ДИФФЕРЕНЦИАЛ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2005 года по МПК F16H48/30 B60K17/16 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к механизмам привода ведущих колес транспортных средств.

Известен дифференциал транспортного средства, содержащий корпус, в котором размещены крестовина с сателлитами, шестерни, установленные посредством шлицевых соединений на полуосях и находящиеся в зацеплении с упомянутыми сателлитами, и механизм блокировки, имеющий зубчатую муфту, установленную на шлицах одной полуоси, которая при блокировании посредством пневмопривода входит в зацепление с зубчатым венцом, нарезанным на корпусе дифференциала. Управление устройством осуществляется водителем вручную (см. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль. Анализ конструкций, элементы расчета: Учебник для студентов вузов по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство". - М.: Машиностроение, 1989, с.153).

Недостатком данного устройства является низкая эффективность его работы вследствие того, что оно обеспечивает высокие показатели проходимости только при условии своевременного включения и выключения механизма блокировки, что определяется правильностью и своевременностью действий водителя.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является дифференциал транспортного средства, содержащий корпус, в котором размещены крестовина с сателлитами, полуосевые шестерни, установленные посредством шлицевых соединений на полуосях и находящиеся в зацеплении с упомянутыми сателлитами, и гидравлическую муфту блокировки, заполненную вязкой жидкостью, имеющую корпус с ведущими фрикционными дисками, связанный с одной из полуосевых шестерен, и ведомые фрикционные диски, связанные с корпусом дифференциала (см. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета: Учебник для студентов вузов по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство". - М.: Машиностроение, 1989, с.162).

Данное устройство позволяет автоматически блокировать дифференциал при буксовании одного из ведущих колес.

Недостатками данного технического решения является недостаточная эффективность работы вследствие неуправляемых блокирующих свойств и распределения большего крутящего момента только на колесо, проходящее меньший путь, что приводит к блокированию дифференциала во всех случаях возникновения разных угловых скоростей ведущих колес (например, при маневрировании в узком пространстве) и ухудшению управляемости автомобиля.

Изобретение решает задачу повышения эффективности работы дифференциала.

Указанный технический результат достигается тем, что дифференциал транспортного средства, содержащий корпус, в котором размещены крестовина с сателлитами, полуосевые шестерни, установленные посредством шлицевых соединений на полуосях и находящиеся в зацеплении с упомянутыми сателлитами, и гидравлическую муфту блокировки, заполненную вязкой жидкостью, имеющую корпус с ведущими фрикционными дисками, и ведомые фрикционные диски, связанные с корпусом дифференциала, дополнительно оснащен системой управления, содержащей блок управления, электрический двигатель и датчики угловой скорости, крутящего момента, линейной скорости и угла поворота рулевого колеса, соединенные между собой посредством электрических цепей, и планетарной передачей, содержащей водило, в котором на осях размещены два ряда сателлитов, находящиеся в зацеплении между собой, солнечную и эпициклическую шестерни, находящиеся в зацеплении с одним из упомянутых рядов сателлитов, причем солнечная шестерня соединена с одной из полусосевых шестерен, водило - с электрическим двигателем, а эпициклическая шестерня - с корпусом гидравлической муфты блокировки.

Оснащение дифференциала транспортного средства системой управления, содержащей блок управления, электрический двигатель и датчики угловой скорости, крутящего момента, линейной скорости и угла поворота рулевого колеса, соединенные между собой посредством электрических цепей, и планетарной передачей, содержащей водило, в котором на осях размещены два ряда сателлитов, находящиеся в зацеплении между собой, солнечную и эпициклическую шестерни, находящиеся в зацеплении с одним из упомянутых рядов сателлитов, и соединение солнечной шестерни планетарной передачи с одной из полуосевых шестерен, водила - с электрическим двигателем, а эпициклической шестерни - с корпусом гидравлической муфты блокировки позволяют повысить эффективность работы дифференциала за счет управления блокирующим моментом и его распределением между ведущими колесами на основе данных об условиях движения, получаемых от датчиков.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом.

Дифференциал содержит корпус 1, в котором расположена крестовина 2 с сателлитами 3, полуосевые шестерни 4, 5, находящиеся в зацеплении с сателлитами 3. Механизм блокировки дифференциала имеет гидравлическую муфту, связанную с дифференциалом и имеющую корпус 6, с ведущими 7 и ведомыми элементами 8, заполненный вязкой жидкостью. Для управления свойствами дифференциала он имеет планетарную передачу. С корпусом 6 гидравлической муфты связана эпициклическая шестерня 9 планетарной передачи. Эпициклическая шестерня 9 находится в зацеплении с сателлитами 10, находящимися в зацеплении с сателлитами 11. Сателлиты 10, 11 размещены на осях водила 12. В зацеплении с сателлитами 11 находится солнечная шестерня 13, соединенная с полуосевой шестерней 5.

Система управления содержит блок управления 14, электродвигатель 15, датчики угловой скорости 16, крутящего момента 17, линейной скорости 18, угла поворота управляемых колес 19, соединенные между собой посредством электрических цепей. Электродвигатель 15 соединен с водилом 12 планетарной передачи.

Дифференциал транспортного средства работает следующим образом.

При движении транспортного средства на основании датчиков 16, 17, 18, 19 непрерывно контролируется скорость движения транспортного средства, частоты вращения его ведущих колес и реализуемые на них крутящие моменты.

