EA019324B1

EA019324B1 - Способ управления распределением крутящих моментов в автомобильном дифференциале и механический дифференциал

Info

Publication number: EA019324B1
Application number: EA201101551A
Authority: EA
Inventors: Сергей Николаевич Абрамец
Original assignee: Сергей Николаевич Абрамец
Priority date: 2011-10-25
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2014-02-28
Also published as: EA201101551A1

Abstract

Настоящее изобретение относится к способам управления распределением крутящих моментов в механическом дифференциале, содержащем планетарную передачу, посредством передачи дополнительного входного крутящего момента на сателлит планетарной передачи, а также к механическому дифференциалу, в котором реализован указанный способ. Предложен способ управления распределением крутящих моментов, в котором, основываясь на схеме классического дифференциала, содержащего планетарную передачу, передают основной входной крутящий момент от основного источника крутящего момента через водило планетарной передачи, по меньшей мере через один сателлит планетарной передачи и солнечные шестерни планетарной передачи на первый и второй выходные валы с распределением этого входного крутящего момента на первый и второй выходные крутящие моменты, приложенные к первому и второму выходным валам дифференциала соответственно. Способ управления распределением крутящих моментов дополнительно заключается в передаче по меньшей мере одного дополнительного входного крутящего момента по меньшей мере от одного дополнительного источника крутящего момента непосредственно на указанный по меньшей мере один сателлит планетарной передачи.

Description

(57) Настоящее изобретение относится к способам управления распределением крутящих моментов в механическом дифференциале, содержащем планетарную передачу, посредством передачи дополнительного входного крутящего момента на сателлит планетарной передачи, а также к механическому дифференциалу, в котором реализован указанный способ. Предложен способ управления распределением крутящих моментов, в котором, основываясь на схеме классического дифференциала, содержащего планетарную передачу, передают основной входной крутящий момент от основного источника крутящего момента через водило планетарной передачи, по меньшей мере через один сателлит планетарной передачи и солнечные шестерни планетарной передачи на первый и второй выходные валы с распределением этого входного крутящего момента на первый и второй выходные крутящие моменты, приложенные к первому и второму выходным валам дифференциала соответственно. Способ управления распределением крутящих моментов дополнительно заключается в передаче по меньшей мере одного дополнительного входного крутящего момента по меньшей мере от одного дополнительного источника крутящего момента непосредственно на указанный по меньшей мере один сателлит планетарной передачи.

019324 Β1

019324 В1

Область техники

Настоящее изобретение относится к способам управления распределением крутящих моментов в механическом дифференциале, содержащем планетарную передачу, путем передачи дополнительного входного крутящего момента на сателлит планетарной передачи, а также к механическому дифференциалу, в котором реализован указанный способ.

Уровень техники

Механические дифференциальные механизмы нашли широкое применение в автомобилестроении. Обычно их располагают на ведущей оси автомобиля для разделения основного входного крутящего момента на выходные крутящие моменты, прикладываемые к ведущим колесам автомобиля. Дифференциал на основе планетарной передачи позволяет распределять основной входной крутящий момент на два равных выходных крутящих момента. Такой дифференциал получил название свободного дифференциала.

Свободный дифференциал обладает недостатком, состоящим в том, что при ухудшении сцепления колес с дорогой, например в условиях бездорожья, возможно возникновение разности угловых скоростей между ведущими колесами, что приводит к резкому снижению полезного крутящего момента, прикладываемого к ведущим колесам от двигателя и снижению проходимости автомобиля. Для предотвращения этого недостатка были разработаны блокируемые дифференциалы с управляемым или с неуправляемым коэффициентом блокировки (фрикционные, самоблокируемые и пр.). Повышенное внутреннее трение или блокировка препятствует возникновению больших значений разности угловых скоростей между забегающим и отстающим колесами, что существенно увеличивает проходимость и динамику разгона автомобиля. В то же время блокируемые дифференциалы ухудшают маневренность и поворачиваемость автомобиля, оказывая негативное влияние на устойчивость автомобиля при прохождении поворота.

В настоящее время существуют устройства, позволяющие управлять распределением крутящих моментов между полуосями в зависимости от дорожных условий и режима движения автомобиля. Управление распределением крутящих моментов выполняет специализированная система управления. Такие устройства получили название активных дифференциалов.

