RU2551052C2 - Transmission with hydraulic interaxle and interwheel differential links with automatically controlled interlocking modes for high cross-country capacity vehicle - Google Patents
Transmission with hydraulic interaxle and interwheel differential links with automatically controlled interlocking modes for high cross-country capacity vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2551052C2 RU2551052C2 RU2013124307/11A RU2013124307A RU2551052C2 RU 2551052 C2 RU2551052 C2 RU 2551052C2 RU 2013124307/11 A RU2013124307/11 A RU 2013124307/11A RU 2013124307 A RU2013124307 A RU 2013124307A RU 2551052 C2 RU2551052 C2 RU 2551052C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydraulic
- wheels
- locking
- pressure
- mode
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)
- Retarders (AREA)
- Control Of Transmission Device (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано в конструкции колесных автотранспортных средств повышенной проходимости, преимущественно для работы в условиях внедорожного движения. The invention relates to the field of transport engineering and can be used in the construction of wheeled vehicles with increased cross-country ability, mainly for working in off-road conditions.
Целями предлагаемого изобретения являются повышение маневренности, проходимости и экономичности колесных полноприводных АТС и снижение динамической нагруженности его силовой передачи в условиях внедорожного движения, а также обеспечение необходимой маневренности и возможности запуска двигателя при буксировке АТС.The objectives of the invention are to increase the maneuverability, maneuverability and efficiency of wheeled all-wheel drive vehicles and reduce the dynamic load of its power transmission in off-road conditions, as well as providing the necessary maneuverability and the ability to start the engine when towing the vehicle.
Условия внедорожного движения характеризуются большей, чем при дорожном движении, кривизной траектории, более частой сменой направления движения и быстро меняющимися в широких пределах коэффициентами сцепления и сопротивления качению колес, что требует снижения используемых скоростей движения и увеличенных углов поворота передних управляемых колес АТС.Off-road traffic conditions are characterized by greater curvature of the trajectory than during traffic, more frequent change of direction of movement and quickly varying coefficients of adhesion and rolling resistance of the wheels, which requires a reduction in the used speeds and increased steering angles of the front steering wheels of the ATS.
Возможность повышения маневренности и проходимости АТС в значительной степени зависит от характеристик режимов частичной блокировки применяемых межколесных дифференциалов (МКД). В современных АТС (4к4) используют в основном самоблокирующиеся МКД. Блокирующий момент у этих МКД зависит либо от передаваемого крутящего момента, либо от разности частоты вращения колес.The possibility of increasing the maneuverability and cross-country ability of the ATS largely depends on the characteristics of the partial blocking modes of the used cross-axle differentials (MKD). In modern automatic telephone exchanges (4k4), self-blocking MCDs are mainly used. The blocking moment of these MCDs depends on either the transmitted torque or the difference in wheel speed.
Основным недостатком первых для условий внедорожного движения является их постоянный или меняющийся в узких пределах коэффициент блокировки. Заданный с запасом (для наиболее сложных условий движения) при увеличенных углах поворота передних колес он препятствует своевременному переходу привода колес от синхронного (блокированного) режима вращения колес к дифференциальному, особенно при движении на мягком грунте. В этих условиях увеличенный момент блокировки вызывает, как повышение бокового увода передних колес, так и тяговую перегрузку ″отстающих″ (внутренних) колес и их запредельное буксование. В результате увеличивается минимальный радиус поворота и потери энергии на буксование, снижаются маневренность и экономичность. Чем выше коэффициент блокировки, тем в большей степени снижается суммарная тяга колес ведущего моста в дифференциальном режиме привода (в тех случаях, когда переход к дифференциальному режиму возможен). В результате ухудшается проходимость АТС при повороте с малыми радиусами.The main disadvantage of the former for off-road traffic conditions is their constant or varying in narrow limits blocking coefficient. Given with a margin (for the most difficult driving conditions) with increased angles of rotation of the front wheels, it prevents the timely transition of the wheel drive from a synchronous (blocked) mode of rotation of the wheels to differential, especially when driving on soft ground. Under these conditions, the increased locking moment causes both an increase in the lateral drive of the front wheels, and a traction overload of the "lagging" (internal) wheels and their prohibitive slipping. As a result, the minimum turning radius and energy loss during slipping are increased, and maneuverability and economy are reduced. The higher the blocking coefficient, the more the total thrust of the wheels of the drive axle in the differential drive mode decreases (in those cases when the transition to the differential mode is possible). As a result, the cross-country ability of the ATS is deteriorating when turning with small radii.
