УНИВЕРСАЛЬНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ПЕРЕДАЧА С ПОСТОЯННОЙ ВЗАИМНОЙ БЛОКИРОВКОЙ Российский патент 2004 года по МПК F16H48/06 B60K17/16 B60K17/346 

Описание изобретения

Область техники, к которой относится предлагаемое изобретение

Предлагаемое изобретение относится к универсальной дифференциальной передаче с постоянной взаимной блокировкой.

Предпосылки создания предлагаемого изобретения

В настоящее время передача мощности в наземном транспортном средстве осуществляется с помощью дифференциала, установленного на его переднем или заднем мосту, при этом такое транспортное средство не может нормально ехать по скользкой дороге из-за пробуксовки. Проблема пробуксовки решается при использовании наземных транспортных средств с несколькими ведущими мостами. Однако, при этом удается избежать скольжения только в случае двух ведущих колес, в то время как транспортное средство не может нормально ехать, когда из-за недостаточного сцепления с дорогой скользят колеса, расположенные на одной стороне или по диагонали. Для решения проблемы скольжения колес предлагались различные виды дифференциалов. Однако остается та проблема, что при блокировке дифференциала транспортное средство не может осуществить поворот, даже если оно развивает достаточное тяговое усилие, а если транспортное средство может осуществить поворот, оно не может развить достаточное тяговое усилие на скользкой дороге и не может нормально ехать.

Для решения проблемы пробуксовки колес было предложено техническое решение, раскрытое в патенте Китая № ZL98100725.2, благодаря которому обеспечивается предотвращение пробуксовки колес при движении транспортного средства по скользкой дороге. Однако при этом техническом решении, когда транспортное средство движется с высокой скоростью по гладкой дороге, можно использовать только передний или только задний привод. В патенте Китая на полезную модель № ZL99208786.4 предлагается универсальная дифференциальная передача с постоянной взаимной блокировкой, с помощью которой решаются проблемы, связанные с работой дифференциала при взаимодействии между колесами или между мостами, а также с взаимной блокировкой дифференциалов, но при этом пришлось в средней части передачи установить контроллер пробуксовки, что привело к усложнению конструкции и к увеличению размеров.

Краткое описание изобретения

Целью предлагаемого изобретения является решение вышеуказанных проблем, связанных с использованием известных дифференциалов.

Настоящим изобретением предлагается универсальная дифференциальная передача с постоянной взаимной блокировкой, обладающая простой конструкцией, превосходными характеристиками и небольшими размерами, а также легкая в сборке.

Универсальная дифференциальная передача с постоянной взаимной блокировкой по предлагаемому изобретению включает следующие составные части: центральный составной дифференциал, который расположен в ее средней части и включает внешний дифференциал и внутренний дифференциал, при этом внутренний дифференциал помещен во внешний дифференциал и имеет с внешним дифференциалом общую ось; два боковых дифференциала, которые соединены последовательно с соответствующими концами центрального составного дифференциала, при этом каждый из них имеет одну цельную полуось и установленную на ней шестерню (шестерня цельной полуоси), а также полую полуось и установленную на ней шестерню (шестерня полой полуоси), при этом каждая из двух цельных полуосей выполнена с прохождением сквозь соответствующую полую полуось и расположенную на ее конце шестерню полой полуоси, так что цельные полуоси расположены внутри полых полуосей и выходят из внешних концов соответствующих боковых дифференциалов, кроме того, обе цельные полуоси соединены между собой другими своими концами через посредство двух осевых шестерен центрального внутреннего дифференциала, а обе полые полуоси двух боковых дифференциалов соединены с колесами, расположенными по одной из диагоналей, в то время как их цельные полуоси соединены с колесами, расположенными по другой диагонали, причем планетарная шестерня центрального внешнего дифференциала находится в зацеплении с коронными шестернями, расположенными на корпусах боковых дифференциалов; и два распределителя мощности, каждый из которых имеет ведущую шестерню распределения мощности и ведомую шестерню распределения мощности, находящиеся в сцеплении между собой, при этом оба боковых дифференциала, соединенные последовательно с концами центрального составного дифференциала, соединены с колесами транспортного средства через посредство соответствующих распределителей мощности.

