Способ повышения проходимости транспортного средства и устройство для уменьшения буксования одного из ведущих колес

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к механизмам привода ведущих колес транспортных средств. Достигаемый технический результат состоит в повышении проходимости транспортного средства и упрощении конструкции системы привода ведущих колес. Способ состоит в том, что уменьшают буксование одного из ведущих колес путем приложения момента, создаваемого в тормозном механизме буксующего колеса. Величину момента изменяют в зависимости от изменения сопротивления движению транспортного средства. Устройство содержит рычаг тормозного привода, соединенный через рычаг привода уравнивателя и тяги с уравнивателем, связанным посредством рабочих тросов с колесными тормозными механизмами. Устройство дополнительно содержит рычаги управления, а также рабочие рычаги, шарнирно установленные на уравнивателе и соединенные с рабочими тросами. При этом рычаги управления и рабочие рычаги связаны между собой посредством управляющих тяг. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

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

Известен способ повышения проходимости транспортного средства путем использования самоблокирующегося дифференциала с повышенным внутренним трением (см. Дифференциалы колесных машин / А.Ф. Андреев, В.В. Ванцевич, А.Х. Лефаров; Под общ. ред. А.Х. Лефарова. - М: Машиностроение, 1987, с. 46).

Способ имеет низкую эффективность работы, вследствие постоянного коэффициента блокировки дифференциала, не всегда соответствующего требуемому по условиям движения, в результате чего ухудшается проходимость, нарушается устойчивость автомобиля и затрудняется его управляемость. Кроме того данный способ усложняет конструкцию системы привода.

Наиболее близким к предлагаемому является способ повышения проходимости транспортного средства путем предотвращения буксования одного из ведущих колес за счет блокирования межколесного дифференциала. Блокировка дифференциала осуществляется путем введения жесткой связи между двумя основными звеньями механизма (Обычно между корпусом дифференциала и одним из входных валов). (см. Дифференциалы колесных машин /А.Ф.Андреев, В.В. Ванцевич, А.Х. Лефаров; Под общ. ред. А.Х. Лефарова. - М: Машиностроение, 1987, с. 32).

Данный способ обеспечивает полное сцепление колес с грунтом.

Недостатком данного способа является его низкая эффективность, вследствие жесткой блокировки дифференциала, с коэффициентом блокировки, равным бесконечности, в результате чего при движении транспортного средства нарушается соответствие между угловой и линейной скоростями колес, что снижает проходимость и увеличивает износ шин и деталей системы привода ведущих колес.

Известно устройство для предотвращения буксования одного из ведущих колес, содержащее зубчатую муфту, установленную на шлицах одной полуоси, которая при буксовании одного из колес посредством пневмопривода входит в зацепление с зубчатым венцом, нарезанным на корпусе дифференциала, тем самым блокируя его. 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 жесткой блокировки дифференциала, с коэффициентом блокировки, равным бесконечности, в результате чего нарушается устойчивость автомобиля и затрудняется его управляемость. Кроме того данное устройство усложняет конструкцию дифференциала.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство, содержащее рычаг тормозного привода, соединенный через рычаг привода уравнивателя и тяги с уравнивателем рабочих тросов, связанным посредством рабочих тросов с колесными тормозными механизмами (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. 211).

Данное устройство имеет простую конструкцию, обеспечивает высокую надежность при длительном действии.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность его работы, вследствие отсутствия способности изменять буксование одного из ведущих колес в ходе движения, обусловленной невозможностью раздельного управления колесными тормозными механизмами. Отсутствие изменения буксования при трогании с места и в ходе движения ухудшает проходимость автомобиля, нарушает его устойчивость и затрудняет управляемость.

Изобретение решает задачу повышения проходимости транспортного средства и упрощения конструкции системы привода ведущих колес.