Одним из примеров активного дифференциала является активный дифференциал АУС, разработанный компанией компании МйкиЫкЫ и описанный в заявке на патент США И8 2010234158. Такой дифференциал основан на схеме классического дифференциала, но дополнительно содержит повышающий и понижающий редукторы на каждую полуось, а также управляемые фрикционные сцепления, расположенные на каждой полуоси. Включением сцеплений управляет электроника по сигналам от датчиков скорости автомобиля, датчиков угловых скоростей каждого колеса, датчика положения акселератора, датчика угла поворота рулевых колес и пр. Таким образом, посредством управления фрикционными сцеплениями повышающего или понижающего редукторов блок управления может заставить одну полуось вращаться быстрее или медленнее другой. Величина дополнительного крутящего момента регулируется изменением степени проскальзывания сцеплений. Использование такого довольно сложного механизма оправдано значительным повышением устойчивости и управляемости автомобиля при прохождении поворотов, а также увеличенной проходимостью автомобиля при движении по бездорожью. Однако наличие большого количества компонентов, необходимых для осуществления данного технического решения, увеличивает сложность, стоимость и габаритные размеры механизма, что сдерживает его широкое применение в автомобилестроении.

Проблемы существующих активных дифференциалов, известных из уровня техники, заключаются в том, что они сильно уходят от схемы классического дифференциала или сильно ее усложняют, делая ее громоздкой, дорогостоящей и сложной в реализации. Активный дифференциал, основанный на схеме, сильно отличающейся от классической, требует серьезных изменений в процессе производства, применения дополнительных деталей, зачастую ранее не применявшихся в механизмах такого типа, что влечет за собой дополнительные затраты на переоснащение производственной лини и на проектирование, а так же необходимость проведения большого количества испытаний. С другой стороны, усложнение дифференциала, основанного на классической схеме, с большим количеством дополнительных компонентов делает конструкцию сложной, приводит к серьезным увеличениям габаритов и веса механизма, а так же увеличивает его стоимость.

Сущность изобретения

Задачей данного изобретения является разработка способа управления распределением крутящих моментов в механическом дифференциале, и устройства, построенного на основе этого способа, которое бы обеспечивало работу в следующих режимах: в режиме свободного дифференциала, в режиме гидравлической блокировки с изменяемым коэффициентом блокировки, в режиме активного дифференциала. Устройство должно основываться на классической схеме дифференциала с планетарной передачей, быть выполнено с возможностью переключения между указанными режимами, обладать низкой стоимостью, простой и компактной конструкцией.

Указанная задача решена благодаря предложенному способу управления распределением крутящих моментов, в котором, основываясь на схеме классического дифференциала, содержащем планетарную передачу, передают основной входной крутящий момент от основного источника крутящего момента

- 1 019324 через водило планетарной передачи, по меньшей мере через один сателлит планетарной передачи и солнечные шестерни планетарной передачи на первый и второй выходные валы с распределением этого входного крутящего момента на первый и второй выходные крутящие моменты, приложенные к первому и второму выходным валам дифференциала соответственно. Способ управления распределением крутящих моментов дополнительно включает этап регулировки сопротивления дросселей гидравлической схемы механического дифференциала по командам системы управления, при этом гидравлическая схема содержит по меньшей мере два гидрораспределителя, соединенных между собой по мостовой схеме, по меньшей мере два регулируемых дросселя, установленных в диагонали моста, и по меньшей мере один гидромотор, установленный в указанной диагонали между указанными по меньшей мере двумя регулируемыми дросселями.

Преимуществом данного способа является передача дополнительного крутящего момента непосредственно на указанный по меньшей мере один сателлит, где он суммируется с крутящим моментом на выходных валах или вычитается из него и изменяет закон распределения моментов в симметричном дифференциале. Такой способ управления распределением крутящих моментов делает конструкцию простой, компактной и не требует ухода от схемы классического дифференциала с планетарной передачей, в отличие от технических решений, известных из уровня техники.

Указанная задача также решена благодаря тому, что в механический дифференциал, содержащий планетарную передачу, содержащую водило, по меньшей мере один сателлит и солнечные шестерни и выполненную с возможностью передачи основного входного крутящего момента от основного источника крутящего момента на первый и второй выходные валы с распределением этого входного крутящего момента на первый и второй выходные крутящие моменты, приложенные к первому и второму выходным валам дифференциала соответственно, дополнительно включает гидравлическую схему, содержащую по меньшей мере два гидрораспределителя, соединенных между собой по мостовой схеме, по меньшей мере два регулируемых дросселя, установленных в диагонали указанной мостовой схемы, и по меньшей мере один гидромотор, установленный в указанной диагонали между указанными по меньшей мере двумя регулируемыми дросселями.

