ГРУЗОВОЙ АВТОМОБИЛЬ СО ВСЕМИ ВЕДУЩИМИ КОЛЕСАМИ Российский патент 2013 года по МПК B60K17/346 F16H59/52 B60K23/04 

Техническое решение относится к колесным транспортным средствам. Оно касается двухосного грузового автомобиля со всеми ведущими колесами, способного передвигаться в любых дорожных условиях.

В трансмиссиях грузовых автомобилей, имеющих привод на все колеса, используются раздаточные коробки с межосевыми дифференциалами, содержащими один или несколько планетарных рядов, которые показаны, например, в патентах №№2026208, 2093374, 2192972, 2236958, выданных в Российской Федерации. В качестве близкого аналога принят грузовой автомобиль со всеми ведущими колесами, изображенный в выданном в США патенте №4280583, НКИ 180/250, МПК B60K 17/34. Этот автомобиль содержит раму для установки на нее кузова, трансмиссию для передачи поворотного момента от двигателя к переднему и заднему ведущим мостам. В кинематической цепи трансмиссии расположены коробка передач со сцеплением и раздаточная коробка с межосевым дифференциалом, содержащим планетарный ряд, распределяющий в определенной пропорции поворотные моменты, передаваемые к ведущим мостам. Однако в этом грузовом автомобиле соотношение поворотных моментов, поступающих к переднему и заднему ведущим мостам, остается неизменным при движении автомобиля как с грузом в кузове, так и при его движении без груза, что ухудшает управляемость автомобиля, повышает износ шин его колес.

Решаемой задачей является улучшение управляемости и проходимости грузового автомобиля со всеми ведущими колесами при его эксплуатации в различных условиях, уменьшение износа шин его колес путем обеспечения своевременного перераспределения нагрузки на колеса автомобиля при укладке груза в кузов автомобиля и при его разгрузке.

Решение задачи обеспечено тем, что в грузовом автомобиле со всеми ведущими колесами, содержащем раму, кузов для перевозки груза, установленный на раме, тензометрический датчик, реагирующий на присутствие груза в кузове автомобиля, трансмиссию для передачи поворотного момента от двигателя к переднему и заднему ведущим мостам, коробку передач со сцеплением и раздаточную коробку с межосевым дифференциалом, расположенными в кинематической цепи трансмиссии, межосевой дифференциал содержит два планетарных ряда, переключаемых зубчатой муфтой, имеющей привод от поршня, расположенного в двухсекционной камере, сообщаемой с источником давления рабочей жидкости посредством четырехлинейного двухпозиционного гидравлического распределителя, имеющего управление от электромагнита, подключенного электрической цепью через пороговый элемент к упомянутому тензометрическому датчику, реагирующему на присутствие груза в кузове автомобиля.

Вследствие использования в трансмиссии грузового автомобиля со всеми ведущими колесами раздаточной коробки с межосевым дифференциалом, содержащим два планетарных ряда, переключаемых автоматически зубчатой муфтой при укладке груза в кузов и при снятии груза с кузова по сигналу, поступающему к приводу муфты от гидравлического распределителя, имеющего управление от электромагнита, подключенного электрической цепью через пороговый элемент к тензометрическому датчику, реагирующему на присутствие груза в кузове автомобиля, улучшается управляемость автомобиля вследствие рационального распределения нагрузки на колеса при порожнем и при загруженном кузове, уменьшается износ шин и, кроме того, облегчается обслуживание автомобиля, так как перераспределение нагрузки на колеса происходит автоматически, не требуя вмешательства водителя автомобиля. При этом поступление сигнала от тензометрического датчика через пороговый элемент исключает перераспределение поворотных моментов на ведущих колесах при легковесном грузе, чтобы не ухудшалась управляемость автомобиля.

Тензометрический датчик, которым снабжен грузовой автомобиль, расположен между кузовом и рамой под передним участком кузова, а задний участок кузова соединен с рамой шарнирно. Этот тензометрический датчик, которым снабжен грузовой автомобиль, может использоваться также и для учета массы груза, перевозимого автомобилем к потребителю.

Автомобиль снабжен буксирным устройством для перевозки прицепа, имеющего двухпроводную пневматическую систему привода тормозных механизмов. От питающей магистрали этой пневматической системы имеет привод выключатель, расположенный в электрической цепи, подключающей электромагнит управления гидравлическим распределителем к источнику электрического тока параллельно электрической цепи, в которой расположены тензометрический датчик и пороговый элемент.

