Пневматическая муфта включения ведущего колеса автомобиля Российский патент 2024 года по МПК B60K17/02 

Известны различные варианты управляемых муфт включения в работу привода управляемых ведущих колес. Подавляющее большинство таких муфт имеет ручной привод, при котором водитель для включения в работу передних ведущих колес вынужден в грязи или снегу останавливать машину, выходить из кабины и ключом вводить в зацепление подвижные элементы ступиц ведущих колес с шарнирами равных угловых скоростей в приводе колес.

Известны и муфты с автоматическим управлением, которые устанавливают на полноприводных автомобилях японских производителей. Однако все эти варианты муфт относятся к моделям легковых автомобилей, у которых крутящий момент на приводе колеса исчисляется в десятках или сотнях кГ/м. На грузовых автомобилях крутящий момент может исчисляться тысячами кГ/м и там нужны более надежные конструкции этих муфт.

На полноприводных автомобилях привод передних ведущих колес осуществляется через коробку перемены передач, раздаточную коробку, карданный вал и редуктор переднего ведущего моста, а дальше, через шарниры равных угловых скоростей перед ступицами ведущих колес, которые со ступицами стыкуются через съемные колпаки, посредством шлицевых венцов на концевых валах шарниров равных угловых скоростей и шлицевых венцов на колпаках. Конструктивно в разных моделях автомобилей эти элементы выполняются по-разному, но суть привода одна. Управление приводом переднего моста осуществляется через подключение или выключение привода переднего карданного вала. Однако, независимо от того, включен в работу или не включен передний карданный вал, он постоянно вращается при движении автомобиля, создавая определенную вибрацию в трансмиссии автомобиля, вместе с ним постоянно вращается механизм переднего ведущего моста, оказывая сопротивление движению автомобиля, потребляя при этом, часть мощности двигателя и вызывая дополнительный расход топлива.

Потребность в приводе передних ведущих колес не постоянна, поэтому водители, во избежание вибраций и дополнительного расхода топлива, ищут разные способы отключения переднего моста. В большинстве случаев в комплекте инструментов возят в автомобиле сменные колпаки: одни с заводскими шлицами, которые устанавливают либо в начале сезона бездорожья, либо непосредственно перед преодолением трудного участка дороги, другие со срезанными на токарном станке заводскими шлицами. Это позволяет при выключенном приводе ведущего моста ездить на автомобиле с не вращающимся карданным валом и не работающим ведущим мостом. Но это доставляет водителю массу хлопот и неудобств, и переналадка автомобиля требует наличия инструмента и времени.

Кроме того, на автомобилях с тремя ведущими мостами между двумя задними мостами на части моделей автомобилей устанавливают межосевые дифференциалы. Они нужны в автомобиле для снятия сопротивления движению в результате пробуксовки колес от несовпадения линейных скоростей качения колес, поскольку, при равных угловых скоростях вращения, не всегда колеса имеют строго одинаковый диаметр качения, так как и давление в шинах имеет какую-то разницу, и износ не всегда одинаков. Вместе с тем при движении автомобиля по ровному участку дороги нет необходимости передавать усилие вращения колес на все ведущие мосты. На ровных участках дороги вполне достаточно привода всего лишь на один средний ведущий мост, а дополнительные мосты включать в работу при необходимости.

Все отечественные полноприводные автомобили имеют пневмосистему для подкачки колес и выведенный к водительскому месту пульт управления системой подкачки шин.

Предлагается техническое решение пневматической муфты включения привода ведущих колес с управлением с водительского места через пульт управления подкачкой шин без необходимости вылезать из кабины, при постоянной готовности к работе, которые будут устанавливаться на заводе на ступицы подлежащих отключению ведущих колес, в качестве штатных элементов конструкции, повышая надежность и удобство в эксплуатации автомобиля, его ресурс и экономичность.

