RU173594U1 - Механизм принудительной электромеханической блокировки дифференциала редуктора моста автомобиля - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к автомобилестроению, в частности, к трансмиссиям транспортных средств, и может быть применена во всех трансмиссиях транспортных средств, где требуется дифференциал, для передачи крутящего момента от главной передачи к полуосям и позволяет им вращаться с разной скоростью и на неровностях дороги, и при маневрах автомобилей, вездеходов и тракторов.Технической задачей полезной модели является создание механизма принудительной блокировки дифференциала редуктора моста автомобиля с электромеханическим приводом включения, обладающего высокой степенью надежности и длительным ресурсом работы, без снижения прочности конструкции дифференциала, и одновременно повышающего проходимость транспортного средства и безопасность движения автомобиля.Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом решении механизм снабжен неподвижной шлицевой муфтой, а дифференциал редуктора включает шарниры равных угловых скоростей - правый и левый, на правом из которых со стороны ведомой шестерни жестко установлена неподвижная шлицевая муфта, подвижная муфта включения механизма принудительной блокировки посредством шлицевого соединения установлена на корпусе дифференциала, причем подвижная муфта установлена с возможностью осевого перемещения и осевого взаимодействия с неподвижной шлицевой муфтой, для чего привод перемещения подвижной муфты снабжен пружинным толкателем, поводок мотор-редуктора привода перемещения подвижной муфты закреплен на ведомой гайке, установленной на выходном валу мотор-редуктора, а пружинный толкатель шарнирно соединен с поводком мотор-редуктора привода перемещения подвижной муфты с одной стороны, а с другой стороны пружинный толкатель шарнирно соединен с вилкой включения, причем пружинный толкатель охвачен пружиной, которая установлена на нем с возможностью сжатия посредством воздействия на нее линейного перемещения поводка мотор-редуктора. 1 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Полезная модель относится к автомобилестроению, в частности к трансмиссиям транспортных средств, и может быть применена во всех трансмиссиях транспортных средств, где требуется дифференциал, для передачи крутящего момента от главной передачи к полуосям и позволяет им вращаться с разной скоростью и на неровностях дороги, и при маневрах автомобилей, вездеходов и тракторов.

В настоящее время широкое распространение получили полноприводные легковые автомобили с высоким уровнем комфортабельности. Их эксплуатация в сложных дорожных условиях требует удобства управления трансмиссией, обеспечивающей различные режимы движения, такие как: движение на повышенной или пониженной передаче, с заблокированным или разблокированным дифференциалом.

Известен самоблокирующийся дифференциал транспортного средства (патент РФ № 2319875, F16H 48/20, 2007 г.), содержащий приводной корпус, в котором соосно друг другу размещены связанные с полуосями полуосевые элементы, имеющие на внешней поверхности винтовые канавки противоположного направления спирали, тела качения в виде шариков, заполняющих цепочкой выполненный в приводном корпусе, по меньшей мере, один замкнутый канал, часть которого вскрыта для погружения сегментов шариков в винтовые канавки, замкнутый канал в продольном сечении выполнен прямоугольным со скругленными внешними углами, поперечное сечение ветвей прямоугольного замкнутого канала равно диаметру шариков, а количество шариков в канале нечетное.

К недостаткам данного дифференциала следует отнести низкую надежность конструкции, связанную с выполнением прямоугольного замкнутого канала. Прямые внутренние углы прямоугольного замкнутого канала и прямоугольный участок на внешней стенке переходного канала при движении цепочки шариков из переходных каналов в возвратный канал или в рабочую канавку приводят к торможению цепочки шариков. Это вызывает повышенное трение шариков с внешней стенкой замкнутого канала, а именно с внешней стенкой переходных каналов и стенками в местах сопряжения крышек и корпуса (в зоне соединения переходных каналов с возвратным каналом), а также с внутренней стенкой замкнутого канала в углах перегородки между возвратным каналом и рабочей канавкой, что приводит к износу шариков, истиранию стенок переходных каналов, вызывающих возникновение зазора между шариками и удлинение цепочки шариков. Кроме того, при выходе из переходных каналов в полость между рабочей канавкой и винтовыми канавками полуосевых элементов шарики ударяются друг с другом и в торец полуосевых элементов, что приводит к износу и разрушению не только шариков и полуосевых элементов, но и механизма дифференциала в целом.