Это обеспечивается тем, что уменьшают буксование одного из ведущих колес путем приложения момента, создаваемого в тормозном механизме буксующего колеса в пределах: M_т ≅ R_z2ϕ₂r_д2-R_z1ϕ₁r_д1, (1) где R_z2 - вертикальная реакция на колесе, имеющем больший коэффициент сцепления с опорной поверхностью; R_z1 - вертикальная реакция на колесе, имеющем меньший коэффициент сцепления с опорной поверхностью; ϕ₂ - больший коэффициент сцепления колеса с опорной поверхностью; ϕ₁ - меньший коэффициент сцепления колеса с опорной поверхностью; r_д2 - динамический радиус колеса, имеющего больший коэффициент сцепления с опорной поверхностью; r_д1 - динамический радиус колеса, имеющего меньший коэффициент сцепления с опорной поверхностью; в зависимости от изменения сопротивления движению транспортного средства.

Для этого устройство, содержащее рычаг тормозного привода, соединенный через рычаг привода уравнивателя и тяги с уравнивателем, связанным посредством рабочих тросов с колесными тормозными механизмами, дополнительно содержит рычаги управления, а также рабочие рычаги, шарнирно установленные на уравнивателе и соединенные с рабочими тросами, при этом рычаги управления и рабочие рычаги связанны между собой посредством управляющих тяг.

Оснащение устройства двумя рычагами управления, связанными посредством управляющих тяг с рабочими рычагами уравнивателя, позволяет раздельно прилагать момент к колесным тормозным механизмам буксующего колеса и изменять его по величине в зависимости от условий движения транспортного средства. В результате этого уменьшается буксование одного ведущего колеса и передается больший крутящий момент на другое колесо. Уменьшение буксования ведущего колеса и возможность изменения тормозного момента обеспечивают высокие показатели проходимости при сохранении устойчивости и управляемости автомобиля. Кроме того данное устройство значительно упрощает конструкцию системы привода ведущего колеса за счет отсутствия специального устройства для блокировки дифференциала.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена система привода ведущих колес, на фиг. 2 - устройство для уменьшения буксования одного из ведущих колес.

Система привода ведущих колес включает в себя дифференциал 1, связанные с ним полуоси 2, 3, на наружных концах которых установлены колеса 4, 5 с тормозными механизмами 5, 7.

Устройство содержит рычаги управления 8, 9, нижние концы которых соединены с управляющими тягами 10, 11, связанными с рабочими рычагами 12, 13 уравнивателя 14, и рычаг 15 тормозного привода с фиксатором 16 посредством тяг 17, 18 и рычага привода уравнивателя 19, соединенный с уравнивателем 14. Рабочие рычаги 12, 13 уравнивателя 14 связаны посредством рабочих тросов 20, 21 с рычагами 22, 23 тормозных механизмов колес.

Способ при помощи устройства осуществляют следующим образом.

При движении автомобиля по прямой и ровной дороге, когда колеса 4 и 5 находятся в одинаковых по сцеплению условиях и не проскальзывают относительно опорной поверхности, а момент, подводимый от двигателя, меньше или равен моменту, реализуемому по сцеплению, полуоси 2 и 3 вращаются с одинаковой частотой вращения. Моменты, подводимые от дифференциала 1 к колесам 4, 5, одинаковые и равны и отвечают условию: M₁ ≅ R_z1ϕ₁r_д1, (2)
M₂ ≅ R_z2ϕ₂r_д2, (3)
где R_z1 - нормальная реакция колеса 4;
r_д1 - динамический радиус колеса 4;
ϕ₁ - коэффициент сцепления 4;
R_z2 - нормальная реакция колеса 5;
r_д2 - динамический радиус колеса 5;
ϕ₂ - коэффициент сцепления 5.

При этом рычаги 8, 9 находятся в нейтральном положении, при этом отсутствует момент в системе привода ведущих колес.