В универсальной дифференциальной передаче с постоянной взаимной блокировкой по предлагаемому изобретению используется центральный составной дифференциал, который включает центральный внешний дифференциал и центральный внутренний дифференциал, который помещен в центральный внешний дифференциал, при этом центральный составной дифференциал на обоих своих концах последовательно соединен с двумя боковыми дифференциалами, а также с соответствующими двумя распределителями мощности. Четыре выходных полуоси ограничивают их независимость друг от друга во время работы. Таким образом, при потере привода на какое-либо колесо, четыре выходные полуоси способны образовать новые дифференциалы путем комбинирования четырех дифференциалов в соответствии с условиями, в которых оказываются ведущие колеса, благодаря чему обеспечивается осуществление дифференциальной передачи между колесами, между мостами, или между диагонально расположенными колесами. Благодаря этому для транспортного средства обеспечивается возможность нормального движения и безопасного поворота независимо от условий на дороге. Кроме того, когда транспортное средство движется по скоростному шоссе на высокой скорости, движение всех его четырех колес является в каждый момент времени дифференцированным, каждое колесо вращается независимо от остальных колес, при этом нет паразитной мощности и исключено влияние на дифференциальную передачу разницы в диаметрах колес. Благодаря этому упрощается конструкция дифференциальной передачи и обеспечиваются превосходные характеристики. Кроме того, обеспечивается уменьшение размеров дифференциальной передачи и значительно облегчается ее сборка.

Краткое описание чертежей

Некоторые варианты осуществления предлагаемого изобретения будут описаны со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 в разрезе показана универсальная дифференциальная передача с постоянной взаимной блокировкой по предлагаемому изобретению.

На фиг.2 - универсальная дифференциальная передача с постоянной взаимной блокировкой, проиллюстрированная на фиг.1, разрез по линии А-А, при этом показано, как обеспечивается выходной крутящий момент в одном из вариантов осуществления предлагаемого изобретения.

На фиг.3 - универсальная дифференциальная передача с постоянной взаимной блокировкой, проиллюстрированная на фиг.1, разрез по линии А-А, при этом показано, как обеспечивается выходной крутящий момент во втором варианте осуществления предлагаемого изобретения.

На фиг.4 - универсальная дифференциальная передача с постоянной взаимной блокировкой, проиллюстрированная на фиг.1, разрез по линии А-А, при этом показано, как обеспечивается выходной крутящий момент в третьем варианте осуществления предлагаемого изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретения

Как можно видеть на фиг.1, универсальная дифференциальная передача с постоянной взаимной блокировкой по предлагаемому изобретению содержит четыре дифференциала и два распределителя мощности, при этом распределители мощности имеют соответствующие ведущие шестерни распределения мощности 1 и ведомые шестерни распределения мощности 2. Четыре дифференциала включают центральный составной дифференциал 3 и два боковых дифференциала 4, при этом центральный составной дифференциал 3 расположен в центральной части дифференциальной передачи и включает центральный внешний дифференциал и центральный внутренний дифференциал, который помещен в центральный внешний дифференциал и насажен на общую ось 5 с последним. Два боковых дифференциала 4 соединены последовательно с соответствующими боковыми концами центрального составного дифференциала 3. Каждый из боковых дифференциалов 4 имеет цельную полуось 6, которая соединена с шестерней 7 цельной полуоси, и полую полуось 8, которая соединена с шестерней 9 полой полуоси. Цельная полуось 6 выполнена с прохождением сквозь соответствующую шестерню 9 полой полуоси и полую полуось 8 и с выходом из внешнего конца полой полуоси 8 с последующим соединением с колесом транспортного средства через посредство ведущей шестерни распределения мощности 1 и ведомой шестерни распределения мощности 2. Полые полуоси 8 соединены с колесами транспортного средства, расположенными по одной из диагоналей, а цельные полуоси 6 соединены с колесами транспортного средства, расположенными по другой диагонали. В варианте, изображенном на фиг.4, ведущее направление цельных полуосей 6 должно быть изменено с помощью редуктора, расположенного сбоку от колеса транспортного средства. Цельные полуоси 6 соединены с одним его концом через посредство двух осевых шестерен 10 центрального внутреннего дифференциала. Две осевые шестерни 10 центрального внутреннего дифференциала соединены с двумя шестернями 7 цельных полуосей с помощью выполненных с прохождением сквозь них соответствующих цельных полуосей 6. Планетарная шестерня 11 центрального внешнего дифференциала сцеплена с двумя коронными шестернями 12, выполненными на корпусах соответствующих боковых дифференциалов 4. Две коронные шестерни 12 выполнены либо непосредственно на корпусах боковых дифференциалов 4 как их неотъемлемые части, либо неподвижно установлены на этих корпусах после изготовления последних. Ведомые шестерни 13 главного редуктора неподвижно закреплены на корпусе 14 центрального составного дифференциала 3, так что обеспечивается одновременное вращение центрального составного дифференциала 3 и обоих боковых дифференциалов 4. Между центральным внутренним дифференциалом и центральным внешним дифференциалом, составляющими центральный составной дифференциал 3, имеются фрикционные шарики 15 или другие подобные поддерживающие детали. Кроме того, фрикционные шарики 15 имеются между центральным внешним дифференциалом и его корпусом, а также между боковыми дифференциалами 4 и их корпусами.