Такая конструкция самоблокирующегося дифференциала сказывается на проходимости транспортного средства, значительно снижает ресурс его работы и, как следствие, сказывается на безопасности движения.

Известен дифференциал с принудительной блокировкой для транспортного средства (патент РФ № 2304243, В60К 17/16, 2007 г.), содержащий размещенные в корпусе шестерни с полуосями, взаимодействующие между собой посредством сателлитов, и блокирующее устройство, выполненное в виде последовательно взаимодействующих между собой кольцевого переключателя, связанного с приводом и установленного на корпусе дифференциала с возможностью осевого перемещения по его поверхности, и расположенных внутри осей сателлитов толкателей, передающих усилие элементов, а также блокировочных элементов, взаимодействующих с профилем радиальных проточек, выполненных на торцевых передних поверхностях шестерен, в дифференциал дополнительно введены пружинные вставки и упругий ограничитель блокировочных элементов, а радиальные проточки на торцевых передних поверхностях шестерен выполнены в виде проточек с волновым профилем, число которых кратно двум, при этом пружинные вставки установлены между корпусом дифференциала и торцевыми тыльными поверхностями каждой из шестерен, а упругий ограничитель блокировочных элементов размещен между торцевыми передними поверхностями шестерен и установлен враспор с блокировочными элементами, причем внешняя поверхность упругого ограничителя блокировочных элементов имеет профиль, совпадающий с профилем блокировочных элементов. Передающие усилие элементы внутри осей сателлитов выполнены в виде набора шариков, пружинные вставки выполнены в виде тарельчатых пружин, упругий ограничитель блокировочных элементов выполнен в виде разрезного пружинного кольца, привод, с которым связан кольцевой переключатель, выполнен в виде шагового электродвигателя.

К недостаткам данной конструкции относится возможность заклинивания блокировочных шариков после полной блокировки дифференциала, так как отсутствует сила, возвращающая шарики. Также к недостаткам относится невозможность получить коэффициент блокировки, равный единице, вследствие того, что пружины не могут передать достаточное усилие для блокировки полуосевых шестерен между собой. Механическое включение блокировки приводит к быстрому износу деталей участвующих в блокировке, снижая ресурс работы непосредственно дифференциала.

Известна система управления блокировкой дифференциала ведущего моста колесного транспортного средства (патент РФ №246060, В60К 17/16, 2005 г.), содержащая источник давления текущей среды с редукционным клапаном, распределитель, управляемый от рулевого колеса и ручной тяги и сообщенный с управляющей полостью муфты блокирования, образованной корпусом этой муфты и подвижной перегородкой, связанной с нажимным диском, а также фрикционными дисками. Система снабжена двухкамерным диафрагменным цилиндром, состоящим из упомянутой управляющей полости, образованной корпусом муфты блокирования и подвижной перегородкой, и дополнительной диафрагменной камеры, имеющей свою управляющую полость, размещенную соосно и последовательно относительно управляющей полости муфты блокирования, причем подвижная перегородка последней связана с нажимным диском посредством штока, жестко соединенного одним своим концом с этим нажимным диском и установленного с возможностью взаимодействия посредством закрепленного на другом его конце опорного фланца с диафрагмой дополнительной диафрагменной камеры, а своей средней частью проходящего через центральную часть подвижной перегородки и жестко связанного с опорной шайбой, установленной с возможностью взаимодействия с этой перегородкой, при этом управляющая полость дополнительной диафрагменной камеры сообщена с распределителем, выполненным трехпозиционным, избирательно обеспечивающим связь упомянутых управляющих полостей со сливной магистралью и редукционным клапаном, выполненным регулируемым.