В процессе движения, при попадании одного из колес (например 4) в худшие по сцеплению условия, момент М₀, подводимый от дифференциала 1 к колесу 4, превышает момент М₁, реализуемый на данном колесе по сцеплению, вследствие чего возникает буксование колеса 4 относительно поверхности и одновременно уменьшается частота вращения и крутящий момент колеса 5. Для предотвращения этого явления водитель перемещает рычаг 8 вверх, в результате этого усилие через управляющую тягу 10 передается на рабочий рычаг 12 уравнивателя 14, а затем посредством троса 20 передается на рычаг 22 тормозного механизма, который затормаживает тормозной механизм с усилием, пропорциональным усилию на рычаге управления.

Вследствие этого создается момент в приводе буксующего ведущего колеса, противоположный по направлению угловой скорости буксующего колеса 4, в результате чего уменьшается суммарный момент М₀, подводимый к буксующему колесу 4, и предотвращается его буксование, а на колесе 5, находящемся в лучших условиях сцепления, создается повышенный тяговый момент в момент прекращения буксования:
M₂ = R_z1ϕ₁r_д1+M_т,
где М_т - момент, создаваемый в приводе буксующего колеса.

Для предотвращения возникновения буксования колеса, находящегося в лучших по сцеплению условиях, момент, создаваемый в приводе буксующего колеса, должен быть не больше, чем разность моментов, реализуемых на колесах по сцеплению.

Аналогично предлагаемое устройство работает в случае буксования правого колеса.

Приложение в системе привода ведущих колес момента, создаваемого в тормозном механизме колеса, имеющего наименьшее сцепление с опорной поверхностью, позволяет уменьшить буксование одного ведущего колеса и передать больший крутящий момент на колесо, имеющее высокий коэффициент сцепления с опорной поверхностью, обеспечивая тем самым полное использование сцепления этого колеса с опорной поверхностью.

Уменьшение буксования колеса, имеющего наименьшее сцепление с опорной поверхностью, и возможность изменения, в зависимости от условий движения, момента обеспечивают высокие показатели проходимости при сохранении устойчивости и управляемости автомобиля
Ограничение момента в пределах:
M_т ≅ R_z2ϕ₂r_д2-R_z1ϕ₁r_д1
позволяет предотвратить буксование колеса, находящегося в лучших по сцеплению условиях.

Отсутствие специального устройства для блокировки дифференциала обуславливает простоту системы привода ведущих колес.

Формула изобретения

1. Способ повышения проходимости транспортного средства путем уменьшения буксования одного из ведущих колес в системе привода с межколесным дифференциалом, отличающийся тем, что к системе привода ведущих колес прилагают момент, создаваемый в тормозном механизме буксующего колеса в пределах
M_т≅ R_z2ϕ₂r_Д2-R_z1ϕ₁r_Д1,
где R_Z2 - вертикальная реакция на колесе, имеющем больший коэффициент сцепления с опорной поверхностью;
R_Z1 - вертикальная реакция на колесе, имеющем меньший коэффициент сцепления с опорной поверхностью;
ϕ₂ - больший коэффициент сцепления колеса с опорной поверхностью;
ϕ₁ - меньший коэффициент сцепления колеса с опорной поверхностью;
r_Д2 - динамический радиус колеса, имеющего больший коэффициент сцепления с опорной поверхностью;
r_Д1 - динамический радиус колеса, имеющего меньший коэффициент сцепления с опорной поверхностью,
в зависимости от изменения сопротивления движению транспортного средства.

2. Устройство для уменьшения буксования одного из ведущих колес в системе привода с межколесным дифференциалом, содержащее рычаг тормозного привода, соединенный через рычаг привода уравнивателя и тяги с уравнивателем, связанным посредством рабочих тросов с колесными тормозными механизмами, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит рычаги управления, а также рабочие рычаги, шарнирно установленные на уравнивателе и соединенные с рабочими тросами, при этом рычаги управления и рабочие рычаги связаны между собой посредством управляющих тяг.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2