В этом отношении потенциальное преимущество имеют самоблокирующиеся МКД, у которых блокирующие моменты автоматически изменяются с изменением разности частоты вращения колес, и за счет их уменьшения при больших углах поворота передних колес снижается боковой увод последних, а также буксование “отстающих” колес. В широко применяемых “вискомуфтах” в условиях внедорожного движения это преимущество не реализуемо из-за инерционности процесса изменения вязкости рабочей жидкости. Известны самоблокирующиеся дифференциалы |1|, |2|, у которых отсутствует этот недостаток. В качестве самоблокирующего механизма у них используется гидронасос, статор и ротор которого соединены с корпусом дифференциала и одной из полуосей, соответственно, |1|, |2|. При разности частоты вращения колес Δω частота относительного вращения статора и ротора равна 0.5ωΔ, а поток рабочей жидкости от гидронасоса, перепускаемой через калиброванное отверстие |1| или игольчатый дроссель |2|, пропорционален ей. Момент сопротивления взаимному вращению статора и ротораIn this regard, self-locking MCDs have a potential advantage, in which the locking moments automatically change with the difference in the frequency of rotation of the wheels, and due to their reduction at large angles of rotation of the front wheels, the lateral drive of the latter is reduced, as well as slipping of the “lagging” wheels. In widely used “viscous couplings” in off-road conditions, this advantage is not feasible due to the inertia of the process of changing the viscosity of the working fluid. Self-locking differentials | 1 |, | 2 | are known, which lack this disadvantage. As a self-locking mechanism, they use a hydraulic pump, the stator and rotor of which are connected to the differential housing and one of the axle shafts, respectively, | 1 |, | 2 |. With a difference in the frequency of rotation of the wheels Δω, the frequency of relative rotation of the stator and rotor is 0.5ωΔ, and the flow of the working fluid from the hydraulic pump bypassed through a calibrated hole | 1 | or needle throttle | 2 |, is proportional to it. The moment of resistance to the mutual rotation of the stator and rotor
где C - коэффициент, пропорциональный коэффициенту сопротивления дросселя. В самоблокирующемся межколесном дифференциале |1| с “гидравлическим сопротивлением” этот момент является блокирующим. Внутренние габариты вращающегося корпуса дифференциала ограничивают рабочий объем используемого гидронасоса, а следовательно и предельные значения передаваемых крутящих моментов колес и момента блокировки МКД, которые пропорциональны весовой нагрузке колес. Чтобы преодолеть это ограничение в “героторном” дифференциале “Hydra-Loc” |2| основная часть блокирующего момента создается не гидронасосом, а гидроуправляемой фрикционной муфтой, давление в рабочем гидроцилиндре которой, поддерживаемое гидронасосом, пропорционально Mω. Таким образом, указанные дифференциалы обеспечивают либо указанную выше зависимость (1) блокирующего момента от разности частоты вращения колес |1|, либо близкую ей по характеру зависимость |2|.where C is a coefficient proportional to the coefficient of resistance of the inductor. In the self-locking differential | 1 | with “hydraulic resistance” this moment is blocking. The internal dimensions of the rotating differential housing limit the working volume of the hydraulic pump used, and therefore the limit values of the transmitted torque of the wheels and the moment of blocking the MCD, which are proportional to the weight load of the wheels. To overcome this limitation in the "gerotor" differential "Hydra-Loc" | 2 | the main part of the blocking moment is created not by the hydraulic pump, but by a hydraulic controlled friction clutch, the pressure in the working hydraulic cylinder of which is supported by the hydraulic pump, is proportional to M ω . Thus, these differentials provide either the aforementioned dependence (1) of the blocking moment on the difference in the frequency of rotation of the wheels | 1 | or a dependence similar to it in nature | 2 |.
Для уменьшения момента сопротивления повороту и углов бокового увода передних колес при больших углах их поворота, вне зависимости от средней величины коэффициентов сцепления колес, необходимо снижать величину C, если нет большой разницы в этих коэффициентах у “забегающих” и “отстающих” колес. При существенной их разнице, наоборот, для исключения тяговой перегрузки “забегающих” колес необходимо большее значение C. А если при этом в лучших условиях находятся “забегающие” колеса, то при средних и малых значениях углов поворота передних колес для снижения буксования “отстающих” колес, необходимо просто заблокировать дифференциал, поскольку в этом случае моменты от разности касательных сил тяги и сил сопротивления качению направлен в сторону поворота АТС. Кроме того, для нормального функционирования антиблокировочной системы торможения (ABS) АТС необходима полная разблокировка МКД с началом торможения.To reduce the moment of turning resistance and the angles of the lateral drive of the front wheels at large angles of rotation, regardless of the average value of the coefficient of adhesion of the wheels, it is necessary to reduce the value of C, if there is not a big difference in these ratios of “running” and “lagging” wheels. If their difference is significant, on the contrary, in order to exclude the traction overload of “running-in” wheels, a larger value of C is necessary. And if, in this case, “running-in” wheels are in better conditions, then at medium and small values of the rotation angles of the front wheels to reduce slipping of the “behind” wheels , you just need to lock the differential, because in this case, the moments from the difference between the tangential forces of the traction and the forces of rolling resistance are directed towards the rotation of the ATS. In addition, for the normal functioning of the anti-lock braking system (ABS) of the ATS, a full unlocking of the MCD with the start of braking is necessary.