На фиг. 1 изображен фрагмент ступицы ведущего переднего моста с такой муфтой. Здесь под №1 изображена часть ступицы с опорным подшипником 2, частью несущего чулка переднего моста 3, частью шлицевого вала 4, шарнира равных угловых скоростей привода переднего колеса или полуоси заднего моста; подвижного шлицевого колпака привода ступицы 5 с внешним шлицевым венцом по фланцу 6, которым соединяют через эти шлицы со шлицевой частью проставки 7, закрепленной на ступице 1 через потайные болты 8 с внутренними головками под шестигранник. Через резьбовой элемент 9 на проставку 7 навертывают колпак 10, в котором следом за шлицевой частью проставки 7 устанавливают подшипник 11 в качестве опоры шлицевого колпака 5, при его выключенном положении, т.е. когда он выдвинут из соединения со шлицами проставки 7. В этом случае шлицевая часть фланца 6 по скользящей посадке входит в опорное кольцо 12 внутренней обоймы подшипника 11. На это же опорное кольцо опирается внешним витком спиральная пружина 13, а внутренним, малым витком опирается на проставку 14, стремящаяся усилием упругости выдвинуть шлицованный колпак 5 из зацепления с проставкой 7 и ввести его внешний шлицевой венец 6 внутрь опорного кольца 12. Проставка 14 одной стороной крепится болтами 15 к колпаку 5, а на втором ее конце выполняют подшипник 16, который служит опорой лепестковому, тарельчатому диску 17, в который упирается своей широкой частью пневматическая кольцевая камера 18. В качестве вариантов исполнения конструкции вместо кольцевой камеры 18 могут быть применены диафрагменные камеры или поршневые с манжетами. Крышка 19 своим внутренним трубчатым штоком входит внутрь шлицевого вала шарнира равных угловых скоростей 4 и через манжету 20 уплотняется от утечки воздуха, подаваемого туда из пневмосистемы автомобиля. В случае применения вместо кольцевой пневматической камеры диафрагменной камеры или поршневой потребуется установка дополнительных манжет вдоль трубчатого штока от крышки 19. Через трубчатый шток крышки 19 воздух подается через тройник 21 в диафрагменную пневмокамеру 18 и далее через закрытый колпаком шланг (не показан) к вентилю шины ведущего колеса. Опорный подшипник 2 на несущем чулке крепят гайкой 22, стопорной шайбой 23 и контргайкой 24.

Работает муфта следующим образом. При положении рычага управления подкачкой шин в нейтральном положении и закрытых кранах подачи воздуха на вентилях камер шин автомобиля, воздух в кольцевые камеры 18 не поступает. Спиральная пружина 13 силой упругости занимает положение плоского диска, шлицевой колпак 5 из зацепления со шлицевой проставкой 7 выведен, через подшипник 16, тарельчатый диск 17 сжимает кольцевую пневмокамеру 18. В результате колесо не соединено с трансмиссией автомобиля и находится в свободном качении. Карданный вал переднего привода при выключенном рычаге раздаточной коробки или пневмоприводе (в ЗИЛ 131) не вращается. В случае открытия крана на вентиле камеры шины или открытии крана подкачки шин из кабины водителя, воздух поступит из камеры или из пневмосистемы через канал подачи воздуха вала 4, тройник 21 в кольцевую пневмокамеру 18. Давлением воздуха лепестковый тарельчатый диск 17 через подшипник 16 и проставку 14, выгибая пружину 13, введет шлицевой колпак 5 в зацепление со шлицами проставки 7 и будет его там надежно удерживать на всем участке пути включенного привода ведущих колес.

Для выключения в нейтральное положение пневматических муфт необходимо учитывать то обстоятельство, что шины, как уже сказано выше, могут иметь разную степень износа, разное давление, при одинаковой для всех колес линейной скорости качения может незначительно отличаться их угловая скорость вращения. В этом случае, даже при выключенной подаче воздуха в кольцевую пневмокамеру 18, на шлицевое соединение между шлицевым венцом 6 и проставкой 7 могут действовать незначительные крутящие усилия от разных угловых скоростей в колесах. В связи с этим после преодоления труднопроходимого участка дороги для выключения муфт необходимо будет остановиться, на секунду включить передачу заднего хода и, обозначив начало движения задним ходом, снять нагрузку со шлицевых стыков, в этот момент пружина 13 свободно расстыкует шлицевое соединение между венцом 6 и проставкой 7.

Сущность изобретения состоит в следующем. Предлагается пневматическая муфта включения ведущего моста, состоящая из шлицевого колпака на конце шлицевого вала шарнира равных угловых скоростей и со шлицами на боковой поверхности фланца, отличающаяся тем, что на торце ступицы выполняют проставку со шлицами, стыкующуюся своим внутренним венцом с боковыми шлицами колпака; проставка крепится к торцу ступицы потайными болтами с головками под шестигранник, на боковой поверхности проставки выполняют резьбовое соединение, на которое навертывается колпак, во внутренней проточке которого выполняют подшипник с внутренним кольцом для скользящего соединения с внешним шлицевым венцом выдвинутого колпака шарнира равных угловых скоростей, на торце этого кольца выполняют опорную поверхность для внешнего витка плоской спиральной пружины, внутренний виток которой опирается на проставку, закрепленную болтами к колпаку шарнира равных угловых скоростей; на этой же проставке выполняют шариковый подшипник с насаженным на его внешнюю обойму тарельчатым диском с выгнутой поверхностью, упирающейся в кольцевую пневматическую камеру, которая одной стороной опирается на торцевую внутреннюю поверхность несущего колпака ступицы, а второй стороной взаимодействует с тарельчатым лепестковым диском, кроме того, на внешнем торце названного колпака, болтами крепится крышка с трубчатым штоком, входящим через сверление шлицевого колпака в канал вала шарнира равных угловых скоростей для стыка через уплотнительную манжету с магистралью пневмосистемы автомобиля, а в этой крышке выполнено радиальное сверление, стыкующее трубчатый шток с внешним трубопроводом к тройнику, соединяющему пневмосистему с кольцевой пневмокамерой и запорным краном камеры шины колеса, при этом как вариант, вместо кольцевых пневматических камер могут быть применены диафрагменные или поршневые камеры с дополнительными манжетами в зоне скольжения по трубчатому штоку.

