RU2265766C1 - Latching differential of a wheel transport carrier - Google Patents
Latching differential of a wheel transport carrier Download PDFInfo
- Publication number
- RU2265766C1 RU2265766C1 RU2004112843/11A RU2004112843A RU2265766C1 RU 2265766 C1 RU2265766 C1 RU 2265766C1 RU 2004112843/11 A RU2004112843/11 A RU 2004112843/11A RU 2004112843 A RU2004112843 A RU 2004112843A RU 2265766 C1 RU2265766 C1 RU 2265766C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- differential
- drive
- comparison
- angular
- skidding
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к транспортным средствам и может быть использовано в колесных тракторах, автогрейдерах и автомобилях повышенной проходимости.The invention relates to vehicles and can be used in wheeled tractors, graders and off-road vehicles.
Известен самоблокирующийся дифференциал повышенного трения автомобиля ГАЗ-66 [1], призванный блокировать привод колес ведущего моста при буксовании за счет использования момента трения между полуосевыми шестернями, компенсирующего разность крутящих моментов на полуосях, возникающую за счет разности моментов сил сцепления колес с дорожным покрытием (грунтом).A self-locking limited slip differential of the GAZ-66 car [1] is known, which is designed to block the drive of the wheels of the drive axle when slipping due to the use of the friction moment between the semi-axial gears, which compensates for the difference in torque on the semi-axles arising from the difference in the moments of adhesion of the wheels to the road surface (soil )
Недостатком этого дифференциала является то, что по причине неизбежного межколесного кинематического рассогласования привод оказывается заблокированным практически в течение всего периода движения машины. Последнее обстоятельство приводит к непроизводительным затратам энергии на износ ходовой части и привода.The disadvantage of this differential is that, due to the inevitable interwheel kinematic mismatch, the drive is blocked for almost the entire period of the machine’s movement. The latter circumstance leads to unproductive energy costs for wear of the chassis and drive.
Известен также самоблокирующийся дифференциал колесного транспортного средства, содержащий дифференциальную передачу, центральные колеса которой жестко соединены с полуосями ведущих колес, и блокирующее устройство, которое выполнено в виде сцепной муфты и рабочего органа, содержащего датчики угловой скорости колес, кинематически связанные с полуосями и электрически со схемой измерения и сравнения частного от деления скоростей, выход которой через выпрямитель подключен к сервоприводу, при этом ведущая полумуфта сцепной муфты жестко соединена с водилом, ведомая полумуфта установлена на шлицах одной из полуосей с возможностью осевого перемещения и кинематически связана с сервоприводом [2].Also known is a limited-slip differential of a wheeled vehicle containing a differential gear, the central wheels of which are rigidly connected to the drive axles, and a locking device, which is made in the form of a coupler and a working body, containing wheel speed sensors kinematically connected to the axles and electrically with a circuit measuring and comparing the quotient of the speed division, the output of which through the rectifier is connected to the servo drive, while the drive coupling half of the coupler is rigidly connected to the carrier, the driven coupling half is mounted on the slots of one of the semi-axes with the possibility of axial movement and kinematically connected to the servo drive [2].
Недостатком этого дифференциала является то, что блокирующее устройство срабатывает при снижении скорости транспортного средства (в результате буксования одного из колес) на 20-25%, т.е. с опозданием. В момент срабатывания частота вращения привода соответствует полной скорости машины. Поэтому разгон машины, после включения блокировки, естественно, сопровождается значительными динамическими нагрузками на трансмиссию и привод.The disadvantage of this differential is that the blocking device is activated when the vehicle speed decreases (as a result of slipping of one of the wheels) by 20-25%, i.e. with delay. At the moment of operation, the drive speed corresponds to the full speed of the machine. Therefore, the acceleration of the machine, after turning on the lock, of course, is accompanied by significant dynamic loads on the transmission and drive.
Задача изобретения - повышение быстродействия блокирующего устройства дифференциала.The objective of the invention is to increase the speed of the differential locking device.
Технический результат - снижение динамических нагрузок на трансмиссию и привод и повышение надежности и долговечности машины.The technical result is a reduction in dynamic loads on the transmission and drive and increasing the reliability and durability of the machine.