Данная система обеспечивает при прямолинейном движении транспортного средства высокий и низкий уровни блокировки. Однако для получения высокого уровня блокировки в муфте блокирования необходимо соединить элементы жесткого соединения корпуса и фрикционных дисков между собой, что потребует предварительной остановки транспортного средства и приведет к снижению его средней скорости. Недостатком такой системы является также то, что при повороте рулевого колеса на определенный угол происходит полное автоматическое выключение блокировки дифференциала. Но поскольку в тяговом режиме движения с небольшой скоростью при повороте транспортного средства забегающее колесо ведущего моста под действием возникающей поперечной составляющей нагрузки на крюке частично разгружается от нормальной нагрузки, при разблокированном дифференциале происходит увеличение скорости вращения и буксования этого колеса и соответствующее снижение скорости отстающего колеса. В результате снижается и скорость машины. Такое же явление наблюдается и при неодинаковых коэффициентах сцепления колес. Колесо с ухудшенным сцеплением при разблокированном дифференциале увеличивает скорость вращения и буксование, а колесо с нормальным сцеплением снижает свою скорость. В результате скорость транспортного средства и производительность снижаются.

Наличие в системе управления блокировкой дифференциала текучей среды с ее утечками в трубопроводах и в источнике давления текучей среды значительно снижает ресурс работы не только системы блокировки, но и дифференциала в целом, снижает потребность применения системы блокировки, разработанной с использованием гидравлики.

Известен механизм блокировки межколесного дифференциала транспортного средства (патент РФ № 93745, В60К 17/16, 2010 г.), принятый заявителем за прототип. Он содержит коробку дифференциала, которая состоит из двух чашек: правой и левой по ходу движения автомобиля, крестовину, на которой установлены шестерни-сателлиты с возможностью свободного вращения, находящиеся в зацеплении с полуосевыми шестернями правого и левого колеса, полуоси, свободно проходящие через отверстие в коробке дифференциала и входящие в зацепление с полуосевой шестерней, при этом на полуоси со стороны правой чашки коробки дифференциала посредством шлицевого соединения установлена подвижная муфта с нарезанными зубьями на первом ее торце, выполненными с возможностью взаимодействия с зубьями, нарезанными на торце правой чашки коробки дифференциала, а привод подвижной муфты является электромеханическим приводом включения, выполненным из мотор-редуктора, поводка, закрепленного на выходном валу редуктора и передающего крутящий момент на соединенную с ним посредством штифтов поворотную муфту, сидящую на неподвижной относительно мотор-редуктора полой оси и осуществляющую воздействие на шатун, а далее через пуансон и пружину на толкатель с вилкой и поводок включения, воздействующий на второй торец подвижной муфты, кроме этого шлицы на полуоси, где установлена муфта, выполнены удлиненными на величину хода.

Однако заложенное в механизме блокировки торцевое зубчатое зацепление зубьев подвижной муфты с торцевыми зубьями левой чашки коробки дифференциала имеет существенные ограничения по прочности и моменту. Это обусловлено тем, что длина торцевых зубьев на коробке дифференциала ограничена с внутренней стороны отверстием, необходимым для установки полуоси, а с внешней стороны - диаметром отверстия внутренней обоймы подшипника коробки дифференциала.

Кроме того, в процессе эксплуатации происходит неизбежный износ зубьев торцевого соединения, при котором происходит скругление профиля зубьев, вследствие этого значительно увеличивается сила, вектор которой направлен на самопроизвольное расцепление соединения. Для учета этого фактора приходится применять электромеханический привод включения блокировки с увеличенным усилием фиксации соединения, что, в свою очередь, увеличивает габариты самого электромеханического привода.

