Патент на изобретение №2156903

(54) МЕХАНИЗМ БЛОКИРОВКИ ДИФФЕРЕНЦИАЛА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

(57) Реферат:

Изобретение относится к транспортному машиностроению. Механизм блокировки транспортного средства содержит четыре зубчатых ряда 1-2, 3-4, 5-6, 7-8 постоянного зацепления, трехзвенный дифференциальный механизм 36, две реверсивные обгонные муфты 18, 19 и следящее устройство. Следящее устройство выполнено в виде трех объемных гидропередач 25, 27 и 42. Каждая из гидропередач имеет две гидромашины. Гидромашины 30 и 33 связаны соответственно со звеньями 35 и 38 трехзвенного дифференциального механизма. Гидромашины 24 и 26 соединены посредством обгонных муфт 18 и 19 соответственно с полувалами 11 и 12. Гидромашина 41 кинематически связана с валом 13, имеющим кинематическую связь, со звеном 39 трехзвенного дифференциального механизма и с венцом 14. Гидромашина 45 кинематически связана со звеном 38. Гидромашины 30, 33 и 41 выполнены регулируемыми. Регулятор 49 рабочего объема гидромашины 41 кинематически связан с валом 50 рулевого управления. Повышены тягово-скоростные качества, топливная экономичность и производительность. 1 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 (патент Японии N 5057928, кл. В 60 K 17/20, 1996).

По выходному сигналу блока управления, обрабатывающего сигналы от датчиков 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 возможности машины в случае уменьшения сцепления одного из колес ведущего моста с поверхностью дороги. И, наоборот, при значительном боковом ветре и криволинейном движении или движении по неровному профилю, когда от дифференциала требуются дифференциальные качества, ограничитель будет ограничивать степень дифференциальной работы ведущего и выходных звеньев, что будет ухудшать управляемость машиной и создавать дополнительные потери мощности в ограничителе.

Известен механизм блокировки дифференциала, использованный в устройстве О. П. Пожидаева блокировки дифференциала трансмиссии транспортного средства, содержащий одну гидромашину, один из двух взаимно проворачивающихся элементов которой связан с одним из выходных звеньев дифференциала, а другой – с его ведущим звеном, и другую гидромашину регулируемой производительности с механизмом регулирования, кинематически связанным с рулевым управлением транспортного средства, и приводом через упомянутый дифференциал от трансмиссии транспортного средства, полости нагнетания и всасывания которой соединены с полостями нагнетания и всасывания упомянутой первой гидромашины (авт.св. СССР N 645864, кл. В 60 К 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 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, использованный в самоблокирующемся дифференциале О. П. Пожидаева, содержащий одну гидромашину, вал и корпус которой кинематически связаны со звеньями дифференциала, и другую гидромашину переменной производительности с регулятором рабочего объема, связанным с рулевым управлением транспортного средства, 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, кл. В 60 К 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 четыре зубчатых ряда постоянного зацепления, ведущие шестерни двух первых из которых связаны с соответствующими выходными звеньями дифференциала, а ведомые соединены с соответствующими полувалами, трехзвенный дифференциальный механизм и две реверсивные обгонные муфты, расположенные на соответствующих полувалах (патент России N 2091250, кл. В 60 К 17/16, 1997, вариант по п. 1).