На фигуре 1 изображен грузовой автомобиль со всеми ведущими колесами.

На фигуре 2 показана раздаточная коробка автомобиля.

Грузовой автомобиль, представленный на фигуре 1, содержит раму 1, на которой впереди расположена кабина 2, а за ней установлен кузов 3, предназначенный для перевозки груза. Между кабиной и кузовом на раме установлен двигатель 4. Автомобиль содержит трансмиссию для передачи поворотного момента от двигателя к переднему ведущему мосту 5 и к заднему ведущему мосту 6, имеющим упругую подвеску на раме 1. В кинематической цепи трансмиссии расположены ступенчатая коробка передач 7 со сцеплением, раздаточная коробка 8, снабженная межосевым дифференциалом, и карданные передачи 9 для связи валов раздаточной коробки с валами коробки передач и ведущих мостов.

Раздаточная коробка содержит корпус 10 (фигура 2), в котором расположены ведущий вал 11 и ведомый вал 12, связанные между собой зубчатой передачей. С ведомым валом 12 жестко соединено водило 13 межосевого дифференциала, содержащего два переключаемых планетарных ряда. На водиле 13 расположены одинаковые сателлиты 14 и 15, которые имеют зубчатое зацепление между собой, с коронным зубчатым колесом 16 и с солнечными шестернями 17 и 18. Солнечная шестерня 17 первого планетарного ряда имеет шлицевое соединение с выходным валом 19 привода переднего ведущего моста 5 автомобиля. Солнечная шестерня 18 второго планетарного ряда установлена на выходном валу 20 привода заднего ведущего моста 6 с возможностью свободного вращения на нем на его гладкой шейке. Для изменения кинематических связей в межосевом дифференциале после укладки груза в кузов и тем самым перераспределения поворотных моментов на валах 19 и 20 привода ведущих мостов раздаточная коробка содержит зубчатую муфту 21, имеющую шлицевое соединение с выходным валом 20. Зубчатая муфта 21 сделана с наружным и внутренним зубчатыми венцами для поочередной связи с выходным валом 20 либо солнечной шестерни 18, имеющей на ступице наружный зубчатый венец, либо коронного зубчатого колеса 16, имеющего на своей ступице внутренний зубчатый венец. Зубчатая муфта 21 имеет привод от поршня 22, с которым она связана посредством поводка через подшипник качения. Поршень 22 расположен в корпусе 10 раздаточной коробки в двухсекционной рабочей камере 23, сообщаемой через гидролинии 24 и 25 с источником давления рабочей жидкости, в частности с насосом 26, посредством четырехлинейного двухпозиционного гидравлического распределителя 27. Распределитель 27 имеет управление от электромагнита 28, подключенного электрической цепью 29 через усилитель, пороговый элемент 30 и диод к тензометрическому датчику 31, реагирующему на присутствие груза в кузове автомобиля. Силоизмерительный тензометрический датчик 31 расположен между кузовом 3 и рамой 1 под передним участком кузова, а задний участок кузова 3 соединен с рамой шарнирно. При отсутствии электрического сигнала от тензометрического датчика 31, то есть когда нет электрического тока в электрической цепи 29, подключенной к электромагниту 28, подвижный элемент распределителя 27 занимает такую позицию, при которой рабочая жидкость поступает от него под давлением в заднюю секцию рабочей камеры 23 позади поршня 22, устанавливая его в положение, при котором перемещаемая поршнем зубчатая муфта 21 имеет зацепление с зубчатым венцом солнечной шестерни 18. В этом случае между валами 19 и 20 привода переднего и заднего ведущих мостов устанавливается наименьшее силовое передаточное число, то есть наименьшее отношение поворотных моментов на этих валах. При появлении электрического сигнала от порогового элемента 30 к электромагниту 28 подвижный элемент распределителя 27 под действием электромагнита занимает другую позицию, при которой рабочая жидкость от распределителя 27 поступает под давлением в переднюю секцию рабочей камеры 23 перед поршнем 22, устанавливая его в другом положении, при котором перемещаемая поршнем зубчатая муфта 21 имеет зацепление с коронным зубчатым колесом 16. Тогда между валами 19 и 20 привода ведущих мостов устанавливается наибольшее силовое передаточное число, при котором величина поворотного момента на валу 20 привода заднего ведущего моста 6 получается значительно больше величины поворотного момента на валу 19 привода переднего ведущего моста 5.