Предлагаемое изобретение существенно повысит технические возможности полноприводных автомобилей, упростит их эксплуатацию и повысит комфорт в управлении автомобилем. Естественно, что для налаживания производства потребуется конкретный конструктивный расчет всех элементов предложенной конструкции.

Пневматическая муфта включения ведущего колеса состоит из шлицевого колпака на конце шлицевого вала шарнира равных угловых скоростей и со шлицами на боковой поверхности фланца. На торце ступицы выполнена проставка со шлицами, стыкующаяся своим внутренним венцом с боковыми шлицами колпака. Проставка закреплена к торцу ступицы потайными болтами с головками под шестигранник. На боковой поверхности проставки выполнено резьбовое соединение, на которое навернут колпак, во внутренней проточке которого расположен подшипник с внутренним кольцом для скользящего соединения с внешним шлицевым венцом выдвинутого колпака шарнира равных угловых скоростей или полуоси заднего ведущего моста. На торце этого кольца выполнена опорная поверхность для внешнего витка плоской спиральной пружины, внутренний виток которой опирается на проставку, закрепленную болтами к колпаку шарнира равных угловых скоростей. На этой же проставке расположен шариковый подшипник с насаженным на его внешнюю обойму тарельчатым диском с выгнутой поверхностью, упирающейся в кольцевую пневматическую камеру, которая одной стороной опирается на торцевую внутреннюю поверхность несущего колпака ступицы, а второй стороной взаимодействует с тарельчатым диском. На внешнем торце упомянутого колпака болтами закреплена крышка с трубчатым штоком, входящим через сверление шлицевого колпака в канал вала кардана равных угловых скоростей для стыка через уплотнительную манжету с магистралью пневмосистемы автомобиля, а в этой крышке выполнено радиальное сверление, стыкующее трубчатый шток с внешним трубопроводом к тройнику, соединяющему пневмосистему с кольцевой пневмокамерой и запорным краном камеры шины колеса. Технический результат - повышение надежности и удобства в эксплуатации автомобиля, его ресурса и экономичности. 1 ил.

Пневматическая муфта включения ведущего колеса, состоящая из шлицевого колпака на конце шлицевого вала шарнира равных угловых скоростей и со шлицами на боковой поверхности фланца, отличающаяся тем, что на торце ступицы выполнена проставка со шлицами, стыкующаяся своим внутренним венцом с боковыми шлицами колпака; проставка закреплена к торцу ступицы потайными болтами с головками под шестигранник, на боковой поверхности проставки выполнено резьбовое соединение, на которое навернут колпак, во внутренней проточке которого расположен подшипник с внутренним кольцом для скользящего соединения с внешним шлицевым венцом выдвинутого колпака шарнира равных угловых скоростей или полуоси заднего ведущего моста, на торце этого кольца выполнена опорная поверхность для внешнего витка плоской спиральной пружины, внутренний виток которой опирается на проставку, закрепленную болтами к колпаку шарнира равных угловых скоростей; на этой же проставке расположен шариковый подшипник с насаженным на его внешнюю обойму тарельчатым диском с выгнутой поверхностью, упирающейся в пневмокамеру, которая одной стороной опирается на торцевую внутреннюю поверхность несущего колпака ступицы, а второй стороной взаимодействует с тарельчатым диском, кроме того, на внешнем торце упомянутого колпака болтами закреплена крышка с трубчатым штоком, входящим через сверление шлицевого колпака в канал вала кардана равных угловых скоростей для стыка через уплотнительную манжету с магистралью пневмосистемы автомобиля, а в этой крышке выполнено радиальное сверление, стыкующее трубчатый шток с внешним трубопроводом к тройнику, соединяющему пневмосистему с пневмокамерой и запорным краном камеры шины колеса, при этом в качестве пневмокамеры могут быть применены кольцевая, диафрагменная или поршневая пневмокамеры, при этом в случае применения последних двух они снабжены дополнительными манжетами в зоне скольжения вдоль трубчатого штока.