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. Кроме того, по сравнению с прямолинейным движением способность забегающего колеса при повороте транспортного сродства двигаться по неровной поверхности без наступления блокировки дифференциала снижается, а в случае возникновения при этом повышенного буксования отстающего колеса блокировка дифференциала наступает при величине буксования больше заданной предельно допустимой. 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 работать в следящем за углом поворота вала рулевого управления машины режиме, что обеспечивает забегающему колесу при повороте машины такую же способность двигаться по неровной поверхности без наступления блокировки дифференциала, что и при прямолинейном движении, а в случае возникновения при этом повышенного буксования отстающего колеса обеспечивает блокировку дифференциала при его возрастании до заданной предельно допустимой величины, и задавать разный диапазон работы дифференциала в дифференциальном режиме, что позволит 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 механизм блокировки дифференциала транспортного средства, содержащий четыре зубчатых ряда постоянного зацепления, ведущие шестерни двух первых из которых связаны с соответствующими выходными звеньями дифференциала, а ведомые соединены с соответствующими полувалами, трехзвенный дифференциальный механизм и две реверсивные обгонные муфты, расположенные на соответствующих полувалах, снабжен следящим устройством, выполненным в виде трех объемных гидропередач, каждая из которых имеет две гидромашины, последовательно соединенные между собой с образованием замкнутого гидравлического контура, причем первые гидромашины первых двух гидропередач своими одними из двух взаимно проворачивающихся элементов соединены соответственно с первым и вторым звеньями упомянутого дифференциального механизма, а их вторые гидромашины своими одними из двух взаимно проворачивающихся элементов соединены посредством упомянутых обгонных муфт с соответствующими полувалами, первая гидромашина третьей гидропередачи своим одним из двух взаимно проворачивающихся элементов кинематически связана с третьим звеном дифференциального механизма, а ее вторая гидромашина своим одним из двух взаимно проворачивающихся элементов кинематически связана с одним из двух первых звеньев дифференциального механизма, при этом кинематическая связь одного из двух взаимно проворачивающихся элементов первой гидромашины третьей гидропередачи включает третий из упомянутых зубчатых рядов, ведомая шестерня которого связана с этим элементом, а ведущая соединена с валом, имеющим кинематическую связь как с третьим звеном дифференциального механизма посредством четвертого из упомянутых зубчатых рядов, ведущая шестерня которого связана с этим валом, а ведомая – с третьим звеном, так и с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу, а кинематическая связь одного из двух взаимно проворачивающихся элементов второй гидромашины третьей гидропередачи выполнена в виде дополнительного зубчатого ряда, ведущая шестерня которого связана с этим элементом, а ведомая соединена с одним из двух взаимно проворачивающихся элементов первой гидромашины одной из двух первых гидропередач, причем другие из взаимно проворачивающихся элементов всех упомянутых гидромашин закреплены неподвижно, при этом первые гидромашины всех трех гидропередач выполнены с регулируемыми рабочими объемами, причем регулятор рабочего объема первой гидромашины третьей гидропередачи кинематически связан с рулевым управлением транспортного средства с возможностью слежения за углом поворота вала рулевого управления.

Снабжение механизма блокировки следящим устройством, которое следит за углом поворота вала рулевого управления транспортного средства, обеспечивает при повороте машины забегающему колесу такую же способность катиться по неровной поверхности без наступления блокировки дифференциала, что и при прямолинейном движении, а в случае возникновения повышенного буксования отстающего колеса обеспечивает включение блокировки дифференциала, как и при прямолинейном движении, в момент, когда буксование достигнет заданной предельно допустимой величины.

Выполнение следящего устройства в виде трех объемных гидропередач обеспечивает дистанционную передачу энергии через механизм блокировки и тем самым независимость компоновки его частей, плавность изменения при регулировании передач передаточных отношений между венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу и обгонными муфтами.

Выполнение каждой гидропередачи из последовательно соединенных между собой двух гидромашин обеспечивает определенную гидравлическую связь между вращающимися элементами этих гидромашин.

Соединение гидромашин в каждой гидропередаче между собой с образованием замкнутого гидравлического контура делает гидропередачи более компактными.

Соединение первых гидромашин первых двух гидропередач своими одними из двух взаимно проворачивающихся элементов соответственно с первым и вторым звеньями упомянутого дифференциального механизма, а их вторых 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 одним из двух первых звеньев дифференциального механизма и одним из выходных звеньев дифференциала.

Кинематическая связь первой гидромашины третьей гидропередачи своим одним из двух взаимно проворачивающихся элементов с третьим звеном дифференциального механизма, включающая третий из упомянутых зубчатых рядов, ведомая шестерня которого связана с этим элементом, а ведущая соединена с валом, имеющим кинематическую связь как с третьим звеном дифференциального механизма посредством четвертого из упомянутых зубчатых рядов, ведущая шестерня которого связана с этим валом, а ведомая – с третьим звеном, так и с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу, а ее второй гидромашины своим одним из двух взаимно проворачивающихся элементов с одним из двух первых звеньев дифференциального механизма, выполненная в виде дополнительного зубчатого ряда, ведущая шестерня которого связана с этим элементом, а ведомая соединена с одним из двух взаимно проворачивающихся элементов первой гидромашины одной из двух первых гидропередач, обеспечивает постоянную в силовом плане блокировку дифференциального механизма и при прямолинейном движении и при повороте машины, благодаря чему два первых его звена вращаются с определенными скоростями, зависящими от скорости вращения венца ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу и находящимися в определенном соотношении между собой в зависимости от изменения рабочего объема первой гидромашины третьей гидропередачи.