Автомобиль снабжен буксирным устройством 32 для перевозки прицепа, имеющего двухпроводную пневматическую систему привода тормозных механизмов. От питающей магистрали 33 этой пневматической системы от ее участка, расположенного между краном 34 с ручным управлением и питающей головкой 35, мембранный пневмопривод имеет выключатель 36. Контакт с самовозвратом выключателя 36 расположен в электрической цепи 37, подключающей электромагнит 28 управления распределителем 27 к источнику электрического тока параллельно электрической цепи 29, в которой расположены тензометрический датчик 31 и пороговый элемент 30.

При движении автомобиля поворотный момент от двигателя через коробку передач 7 поступает к ведущему валу 11 раздаточной коробки 8, а от него через зубчатую передачу передается к ведомому валу 12, вращающему водило 13 межосевого дифференциала, распределяющего поворотные моменты между передним 5 и задним 6 ведущими мостами в зависимости от позиции, занимаемой подвижным элементом распределителя 27. При порожнем кузове распределитель 27 направляет рабочую жидкость от насоса 26 в заднюю секцию рабочей камеры 23, устанавливая поршень 22 и связанную с ним зубчатую муфту 21 в положение, при котором зубчатая муфта соединяет солнечную шестерню 18 с валом 20 привода заднего ведущего моста 6. Тогда поворотный момент поступает от водила 13 к выходным валам 19 и 20 привода ведущих мостов через оба сателлита 14 и 15 и через обе солнечные шестерни 17 и 18. В этом случае поворотный момент распределяется поровну между колесами ведущих мостов. При укладке в кузов тяжелого груза с массой, превышающей половину грузоподъемности автомобиля, электрический сигнал от тензометрического датчика 31 через пороговый элемент 30 поступает к электромагниту 28, который перемещает подвижный элемент, то есть золотник распределителя 27 в другую позицию, при которой передняя секция рабочей камеры 23 сообщается с насосом 26, а ее задняя секция, расположенная за поршнем 22, сообщается со сливом. Под действием давления в передней секции рабочей камеры поршень 22 отводит зубчатую муфту от солнечной шестерни 18, разъединяя ее с валом 20, и соединяет с валом 20 зубчатой муфтой 21 коронное зубчатое колесо 16. Тогда вращающий момент с водила 13 передается на выходной вал 19 привода переднего моста по-прежнему через сателлит 14 и солнечную шестерню 17, а на выходной вал 20 привода заднего ведущего моста поворотный момент передается через тот же сателлит 14, через коронное зубчатое колесо 16 и зубчатую муфту 21. После этого вращающий момент на валу 20 привода заднего ведущего моста 6, над которым расположен загруженный кузов, получается значительно больше, чем на валу 19 привода переднего ведущего моста 5. После перевозки и выгрузки груза из кузова прекращается поступление электрического сигнала от тензометрического датчика 31 к электромагниту 28 управления распределителем 27, после чего подпружиненный золотник распределителя 27 возвращается в исходную первую позицию, при которой передняя секция рабочей камеры 23 сообщается со сливом, а задняя секция, расположенная позади поршня 22, сообщается через гидролинию 25 с насосом 26. Под действием давления рабочей жидкости в задней секции рабочей камеры 23 поршень 22 перемещается к солнечной шестерне 18 и соединяет ее с выходным валом 20 привода заднего ведущего моста. Тогда при переезде порожнего автомобиля к месту погрузки в его кузов груза поворотный момент распределяется поровну между его ведущими мостами, на колеса которых на их шины в этом случае при пустом кузове нагрузка получается примерно одинаковой.

