Механизм блокировки дифференциала транспортного средства

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано для блокировки межколесных и межосевых дифференциалов. Механизм блокировки дифференциала транспортного средства содержит два зубчатых ряда для связи со звеньями дифференциала, обгонные реверсивные муфты и устройство для сочленения полувалов, включающее третий зубчатый ряд, объемную гидропередачу, состоящую из последовательно соединенных между собой трех гидромашин, образующих замкнутый гидравлический контур. Первые гидромашины посредством обгонных муфт соединены с соответствующими полувалами. Третья гидромашина выполнена с регулируемым рабочим объемом и кинематически соединена с зубчатой передачей для подвода ведущего момента к дифференциалу. Повышаются тягово-скоростные качества, топливная экономичность, производительность. 2 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к устройствам для блокировки дифференциалов транспортных средств, и может быть использовано для блокировки межколесных и межосевых дифференциалов.

Известен механизм блокировки дифференциала, использованный в устройстве управления дифференциалом транспортного средства, содержащий ограничитель дифференциала, ограничивающий степень дифференциальной работы ведущего и выходных звеньев, объемный гидропривод, датчики скорости и бокового ветра и блок управления (пат. Японии N 5057928, по М.кл. B 60 K 17/20, 1996).

По выходному сигналу блока управления, обрабатывающего сигналы от датчика скорости и бокового ветра, гидропривод регулирует силу противодействия ограничителя дифференциала.

Недостатком такого механизма является то, что при отсутствии бокового ветра дифференциал остается разблокированным и при прямолинейном движении транспортного средства по ровной поверхности, когда от дифференциала не требуются дифференциальные качества, не обеспечит наилучшие тягово-скоростные качества машины в случае уменьшения сцепления одного из колес ведущего моста с поверхностью дороги.

Известен механизм блокировки дифференциала, использованный в устройстве С. П. Пожидаева блокировки дифференциала трансмиссии транспортного средства, содержащий одну гидромашину, один из двух взаимно поворачивающихся элементов которой связан с одним из выходных звеньев дифференциала, а другой - с его ведущим звеном, и другую регулируемой производительности с приводом через упомянутый дифференциал от трансмиссии транспортного средства гидромашину, полости нагнетания и всасывания которой соединены с полостями нагнетания и всасывания упомянутой первой гидромашины (авт. св. СССР N 645864, по М. кл. B 60 K 17/20, 1979).

Недостатком этого механизма является то, что при движении машины по прямой элемент, регулирующий производительность насоса, находится в нейтральном положении, предопределяя ее нулевую величину. Вследствие этого жидкость, находящаяся в цилиндрах гидронасоса и трубопроводах, заперта и жестко связывает друг с другом взаимно проворачивающиеся элемента первой гидромашины. Проворачивание одного из взаимно поворачивающихся элементов этой гидромашины относительно другого возможно только в очень небольших пределах, обусловливаемых объемными утечками жидкости. В результате первая гидромашина жестко блокирует дифференциал, лишая практически ведущие колеса машины возможности катиться по сколько-нибудь существенно неровной поверхности без скольжения и дополнительного буксования, и не обеспечивает тем самым повышение тяговых качеств дифференциала при одновременном сохранении его дифференциальных свойств. Кроме того, использование межколесного дифференциала с таким механизмом блокировки на машинах, движущихся с достаточно большими скоростями, снижает безопасность движения, поскольку при резком и достаточно существенном снижении сцепления одного из колес ведущего моста с поверхностью дороги возможно внезапное изменение курса или возникновение заноса машины вследствие действия поворачивающего момента от разницы касательных сил тяги, приложенных к ведущем колесам.

Известен механизм блокировки дифференциала, использованный в самоблокирующемся дифференциале С.П.Пожидаева, содержащий одну гидромашину, вал и корпус которой кинематически связаны с звеньями дифференциала, и другую гидромашину переменной производительности, подсоединенную последовательно к упомянутой первой гидромашине и образующую с ней замкнутый гидравлический контур, причем один из двух взаимно проворачивающихся элементов другой гидромашины кинематически соединен с ведущим звеном дифференциала, а другой элемент закреплен неподвижно (авт. св. СССР N 759348, по М. кл. B 60 K 17/20, F 16 H 1/44, 1980).