Если пробуксовка имеет место одновременно у двух колес, расположенных на одной и той же стороне транспортного средства или по диагонали, то два боковых дифференциала 4 и соединенный с ними центральный внутренний дифференциал могут образовывать новые дифференциалы, так что два других колеса, которые не пробуксовывают, имеют дифференциальную передачу между собой, в результате чего обеспечивается возможность нормального движения транспортного средства. В универсальной дифференциальной передаче с постоянной взаимной блокировкой по предлагаемому изобретению, поскольку цельные полуоси 6 боковых дифференциалов 4 соединены через посредство центрального внутреннего дифференциала, планетарные шестерни боковых дифференциалов 4 находятся в зацеплении с шестерней полой полуоси центрального внутреннего дифференциала, а планетарная шестерня центрального внешнего дифференциала находится в зацеплении с коронными шестернями 12, выполненными на корпусах боковых дифференциалов 4, когда дифференциальная передача транспортного средства работает нормально, она выполняет работу по дифференциации между колесами или мостами и находится в состоянии взаимной блокировки. При движении транспортного средства по ухабистым дорогам, в случае, если переднее правое колесо окажется повисшим в воздухе, то есть, оно не будет находиться в контакте с грунтом, тогда переднее левое колесо, получающее привод от цельной полуоси, не будет вращаться, и расположенная на переднем мосту осевая шестерня центрального внутреннего дифференциала, которая соединена с цельной полуосью, не вращается, в то время как расположенная на заднем мосту полая полуось центрального внутреннего дифференциала и связанная с ней цельная полуось вращаются, так что обеспечивается привод задней цельной полуоси, от которой получают вращение задние колеса транспортного средства. Заднее правое колесо транспортного средства, соединенное с задней цельной полуосью, и его переднее правое колесо находятся на одной и той же стороне. Таким образом, на одной стороне транспортного средства имеется по меньшей мере одно колесо, которое находится в контакте с грунтом, благодаря чему обеспечивается нормальное движение транспортного средства. Поэтому, до тех пор, пока колеса, расположенные по одной из диагоналей, находятся в контакте с грунтом, обеспечено нормальное движение транспортного средства.

Когда транспортное средство осуществляет поворот, действие дифференциальной передачи между передним мостом и задним мостом осуществляется с помощью центрального внешнего дифференциала и центрального внутреннего дифференциала, которые осуществляют синхронную дифференциацию двух боковых дифференциалов, которые соединены с ними последовательно. Действие дифференциальной передачи между передними и задними колесами, а также между правыми и левыми колесами - осуществляется совместно центральным внутренним дифференциалом и двумя боковыми дифференциалами, соединенными с ним последовательно.