Предложенный дифференциал обеспечивает управление распределением входного крутящего момента с возможностью работы дифференциала в следующих режимах: в режиме свободного дифференциала, в режиме гидравлической блокировки с изменяемым коэффициентом блокировки и в режиме активного дифференциала. При этом предложенный дифференциал основывается на классической схеме дифференциала с планетарной передачей, выполнен с возможностью переключения между указанными режимами, обладает низкой стоимостью, простой и компактной конструкцией по сравнению с известными аналогами.

Преимущественным будет применение системы управления, выполненной с возможностью передачи по меньшей мере одного управляющего сигнала на указанный по меньшей мере один гидрораспределитель для управления распределением крутящих моментов между выходными валами и/или для блокировки указанного по меньшей мере одного сателлита посредством предотвращения поворота вала указанного по меньшей мере одного гидрораспределителя. Такая система управления позволяет дифференциалу работать в любом режиме: в свободном режиме, в режиме блокировки с изменяемым коэффициентом блокировки или в активном режиме, с обеспечением возможности переключения между указанными режимами.

Обычно указанная планетарная передача является передачей с цилиндрическим зацеплением или с коническим зацеплением. Такие передачи наиболее часто применяют в автомобильных дифференциалах.

В некоторых вариантах реализации указанный по меньшей мере один гидрораспределитель расположен внутри или снаружи корпуса дифференциала.

Устройство, разработанное на основе предлагаемого способа, возможно использовать на безрельсовом механическом транспортном средстве, таком как автомобиль. В одном из вариантов реализации указанное транспортное средство является переднеприводным или заднеприводным, а указанный дифференциал расположен на межколесной ведущей оси. В случае, когда указанное транспортное средство является полноприводным, целесообразно расположение указанного дифференциала на одной межколесной оси или на обеих межколесных осях и/или в качестве межосевого дифференциала.

Обычно указанный по меньшей мере один гидрораспределитель выполнен с возможностью передачи указанного по меньшей мере одного дополнительного входного крутящего момента таким образом, что при разности угловых скоростей ведущих колес транспортного средства обеспечено такое распределение основного входного крутящего момента, что один из указанных выходных крутящих моментов, приложенный к отстающему колесу, возрастает, а другой из указанных выходных крутящих моментов, приложенный к забегающему колесу, уменьшается с обеспечением работы дифференциала в режиме гидравлической блокировки с увеличением проходимости; или наоборот, один из указанных выходных крутящих моментов, приложенный к отстающему колесу, уменьшается, а другой из указанных выходных крутящих моментов, приложенный к забегающему колесу, возрастает с обеспечением работы дифференциала в активном режиме.

В различных вариантах реализации гидромотор может быть гидравлическим реверсивным регули

- 2 019324 руемым мотором-насосом любого типа с соответствующими характеристиками. В данном описании рассмотрен вариант реализации устройства на основе гидравлических шестеренчатых реверсивных моторнасосов, используемых в качестве гидрораспределителя.

Другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут понятны из нижеследующего подробного описания возможных вариантов его реализации, приведенных со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображена кинематическая и гидравлическая схемы симметричного цилиндрического дифференциала с шестеренчатым гидравлическим реверсивным мотором-насосом, используемым в качестве дополнительного источника крутящего момента.

На фиг. 2 изображена схема, показанная на фиг. 1, при работе указанного дифференциала в активном режиме при увеличении крутящего момента на правом колесе.

На фиг. 3 изображена схема, показанная на фиг. 1, при работе указанного дифференциала в активном режиме при увеличении крутящего момента на левом колесе.

На фиг. 4 изображена кинематическая схема конического симметричного свободного дифференциала.

На фиг. 5 изображена схема окружных усилий и моментов, приложенных к звеньям конического симметричного дифференциала, изображенного на фиг. 4.

На фиг. 6 изображен один из вариантов реализации изобретения на основе цилиндрического дифференциала.

На фиг. 7 изображен один из вариантов реализации изобретения на основе конического дифференциала.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

В качестве вариантов возможной реализации устройства на основе предложенного способа приведены варианты реализации изобретения на основе гидравлических приводов, используемых в качестве дополнительного источника крутящего момента, приложенного к сателлитам дифференциала.