Это достигается тем, что в самоблокирующемся дифференциале колесного транспортного средства, содержащем дифференциальную передачу, центральные колеса которой соединены жестко с полуосями ведущих колес, и блокирующее устройство, включающее сервопривод, сцепную муфту, ведущая полумуфта которой жестко соединена с водилом, а ведомая установлена на шлицах одной из полуосей с возможностью осевого перемещения и кинематически связана с сервоприводом, и управляющий орган, содержащий схему измерения и сравнения, датчики угловой скорости колес, кинематически связанные с полуосями и электрически со схемой измерения и сравнения, выход которой через выпрямитель подключен к сервоприводу, схема измерения и сравнения дополнительно содержит дифференцирующие звенья и сумматоры угловых ускорений, а электроцепь ее подключения к сервоприводу - усилитель и реле времени, при этом дифференцирующие звенья электрически связаны с датчиками угловой скорости колес.This is achieved by the fact that in a limited-slip differential of a wheeled vehicle containing a differential gear, the central wheels of which are rigidly connected to the axles of the driving wheels, and a blocking device including a servo drive, a coupling coupling, the driving coupling of which is rigidly connected to the carrier, and the driven one is mounted on the splines of one from semi-axes with the possibility of axial movement and kinematically connected with a servo drive, and a control body containing a measurement and comparison circuit, gauges of angular velocity kinematically connected with the semi-axes and electrically with the measurement and comparison circuit, the output of which through the rectifier is connected to the servo drive, the measurement and comparison circuit additionally contains differentiating links and angular acceleration adders, and the circuit of its connection to the servo drive includes an amplifier and a time relay, while differentiating links electrically connected to wheel speed sensors.
Иными словами, орган управления выполнен в виде двух тахометров, непрерывно измеряющих угловые скорости полуосей (центральных колес дифференциала), дифференцирующих звеньев, преобразующих результаты измерения скоростей в ускорения, и устройства сравнения фактически сложившихся ускорений с заданным (критическим) ускорением, которое выше ускорения полуоси при движении машины без буксования и ниже его при буксовании колеса. Критическое (пороговое) значение углового ускорения является функцией от кинематических и динамических параметров машины и дорожных условий движения и определяется аналитически или экспериментально. Критическое значение углового ускорения колеса равно его максимально возможному ускорению при трогании машины без буксования, которое практически равнозначно ускорению при маневрировании.In other words, the control is made in the form of two tachometers that continuously measure the angular velocities of the semi-axes (central differential wheels), differentiating links that convert the results of speed measurements into accelerations, and a device for comparing actual accelerations with a given (critical) acceleration that is higher than the semi-axis acceleration at the movement of the machine without slipping and below it when slipping the wheel. The critical (threshold) value of the angular acceleration is a function of the kinematic and dynamic parameters of the machine and road traffic conditions and is determined analytically or experimentally. The critical value of the angular acceleration of the wheel is equal to its maximum possible acceleration when starting the car without slipping, which is almost equivalent to the acceleration during maneuvering.