Недостатком этого механизма является то, что при движении машины по прямой элемент, регулирующий производительность насоса, находится в нейтральном положении, предопределяя ее нулевую величину. Вследствие этого жидкость, находящаяся в цилиндрах гидронасоса и трубопроводах, заперта и жестко связывает друг с другом взаимно проворачивающиеся элементы первой гидромашины. Проворачивание одного из взаимно проворачивающихся элементов этой гидромашины относительно другого возможно только в очень небольших пределах, обусловливаемых объемными утечками жидкости. В результате первая гидромашина жестко блокирует дифференциал, лишая практически ведущие колеса машины возможности катиться по сколько-нибудь существенно неровной поверхности без скольжения и дополнительного буксования, и не обеспечивает тем самым повышение тяговых качеств дифференциала при одновременном сохранении его дифференциальных свойств. Кроме того, использование межколесного дифференциала с таким механизмом блокировки на машинах, движущихся с достаточно большими скоростями, снижает безопасность движения, поскольку при резком и достаточно существенном снижении сцепления одного из колес ведущего моста с поверхностью дороги возможно внезапное изменение курса или возникновение заноса машины вследствие действия поворачивающего момента от разницы касательных сил тяги, приложенных к ведущим колесам.

Известен механизм блокировки дифференциала транспортного средства, принятый в качестве прототипа, содержащий два зубчатых ряда постоянного зацепления, ведущие шестерни которых связаны с соответствующими выходными звеньями дифференциала, а ведомые соединены с соответствующими полувалами, сочлененными устройством, имеющим третий зубчатый ряд постоянного зацепления, ведущая шестерня которого связана с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу, и две реверсивные обгонные муфты, расположенные на соответствующих полувалах (пат. России N 2091249 по М.кл. B 60 K 17/16, 1997, вариант по п. 4).

Данный механизм блокировки обеспечивает работу дифференциала в дифференциальном режиме в определенном диапазоне изменения разности скоростей его выходных звеньев, задаваемом постоянными кинематическими параметрами этого механизма, и блокирует дифференциал, если разность выходит за указанный диапазон.

Недостатком данного механизма является ограниченность его функциональных возможностей, заключающаяся в том, что упомянутый диапазон вследствие постоянства передаточных отношений зубчатых рядов механизма является жестко фиксированным. Но поскольку колесная тягово-транспортная машина, как правило, универсальная и эксплуатируется на поверхностных фонах различных типов и разного профиля, что требует задания разного диапазона работы дифференциала в дифференциальном режиме, может иметь место, когда данный механизм будет блокировать дифференциал в тот момент, когда от последнего требуются дифференциальные свойства, и не блокировать его тогда, когда желательно, чтобы дифференциал был заблокирован. Результатом такой ограниченности функциональных возможностей данного механизма блокировки будет снижение тягово-скоростных качеств, топливной экономичности, производительности машины.

Задача изобретения - создание механизма блокировки дифференциала транспортного средства с расширенными функциональными возможностями, позволяющими механизму задавать разный диапазон работы дифференциала в дифференциальном режиме, что позволяет обеспечить блокировку его в тот момент, который наиболее соответствует типу и профилю поверхностного фона, на котором эксплуатируется в текущий период машина.

Технический результат - повышение тягово-скоростных качеств, топливной экономичности, производительности.

Указанный технический результат достигается тем, что в механизме блокировки дифференциала транспортного средства, содержащем два зубчатых ряда постоянного зацепления, ведущие шестерни которых связаны с соответствующими выходными звеньями дифференциала, а ведомые соединены с соответствующими полувалами, сочлененными устройством, имеющим третий зубчатый ряд постоянного зацепления, ведущая шестерня которого связана с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу, и две реверсивные обгонные муфты, расположенные на соответствующих полувалах, устройство, имеющее третий зубчатый ряд постоянного зацепления, снабжено объемной гидропередачей, состоящей из последовательно соединенных между собой с образованием замкнутого гидравлического контура трех гидромашин, из которых первые две своими одними из двух взаимно проворачивающихся элементов соединены посредством упомянутых обгонных муфт с соответствующими полувалами, а третья гидромашина одним из двух взаимно проворачивающихся элементов соединена с ведомой шестерней третьего зубчатого ряда, связь ведущей шестерни которого с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу выполнена кинематической, причем другие из взаимно проворачивающихся элементов упомянутых гидромашин закреплены неподвижно, при этом по крайней мере третья гидромашина выполнена с регулируемым рабочим объемом.