В первом варианте реализации устройства за основу конструкции могут быть взяты устройства, описанные в патентах США 1229548, 4272993, 4630505, где представлены устройства на основе цилиндрической схемы дифференциала с гидравлической блокировкой. Шестерни, которые связывают пары сателлитов друг с другом, являются гидравлическими шестеренчатыми насосами. Гидравлическое сопротивление при покачивании жидкости через дроссельные отверстия гидросистемы препятствует свободному вращению сателлитов и блокирует дифференциал.

При подведении к гидравлическим насосам дополнительной гидравлической мощности от внешнего источника насосы обращаются в гидромоторы, крутящий момент ту от которых приложен к сателлитам дифференциала, что позволяет изменять закон распределения крутящих моментов в свободном дифференциале.

Кинематическая и гидравлическая схемы устройства представлены на фиг. 1. Симметричный цилиндрический дифференциал СО содержит главную передачу, состоящую из хвостовика Ζ0 и коронной шестерни Ζ1. Полуосевые шестерни Ζ3 связаны между собой парами сателлитов Ζ2, оси которых расположены в корпусе дифференциала СО (водиле) и вращаются вместе с коронной шестерней Ζ1. Сателлиты в каждой паре связаны друг с другом через шестерни связи Ζ4, Ζ5, которые, в свою очередь, образуют шестеренчатые гидравлические моторы М1-Мп, где η - число пар сателлитов (гидромоторы должны быть реверсивные регулируемые, могут быть другого типа с подходящими характеристиками).

Гидравлическая схема представлена в упрощенном виде с приведением только основных элементов. Схема имеет в своем составе гидравлический насос Р1 с приводом от двигателя автомобиля либо от главной передачи, регулируемые дроссели Ό1, Ό2, Ό3, гидравлические трехходовые распределители с нейтральным положением С1, С2, кольцевые уплотнительные переходы 01, 02 для передачи потока гидравлической жидкости с неподвижных элементов схемы на вращающийся корпус (водило) дифференциала и вращающиеся гидромоторы.

Система управления принимает информацию от датчиков: положения педали акселератора, тормоза, угловых скоростей вращения колес, угла поворота рулевых колес и пр. На основе принятой информации система управления производит расчет необходимых угловых скоростей и крутящих моментов для каждого ведущего колеса и вырабатывает управляющие воздействия на элементы управления механизмом: С1, С2, Ό1, Ό2, Ό3 для реализации рассчитанных параметров распределения крутящих моментов на ведущих колесах автомобиля.

Возможность управления распределением крутящих моментов в дифференциале определяется подведением дополнительного крутящего момента к сателлитам дифференциала.

Как известно, баланс внешних моментов, действующих на дифференциал, будет равен тотст + гпзаб = т1 ; тотст - тзаб = тг. (1) где т отст, т заб - крутящие моменты на отстающем и забегающем колесах соответственно; т1 - крутящий момент, подведенный от двигателя и приведенный к коронной шестерне Ζ1;

- 3 019324 тг - суммарный момент внутренних сил трения, возникающий при наличии разности угловых скоростей вращения полуосей, при этом угловая скорость вращения сателлита юс^0.

Последовательно складывая и вычитая эти уравнения, получают тотст = 0,5 (гп1 + тг); тзаб = 0,5 (т1 — тг); (2)

Отношение моментов есть коэффициент блокировки дифференциала

Кд = тотст / тзаб = (πτί + тг) / (т1 — тг) (3)

Так, для свободного дифференциала тт»0,05т1. Следовательно, Кд=1,1. Для дифференциалов с механической блокировкой Кд=3-4.

Для гидравлической блокировки Кд пропорционален квадрату угловой скорости вращения сателлита и изменяется от 1 до 4, так как тг=а(юс)²; где а - параметр гидросистемы; юс -угловая скорость вращения сателлита.

Как видно из приведенных выражений (2), крутящий момент на отстающем колесе больше, чем на забегающем, причем эта разница тем больше, чем больше суммарный момент трения внутренних сил тг, т.е. коэффициент блокировки Кд.

Такие характеристики дифференциала положительно проявляются при езде по бездорожью, когда на буксующем (забегающем) колесе крутящий момент уменьшается, а на отстающем колесе, имеющем лучшее сцепление с дорогой, увеличивается. Однако этот эффект ухудшает устойчивость и управляемость автомобиля при движении автомобиля по дороге с твердым покрытием.

Так как закон распределения моментов в классическом дифференциале определяется в основном величиной суммарного момента сил трения, приведенного к сателлитам, то благодаря его увеличению или уменьшению с помощью подведения к сателлитам дополнительного управляющего крутящего момента ту определенного направления и величины имеется возможность блокировать дифференциал или сделать его активным.

