукоятки 9 при отключении привода колеса происходит до тех пор, пока она не упрется своей поверхностью в выступ 38. В повернутом положении рукоятка фиксируется упомянутым фиксатором 15. После отключения колеса от трансмиссии транспортного средства детали устройства занимают положение, показанное на фиг. 12.

Для присоединения колеса к трансмиссии транспортного средства рукоятку 9 поворачивают в обратную сторону. В этом случае выступ 18 выходит из гнезда 37, после чего зубчатая муфта 5 под действием пружины 30 перемещается в сторону шлицевой втулки 4 и входит с ней в зацепление, обеспечивая возможность передачи крутящего момента от втулки 4, соединенной с ведущим валом, к корпусу 1 и далее упомянутому колесу транспортного средства.

Предложенное устройство разработано применительно к грузопассажирскому автомобилю, созданы его опытные образцы, прошедшие испытания, показавшие надежную работу устройства.

Использование: применяется в трансмиссиях транспортных средств для изменения числа ведущих колес транспортных средств. Сущность изобретения: устройство содержит подпружиненную зубчатую муфту, имеющую шлицевое соединение с корпусом. Муфта имеет возможность осевого перемещения для отсоединение с корпусом. Муфта имеет возможность осевого перемещения для отсоединения от шлицевой втулки ведущего вала, при помощи включающего элемента. Включающий элемент связан с муфтой упругим звеном. При этом упругое звено ограничено внутри включающего элемента таким образом, что исключена возможность смещения упругого звена в угловом и осевом направлениях. 2 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Устройство для отключения колеса от трансмиссии транспортного средства, содержащее корпус, шлицевую втулку ведущего вала, зубчатую муфту с внутренними зубьями для соединения с шлицевой втулкой и с наружными зубьями для связи с корпусом, включающий элемент, прижатый пружиной к боковой поверхности зубчатой муфты, упругое звено в виде винтовой пружины, связывающее зубчатую муфту с включающим элементом, и ручной привод включающего элемента, отличающееся тем, что упругое звено ограничено внутри включающего элемента в угловом и осевом направлениях. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что упругое звено ограничено внутри включающего элемента в угловом и осевом направлениях стенками паза, в котором размещен отформованный в виде арки выступающий участок концевого витка упругого звена. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что привод включающего элемента состоит из установленной в корпусе рукоятки в виде диска с ребром на внешней поверхности и с выполненными напротив ребра углублениями, разными по размерам, и поворотной муфты в виде чаши с фигурным пазом на наружной цилиндрической поверхности и отличающимися по размерам шипами на торцевой поверхности, расположенными в соответствующих углублениях рукоятки, при этом во включающем элементе выполнен выступ, который расположен в упомянутом фигурном пазу поворотной муфты.