При сельскохозяйственных работах в случае перевозки легковесного груза, например сена или соломы, сигнал от тензометрического датчика 31 может получиться слабым, не способным пройти пороговый элемент 30, что при легком грузе и не требуется. Однако при использовании прицепа для перевозки груза происходит дополнительное нагружение колес заднего ведущего моста, что целесообразно учитывать и в связи с этим увеличить поворотный момент, подводимый к заднему ведущему мосту. Для увеличения поворотного момента на заднем ведущем мосту после присоединения к автомобилю прицепа подается сжатый воздух от питающей магистрали 33 пневматической системы привода тормозных механизмов прицепа к исполнительному элементу пневмопривода выключателя 36. При замыкании контактов выключателя 36 электрический ток от его источника поступает к электромагниту 28 управления распределителем 27, который направляет рабочую жидкость под давлением в секцию рабочей камеры 23, расположенную перед поршнем 22. Поршень 22 отводит зубчатую муфту 21 от солнечной шестерни 18 и вводит ее в зацепление с коронным зубчатым колесом 16. После этого происходит перераспределение поворотных моментов между передним и задним ведущими мостами, в результате чего к заднему ведущему мосту 6 при движении автомобиля поступает больший поворотный момент, а к переднему ведущему мосту 5 меньший поворотный момент. После прекращения перевозки легковесного груза и отсоединения прицепа от автомобиля производится прекращение подачи сжатого воздуха через кран 34 к питающей соединительной головке 35 и размыкание соединительных головок автомобиля и прицепа. При выпуске сжатого воздуха из питающей магистрали 33 контакты выключателя 36 размыкаются и питание электромагнита 28 от источника тока прекращается. Золотник распределителя 27 под действием возвратной пружины возвращается в исходное положение, при котором зубчатая муфта 21 под действием поршня 22 отсоединяется от коронного зубчатого колеса 16 и входит зацепление с солнечной шестерней 18. После этого поворотные моменты распределяются поровну между ведущими мостами в соответствии с нагрузкой, приходящейся на их колеса при порожнем кузове.

Благодаря наличию в трансмиссии грузового автомобиля со всеми ведущими колесами раздаточной коробки с межосевым дифференциалом, содержащим два планетарных ряда, переключаемых при погрузке груза в кузов и при его разгрузке по сигналу от установленного под кузовом тензометрического датчика, реагирующего на присутствие груза в кузове, а также по сигналу, создаваемому во время присоединения прицепа, обеспечивается своевременное автоматическое перераспределение нагрузки на колеса ведущих мостов, вследствие чего существенно облегчается обслуживание автомобиля, улучшается его проходимость и управляемость при движении в различных дорожных условиях, уменьшается износ шин.

Изобретение относится к транспортным средствам с полным приводом. Грузовой автомобиль содержит раму, кузов для перевозки груза, тензометрический датчик, трансмиссию для передачи поворотного момента от двигателя к переднему и заднему ведущим мостам. В кинематической цепи трансмиссии расположены коробка передач со сцеплением и раздаточная коробка с межосевым дифференциалом. Межосевой дифференциал содержит два планетарных ряда. Планетарные ряды переключаются зубчатой муфтой. Зубчатая муфта имеет привод от поршня. Поршень расположен в двухсекционной камере, сообщаемой с источником давления рабочей жидкости посредством четырехлинейного двухпозиционного гидравлического распределителя. Гидравлический распределитель управляется электромагнитом. Электромагнит подключен через пороговый элемент к тензометрическому датчику. Тензометрический датчик реагирует на присутствие груза в кузове автомобиля. Технический результат заключается в улучшении управляемости и проходимости автомобиля. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Грузовой автомобиль со всеми ведущими колесами, содержащий раму, кузов для перевозки груза, установленный на раме, тензометрический датчик, реагирующий на присутствие груза в кузове, трансмиссию для передачи поворотного момента от двигателя к переднему и заднему ведущим мостам, в кинематической цепи трансмиссии расположены коробка передач со сцеплением и раздаточная коробка с межосевым дифференциалом, межосевой дифференциал содержит два планетарных ряда, переключаемых зубчатой муфтой, имеющей привод от поршня, расположенного в двухсекционной камере, сообщаемой с источником давления рабочей жидкости посредством четырехлинейного двухпозиционного гидравлического распределителя, имеющего управление от электромагнита, подключенного электрической цепью через пороговый элемент к упомянутому тензометрическому датчику, реагирующему на присутствие груза в кузове автомобиля.

2. Грузовой автомобиль по п.1, отличающийся тем, что тензометрический датчик расположен между кузовом и рамой под передним участком кузова, а задний участок кузова соединен с рамой шарнирно.

3. Грузовой автомобиль по п.2, отличающийся тем, что он снабжен буксирным устройством для перевозки прицепа, имеющего двухпроводную пневматическую систему привода тормозных механизмов, от питающей магистрали этой пневматической системы имеет привод выключатель, расположенный в электрической цепи, подключающей электромагнит управления гидравлическим распределителем к источнику электрического тока параллельно электрической цепи, в которой расположены тензометрический датчик и пороговый элемент.