Снабжение устройства, имеющего третий зубчатый ряд постоянного зацепления, объемной гидропередачей обеспечивает дистанционную передачу энергии через механизм блокировки и тем самым независимость компоновки его частей, плавность изменения передаточного отношения при регулировании передачи между венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу и обгонными муфтами.

Выполнение объемной гидропередачи из последовательно соединенных между собой трех гидромашин обеспечивает гидравлическую связь без дифференциального эффекта между обгонными муфтами и венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу.

Соединение трех гидромашин с образованием замкнутого гидравлического контура делает гидропередачу более компактной.

Соединение первых двух гидромашин своими одними из двух взаимно проворачивающихся элементов посредством упомянутых обгонных муфт с соответствующими полувалами обеспечивает при блокировке какой-либо одной из этих обгонных муфт соответствующую кинематическую связь между соответствующими друг другу вращающимся элементом одной из первых двух гидромашин и одним из выходных звеньев дифференциала.

Соединение одного из двух взаимно проворачивающихся элементов третьей гидромашины с ведомой шестерней третьего зубчатого ряда обеспечивает кинематическую связь вращающегося элемента третьей гидромашины с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу.

Выполнение связи ведущей шестерни третьего зубчатого ряда с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу кинематической делает компоновку третьего зубчатого ряда независимой от места расположения упомянутого венца.

Неподвижное закрепление других из взаимно проворачивающихся элементов упомянутых гидромашин обеспечивает определенную кинематическую связь и передачу крутящего момента между вращающимися элементами гидромашин.

Выполнение по крайней мере третьей гидромашины с регулируемым рабочим объемом обеспечивает возможность изменять в механизме блокировки диапазон работы дифференциала транспортного средства в дифференциальном режиме.

Возможность с помощью изменения рабочего объема третьей гидромашины плавно изменять передаточное отношение передачи между венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу и обгонными муфтами и, следовательно, возможность тем самым изменять в механизме блокировки диапазон работы дифференциала в дифференциальном режиме обеспечивает расширение функциональных возможностей механизма блокировки, заключающееся в том, что обеспечивается возможность изменять момент блокировки дифференциала в соответствии с типом и профилем поверхностного фона, что повышает тягово-скоростные качества, топливную экономичность и производительность машины.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству. Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений, с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение для специалиста не следует явным образом из известного уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На фиг. 1 представлена схема механизма блокировки дифференциала; на фиг. 2 - вариант выполнения кинематической связи.

Механизм блокировки связан с дифференциалом посредством трех зубчатых пар, состоящих из зубчатых колес 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6. Зубчатые колеса 1 и 3 соединены соответственно с выходными звеньями 7 и 8 дифференциала, связанными соответственно с левым и правым колесами ведущего моста (на чертеже не показаны). Зубчатые колеса 2 и 4 соединены с концами соответствующих полувалов 9 и 10. Зубчатые пары, состоящие из зубчатых колес 1 и 2 и 3 и 4, выполнены с передаточными отношениями, равными между собой. Зубчатое колесо 5 соединено с валом 11, кинематически связанным (например, как показано на фиг. 2) с венцом 12 ведомой шестерни зубчатой передачи, подводящей ведущий момент к корпусу 13 дифференциала. Таким валом может быть, например, вторичный вал коробки передач, карданный вал или вал ведущей шестерни главной передачи. Другие концы полувалов 9 и 10 связаны соответственно с ведомыми элементами 14 и 15 реверсивных обгонных муфт 16 и 17, ведущие элементы 18 и 19 которых соединены соответственно с валами 20 и 21 первой 22 и второй 23 гидромашин. Гидромашины 22 и 23 имеют равные между собой рабочие объемы. Первая 22 и вторая 23 гидромашины связаны посредством трубопроводов 24, 25 и 26 последовательно между собой и с третьей гидромашиной 27 с регулируемым рабочим объемом с образованием замкнутого гидравлического контура. Имеются (не показанные на чертеже) система управления рабочим объемом гидромашины 27, обеспечивающая регулирование рабочего объема в соответствии с заданным режимом работы дифференциала, и система подпитки замкнутой гидропередачи, обеспечивающая компенсацию утечки жидкости из нее. На валу 28 третьей гидромашины 27 закреплено зубчатое колесо 6. Зубчатая пара, состоящая из зубчатых колес 5 и 6, обгонные муфты 16 и 17, гидромашины 22, 23, 27 и трубопроводы 24, 25 и 26 образуют устройство 29, сочленяющее полувалы 9 и 10. На фиг. 2 валом 11 является вал ведущей шестерни 30 главной передачи.