В механизме, построенном на основе предлагаемого способа управления распределением крутящих моментов с помощью дополнительного источника крутящего момента ту требуемого направления и величины, приложенного к сателлитам, происходит перераспределение основных крутящих моментов. По командам системы управления на забегающем колесе крутящий момент становиться равен (и даже больше), чем на отстающем в соответствии с выражениями тотст = 0,5 (т1 + тг - ту); тзаб = 0,5 (т1 - тг + ту); (4) где ту - управляющий крутящий момент от дополнительного источника крутящего момента.

Таким образом, подведение дополнительного крутящего момента ту к сателлитам дифференциала в соответствии с выражениями (4) позволяет реализовать активный режим работы дифференциала. Подведение ту другого направления блокирует дифференциал в соответствии с выражениями тотст = 0,5 (т1 + тг + ту); тзаб = 0,5 (т1 - тг - ту). (5)

Эффект перераспределения крутящих моментов будет присутствовать и при равенстве угловых скоростей вращения полуосей, когда тг=0. Следовательно, можно утверждать, что подведение к сателлитам классического дифференциала дополнительного управляющего крутящего момента ту того или иного направления смещает симметрию дифференциала в ту или другую сторону.

Для оценки возможности технической реализации устройства на основе предложенного способа управления распределением крутящих моментов ниже приведена оценка максимальной величины управляющего крутящего момента ту_тах по сравнению с крутящим моментом т1, приложенным к главной передаче от двигателя. Анализ проведен на основе схемы конического симметричного свободного дифференциала, кинематическая схема которого представлена на фиг. 4.

Шестерни Ζ0, Ζ1 образуют главную передачу, коронная шестерня Ζ1 передает крутящий момент т1 от главной передачи на корпус дифференциала (водило), на осях которого расположены сателлиты Ζ2. Сателлиты передают крутящий момент на полуосевые шестерни Ζ3.

На фиг. 5 представлена схема окружных усилий и моментов, приложенных к звеньям конического симметричного дифференциала.

Пусть дифференциал находится в состоянии равновесия, т.е. ю_ъ=ю_р=ю1, угловая скорость вращения сателлита юс=0.

Условия равновесия сателлита как равноплечего рычага имеют вид

Ει.=0,5Ε1 ГП5’=Е1.Г5 (6)

Е₽=0,5Е1 ГП5”=ЕрГ5 где Ε1 - окружная сила, действующая со стороны сателлитов на крестовину и равная силе, приложенной со стороны главной передачи;

Е_ъ, Ер - суммарные окружные силы, действующие на сателлит со стороны полуосевых шестерен;

тД т, - крутящие моменты сил от полуосевых шестерен, стремящиеся повернуть сателлит вокруг своей оси;

- 4 019324 (7) г, - средний делительный радиус сателлита.

Следовательно, условия равновесия сателлита можно записать как

откуда

Гь’Ер

Условия равновесия полуосевых шестерен можно записать как

где т_ъ, т_Р - крутящие моменты на левой и правой полуосях соответственно;

г₁ - средний делительный радиус полуосевой шестерни (в симметричном дифференциале радиусы обеих шестерен равны между собой).

Рассмотрим предельный случай работы автомобильного дифференциала, когда одно колесо теряет сцепление с дорогой (например, правое). При этом сила реакции вывешенного колеса (без учета сил трения в механизме): Е_Р=0.

Следовательно

При этом сателлит начинает вращаться с угловой скоростью шс.

Для того чтобы сателлит оставался неподвижным, необходимо приложить к нему дополнительный входной крутящий момент, равный по величине и направлению т,. Назовем его управляющий момент ту.

Определим величину этого момента относительно момента, приложенного к главной передаче т1. Как следует из условий равновесия сателлита (6)

Из условия равновесия полуосевых шестерен (8) следует

где отношение есть передаточное отношение между полуосевой шестерней и сателлитом. Для симметричного дифференциала выполняются следующие условия:

где Ид - передаточное отношение дифференциала, откуда следует, что в симметричном дифференциале крутящие моменты на полуосях равны друг другу (без учета влияния сил трения). Следовательно, можно записать

Подставив выражение (15) в (11), получим

Откуда

Таким образом, из выражения (17) следует, что максимальный управляющий крутящий момент ту, приложенный к сателлитам и необходимый для полной блокировки дифференциала, в 2Ц раз меньше крутящего момента т1, подведенного от двигателя к главной передаче. При соответствующем выборе значения величина максимального управляющего крутящего момента будет иметь приемлемую величину, позволяющую выбрать соответствующий дополнительный источник крутящего момента, подходящий по габаритным, мощностным, весовым и прочим параметрам. В реальных условиях работы дифференциала разность угловых скоростей вращения полуосей невелика, поэтому требуемый управляющий крутящий момент ту и, соответственно, затраты мощности на управление будут существенно ниже.