Технической задачей полезной модели является создание механизма принудительной блокировки дифференциала редуктора моста автомобиля с электромеханическим приводом включения, обладающего высокой степенью надежности и длительным ресурсом работы, без снижения прочности конструкции дифференциала, и одновременно повышающего проходимость транспортного средства и безопасность движения автомобиля.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом решении механизм снабжен неподвижной шлицевой муфтой, а дифференциал редуктора включает шарниры равных угловых скоростей правый и левый, на правом из которых со стороны ведомой шестерни жестко установлена неподвижная шлицевая муфта, подвижная муфта включения механизма принудительной блокировки посредством шлицевого соединения установлена на корпусе дифференциала, причем подвижная муфта установлена с возможностью осевого перемещения и осевого взаимодействия с неподвижной шлицевой муфтой, для чего привод перемещения подвижной муфты снабжен пружинным толкателем, поводок мотор-редуктора привода перемещения подвижной муфты закреплен на ведомой гайке, установленной на выходном валу мотор-редуктора, а пружинный толкатель шарнирно соединен с поводком мотор-редуктора привода перемещения подвижной муфты с одной стороны, а с другой стороны пружинный толкатель шарнирно соединен с вилкой включения, причем пружинный толкатель охвачен пружиной, которая установлена на нем с возможностью сжатия посредством воздействия на нее линейного перемещения поводка мотор-редуктора.

Кроме того, привод перемещения подвижной муфты размещен внутри картера моста, а мотор-редуктор привода перемещения подвижной муфты размещен в собственном корпусе, который закреплен снаружи картера редуктора моста автомобиля.

Технический результат от использования предлагаемого решения заключается в том, что в отличие от прототипа, где блокируют дифференциал перемещением подвижной муфты по шлицам полуоси до зацепления зубьев подвижной муфты, нарезанным на первом ее торце, с торцевыми зубьями чашки коробки дифференциала, то есть в прототипе блокировку дифференциала осуществляют посредством торцевого соединения, в предлагаемом же решении шлицы подвижной муфты полностью охватывают шлицевую поверхность неподвижной шлицевой муфты в момент блокировки дифференциала. При этом мост автомобиля в заявленном решении выполнен ведущим, а дифференциал редуктора этого моста выполнен с шарнирами равных угловых скоростей правым и левым, на правом из которых со стороны ведомой шестерни жестко установлена неподвижная шлицевая муфта. Охватывающий характер взаимодействия подвижной шлицевой муфты с неподвижной шлицевой муфтой позволяет значительно увеличить прочность и надежность полученного шлицевого соединения, увеличить длительность ресурса работы без снижения прочности и надежности конструкции дифференциала и получить максимальный передаваемый крутящий момент за счет увеличения длины контакта (зацепления) шлицев подвижной муфты со шлицами неподвижной шлицевой муфты. Кроме того, в случае износа шлицевого соединения подвижной муфты и неподвижной шлицевой муфты в процессе эксплуатации не возникает сил, направленных на самопроизвольное разблокирование за счет одностороннего действия пружинного толкателя, что позволяет использовать управляющий электропривод с минимальным тяговым усилием и габаритами.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема дифференциала с механизмом принудительной электромеханической блокировки дифференциала редуктора моста автомобиля;

на фиг. 2 - блок-схема управления переключением блокировки дифференциала редуктора моста.

Механизм принудительной электромеханической блокировки дифференциала редуктора моста автомобиля включает привод, в состав которого входит мотор-редуктора 1, работой которого управляет электронный блок управления 2, включаемый электрическим переключателем 3. Причем электрический переключатель 3 и электронный блок управления 2 размещены в панели приборов автомобиля, а мотор-редуктор 1 привода переключения блокировки дифференциала, а именно привода перемещения подвижной муфты, размещен в собственном корпусе и закреплен снаружи картера 4 редуктора моста автомобиля.

Дифференциал редуктора моста автомобиля размещен в картере 4. Как и все дифференциалы, он содержит шестерни-сателлиты 5 и 6, которые установлены с возможностью свободного вращения и находятся в постоянном зацеплении с шестернями 7 и 8 приводов правого и левого колеса (по чертежу). Шестерни 7 и 8 жестко установлены на шлицевых наконечниках корпусов шарниров равных угловых скоростей (ШРУС) правого 9 и левого 10 приводов правого и левого колеса соответственно (по чертежу). Каждый из шлицевых наконечников корпусов ШРУС свободно проходит через отверстия в корпусе дифференциала, а приводы соединены со ступицами для установки и закрепления колес.