Достаточно значительное (в некоторых случаях на порядок и более) различие угловых ускорений колес в различных режимах движения машины объясняется тем, что в режимах движения без буксования (маневрирование, трогание с места) в переходных процессах участвуют все как вращающиеся, так и поступательно движущиеся массы. Поэтому переходные процессы в этих режимах оказываются сравнительно замедленными, ускорение колес сравнительно мало и не превышает заданное (критическое) ускорение. Во время буксования в переходных процессах участвуют только вращающиеся части привода и буксующего узла ведущего моста с буксующим колесом. Все прочие колеса и поступательно движущаяся масса всей машины выпадают из участия в переходных процессах. Следовательно, продолжительность переходных процессов в буксующем узле резко сокращается по времени. Более того, скорости вращающихся частей буксующего узла в дифференциальном приводе возрастают вдвое при остановке не буксующего колеса. Исследования показали, что ускорение буксующего узла возрастает многократно, значительно превышает заданное критическое значение ускорения, и это позволяет получить управляющий сигнал для включения сервопривода сцепной муфты в начальный момент буксования. При сцеплении полумуфт прекращается вращение центрального колеса относительно водила и прекращается относительное вращение ведущих колес, т.е. дифференциал блокируется.A sufficiently significant (in some cases, an order of magnitude or more) difference in the angular accelerations of the wheels in different modes of movement of the machine is explained by the fact that in the modes of movement without slipping (maneuvering, moving away), all both rotating and translationally moving masses participate in transients. Therefore, transients in these modes are relatively slow, the acceleration of the wheels is relatively small and does not exceed the specified (critical) acceleration. During slipping, only the rotating parts of the drive and the skidding assembly of the drive axle with the skidding wheel are involved in transients. All other wheels and the progressively moving mass of the whole machine fall out of participation in transients. Consequently, the duration of the transients in the skidding unit is sharply reduced in time. Moreover, the speed of the rotating parts of the skidding unit in the differential drive doubles when the non-skidding wheel stops. Studies have shown that the acceleration of the slipping unit increases many times, significantly exceeds the specified critical value of acceleration, and this allows you to get a control signal to turn on the coupling servo at the initial moment of slipping. When coupling the coupling halves, the rotation of the central wheel relative to the carrier stops and the relative rotation of the drive wheels, i.e. the differential is blocked.
Управляющий орган содержит также реле времени, «запоминающее» управляющий сигнал на заданное время, по истечении которого сигнал отсутствует и вновь воспроизводится лишь при буксовании любого колеса. Заявляемый дифференциал, по сравнению с прототипом, отличается высоким быстродействием, поскольку наибольшее ускорение буксующего колеса имеет место в начальный момент буксования, и снижается до нуля к моменту окончания переходного процесса. Следовательно, дифференциал заблокируется в момент начала буксования и исключит большие динамические нагрузки на трансмиссию и привод, следовательно, повысит надежность и долговечность машины. Кроме того, своевременное раннее включение блокировки повышает проходимость машины в тяжелых дорожных ситуациях.The governing body also contains a time relay, a “memorizing” control signal for a predetermined time, after which the signal is absent and is reproduced again only when slipping any wheel. The claimed differential, in comparison with the prototype, is characterized by high speed, since the greatest acceleration of the slipping wheel takes place at the initial moment of slipping, and decreases to zero by the time the transition process ends. Therefore, the differential is locked at the moment of slipping and eliminates large dynamic loads on the transmission and drive, therefore, it will increase the reliability and durability of the machine. In addition, timely early activation of the lock increases the car's patency in difficult traffic situations.
На фиг.1 представлен заявляемый дифференциал, который содержит главную (1, 2) и дифференциальную (3, 4) передачи и блокирующее устройство, включающее сцепную муфту и управляющий орган. Ведущая полумуфта 5 сцепной муфты жестко связана с водилом 6, а ведомая полумуфта 7 с помощью подвижного шлицевого соединения 8 с полуосью 9 или 10 (по выбору). Управляющий орган содержит датчики угловой скорости колеса в виде тахометров 11 и 12, кинематически связанных с полуосями 9 и 10, схему измерения и сравнения углового ускорения колес с заданным критическим значением, включающую дифференцирующие звенья 13 и 14, преобразующие угловые скорости ω1 и ω2 в угловые ускорения ε1 и ε2, которые с помощью сумматоров 15 и 16 сравниваются с заданным критическим ускорением εкр, диоды 17 и 18, усилители 19 и 20 и реле времени 21, а также сервопривод 22. Последний при помощи вилки 23 кинематически связан с ведомой полумуфтой 7. Вилка 23 снабжена пружиной 24, обеспечивающей нормально разомкнутое состояние муфты (5, 7) при отсутствии управляющего сигнала на сервоприводе 22.Figure 1 presents the inventive differential, which contains the main (1, 2) and differential (3, 4) gears and a locking device, including a coupler and a control body. The leading coupling half 5 of the coupling coupling is rigidly connected to the carrier 6, and the driven coupling half 7 using a movable spline connection 8 with a half shaft 9 or 10 (optional). The governing body contains wheel angular velocity sensors in the form of tachometers 11 and 12, kinematically connected to the axles 9 and 10, a circuit for measuring and comparing the angular acceleration of the wheels with a given critical value, including differentiating links 13 and 14 that convert the angular velocities ω 1 and ω 2 into angular accelerations ε 1 and ε 2 , which are compared using the adders 15 and 16 with a given critical acceleration ε cr , diodes 17 and 18, amplifiers 19 and 20 and a time relay 21, as well as a servo drive 22. The latter is connected kinematically with a plug 23 to half-driven ftoy 7. The plug 23 is equipped with a spring 24, providing a normally open state of the coupling (5, 7) in the absence of a control signal on the servo drive 22.