Механизм блокировки работает следующим образом.

При движении машины по ровной поверхности в тяговом режиме с небольшой скоростью по прямой, когда от дифференциала не требуется дифференциальный эффект, для обеспечения наибольшей силы тяги с помощью системы управления устанавливается такой рабочий объем гидромашины 27, при котором скорость вращения валов 20 и 21 гидромашин 22 и 23 оказывается равной скорости вращения полувалов 9 и 10. В результате скорости ведомых 14 и 15 и ведущих 18 и 19 элементов обгонных муфт 16 и 17 сравниваются между собой, что приводит к блокировке обеих обгонных муфт. В этом случае при уменьшении сцепления одного колеса с поверхностью буксование этого колеса не увеличивается, так как выходные звенья 3 и 4, полувалы 9 и 10 и сочленяющее их устройство 29 жестко кинематически связаны с венцом 12, а следовательно, и с корпусом 13 дифференциала. Крутящий момент в таком случае передается от корпуса дифференциала на его выходные звенья пропорционально силам сцепления каждого колеса с почвой.

Если в вышеуказанном случае движение происходит по неровной дороге или криволинейному пути, или тому и другому одновременно, причем степень неровности или криволинейности может быть различной, с помощью системы управления уменьшается рабочий объем гидромашины 27 в зависимости от степени неровности профиля и криволинейности пути. В результате валы 20 и 21 гидромашин 22 и 23 и соединенные с ними ведущие элементы 18 и 19 обгонных муфт начнут вращаться медленнее ведомых элементов 14 и 15, что приведет к разблокировке обгонных муфт 16 и 17. Дифференциал получит возможность работать в дифференциальном режиме. Колеса, связанные с выходными звеньями 7 и 8, будут иметь возможность, работая в тяговом режиме, проходить неодинаковые длины пути, обусловленные его криволинейностью или неровностью профиля, без скольжения и дополнительного буксования, обеспечивая наилучшие тягово-скоростные качества, повышая производительность и снижая непроизводительные затраты мощности, повышая тем самым топливную экономичность.

Если в этом случае сцепление одного из колес уменьшится, буксование его несколько возрастет, что приведет к увеличению силы тяги этого колеса, а следовательно, и другое колесо с нормальным сцеплением будет иметь возможность реализовать необходимую силу тяги. Если же силы тяги первого колеса окажется недостаточно, буксование его еще несколько возрастет до той степени, при которой скорость выходного звена, связанного с колесом с нормальным сцеплением, снизится так, что скорость ведомого элемента соответствующей обгонной муфты, кинематически связанного с данным звеном, окажется равной скорости ведущего элемента этой муфты. В результате обгонная муфта заблокируется и жестко кинематически свяжет выходное звено, связанное с колесом с нормальным сцеплением, через объемную гидропередачу и зубчатую пару, состоящую из зубчатых колес 5 и 6, с венцом 12 и, следовательно, с корпусом 13 дифференциала, предотвращая дальнейшее увеличение буксования колеса со сниженным сцеплением. С этого момента дифференциал, позволяя выходным звеньям вращаться с разными скоростями, обусловленными неровностью профиля или криволинейностью пути, одновременно будет обеспечивать распределение крутящего момента пропорционально силам сцепления каждого колеса с почвой, что обеспечит наилучшие тяговые возможности машине при движении ее по дороге с существенно неровным профилем и криволинейному пути.