В привод дифференциала редуктора моста автомобиля входят ведущая шестерня 11 главной передачи и ведомая шестерня 12, установленная на корпусе дифференциала 13. На правой стороне корпуса дифференциала 13 со стороны ведомой шестерни 12 привода дифференциала выполнено шлицевое соединение 14, на котором установлена подвижная муфта 15 включения механизма принудительной блокировки дифференциала редуктора моста автомобиля. На шлицевом наконечнике корпуса правого 9 шарнира равных угловых скоростей (ШРУС) со стороны ведомой шестерни 12 жестко установлена неподвижная шлицевая муфта 16.

Привод перемещения подвижной муфты 15 включает мотор-редуктор 1, на выходном валу 17 которого установлена ведомая гайка 18, а на ведомой гайке 18 закреплен поводок 19 мотор-редуктора 1 привода перемещения подвижной муфты 15. Кроме того, привод перемещения подвижной муфты 15 снабжен пружинным толкателем 20, который шарнирно соединен с поводком 19 мотор-редуктора 1, и содержит вилку включения 21, которая находится в постоянном контакте с подвижной муфтой 15. Пружинный толкатель 20 шарнирно соединен с поводком 19 мотор-редуктора 1 привода перемещения подвижной муфты 15 с одной стороны, а с другой стороны шарнирный толкатель 20 шарнирно соединен с вилкой включения 21. Пружинный толкатель 20 охвачен пружиной 22, которая установлена на нем с возможностью сжатия посредством воздействия на нее линейного перемещения поводка 19 мотор-редуктора 1.

В исходном положении подвижная муфта 15 размещена в крайнем левом положении и полностью находится на шлицах шлицевого соединения 14 и не взаимодействует с неподвижной шлицевой муфтой 16, а в крайнем правом положении имеет возможность одновременного зацепления со шлицами неподвижной шлицевой муфты 16 и шлицами шлицевого соединения 14, выполненными на корпусе дифференциала 13 со стороны ведомой шестерни 12 привода дифференциала.

Механизм принудительной блокировки дифференциала редуктора моста работает следующим образом.

Электрический переключатель 3 переводят в положение - включение блокировки дифференциала. И электронный блок управления 2 работой принудительной блокировки дифференциала редуктора моста подает кратковременное напряжение на привод осевого перемещения подвижной муфты 15, а именно, мотор-редуктору 1 и приводит во вращение его выходной вал 17. При этом вращение выходного вала 17 осуществляют против часовой стрелки, которое перемещает в осевом направлении вправо ведомую гайку 18 и закрепленный на ней поводок 19, который посредством шарнирно соединенного с ним пружинного толкателя 20, сжимает пружину 22, которая, в свою очередь, посредством вилки включения 21 также в осевом направлении воздействует на подвижную муфту 15. В свою очередь, подвижная муфта 15, сдвигаясь от осевого воздействия вправо, соединяется своей правой стороной со шлицами неподвижной шлицевой муфты 16, оставаясь при этом своей левой стороной на шлицах шлицевого соединения 14, такое положение подвижной муфты 15 блокирует вращение шестерни 7 относительно ведомой шестерни 12, тем самым блокируя работу дифференциала. Длина хода и усилие пружины 22 рассчитаны таким образом, чтобы осевое усилие перемещения и в крайнем положении продолжало воздействовать на пружинный толкатель 20, препятствуя самопроизвольному смещению подвижной муфты 15 в обратном направлении, то есть самопроизвольной разблокировке дифференциала.