В то же время в устройствах |1|, |2| рабочая магистраль гидронасоса с неуправляемым дросселем расположена в каналах вращающегося корпуса дифференциала. Известна установка в такой магистрали электроуправляемого клапана |3|. Однако возможности такого клапана ограничены тремя рабочими позициями (при наличии двух управляющих обмоток), поэтому он не сможет обеспечить и полную блокировку, и два режима самоблокировки при ступенчатой перенастройке дросселя, и полную разблокировку МКД.At the same time, in devices | 1 |, | 2 | the working line of the hydraulic pump with an uncontrolled throttle is located in the channels of the rotating differential housing. It is known to install an electrically controlled valve | 3 | in such a trunk. However, the capabilities of such a valve are limited to three working positions (in the presence of two control windings), therefore, it will not be able to provide full blocking, and two self-locking modes during a stepless reset of the throttle, and full unlocking of the MCD.
Общим недостатком трансмиссии с шестеренными дифференциалами являются высокие динамические нагрузки силовой передачи в режиме полной блокировки, учитывая существенную величину микро- и макронеровностей грунтовой поверхности в условиях внедорожного движения.A common drawback of a transmission with gear differentials is the high dynamic loads of the power transmission in full blocking mode, given the significant amount of micro- and macro-roughness of the soil surface in off-road conditions.
Более просто проблему “многорежимности” самоблокировки МКД можно решить применением ведущих мостов с гидрообъемным дифференциалом и гидравлической межколесной дифференциальной связью, осуществляемой гидропередачей, состоящей из двух объемных гидромашин обратимого действия, роторы которых связаны с полуосями, а статоры - с ведомой шестерней главной передачи АТС |4|, |5|. В равных условиях движения относительное вращение статоров и роторов гидромашин и поток рабочей жидкости в нагнетательной магистрали гидропередачи отсутствует, давление в полостях высокого давления гидромашин и крутящие моменты колес одинаковы. При повороте АТС или при небольшой разнице коэффициентов сцепления колес возникает относительное вращение роторов относительно статоров гидромашин, при этом гидромашина замедляющегося колеса работает в режиме насоса, а гидромашина ускоряющегося колеса - в режиме мотора.More simply, the problem of “multi-mode” self-locking MKD can be solved by using leading bridges with a hydrostatic differential and hydraulic cross-axle differential coupling, carried out by a hydraulic transmission, consisting of two volumetric reversible hydraulic machines, whose rotors are connected to the half-axes, and the stators - to the driven gear of the ATS | 4 main transmission |, | 5 |. Under equal conditions of movement, there is no relative rotation of the stators and rotors of the hydraulic machines and the flow of the working fluid in the discharge line of the hydraulic transmission, the pressure in the high-pressure cavities of the hydraulic machines and the torques of the wheels are the same. When turning the ATC or with a small difference in the coefficient of adhesion of the wheels, a relative rotation of the rotors relative to the stators of the hydraulic machines occurs, while the hydraulic machine of the decelerating wheel operates in pump mode, and the hydraulic machine of the accelerating wheel in motor mode.
В устройстве |4| гидропередача - регулируемая за счет разнонаправленного изменения рабочего объема гидромашин, осуществляемого двумя электромагнитами с пропорциональным управлением. Недостатком этого устройства является, прежде всего, ненадежность конструкции гидромашин из-за больших консольных нагрузок на рабочие плунжеры, которые могут повлечь повышенный износ пары плунжеры-ротор, при управляющем поперечном перемещении кулачковой втулки. Отсутствует система подпитки всасывающих полостей гидромашин. Сложно обеспечить надлежащую точность системы автоматического регулирования рабочего объема гидромашин путем осевого перемещения кулачковой втулки из-за больших контактных напряжений в зоне контакта рабочих плунжеров и опорной волновой поверхностью кулачковой втулки, связанных с большими силами сухого трения. В предлагаемом устройстве не раскрыт алгоритм регулирования рабочего объема гидромашин в зависимости от угла поворота колес и разницы в коэффициентах сцепления “забегающих” и “отстающих” колес.In the device | 4 | hydraulic transmission - adjustable due to multidirectional changes in the working volume of hydraulic machines, carried out by two electromagnets with proportional control. The disadvantage of this device is, first of all, the unreliability of the design of hydraulic machines due to the large cantilever loads on the working plungers, which can lead to increased wear of the pair of plunger-rotor, when controlling the lateral movement of the cam sleeve. There is no feeding system for the suction cavities of hydraulic machines. It is difficult to ensure the proper accuracy of the system for automatically controlling the working volume of hydraulic machines by axial movement of the cam sleeve due to the large contact stresses in the contact zone of the working plungers and the supporting wave surface of the cam sleeve associated with large dry friction forces. The proposed device is not disclosed an algorithm for regulating the working volume of hydraulic machines depending on the angle of rotation of the wheels and the difference in the friction coefficients of “running” and “lagging” wheels.