Отбор мощности осуществляется шестернями полых полуосей через посредство полых полуосей и зацеплений ведущих шестерен распределения мощности с ведомыми шестернями распределения мощности. Обе осевые шестерни центрального внутреннего дифференциала соединены с прилегающими к ним соответствующими осевыми шестернями с помощью расположенных с прохождением сквозь них цельных полуосей и выполнены с возможностью передачи крутящего момента на колеса транспортного средства, расположенные по одной из диагоналей, через посредство зацеплений ведущих шестерен распределения мощности с ведомыми шестернями распределения мощности, или же обеспечивается возможность передачи крутящего момента непосредственно на колеса транспортного средства, расположенные на одной из диагоналей, с помощью цельных полуосей.

Последовательность выполнения дифференциальной передачи между мостами следующая: ось центрального дифференциала → планетарная шестерня центрального внутреннего дифференциала → две осевые шестерни центрального внутреннего дифференциала → планетарные шестерни двух боковых дифференциалов → две шестерни полых полуосей → две полые полуоси → две шестерни цельных полуосей → две цельные полуоси.

Последовательность распределения мощности в вариантах, проиллюстрированных на фиг.2 и фиг.4, следующая: шестерни полых полуосей, соединенных последовательно на боковых концах → полые полуоси → ведущие шестерни распределения мощности → ведомые шестерни распределения мощности; осевые шестерни центрального внутреннего дифференциала → шестерни цельных полуосей, соединенных последовательно на боковых концах → цельные полуоси → ведущие шестерни распределения мощности → ведомые шестерни распределения мощности.

Последовательность распределения мощности в варианте, проиллюстрированном на фиг.3, следующая: шестерни полых полуосей, соединенных последовательно на боковых концах → полые полуоси → ведущие шестерни распределения мощности → ведомые шестерни распределения мощности; осевые шестерни центрального внутреннего дифференциала → шестерни цельных полуосей, соединенных последовательно на боковых концах → цельные полуоси.

Универсальная дифференциальная передача с постоянной взаимной блокировкой по предлагаемому изобретению установлена продольно в центральной донной части транспортного средства с возможностью размещения без выступания за поверхность дна транспортного средства вниз, в результате чего дно транспортного средства остается гладким, благодаря чему обеспечивается уменьшение сопротивления воздуха и подъемной силы при движении и увеличение клиренса. Благодаря этому обеспечивается хорошая управляемость транспортного средства и экономия топлива. В частности, поскольку убирается контроллер пробуксовки, который имеется в известных дифференциальных передачах подобного типа, универсальная дифференциальная передача с постоянной взаимной блокировкой по предлагаемому изобретению получает те преимущества, что ее конструкция оказывается более простой, ее объем оказывается меньше, благодаря чему обеспечивается оптимизация сборки и управляемость транспортного средства. Кроме того, для поддержки составных частей дифференциальной передачи по предлагаемому изобретению использованы фрикционные шарики, благодаря чему обеспечивается уменьшение трения и улучшение характеристик трансмиссии.