Отключение блокировки дифференциала осуществляют переводом электрического переключателя 3 в положение - отключено. И сразу электронный блок управления 2 подает кратковременное напряжение обратной полярности на мотор-редуктор 1, вращение выходного вала 17 которого осуществляют по часовой стрелке. Это вращение перемещает в осевом направлении ведомую гайку 18 влево и закрепленный на ней поводок 19, который посредством шарнирно соединенного с ним пружинного толкателя 20, сжимает пружину 22, которая посредством вилки включения 21 в осевом направлении воздействует на подвижную муфту 15. В свою очередь, подвижная муфта 15, сдвигаясь от осевого воздействия влево, выходит из зацепления со шлицами неподвижной шлицевой муфты 16, освобождая вращение шестерни 7 относительно ведомой шестерни 12, тем самым разблокируя дифференциал. В разблокированном состоянии дифференциала, в крайнем левом положении подвижной муфты 15, усилие пружины 22 продолжает также воздействовать на вилку включения 21, препятствуя самопроизвольному смещению подвижной муфты 15 вправо, то есть самопроизвольному блокированию дифференциала.

Таким образом, в отключенном положении блокировки подвижная муфта полностью располагается на шлицах корпуса дифференциала, вследствие чего привод правого колеса может свободно вращаться относительно дифференциала. При включении электропривода подвижная муфта перемещается в осевом направлении и одной стороной входит в зацепление с неподвижной шлицевой муфтой, при этом вторая сторона остается на шлицах шлицевого соединения, в таком положении привод правого колеса не может вращаться относительно дифференциала, то есть дифференциал заблокирован.

Использование предлагаемого технического решения позволило создать механизм принудительной блокировки дифференциала редуктора моста автомобиля с электромеханическим приводом включения, обладающий высокой степенью надежности и длительным ресурсом работы без снижения прочности конструкции дифференциала, и одновременно способствующий повышению проходимости транспортного средства и безопасности движения автомобиля.

Предлагаемая схема блокировки дифференциала автомобиля позволяет с минимальными трудностями переоборудовать неблокируемый ведущий мост в блокируемый и тем самым повысить проходимость автомобиля. Данный механизм обладает повышенной степенью унификации, то есть возможностью применения его на ряде серийных ведущих мостов транспортных средств с минимальными доработками мостов. Также немаловажное значение имеет количество деталей в механизме. В данном случае в блокировке дифференциала участвует небольшое количество деталей, что придает механизму простоту и надежность.

Claims (2)

1. Механизм принудительной электромеханической блокировки дифференциала редуктора моста автомобиля, содержащего корпус, установленные в корпусе шестерни-сателлиты с возможностью свободного вращения и находящиеся в зацеплении с шестернями, жестко установленными на полуосях правого и левого колеса, установленную на корпусе дифференциала ведомую шестерню привода дифференциала, подвижную муфту включения механизма принудительной блокировки,установленную посредством шлицевого соединения на одной из полуосей, привод перемещения которой включает вилку и поводок включения, мотор-редуктор, поводок, закрепленный на выходном валу мотор-редуктора, установленную на выходном валу мотор-редуктора ведомую гайку, отличающийся тем, что он снабжен неподвижной шлицевой муфтой, а дифференциал редуктора включает шарниры равных угловых скоростей - правый и левый, на правом из которых со стороны ведомой шестерни жестко установлена неподвижная шлицевая муфта, подвижная муфта включения механизма принудительной блокировки посредством шлицевого соединения установлена на корпусе дифференциала, причем подвижная муфта установлена с возможностью осевого перемещения и осевого взаимодействия с неподвижной шлицевой муфтой, для чего привод перемещения подвижной муфты снабжен пружинным толкателем, поводок мотор-редуктора привода перемещения подвижной муфты закреплен на ведомой гайке, установленной на выходном валу мотор-редуктора, а пружинный толкатель шарнирно соединен с поводком мотор-редуктора привода перемещения подвижной муфты с одной стороны, а с другой стороны пружинный толкатель шарнирно соединен с вилкой включения, причем пружинный толкатель охвачен пружиной, которая установлена на нем с возможностью сжатия посредством воздействия на нее линейного перемещения поводка мотор-редуктора.

2. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что привод перемещения подвижной муфты размещен внутри картера моста, а мотор-редуктор привода перемещения подвижной муфты размещен в собственном корпусе, который закреплен снаружи картера редуктора моста автомобиля.

Images