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

Выполнение первых гидромашин всех трех гидропередач с регулируемыми рабочими объемами и с регулятором рабочего объема первой гидромашины третьей гидропередачи, кинематически связанным с рулевым управлением транспортного средства с возможностью слежения за углом поворота вала рулевого управления, обеспечивает возможность изменять в механизме блокировки диапазон работы дифференциала транспортного средства в дифференциальном режиме и корректировать этот диапазон в следящем за углом поворота вала рулевого управления режиме.

Возможность с помощью изменения рабочих объемов первых гидромашин первых двух гидропередач плавно изменять передаточные отношения передач 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, а также возможность при помощи регулятора рабочего объема первой гидромашины третьей гидропередачи, кинематически связанным с рулевым управлением транспортного средства, путем плавного изменения в зависимости от угла поворота вала рулевого управления рабочего объема этой гидромашины изменять передаточное отношение передачи между третьим и одним из двух первых звеньев дифференциального механизма и, следовательно, возможность корректировать при повороте машины 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 и исключить влияние на момент блокировки непрямолинейности пути, 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 чертеже представлена схема механизма блокировки дифференциала.

Механизм блокировки связан с дифференциалом посредством четырех зубчатых пар, состоящих из зубчатых колес 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8. Зубчатые колеса 1 и 3 соединены соответственно с выходными звеньями 9 и 10 дифференциала, связанными соответственно с левым и правым колесами ведущего моста (на чертеже не показаны). Зубчатые колеса 2 и 4 соединены с концами соответствующих полувалов 11 и 12. 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 13, кинематически связанным с венцом 14 ведомой шестерни зубчатой передачи, подводящей ведущий момент к корпусу 15 дифференциала. Таким валом может быть, например, вторичный вал коробки передач, карданный вал или вал ведущей шестерни главной передачи. Другие концы полувалов 11 и 13 связаны соответственно с ведомыми элементами 16 и 17 реверсивных обгонных муфт 18 и 19, ведущие элементы 20 и 21 которых соединены соответственно с валами 22 и 23 второй гидромашины 24 первой гидропередачи 25 и второй гидромашины 26 второй гидропередачи 27. Гидромашины 24 и 26 имеют равные между собой рабочие объемы. Вторая гидромашина 24 связана посредством трубопроводов 28 и 29 последовательно с первой гидромашиной 30 первой гидропередачи с образованием замкнутого гидравлического контура, а вторая гидромашина 26 посредством трубопроводов 31 и 32 связана последовательно с образованием замкнутого гидравлического контура с первой гидромашиной 33 второй гидропередачи. Гидромашины 30 и 33 выполнены с регулируемыми рабочими объемами, которые возможно регулировать в соответствии с заданным режимом работы дифференциала. Вал 34 гидромашины 30 соединен с первым звеном 35 дифференциального механизма 36. Вал 37 гидромашины 33 соединен со вторым звеном 38, а третье звено 39 дифференциального механизма кинематически связано с валом 13 посредством зубчатой пары, состоящей из зубчатых колес 8 и 7, соединенных соответственно с упомянутыми третьим звеном и валом. Зубчатое колесо 6 связано с валом 40 первой гидромашины 41 третьей гидропередачи 42. Зубчатая пара из колес 8 и 7, вал 13 и зубчатая пара из колес 5 и 6 образуют кинематическую связь третьего звена 39 дифференциального механизма и вала 40 первой гидромашины третьей гидропередачи. Первая гидромашина 41 посредством трубопроводов 43 и 44 связана последовательно со второй гидромашиной 45 третьей гидропередачи с образованием замкнутого гидравлического контура. Вал 46 гидромашины 45 посредством дополнительной зубчатой пары, состоящий из зубчатых колес 47 и 48, соединенных соответственно с валами 46 и 37, кинематически связан со звеном 38 дифференциального механизма. Гидромашина 41 выполнена с регулируемым рабочим объемом. Регулятор 49 рабочего объема этой гидромашины имеет кинематическую связь с валом 50 рулевого управления транспортного средства посредством тяги 51, шарнирно соединенной с регуляторам 49 и сошкой 52, имеющей кинематическую связь с упомянутым валом. Объемные гидропередачи 25 и 27, связанные валами 22 и 23 с ведущими элементами 20 и 21 обгонных муфт 18 и 19, а валами 34 и 37 – с первым 35 и вторым 36 звеньями дифференциального механизма 36, объемная гидропередача 42, кинематически связанная валом 40 с третьим звеном 39 дифференциального механизма, а валом 46 – с его вторым звеном 38, и регулятор 49 рабочего объема гидромашины 41, кинематически связанный с рулевым управлением транспортного средства с возможностью слежения за углом поворота вала 50 рулевого управления, образуют следящее устройство 53, обеспечивающее возможность соответствующего изменения скоростей вращения ведущих элементов обгонных муфт в зависимости от угла поворота вала рулевого управления.