При уменьшении рабочего объема гидромашины 27 до нуля ее вал 28 будет вращаться в холостую, а валы 20 и 21 гидромашин 22 и 23 остановятся, так как жидкость, находящаяся в цилиндрах гидромашины 27 и трубопроводах 24, 25 и 26 окажется запертой. Дифференциал в этом случае получает возможность работать только в дифференциальном режиме без блокировки, что позволяет машине двигаться по дороге с максимально возможной неровностью.

В случае движения машины с достаточно большой скоростью с помощью системы управления рабочий объем гидромашины 27 уменьшается в такой степени, чтобы получить достаточно большой диапазон работы дифференциала в дифференциальном режиме. В результате, если произойдет резкое и достаточно существенное снижение сцепления одного из колес ведущего моста с поверхностью дороги, вследствие дифференциального эффекта касательная сила тяги на другом колесе с нормальным сцеплением автоматически уменьшится, что предотвратит возникновение поворачивающего момента от разницы касательных сил тяги, приложенных к ведущим колесам, поскольку самой разницы не будет. Если существенное снижение сцепления одного из колес будет действовать достаточно долго, буксование и скорость вращения этого колеса возрастут, а скорость колеса с нормальным сцеплением, а следовательно, и скорость самой машины благодаря свойствам дифференциала уменьшатся. И если блокировка дифференциала произойдет, то при существенно уменьшенной скорости машины, что уже не будет снижать безопасность движения.

Достигаемое в предлагаемом механизме блокировки плавное изменение диапазона работы дифференциала в дифференциальном режиме позволяет подобрать при движении по поверхностным фонам различного типа и разного профиля такой диапазон, который обеспечит наилучшие по сравнению с прототипом тягово-скоростные качества, повысит производительность и топливную экономичность машины.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий: - средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования на транспортных и тяговых средствах для автоматической блокировки межколесного и межосевого дифференциалов; - для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке средств и методов; - средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Формула изобретения

Механизм блокировки дифференциала транспортного средства, содержащий два зубчатых ряда постоянного зацепления, ведущие шестерни которых связаны с соответствующими выходными звеньями дифференциала, а ведомые соединены с соответствующими полувалами, сочлененными устройством, имеющим третий зубчатый ряд постоянного зацепления, ведущая шестерня которого связана с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу, и две реверсивные обгонные муфты, расположенные на соответствующих полувалах, отличающийся тем, что устройство, имеющее третий зубчатый ряд постоянного зацепления, снабжено объемной гидропередачей, состоящей из последовательно соединенных между собой с образованием замкнутого гидравлического контура трех гидромашин, из которых первые две своими одними из двух взаимно проворачивающихся элементов соединены посредством упомянутых обгонных муфт с соответствующими полувалами, а третья гидромашина одним из двух взаимно проворачивающихся элементов соединена с ведомой шестерней третьего зубчатого ряда, связь ведущей шестерни которого с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу выполнена кинематической, причем другие из взаимно проворачивающихся элементов упомянутых гидромашин закреплены неподвижно, при этом по крайней мере третья гидромашина выполнена с регулируемым рабочим объемом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности для использования в тракторах и автомобилях

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в качестве самоблокирующегося дифференциала

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве дифференциала, устанавливаемого в ведущих мостах транспортных средств

Изобретение относится к машиностроению .- Цель изобретения - повышение тяговых характеристик транспортного средства

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться в трансмиссиях транспортных средств

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в трансмиссиях транспортных средств

Изобретение относится к дифференциалам транспортных средств с механизмами автоматической блокировки и реверса ведущих колес одной оси для движения задним ходом, предназначенным для использования в колесных транспортных средствах в основном для движения по бездорожью (скользкая дорога, песчаная и т.п.)

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к устройствам для блокировки дифференциалов транспортных средств, и может быть использовано для блокировки межосевых и межколесных дифференциалов

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве самоблокирующегося привода колес транспортного средства

Изобретение относится к колесным транспортным средствам и касается ведущего моста с блокируемым дифференциальным механизмом
Наверх