Введение управляющего крутящего момента позволяет скомпенсировать уменьшение крутящего

- 5 019324 момента т_ъ на забегающем колесе и даже увеличить его более 0,5т1. По оценкам ведущих автопроизводителей, достаточно увеличение крутящего момента на забегающем (внешнем к повороту) колесе на 5% для получения эффекта активного дифференциала. При этом на отстающем колесе крутящий момент т_Руменьшится на такую же величину.

Все вышесказанное позволяет сделать вывод о возможности физической реализации предлагаемого дифференциала. Он состоит из технологически отлаженных в изготовлении узлов, что предполагает его относительно невысокую стоимость и возможность быстрого освоения в производстве.

Дифференциал по данному варианту реализации изобретения может быть установлен как на ведущей оси автомобиля с задним приводом или с передним приводом, так и на автомобиле с полным приводом на ведущих осях и в качестве межосевого дифференциала.

Режимы работы дифференциала

Предлагаемый способ управления распределением крутящих моментов позволяет реализовать следующие режимы работы дифференциала.

1. Режим 1 свободного симметричного дифференциала: ту=0, распределение крутящих моментов в соответствии с выражениями (2).

2. Режим 2 блокированного дифференциала: распределение крутящих моментов в соответствии с выражениями (5).

3. Режим 3 активного дифференциала: распределение крутящих моментов в соответствии с выражениями (4).

Гидронасос Р1 поддерживает в системе рабочее давление Рраб. Далее рабочая жидкость протекает через гидрораспределитель С1, по плечам моста 2-6 и 3-7, через гидрораспределитель С2, дроссель Ό3, далее в расширительный бак (на схеме не показан) и подается на вход гидронасоса Р1. Регулируемый дроссель Ό3 на выходе гидрораспределителя С2 поддерживает в системе рабочее давление в необходимых пределах. В случае работы гидронасоса Р1 от главного привода для обеспечения протекания жидкости в одном направлении независимо от направления вращения хвостовика необходимо использование 4клапанной схемы гидронасоса Р1. Гидрораспределители С1, С2 трехходовые, имеют нейтральное положение, при котором проходные сечения обоих каналов одинаковые. Перемещение регулирующего золотника из нейтрального положения увеличивает проходное сечение одного плеча и уменьшает проходное сечение другого.

Режим 1. Режим свободного дифференциала.

Гидрораспределители С1, С2 установлены в нейтральное положение, регулируемые дроссели Ό1, Ό2, Ό3 полностью открыты. Гидронасос Р1 перекачивает гидравлическую жидкость через элементы гидросистемы под минимальным давлением с минимальными потерями мощности. Потоки жидкости и давления в плечах моста одинаковы, следовательно, гидромоторы М1-Мп не развивают крутящие моменты, сателлиты Ζ2 совместно с шестернями гидромоторов Ζ4, Ζ5 имеют возможность свободно вращаться в обе стороны под действием внешних моментов.

Таким образом, дифференциал работает как свободный с небольшим коэффициентом блокировки.

Режим 2. Режим дифференциала с гидравлическим сопротивлением и регулируемым коэффициентом блокировки.

Наличие в диагонали моста регулируемых дросселей Ό1, Ό2 позволяет реализовать режим гидравлической блокировки дифференциала с регулируемым коэффициентом блокировки. Этот режим реализуется при уменьшении проходных сечений регулируемых дросселей Ό1, Ό2 по командам системы управления. В этом режиме свободному вращению сателлитов препятствует сопротивление гидравлической жидкости, которое пропорционально квадрату угловой скорости вращения сателлитов и проходному сечению дросселей.

Режим 3. Режим активного дифференциала.

В режиме активного дифференциала система управления принимает информацию от датчиков (угловых скоростей вращения каждого колеса, угла поворота рулевых колес, положения педали акселератора и пр.), рассчитывает необходимые угловые скорости и тяговые моменты для каждого колеса для заданной траектории движения автомобиля и выдает управляющие воздействия на исполнительные элементы - гидрораспределители С1, С2 дифференциала для реализации схемы распределения крутящих моментов между колесами в каждый данный момент времени.