Механизм блокировки работает следующим образом.

При движении машины в тяговом режиме прямолинейно и по ровной поверхности, когда от дифференциала, выходные звенья которого вращаются со скоростью, равной скорости вращения его корпуса, не требуется дифференциальный эффект, для обеспечения наибольшей силы тяги устанавливается такой рабочий объем гидромашин 30 и 33, при котором скорости вращения валов 22 и 23 гидромашин 24 и 26 оказываются равными скорости вращения полувалов 11 и 12, кинематически связанных с соответствующими выходными звеньями. В результате скорости вращения ведомых 16 и 17 и ведущих 20 и 21 элементов обгонных муфт 18 и 19 становятся равными между собой, что приводит к блокировке последних. В соответствии с прямолинейным движением, когда угол поворота вала 50 рулевого управления равен нулю, регулятор 49 рабочего объема гидромашины 41, кинематически связанный с валом 50, устанавливает такой рабочий объем этой гидромашины, при котором скорость вращения второго звена 38 дифференциального механизма, кинематически связанного с валом 46 гидромашины 45, оказывается равной скорости вращения третьего звена 39 дифференциального механизма. В результате дифференциальный механизм 36 блокируется, так как два звена его из трех, а именно звенья 38 и 39, оказываются жестко кинематически связанными между собой с передаточным отношением, равным единице, поэтому все три его звена вращаются как одно целое. В этом случае при уменьшении сцепления с опорной поверхностью одного из колес ведущего моста, связанных с выходными звеньями 9 и 10 дифференциала, буксование этого колеса в сравнении с буксованием другого колеса не увеличивается, так как выходные звенья 9 и 10 через зубчатые пары, состоящие из зубчатых колес 1 и 2 и 3 и 4, полувалы 11 и 12, обгонные муфты 18 и 19, гидропередачи 25 и 37, заблокированный дифференциальный механизм 36, зубчатую пару, состоящую из зубчатых колес 8 и 7, и вал 13 оказываются жестко кинематически связанными с венцом 14, а следовательно, и с корпусом 15 дифференциала. Крутящий момент в таком случае передается от корпуса дифференциала на его выходные звенья пропорционально силам сцепления каждого колеса с опорной поверхностью. Для осуществления поворота машины вал 50 рулевого управления поворачивается водителем в соответствующую сторону. При неизменной скорости вращения корпуса 15 дифференциала забегающее колесо ведущего моста, связанное с выходным звеном, например 9, увеличивает свою скорость вращения. Соответственно увеличивается скорость вращения полувала 11 и соединенного с ним ведомого элемента 16 обгонной муфты 18. Отстающее колесо ведущего моста, связанное с выходным звеном, например 10, уменьшает при этом свою скорость вращения. Соответственно уменьшается скорость вращения полувала 12 и соединенного с ним ведомого элемента 17 обгонной муфты 19. Кинематически связанный с валом 50 рулевого управления регулятор 49 уменьшает рабочий объем гидромашины 41, а следовательно, и ее производительность. В результате скорости вращения вала 46 гидромашины 45 и кинематически связанных с ним вала 37 гидромашины 20 и второго звена 38 дифференциального механизма снижаются. При неизменной скорости вращения третьего звена 39 дифференциального механизма, кинематически связанного с корпусом 15 дифференциала транспортного средства, первое звено 35 дифференциального механизма и соединенный с ним вал 34 гидромашины 30 увеличивают свою скорость вращения. Поскольку между звеньями 38 и 39 продолжает действовать жесткая кинематическая связь через объемную гидропередачу 42 с передаточным отношением, определяемым положением регулятора 49 рабочего объема гидромашины 41, дифференциальный механизм 36 в силовом плане остается заблокированным, то есть крутящий момент, приложенный к третьему звену 39, будет распределяться таким механизмом между первым 35 и вторым 38 звеньями пропорционально сопротивлениям со стороны гидромашин 30 и 33. Увеличение скорости вращения вала 34 приводит к увеличению производительности гидромашины 30, а уменьшение скорости вращения вала 37 – к уменьшению производительности гидромашины 33. Вследствие этого скорость вращения вала 22 и соединенного с ним ведущего элемента 20 обгонной муфты 18 возрастает в той же степени, что и скорость ведомого элемента 16, а скорость вращения вала 23 и соединенного с ним ведущего элемента 21 обгонной муфты 19 снижается в той же степени, что и скорость ведомого элемента 17. В результате состояние блокировки обгонных муфт не прекращается и при повороте. Таким образом, при повороте машины дифференциал, обеспечивая с точки зрения кинематики дифференцирующие свойства приводу ведущего моста, сохраняет тяговые возможности такие же, что и при прямолинейном движении.