Известно гидрообъемное дифференциальное устройство |5|, в котором статоры двух героторных гидромашин выполнены в одном блоке с ведомой шестерней главной передачи, а роторы гидромашин закреплены на внутренних хвостовиках полуосей. Нагнетательные и всасывающие полости гидромашин через каналы внутри цапф вращающихся статоров, кольцевые внутренние канавки в опорах скольжения неподвижного корпуса дифференциального устройства, магистралями высокого и низкого давления соединены с электроуправляемым двухпозиционным четырехходовым золотником. В одном положении он соединяет соответствующие рабочие полости гидромашин, обеспечивая межколесную дифференциальную связь, а в другом положении разъединяет их, блокируя дифференциальную связь. Разблокировка ее происходит автоматически при повороте управляемых колес по сигналу датчика. Кроме того, рабочие полости каждой гидромашины через упомянутые выше кольцевые внутренние канавки соединены с электроуправляемым (от электронного блока управления) двухпозиционным золотником реверса. Этот золотник обеспечивает связь нагнетательной полости гидромашины с электроуправляемым перепускным клапаном, а всасывающую полость - с резервуаром рабочей жидкости. При изменении направления вращения колес рабочие полости гидромашин меняются ролями и указанный золотник автоматически переключается в другое положение. Указанные перепускные клапаны ограничивают давление рабочей жидкости и передаваемые колесами крутящие моменты при блокированной дифференциальной связи, а также позволяют в этом режиме уменьшить крутящий момент одного из колес, например, с меньшим сцеплением или, полностью сбросив давление, отключить активный привод колес.A hydrovolume differential device | 5 | is known, in which the stators of two gerotor hydraulic machines are made in one block with the driven gear of the main gear, and the rotors of the hydraulic machines are mounted on the inner shafts of the axle shafts. The injection and suction cavities of the hydraulic machines through the channels inside the trunnions of the rotating stators, the annular internal grooves in the sliding supports of the fixed housing of the differential device, are connected to the electrically controlled two-position four-way spool by high and low pressure lines. In one position, it connects the corresponding working cavities of hydraulic machines, providing cross-wheel differential communication, and in another position, it disconnects them, blocking the differential connection. Unlocking it occurs automatically when the steered wheels are rotated by a sensor signal. In addition, the working cavities of each hydraulic machine are connected through the above-mentioned annular internal grooves to an electrically controlled (from the electronic control unit) two-position reverse spool. This spool provides the connection of the injection cavity of the hydraulic machine with an electrically controlled bypass valve, and the suction cavity with the reservoir of the working fluid. When changing the direction of rotation of the wheels, the working cavities of the hydraulic machines change roles and the specified spool automatically switches to another position. These bypass valves limit the pressure of the working fluid and the torques transmitted by the wheels with differential differential lock, and also make it possible to reduce the torque of one of the wheels in this mode, for example, with less traction or, by completely relieving pressure, disconnect the active wheel drive.
Поскольку при блокированной межколесной дифференциальной связи оба колеса вращаются синхронно, а измерение крутящих моментов колес не предусмотрено, не ясно каким образом можно выявить колесо с меньшим сцеплением, чтобы за счет снижения передаваемого крутящего момента уменьшить его буксование. При прямолинейном движении эффект от снижения этого буксования, нивелируется увеличением потерь энергии в трансмиссии и снижением скорости движения за счет увеличения перепуска рабочей жидкости через клапан из нагнетательной во всасывающую полость соответствующей гидромашины. Крутящий момент “забегающего” колеса при повороте снижается при синхронном вращении колес из-за увеличенной по сравнению с “отстающим” колесом длиной траектории его движения, а при малом радиусе поворота может даже изменить свое направление. В этом случае ограничение крутящего момента этого колеса с помощью перепускного клапана не имеет смысла. При пониженном сцеплении “отстающего” колеса ограничение его крутящего момента с помощью перепускного клапана создает риск избыточной поворачиваемости и потери боковой устойчивости движения, за счет изменения знака момента сопротивлению повороту. Так что целесообразность ограничения крутящих моментов менее нагруженных колес с помощью электроуправляемых перепускных клапанов в режиме синхронного вращения колес сомнительна.Since both wheels rotate synchronously with a blocked cross-axle differential connection, and the measurement of wheel torques is not provided, it is not clear how it is possible to identify a wheel with less grip in order to reduce its slipping by reducing the transmitted torque. In rectilinear motion, the effect of reducing this slipping is offset by an increase in energy losses in the transmission and a decrease in the speed of movement due to an increase in the bypass of the working fluid through the valve from the discharge to the suction cavity of the corresponding hydraulic machine. The torque of the “running-in” wheel during rotation decreases with synchronous rotation of the wheels due to the longer trajectory of its movement compared to the “lagging” wheel, and even with a small turning radius can even change its direction. In this case, limiting the torque of this wheel with the bypass valve does not make sense. With reduced grip of the “lagging” wheel, the limitation of its torque with the bypass valve creates the risk of oversteer and loss of lateral stability of movement, due to a change in the sign of the moment to the resistance to rotation. So the advisability of limiting the torques of less loaded wheels with the help of electrically operated bypass valves in the synchronous rotation mode of the wheels is doubtful.