Универсальная дифференциальная передача с постоянной взаимной блокировкой по предлагаемому изобретению может использоваться в таких наземных транспортных средствах, как автомобили с приводом на все колеса, трактора, бронированные автомобили, колесные строительные машины и колесные строительные транспортные средства.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к дифференциальным передачам с постоянной взаимной блокировкой. Дифференциальная передача содержит четыре дифференциала: центральный внешний дифференциал и центральный внутренний дифференциал, образующие центральный составной дифференциал 3, два боковых дифференциала 4 и два распределителя мощности. Центральный внутренний дифференциал помещен в центральный внешний дифференциал и имеет с ним общую ось 5. Два боковых дифференциала 4 соединены последовательно с обоими боковыми концами центрального составного дифференциала 3 и каждый из них имеет цельную полуось 6. Цельные полуоси 6 помещены в полые полуоси 8 и соединены друг с другом посредством двух осевых шестерен 10 центрального внутреннего дифференциала. Полые полуоси 8 соединены с колесами транспортного средства, расположенными по одной диагонали, а цельные полуоси 6 соединены с колесами транспортного средства, расположенными по другой диагонали, через посредство соответствующих распределителей мощности. Технический результат – предотвращение пробуксовки транспортного средства при движении по пустыне или болотистой местности, легкость в сборке и небольшие размеры. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Универсальная дифференциальная передача с постоянной взаимной блокировкой, содержащая центральный составной дифференциал, расположенный в ее центральной части и включающий центральный внешний дифференциал и центральный внутренний дифференциал, при этом центральный внутренний дифференциал помещен в центральный внешний дифференциал и имеет с центральным внешним дифференциалом общую ось, два боковых дифференциала, соединенных последовательно с соответствующими боковыми концами центрального составного дифференциала, при этом каждый из боковых дифференциалов имеет цельную полуось, шестерню цельной полуоси, которая установлена на этой цельной полуоси, полую полуось и шестерню полой полуоси, которая установлена на этой полой полуоси, при этом обе цельные полуоси расположены с прохождением сквозь соответствующие полые полуоси и шестерни полых полуосей, расположенные на одном из концов соответствующей полой полуоси, так что обе цельные полуоси помещены в соответствующие полые полуоси с выходом из соответствующих внешних концов боковых дифференциалов, при этом цельные полуоси соединены друг с другом на своих других концах через посредство двух осевых шестерен центрального внутреннего дифференциала, при этом полые полуоси боковых дифференциалов соединены с колесами транспортного средства, расположенными по одной из диагоналей, а их цельные полуоси соединены с колесами транспортного средства, расположенными по другой диагонали, при этом планетарная шестерня центрального внешнего дифференциала находится в зацеплении с коронными шестернями, расположенными на корпусах боковых дифференциалов, и распределители мощности, имеющие ведущие шестерни распределения мощности и соответствующие им находящиеся с ними в зацеплении ведомые шестерни распределения мощности, при этом боковые дифференциалы соединены последовательно с обоими боковыми концами центрального составного дифференциала, будучи соединенными с колесами транспортного средства через посредство соответствующих распределителей мощности.2. Универсальная дифференциальная передача по п.1, отличающаяся тем, что обе осевых шестерни центрального внутреннего дифференциала соединены с соответствующими шестернями цельных полуосей боковых дифференциалов с помощью цельных полуосей боковых дифференциалов, которые установлены с прохождением сквозь соответствующий боковой дифференциал.3. Универсальная дифференциальная передача по п.2, отличающаяся тем, что ведущие шестерни распределения мощности, установленные на цельных полуосях, и полые полуоси находятся во внешнем зацеплении с соответствующими ведомыми шестернями распределения мощности, так что направление вращения каждой из ведущих шестерен распределения мощности противоположно направлению вращения соответствующей ведомой шестерни распределения мощности.4. Универсальная дифференциальная передача по п.2, отличающаяся тем, что ведущие шестерни распределения мощности, установленные на цельных полуосях, находятся во внешнем зацеплении с соответствующими ведомыми шестернями распределения мощности, так что направление вращения каждой из ведущих шестерен распределения мощности противоположно направлению вращения соответствующей ведомой шестерни распределения мощности, а каждая из ведущих шестерен распределения мощности, расположенных на полых полуосях, находится в зацеплении с соответствующей ведомой шестерней распределения мощности таким образом, что направление вращения каждой из ведущих шестерен распределения мощности совпадает с направлением вращения соответствующей ведомой шестерни распределения мощности.5. Универсальная дифференциальная передача по п.1, отличающаяся тем, что осевые шестерни центрального внутреннего дифференциала соединены со смежно расположенными шестернями полуосей с помощью соответствующих цельных полуосей, установленных с прохождением сквозь них, при отсутствии соединения цельных полуосей с ведущими шестернями распределения мощности, и обеспечена возможность непосредственной передачи крутящего момента на колеса транспортного средства, а полые полуоси соединены с соответствующими ведущими шестернями распределения мощности.6. Универсальная дифференциальная передача по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что между центральным внутренним дифференциалом и центральным внешним дифференциалом, между центральным внешним дифференциалом и его корпусом и между двумя боковыми дифференциалами и их корпусами соответственно расположены поддерживающие фрикционные шарики.