При прямолинейном движении машины по неpoвной дороге, причем степень неровности может быть различной, водителем уменьшается рабочий объем гидромашин 30 и 33 в зависимости от степени неровности профиля. В результате валы 22 и 23 гидромашин 24 и 26 и соединенные с ними соответственно ведущие элементы 20 и 21 обгонных муфт начнут вращаться медленнее ведомых элементов 16 и 17, что приведет к разблокировке обгонных муфт 18 и 19. Для осуществления поворота машины вал 50 рулевого управления поворачивается водителем в соответствующую сторону. При неизменной скорости вращения корпуса 15 дифференциала забегающее колесо ведущего моста, связанное с выходным звеном, например 10, увеличивает свою скорость вращения. Соответственно увеличивается скорость вращения полувала 12 и соединенного с ним ведомого элемента 17 обгонной муфты 19. Отстающее колесо ведущего моста, связанное с выходным звеном, например 9, уменьшает при этом свою скорость вращения. Соответственно уменьшается скорость вращения полувала 11 и соединенного с ним ведомого элемента 16 обгонной муфты 18. Кинематически связанный с валом 50 рулевого управления регулятор 49 увеличивает рабочий объем гидромашины 41, а следовательно, и ее производительность. В результате скорости вращения вала 46 гидромашины 45 и кинематически связанных с ним вала 37 гидромашины 33 и второго звена 38 дифференциального механизма увеличиваются. При неизменной скорости вращения третьего звена 39 дифференциального механизма, кинематически связанного с корпусом 15 дифференциала транспортного средства, первое звено 35 дифференциального механизма и соединенный с ним вал 34 гидромашины 30 уменьшают свою скорость вращения. Уменьшение скорости вращения вала 34 приводит к уменьшению производительности гидромашины 30, а увеличение скорости вращения вала 37 – к увеличению производительности гидромашины 33. Вследствие этого скорость вращения вала 22 и соединенного с ним ведущего элемента 20 обгонной муфты 18 снижается в той же степени, что и скорость ведомого элемента 16, а скорость вращения вала 23 и соединенного с ним ведущего элемента 21 обгонной муфты 19 возрастает в той же степени, что и скорость ведомого элемента 17. В результате состояние разблокировки обгонных муфт не прекращается и при повороте машины любой возможной крутизны. И при прямолинейном движении и при повороте дифференциал вследствие разблокировки обгонных муфт получает возможность работать в дифференциальном режиме. Колеса, связанные с выходными звеньями 9 и 10, будут иметь возможность, работая в тяговом режиме, проходить неодинаковые отрезки пути, обусловленные неровностью профиля, без скольжения и дополнительного буксования, обеспечивая наилучшие тягово-скоростные возможности, 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 соответствующую объемную гидропередачу из первых двух, дифференциальный механизм 36, который, как отмечалось выше, остается в силовом плане постоянно заблокированным и при прямолинейном движении и при повороте машины, зубчатую пару, состоящую из зубчатых колес 8 и 7, и вал 13 с венцом 14 и, следовательно, с корпусом 15 дифференциала, предотвращая дальнейшее увеличение буксования колеса со сниженным сцеплением. С этого момента дифференциал, позволяя выходным звеньям вращаться с разными скоростями, обусловленными неровностью профиля пути, одновременно будет обеспечивать распределение крутящего момента пропорционально силам сцепления каждого колеса с опорной поверхностью, что обеспечит наилучшие тяговые возможности машине при движении ее по дороге с существенно неровным профилем.