Таким образом, используя данное устройство, можно обеспечить только два режима работы ведущих колес: дифференциальный и блокированный. Отсутствие режима частичной самоблокировки межколесной дифференциальной связи |1|, |2| не позволяет использовать это устройство в условиях внедорожного движения при неодинаковых коэффициентах сцепления колес. Хотя этот недостаток устройства и мог бы быть устранен при включении в его магистраль высокого давления соответствующего регулируемого дросселя, у него есть еще ряд существенных недостатков, затрудняющих его практическую реализацию.Thus, using this device, it is possible to provide only two modes of operation of the drive wheels: differential and blocked. The lack of partial self-locking mode cross-axle differential communication | 1 |, | 2 | does not allow the use of this device in off-road conditions with unequal grip coefficients. Although this drawback of the device could be eliminated if a corresponding high-pressure regulated throttle was included in its high-pressure line, it still has a number of significant drawbacks that impede its practical implementation.
Циркуляция рабочей жидкости между вращающимися статорами гидромашин осуществляется через неподвижные опоры скольжения при наличии радиальных зазоров. С учетом сложности надежного их уплотнения при высоком рабочем давлении в системе это приведет к повышенным утечкам рабочей жидкости. Например, в гидравлических системах автоматических коробок передач при наличии таких же гидравлических коммуникаций с соответствующими уплотнениями и аналогичном типе гидронасосов относительная доля утечек рабочей жидкости составляет 30…40%, несмотря на низкое рабочее давление 1-1.2 МПа.The circulation of the working fluid between the rotating stators of the hydraulic machines is carried out through the fixed sliding bearings in the presence of radial gaps. Given the complexity of their reliable sealing at high working pressure in the system, this will lead to increased leakage of the working fluid. For example, in hydraulic systems of automatic transmissions in the presence of the same hydraulic communications with appropriate seals and a similar type of hydraulic pumps, the relative proportion of leakage of the working fluid is 30 ... 40%, despite the low working pressure of 1-1.2 MPa.
Передача через гидромашины к ведущим колесам полного крутящего момента при ограниченных габаритах корпуса главной передачи, требующих компактной конструкции гидромашин, связано с необходимостью повышения рабочего давления. Если учесть повышенные тяговые нагрузки в условиях внедорожного движения, то рабочее давление в гидромашинах может возрастать до предельного (для героторного типа) уровня 16…18 МПа. При таком уровне рабочего давления возможность снижения суммарных объемных потерь в гидропередаче относительно указанного выше уровня маловероятна. Это означает, существенное снижение кпд. привода ведущей оси колес при использовании рассмотренного устройства.Transmission through hydraulic machines to the driving wheels of full torque with limited dimensions of the main transmission housing, requiring a compact design of hydraulic machines, is associated with the need to increase the working pressure. If we take into account increased traction loads in off-road driving conditions, then the working pressure in hydraulic machines can increase to the maximum (for the gerotor type) level of 16 ... 18 MPa. With this level of operating pressure, the possibility of reducing the total volumetric loss in hydraulic transmission relative to the above level is unlikely. This means a significant reduction in efficiency. drive the drive axle of the wheels when using the considered device.
Кроме того, из-за ограниченных габаритов конструкции невозможно обеспечить необходимую 1.2-1.5 м/с скорость потока рабочей жидкости во всасывающей магистрали, а при большей скорости потока нормальная работа гидропередачи нарушается из-за попадания воздуха в рабочие полости гидромашин. Для ее надежной работы необходим замкнутый контур циркуляции рабочей жидкости с подпиткой всасывающей магистрали от специального гидронасоса (подпитки). При указанном выше уровне объемных потерь потребная производительность этого насоса будет соответственно завышена, что потребует дополнительного расхода энергии и топлива.In addition, due to the limited dimensions of the structure, it is impossible to provide the necessary 1.2-1.5 m / s flow rate of the working fluid in the suction line, and at a higher flow rate, the normal operation of the hydraulic transmission is disrupted due to air entering the working cavities of the hydraulic machines. For its reliable operation, a closed circuit of the working fluid circulation with feeding the suction line from a special hydraulic pump (make-up) is necessary. At the volume loss level indicated above, the required performance of this pump will be overestimated, which will require additional energy and fuel consumption.