На фиг. 2 представлена работа дифференциала в активном режиме, при увеличении крутящего момента на правом колесе.

Блок управления воздействует на гидрораспределители С1 и С2, проходные сечения каналов 1-3 и 6-8 увеличиваются, каналов 1-2 и 7-8 уменьшаются. При этом происходит разбалансировка диагонали моста, в канале 5 давление увеличивается, а в канале 4 уменьшается. Основной поток жидкости протекает по каналам 1-3-5-4-6-8. Гидромоторы начинают вырабатывать крутящий момент ту соответствующего направления и величины, который передается на сателлиты Ζ2, суммируется с основным крутящим моментом от главной передачи и увеличивает крутящий момент тР на правом колесе. На левом, отстающем колесе ту вычитается из основного момента и уменьшает т_р на такую же величину.

На фиг. 3 представлена работа дифференциала в активном режиме, при увеличении крутящего мо

- 6 019324 мента на левом колесе.

При этом жидкость протекает по каналам 1-2-4-5-7-8. Гидромоторы вырабатывают крутящий момент ту другого направления, при этом увеличивается крутящий момент т_ъ на левом колесе, на правом колесе крутящий момент т_Р пропорционально уменьшается.

Таким образом, система управления воздействует на гидрораспределители С1, С2, выводит их из нейтрального положения, при этом происходит разбалансирование мостовой схемы, гидромоторы развивают крутящий момент, переменный по направлению и величине. Мостовая схема позволяет выполнять регулировку крутящего момента плавно, в широком диапазоне от 0 до ±ту_тах.

На фиг. 6 показан вариант реализации изобретения на основе цилиндрического дифференциала. Основной входной крутящий момент передается через хвостовик Ζ0 на шестерню Ζ1, и далее, через четыре пары связанных сателлитов Ζ3. Пары связаны между собой через шестерни Ζ4, Ζ5, которые одновременно являются гидромоторами, расположенными снаружи.

На фиг. 7 показан вариант реализации изобретения на основе конического дифференциала. В данном варианте реализации изобретения основной входной крутящий момент также передается через хвостовик (не показан) на шестерню Ζ1, и далее через одну пару сателлитов Ζ3, связанных друг с другом через шестерни гидронасоса Ζ4, Ζ5, на выходные валы. Так как оси сателлитов смещены относительно оси полуосевой шестерни, то данные шестерни имеют друг с другом косозубое зацепление, а передача является гипоидной. Гидромотор Ζ4, Ζ5 расположен внутри дифференциала между полуосевыми шестернями. Рабочие каналы 4, 5 гидравлической схемы подключены к вращающемуся корпусу дифференциала и гидромотору через кольцевые уплотнения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ управления распределением крутящих моментов в механическом дифференциале, содержащем планетарную передачу, согласно которому передают основной входной крутящий момент от основного источника крутящего момента через водило планетарной передачи, по меньшей мере через один сателлит планетарной передачи и солнечные шестерни планетарной передачи на первый и второй выходные валы с распределением этого входного крутящего момента на первый и второй выходные крутящие моменты, приложенные к первому и второму выходным валам дифференциала соответственно, отличающийся тем, что дополнительно регулируют сопротивление дросселей гидравлической схемы механического дифференциала по командам системы управления, причем указанная гидравлическая схема включает по меньшей мере два гидрораспределителя, соединенных между собой по мостовой схеме, по меньшей мере два регулируемых дросселя, установленных в диагонали моста, и по меньшей мере один гидромотор, установленный в указанной диагонали между указанными по меньшей мере двумя регулируемыми дросселями.
2. Способ по п.1, согласно которому дополнительно подают по меньшей мере один управляющий сигнал от системы управления на указанные по меньшей мере два гидрораспределителя для управления распределением крутящих моментов между выходными валами и/или для блокировки указанного по меньшей мере одного сателлита посредством предотвращения поворота вала указанного по меньшей мере одного гидромотора.
3. Способ по п.1, в котором планетарная передача является передачей с цилиндрическим зацеплением или с коническим зацеплением.
4. Способ по п.1, в котором указанный дифференциал установлен на безрельсовом механическом транспортном средстве, таком как автомобиль.
5. Способ по п.4, в котором транспортное средство является переднеприводным или заднеприводным, а указанный дифференциал расположен на межколесной ведущей оси.
6. Способ по п.4, в котором транспортное средство является полноприводным, а указанный дифференциал расположен на одной из межколесных осей или на обеих межколесных осях и/или в качестве межосевого дифференциала.
7. Способ по п.5 или 6, в котором указанный по меньшей мере один дополнительный входной крутящий момент передают таким образом, что при разности угловых скоростей ведущих колес транспортного средства обеспечено такое распределение основного входного крутящего момента, что один из указанных выходных крутящих моментов, приложенный к отстающему колесу, возрастает, а другой из указанных выходных крутящих моментов, приложенный к забегающему колесу, уменьшается с обеспечением работы дифференциала в режиме гидравлической блокировки с увеличением проходимости; или наоборот, один из указанных выходных крутящих моментов, приложенный к отстающему колесу, уменьшается, а другой из указанных выходных крутящих моментов, приложенный к забегающему колесу, возрастает с обеспечением работы дифференциала в активном режиме.
8. Способ по п.1, в котором гидромотор является гидравлическим реверсивным регулируемым мотором-насосом.
9. Способ по п.1, в котором гидромотор является шестеренчатым гидравлическим реверсивным мотором-насосом.