При уменьшении водителем рабочих объемов гидромашин 30 и 33 до нуля их валы 34 и 37 будут вращаться вхолостую, а валы 22 и 23 гидромашин 24 и 26 остановятся, так как жидкость, находящаяся в цилиндрах гидромашин 30 и 33 и соответствующих им трубопроводах 28, 29 и 31, 32, 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 рабочие объемы гидромашин 30 и 33 уменьшаются водителем 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.

Достигаемые в предлагаемом механизме блокировки способность корректировать его кинематические параметры по углу поворота вала рулевого управления и возможность плавного изменения диапазона работы дифференциала в дифференциальном режиме позволяют 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 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 четыре зубчатых ряда постоянного зацепления, ведущие шестерни двух первых из которых связаны с соответствующими выходными звеньями дифференциала, а ведомые соединены соответствующими полувалами, трехзвенный дифференциальный механизм и две реверсивные обгонные муфты, расположенные на соответствующих полувалах, отличающийся тем, что он снабжен следящим устройством, выполненным в виде трех объемных гидропередач, каждая из которых имеет две гидромашины, последовательно соединенные между собой с образованием замкнутого гидравлического контура, причем первые гидромашины первых двух гидропередач своими одними из двух взаимно проворачивающихся элементов соединены соответственно с первым и вторым звеньями упомянутого дифференциального механизма, а их вторые гидромашины своими одними из двух взаимно проворачивающихся элементов соединены посредством упомянутых обгонных муфт с соответствующими полувалами, первая машина третьей гидропередачи своим одним из двух взаимно проворачивающихся элементов кинематически связана с третьим звеном дифференциального механизма, а ее вторая гидромашина своим одним из двух взаимно проворачивающихся элементов кинематически связана с одним из двух первых звеньев дифференциального механизма, при этом кинематическая связь одного из двух взаимно проворачивающихся элементов первой гидромашины третьей гидропередачи включает третий из упомянутых зубчатых рядов, ведомая шестерня которого связана с этим элементом, а ведущая соединена с валом, имеющим кинематическую связь как с третьим звеном дифференциального механизма посредством четвертого из упомянутых рядов, ведущая шестерня которого связана с этим валом, а ведомая – с третьим звеном, так и с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу, а кинематическая связь одного из двух взаимно проворачивающихся элементов второй гидромашины третьей гидропередачи выполнена в виде дополнительного зубчатого ряда, ведущая шестерня которого связана с этим элементом, а ведомая соединена с одним из двух взаимно проворачивающихся элементов первой гидромашины одной из двух первых гидропередач, причем другие из взаимно проворачивающихся элементов всех упомянутых гидромашин закреплены неподвижно, при этом первые гидромашины всех трех гидропередач выполнены с регулируемыми рабочими объемами, причем регулятор рабочего объема первой гидромашины третьей гидропередачи кинематически связан с рулевым управлением транспортного средства с возможностью слежения за углом поворота вала рулевого управления.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 03.03.2001

Номер и год публикации бюллетеня: 35-2002

Извещение опубликовано: 20.12.2002