Таким образом, предлагаемая в |2| компоновка гидрообъемного дифференциала с размещением гидромашин, нагруженных полными крутящими моментами колес, в одном блоке с ведомой шестерней главной передачи, повторяющая компоновку шестеренного МКД, не эффективна из-за увеличенных объемных потерь в гидравлических коммуникациях гидропередачи, понижающих кпд привода колес, а также из-за габаритных ограничений на величину рабочего объема гидромашин и передаваемых ими крутящих моментов.Therefore, the proposed | 2 | the layout of the hydraulic differential with the placement of hydraulic machines loaded with full wheel torques, in one unit with the driven gear of the main gear, repeating the layout of the gear MKD, is not effective due to the increased volumetric losses in hydraulic communications of hydraulic transmission, lowering the efficiency of the drive wheels, as well as due to overall restrictions on the size of the working volume of hydraulic machines and the torques transmitted by them.
В основу настоящего изобретения положена альтернативная схема МКД, состоящая из двух, размещенных в колесных понижающих редукторах, однорядных суммирующих планетарных механизмов у которых одна пара соответствующих входных звеньев имеет жесткую кинематическую связь с ведомой шестерней главной передачи, а другая пара связана между собой гидрообъемной передачей с двумя гидромашинами обратимого действия, статоры которых закреплены неподвижно.The basis of the present invention is an alternative MCD scheme, consisting of two single-row totalizing planetary gears located in wheel reduction gears in which one pair of the corresponding input links has a rigid kinematic connection with the driven gear of the main gear, and the other pair is connected by a hydrostatic transmission with two reversible-action hydraulic machines, the stators of which are fixed motionless.
Задачами настоящего изобретения является создание трансмиссии с гидравлическими межосевой и межколесными дифференциальными связями для АТС (4к4) повышенной проходимости, обеспечивающей по крайней мере два режима самоблокировки колес ведущих мостов с зависимостью блокирующего момента от квадрата разности частоты вращения колес и режимов полной блокировки и разблокировки с автоматической системой управления выбором наилучшего из них режима по маневренности, проходимости, по уровню потерь энергии на буксование и в трансмиссии АТС; а также снижение динамической нагруженности силовой передачи и обеспечение необходимой маневренности и возможности запуска двигателя при буксировке АТС.The objectives of the present invention is to provide a transmission with hydraulic interaxle and interwheel differential couplings for ATC (4k4) cross-country ability, providing at least two modes of self-locking of the wheels of the driving axles with the dependence of the locking moment on the square of the difference in the frequency of rotation of the wheels and the modes of full locking and unlocking with an automatic system control the selection of the best mode for them in terms of maneuverability, cross-country ability, the level of energy loss for slipping and in the automatic transmission system; as well as reducing the dynamic loading of the power train and ensuring the necessary maneuverability and the ability to start the engine when towing the vehicle.
Технический результат - улучшение функциональных характеристик АТС (4к4): маневренности, проходимости, экономичности, надежности работы.The technical result is an improvement in the functional characteristics of the ATS (4k4): maneuverability, maneuverability, efficiency, reliability.
Решение поставленных задач достигается включением в трансмиссию полноприводного АТС, содержащую раздаточную коробку с передним и задним выходами, ведущие мосты портального типа с несоосными колесными редукторами и главными передачами, жесткой кинематической связи ведомых шестерен последних с соответствующими левыми и правыми полуосями и с входными цилиндрическими парами колесных редукторов, ведомые шестерни которых связаны с коронными шестернями однорядных суммирующих планетарных механизмов, установленных на выходе колесных редукторов, и обеспечивающих межколесные дифференциальные связи через солнечные шестерни и нерегулируемые гидрообъемные передачи, содержащих гидромашины обратимого действия, например радиально-плунжерного типа, корпуса которых закреплены на корпусах соответствующих колесных редукторов; всасывающие рабочие полости гидромашин каждого ведущего моста в тяговом режиме через золотники реверса соединены между собой магистралью низкого давления, в которую включен блок автоматического гидравлического управления блокировкой межколесной дифференциальной связи (МКДС) при отрицательных крутящих моментах колес АТС, содержащего два гидроуправляемых золотника ″постоянно открытого″ и ″постоянно закрытого″, и снабжены системой подпитки, а нагнетательные полости гидромашин в тяговом режиме колес соединены с торцевыми входными полостями гидроуправляемого трехпозиционного избирательного клапана с центрирующими пружинами и положительным перекрытием в нейтральном положении выходной полости, которая с подключенным к ней гидравлическим демпфером всегда связана с нагнетательной магистралью более нагруженной гидромашины, а также соединены с входами блока электрогидравлического управления режимами блокировки межколесной дифференциальной связи (МКДС) в тяговом режиме ведущего моста, включающим блокирующий гидравлический механизм с электроуправляемым ступенчатым изменением гидравлического сопротивления, соединенный последовательно с электроуправляемым золотником блокировки, являющихся исполнительными механизмами системы автоматического управления (САУ) режимами блокировки МКДС при повороте АТС, дублируемой кнопкой ручного управления включением полной блокировки трансмиссии и обеспечивающей автоматическое включение либо