- 7 019324
10. Механический дифференциал для осуществления способа по пп.1-9, содержащий планетарную передачу, содержащую водило, по меньшей мере один сателлит и солнечные шестерни и выполненную с возможностью передачи основного входного крутящего момента от основного источника крутящего момента на первый и второй выходные валы с распределением этого входного крутящего момента на первый и второй выходные крутящие моменты, приложенные к первому и второму выходным валам дифференциала соответственно, отличающийся тем, что он дополнительно включает гидравлическую схему, содержащую по меньшей мере два гидрораспределителя, соединенных между собой по мостовой схеме, по меньшей мере два регулируемых дросселя, установленных в диагонали указанной мостовой схемы, по меньшей мере один гидромотор, установленный в указанной диагонали между указанными по меньшей мере двумя регулируемыми дросселями, и систему управления, выполненную с возможностью регулирования указанных дросселей.
11. Дифференциал по п.10, в котором система управления выполнена с возможностью передачи по меньшей мере одного управляющего сигнала на указанный по меньшей мере один гидромотор для управления распределением крутящих моментов между выходными валами и/или для блокировки указанного по меньшей мере одного сателлита посредством предотвращения поворота вала указанного по меньшей мере одного гидромотора.
12. Дифференциал по п.10, в котором указанная планетарная передача является передачей с цилиндрическим зацеплением или с коническим зацеплением.
13. Дифференциал по п.10, в котором указанный по меньшей мере один дополнительный источник крутящего момента расположен внутри или снаружи корпуса дифференциала.
14. Дифференциал по п.10, в котором указанный дифференциал установлен на безрельсовом механическом транспортном средстве, таком как автомобиль.
15. Дифференциал по п.14, в котором указанное транспортное средство является переднеприводным или заднеприводным, а указанный дифференциал расположен на межколесной ведущей оси.
16. Дифференциал по п.14, в котором указанное транспортное средство является полноприводным, а указанный дифференциал расположен на одной межколесной оси или на обеих межколесных осях и/или в качестве межосевого дифференциала.
17. Дифференциал по п.15 или 16, в котором указанный по меньшей мере один гидромотор выполнен с возможностью передачи указанного по меньшей мере одного дополнительного входного крутящего момента таким образом, что при разности угловых скоростей ведущих колес транспортного средства обеспечено такое распределение основного входного крутящего момента, что один из указанных выходных крутящих моментов, приложенный к отстающему колесу, возрастает, а другой из указанных выходных крутящих моментов, приложенный к забегающему колесу, уменьшается или наоборот: один из указанных выходных крутящих моментов, приложенный к отстающему колесу, уменьшается, а другой из указанных выходных крутящих моментов, приложенный к забегающему колесу, возрастает.
18. Дифференциал по п.10, в котором гидромотор является гидравлическим реверсивным регулируемым мотором-насосом.
19. Дифференциал по п.10, в котором гидромотор является шестеренчатым гидравлическим реверсивным мотором-насосом.
20. Применение дифференциала по пп.10-19 на безрельсовом механическом транспортном средстве, таком как автомобиль, электромобиль, автобус или трактор.
21. Применение по п.20, в котором указанное транспортное средство является переднеприводным или заднеприводным, а указанный дифференциал расположен на межколесной ведущей оси.
22. Применение по п.21, в котором указанное транспортное средство является полноприводным, а указанный дифференциал расположен на одной межколесной оси или на обеих межколесных осях и/или в качестве межосевого дифференциала.