Дифференциал работает следующим образом.The differential works as follows.
Ситуация 1. Начало движения и маневрирование машины без буксования.Situation 1. The beginning of movement and maneuvering of the car without slipping.
Значения угловых ускорений ε1, ε2 в этих условиях движения машины ниже критического значения εкр (равного максимально возможному ускорению, имеющему место при всех видах движения без буксования), поскольку в переходных процессах участвуют все как вращающиеся массы, так и поступательно движущаяся масса всей машины в целом. Переходные процессы в этом случае протекают замедленно, сигналы рассогласования Δε=ε-εкр<0 и, благодаря наличию диодов 17, 18, на сервопривод 22 не поступают. Под действием пружины 24 муфта (5, 7) разомкнута и дифференциал разблокирован. Привод моста работает в дифференциальном режиме.The values of the angular accelerations ε 1 , ε 2 under these conditions of movement of the machine are below the critical value ε cr (equal to the maximum possible acceleration that occurs with all types of motion without slipping), since all the rotating masses and the progressively moving mass of the whole cars in general. Transients in this case proceed slowly, the mismatch signals Δε = ε-ε cr <0 and, due to the presence of diodes 17, 18, do not enter the servo drive 22. Under the action of the spring 24, the clutch (5, 7) is open and the differential is unlocked. The drive axle operates in differential mode.
Ситуация 2. Сложные дорожные условия движения. Буксование, например, правого колеса.Situation 2. Difficult road traffic conditions. Skidding, for example, of the right wheel.
Из участия в переходных процессах выпадают поступательно движущаяся масса всей машины в целом и значительная часть вращающихся масс. Время переходных процессов многократно сокращается, следовательно, многократно возрастает угловое ускорение ε1 правого колеса и превышает заданное критическое значение ускорения εкр. Сигнал рассогласования Δε1=ε1-εкр>0 (больше нуля), диод 17 пропускает сигнал на усилитель 19, который далее через реле времени 21 поступает на сервопривод 22. Последний, преодолевая сопротивление пружины 24, перемещает полумуфту 7 по шлицам 8, и полумуфты 5 и 7, сцепляясь, блокируют водило 6 с центральным колесом 4. Иными словами, дифференциал блокируется. При этом сигнал рассогласования Δε1 становится равным нулю. Во избежание «звонкового» эффекта работы блокирующего устройства реле времени «запоминает» на некоторое (заданное) время управляющий сигнал U. По истечении заданного времени управляющий сигнал становится равным нулю U=0. Сервопривод 22 обесточивается, под действием пружины 24 муфта 5, 7 расцепляется и дифференциал разблокируется. Он заблокируется вновь, если произойдет пробуксовка любого из колес.The progressive moving mass of the whole machine and a significant part of the rotating masses fall out of participation in transients. The time of transients is reduced many times, therefore, the angular acceleration ε 1 of the right wheel increases many times and exceeds the specified critical value of the acceleration ε cr . The mismatch signal Δε 1 = ε 1 -ε cr > 0 (greater than zero), the diode 17 passes the signal to the amplifier 19, which then passes through the time relay 21 to the servo drive 22. The latter, overcoming the resistance of the spring 24, moves the coupling half 7 along the slots 8, and the coupling halves 5 and 7, mating, block the carrier 6 with the central wheel 4. In other words, the differential is blocked. In this case, the mismatch signal Δε 1 becomes equal to zero. In order to avoid the “ringing” effect of the operation of the blocking device, the time relay “remembers” the control signal U for some (set) time. After the set time has passed, the control signal becomes zero U = 0. The servo 22 is de-energized, under the action of the spring 24, the coupling 5, 7 is disengaged and the differential is unlocked. It will be blocked again if any of the wheels slip.