одного из двух режимов самоблокировки, основного или дополнительного с разным гидравлическим сопротивлением блокирующего дросселя, либо режима полной блокировки по командам электронного блока управления при соответствующих отклонениях текущих значений разности крутящих моментов и углов поворота передних колес от заданных пороговых значений, и текущих значений разности частоты вращения передних колес от вычисляемых верхнего или нижнего ее пороговых значений на основе измерения частоты вращения колес, углов поворота передних управляемых колес и давления в нагнетательных полостях гидромашин этих колес; при этом упомянутые выше передний и задний выходы раздаточной коробки жестко связаны между собой, а межосевая дифференциальная связь (МОДС) ведущих мостов обеспечивается посредством параллельного соединения выходов упомянутых выше блоков автоматического гидравлического управления режимами блокировки МКДС ведущих мостов с общей межосевой магистралью низкого при тяговом режиме ведущих мостов давления и выходных магистралей избирательных клапанов - с общей межосевой магистралью высокого в тяговом режиме ведущих мостов давления, причем в независимости от количества ведущих мостов в трансмиссии выходная магистраль избирательного клапана заднего моста соединена с общей межосевой магистралью напрямую, а для остальных впереди расположенных ведущих мостов - через электроуправляемые ручной кнопкой гидравлические двухрежимные блокирующие механизмы управления режимами блокировки межосевой дифференциальной связи (МОДС), обеспечивающие либо режим самоблокировки за счет гидравлического сопротивления блокирующего механизма в тяговом режиме ведущих мостов, либо режим полной блокировки, включаемый одновременно с полной блокировкой МКДС для всех ведущих мостов.The solution to these problems is achieved by the inclusion in the transmission of an all-wheel drive automatic telephone exchange, containing a transfer case with front and rear outputs, portal-type drive axles with misaligned wheel gears and final drives, hard kinematic coupling of the driven gears of the latter with the corresponding left and right half-axles and with input cylindrical pairs of wheel gears the driven gears of which are connected with the ring gears of single-row summing planetary mechanisms installed at the output of the wheel ed Ktorov and cross-axle differential providing communication via the sun gears and unregulated hydrostatic transmission comprising a reversible hydraulic machine steps, such radial-plunger type, the housing fixed to the body the corresponding gear wheel; the suction working cavities of the hydraulic machines of each drive axle in traction mode through the reverse spools are interconnected by a low-pressure line, which includes an automatic hydraulic control unit for blocking the cross-axle differential connection (MKDS) at negative torques of the ATS wheels, which contains two hydraulically-controlled spools of постоянно constantly open ’and ″ Permanently closed ″, and equipped with a make-up system, and the injection cavities of the hydraulic machines in the traction mode of the wheels are connected to the end inlet cavities of a hydraulically controlled three-position selective valve with centering springs and positive overlap in the neutral position of the outlet cavity, which is always connected to the discharge line of a more loaded hydraulic machine with the hydraulic damper connected to it, and also connected to the inputs of the electro-hydraulic control unit for blocking the cross-axle differential communication (MKDS) in traction mode of the drive axle, including a blocking hydraulic mechanism with an electrically controlled speed this change in hydraulic resistance, connected in series with an electrically controlled locking spool, which are the executive mechanisms of the automatic control system (ACS) of the MKDS locking modes when the ATS is rotated, duplicated by the manual control button to turn on the complete transmission lock and automatically enable either one of the two self-locking modes, main or additional with different hydraulic resistance of the blocking throttle, or the full blocking mode according to the commands of the electronic control unit with corresponding deviations of the current values of the difference of torques and angles of rotation of the front wheels from the specified threshold values, and the current values of the difference of the frequency of rotation of the front wheels from the calculated upper or lower threshold values based on the measurement of the wheel speed, the steering angles of the front wheels wheels and pressure in the injection cavities of the hydraulic machines of these wheels; in this case, the front and rear outputs of the transfer case mentioned above are rigidly interconnected, and the interaxial differential connection (MODS) of the driving axles is provided by parallel connection of the outputs of the automatic hydraulic control units of the locking axles of the axles of the main axles mentioned above with the common axle trunk low when the drive axles are traction pressure and output lines of selective valves - with a common center line of high pressure traction axles in the traction mode, irrespective of the number of driving axles in the transmission, the output line of the rear axle selective valve is connected directly to the common axle line, and for the rest of the front axles located in front, they are connected via electrically operated manual push-button hydraulic dual-mode locking mechanisms for controlling the mode of differential interaxial differential communication (MODS), which provide either self-locking mode due to the hydraulic resistance of the locking mechanism in the traction mode of the drive axles, or lnoy locks operated simultaneously with the complete blockage of MKDS for all drive axles.