При движении автомобиля в хороших по сцеплению условиях изменение радиуса качения ведущих колес будет обратно пропорционально передаваемому ими крутящему моменту. В этом случае на электродвигатель 15 напряжение не подается и он затормаживается. В результате этого останавливается водило 12 планетарной передачи. Так как солнечная 13 и эпициклическая 9 шестерни соединены между собой через два ряда сателлитов 10, 11, то частоты их вращения оказываются одинаковыми по величине и направлению. Взаимное смещение ведущих 7 и ведомых 8 элементов гидравлической муфты отсутствует, рабочая жидкость имеет минимальную вязкость и не оказывает сопротивления вращению деталей дифференциала.

При движении на повороте, а также во время преодоления неровностей при прямолинейном движении на электродвигатель 15 подается напряжение так, чтобы вращение водила 12 позволило корпусу 1 дифференциала и эпициклической шестерне 9 иметь одинаковые по величине и направлению частоты вращения. В этом случае взаимное смещение ведущих 7 и ведомых 8 элементов гидравлической муфты отсутствует, рабочая жидкость имеет минимальную вязкость и не оказывает сопротивления вращению деталей дифференциала.

При достижении ведущим колесом максимального значения коэффициента сцепления начнется его буксование, сопровождаемое уменьшением радиуса качения колеса и снижением реализуемого колесом крутящего момента. Таким образом, нарушится пропорциональность между изменением крутящего момента и радиуса качения. При этом блок управления 14 на основе сигналов от датчиков угловой скорости ведущих колес 16 и датчиков крутящего момента 17, подводимого к ним, а так же датчика линейной скорости автомобиля 18 формирует исполнительную команду для электродвигателя 15, пропорциональную величине рассогласования сигналов, подводимых от датчиков. Под действием электрического поля частота вращения электродвигателя увеличивается, В результате этого начинает вращаться водило 12 планетарной передачи. Так как солнечная 13 и эпициклическая 9 шестерни соединены между собой через два ряда сателлитов 10, 11, то частоты их вращения оказываются различными по величине и направлению. Возникает взаимное смещение ведущих 7 и ведомых 8 элементов гидравлической муфты, вязкость рабочей жидкости повышается, что приводит к увеличению сопротивления относительному перемещению ведущих 7 и ведомых 8 деталей гидравлической муфты и связанных с ними деталей дифференциала Это приводит к перераспределению крутящего момента, подводимого от дифференциала к ведущим колесам.

Изменяя частоту и направления вращения электродвигателя 15, можно регулировать разность частот вращения ведущих 7 и ведомых 8 элементов гидравлической муфты, а следовательно, и величину блокирующего момента. Кроме того, управление скоростью вращения ведущих элементов 7 гидравлической муфты позволит изменять характер распределения крутящих моментов по ведущим колесам: если ведущие элементы 7 будут отставать от элементов 8, то больший крутящий момент подведется к полуосевой шестерне 5, а если элементы 8 будут вращаться с большей частотой - к полуосевой шестерне 4.

Оснащение дифференциала транспортного средства системой управления, содержащей блок управления, электрический двигатель и датчики угловой скорости, крутящего момента, линейной скорости и угла поворота рулевого колеса, соединенные между собой посредством электрических цепей, и планетарной передачей, содержащей водило, в котором на осях размещены два ряда сателлитов, находящиеся в зацеплении между собой, солнечную и эпициклическую шестерни, находящиеся в зацеплении с одним из упомянутых рядов сателлитов, и соединение солнечной шестерни планетарной передачи с одной из полуосевых шестерен, водила - с электрическим двигателем, а эпициклической шестерни - с корпусом гидравлической муфты блокировки позволяют повысить эффективность работы дифференциала за счет управления блокирующим моментом и его распределением между ведущими колесами на основе данных об условиях движения, получаемых от датчиков.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в качестве дифференциала в механизмах привода ведущих колес транспортных средств. Дифференциал содержит корпус 1 с крестовиной 2 и сателлитами 3, полуосевые шестерни 4, 5, гидравлическую муфту блокировки, планетарную передачу и систему управления. Гидравлическая муфта блокировки имеет корпус 6 с ведущими фрикционными дисками 7 и ведомые фрикционные диски 8, связанные с корпусом 1. Система управления содержит блок управления 14, электрический двигатель 15 и датчики угловой скорости 16, крутящего момента 17, линейной скорости 18 и угла поворота рулевого колеса 19. Планетарная передача содержит водило 12 с размещенными в нем в два ряда сателлитами 10, 11, солнечную 13 и эпициклическую 9 шестерни. Солнечная шестерня 13 соединена с одной из полуосевых шестерен, водило 12 - с электрическим двигателем 15, а эпициклическая шестерня 9 - с корпусом 6 гидравлической муфты блокировки. Технический результат - повышение эффективности работы дифференциала. 1 ил.

Дифференциал транспортного средства, содержащий корпус, в котором размещены крестовина с сателлитами, полуосевые шестерни, установленные посредством шлицевых соединений на осях и находящиеся в зацеплении с упомянутыми сателлитами, и гидравлическую муфту блокировки, заполненную вязкой жидкостью, имеющую корпус с ведущими фрикционными дисками и ведомые фрикционные диски, связанные с корпусом дифференциала, отличающийся тем, что он дополнительно оснащен системой управления, содержащей блок управления, электрический двигатель и датчики угловой скорости, крутящего момента, линейной скорости и угла поворота рулевого колеса, соединенные между собой посредством электрических цепей, и планетарной передачей, содержащей водило, в котором на осях размещены два ряда сателлитов, находящиеся в зацеплении между собой, солнечную и эпициклическую шестерни, находящихся в зацеплении с одним из упомянутых рядов сателлитов, причем солнечная шестерня соединена с одной из полуосевых шестерен, водило - с электрическим двигателем, а эпициклическая шестерня - с корпусом гидравлической муфты блокировки.