Ситуация 3. Задний ход.Situation 3. Reverse.
При движении задним ходом работа блокирующего устройства ничем не отличается от работы при движении вперед, поскольку датчики 11, 12 не реагируют на реверс, а реагируют лишь на частоту импульсов (на угловую скорость вращения полуосей 9 и 10).When reversing, the operation of the locking device is no different from working when moving forward, since the sensors 11, 12 do not respond to reverse, but only respond to the frequency of the pulses (angular speed of rotation of the axles 9 and 10).
Источники информации.Information sources.
1. Технический паспорт автомобиля ГАЗ-66 (аналог).1. Technical passport of the car GAZ-66 (analogue).
2. Патент RU №2162974. Самоблокирующийся дифференциал колесного транспортного средства (прототип).2. Patent RU No. 2162974. Self-locking differential of a wheeled vehicle (prototype).
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004112843/11A RU2265766C1 (en) | 2004-04-26 | 2004-04-26 | Latching differential of a wheel transport carrier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004112843/11A RU2265766C1 (en) | 2004-04-26 | 2004-04-26 | Latching differential of a wheel transport carrier |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2265766C1 true RU2265766C1 (en) | 2005-12-10 |
Family
ID=35868720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004112843/11A RU2265766C1 (en) | 2004-04-26 | 2004-04-26 | Latching differential of a wheel transport carrier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2265766C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2445534C2 (en) * | 2010-06-23 | 2012-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" | Self-locking differential of wheeled transport facility |
| RU2445533C2 (en) * | 2006-12-13 | 2012-03-20 | СКАНИА СВ АБ (пабл) | Automotive differential locking control device |
| RU176726U1 (en) * | 2017-06-06 | 2018-01-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Автогрейдер" | Motor grader |
-
2004
- 2004-04-26 RU RU2004112843/11A patent/RU2265766C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2445533C2 (en) * | 2006-12-13 | 2012-03-20 | СКАНИА СВ АБ (пабл) | Automotive differential locking control device |
| RU2445534C2 (en) * | 2010-06-23 | 2012-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" | Self-locking differential of wheeled transport facility |
| RU176726U1 (en) * | 2017-06-06 | 2018-01-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Автогрейдер" | Motor grader |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101262601B1 (en) | Electromagnetic locking differential assembly | |
| GB1583655A (en) | Transfer case for automotive vehicles | |
| CN108312846B (en) | Method for operating a motor vehicle with selectable all-wheel drive | |
| US6676555B2 (en) | Cone friction clutch | |
| US4875698A (en) | Power transmitting system for a four-wheel drive vehicle | |
| CN105805280A (en) | Central transfer case used for automobile full-time four-wheel-drive system | |
| GB2454027A (en) | Electric vehicle with limited slip differential | |
| JP2000313242A (en) | Torque transmission joint | |
| RU2265766C1 (en) | Latching differential of a wheel transport carrier | |
| Patankar et al. | Design and development of a transmission system for an all terrain vehicle | |
| US20230124568A1 (en) | Planetary gear train automatic limited slip differential | |
| GB2057987A (en) | Vehicle transmission | |
| CN101886695A (en) | Slip-limiting differential mechanism with noncircular bevel gear | |
| JPS601030A (en) | Drive force transmission for four wheel drive car | |
| CN111853201A (en) | Overrunning differential mechanism | |
| US20080164084A1 (en) | Locking Differential For Electric Golf Cars And Utility Vehicles | |
| CN212672352U (en) | Overrunning differential mechanism | |
| RU2162974C2 (en) | Self-locking differential of wheeled transport vehicle | |
| Lewis et al. | Limited slip differentials | |
| CN111237426B (en) | Method for controlling a tandem bridge assembly | |
| CN1487222A (en) | Anti-skid differential with adaptive speed ratio | |
| JPS58178040A (en) | Diff lock apparatus | |
| RU2091644C1 (en) | Antislip differential | |
| CN2553193Y (en) | Variable transmission ration slide-limiting differential mechanism assembly | |
| CN107839477B (en) | Sliding sleeve type anti-slip driving axle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060427 |