На фиг. 1 представлена кинематическая и гидравлическая схема трансмиссии, на фиг. 2, 3, 4 и 5 -несоосный колесный редуктор с встроенной радиально- плунжерной гидромашиной постоянного рабочего объема, на фиг. 6 - гидравлическая схема блока гидросистемы переднего ведущего моста, на фиг. 7 - гидравлическая схема блока гидросистемы заднего ведущего моста, на фиг. 8 - схема межосевых и межколесных гидравлических связей между нагнетательными магистралями гидромашин ведущих мостов, на фиг. 9 - дроссель гидравлического блокирующего механизма МОДС, на фиг. 10 - блок-схема системы автоматического управления режимами блокировки межколесных дифференциальных связей при повороте АТС, на фиг. 11 - функциональная схема электронного вычислительного блока, на фиг. 12 - функциональная схема преобразования аналоговых сигналов в цифровые и формирования управляющих команд в электронном блоке управления, на фиг. 13 - принципиальная электрическая схема автоматического управления исполнительными механизмами и сигнализации.In FIG. 1 is a kinematic and hydraulic transmission diagram; FIG. 2, 3, 4 and 5 non-axial wheel gearbox with integrated radial plunger hydraulic machine of constant working volume, in FIG. 6 is a hydraulic diagram of a hydraulic unit of a front driving axle, in FIG. 7 is a hydraulic diagram of a rear axle hydraulic system block; FIG. 8 is a diagram of the interaxle and interwheel hydraulic connections between the discharge lines of the hydraulic machines of the driving bridges, FIG. 9 - throttle hydraulic locking mechanism MODS, in FIG. 10 is a block diagram of a system for automatically controlling the modes of cross-axle differential communications when turning the ATC; in FIG. 11 is a functional diagram of an electronic computing unit; FIG. 12 is a functional diagram of converting analog signals to digital and generating control commands in an electronic control unit, FIG. 13 is a circuit diagram of an automatic control of actuators and signaling.
Трансмиссия (фиг. 1) содержит коробку перемены передач - 1, двухступенчатую раздаточную коробку - 2 с передним - 3 и задним выходом - 4, ведущие мосты передний - 5 и задний - 6 с ведомыми шестернями - 7 и 8 главных передач, связанными жестко с полуосями - 9, 10, 11 и 12, несоосными колесными редукторами - 13, 14, 15 и 16 и гидромашинами - 17, 18, 19 и 20 радиально-плунжерного типа. Колесные редукторы состоят из двух частей: внутренней и наружной. Внутренняя неподвижная часть колесных редукторов (фиг. 2, 3) (без элементов подвески) содержит корпус - 21, выполненный заодно со ступицей - 22, и крышку - 23. В этой части колесных редукторов размещена входная цилиндрическая пара шестерен: ведущая - 24 на входном валу - 25, соединенного карданным сочленением с соответствующей полуосью ведущего моста, и ведомая - 26, которая жестко связана с торцом трубчатого ведомого вала - 27, установленного на подшипниках внутри неподвижной ступицы - 22. На внутреннем шлицевом хвостовике ведомого вала - 27 закреплена зубчатая полумуфта - 28 с эвольвентным профилем наружных зубьев, количество и размер которых такой же, как и у коронной шестерни - 29 планетарного механизма, и которыми полумуфта сопрягается с внутренними зубьями последней. При этом в осевом направлении коронная шестерня - 29 фиксируется разрезным стопорным кольцом - 30. На наружной поверхности ступицы - 22 на радиально-упорных подшипниках - 31 установлена вращающаяся ступица - 32 колеса. Регулировка осевого зазора подшипников - 31 осуществляется стопорящейся гайкой - 33. На ступице - 32 закреплен тормозной диск - 34. К торцу ступицы - 32 с помощью шпилек - 35 пристыкован корпус - 36 подвижной части колесного редуктора и наружной части - 37 корпуса водила планетарного механизма, которая одновременно выполняет роль крышки корпуса - 36. К наружному венцу корпуса - 36 крепится колесный диск - 38. Наружная часть - 37 корпуса водила жестко соединена с его внутренней частью - 39. В цилиндрических расточках последней на осях - 40 и подшипниках установлены три сателлита - 41. Внутри трубчатого вала - 27 размещен вал - 42, заодно выполненный с солнечной шестерней - 43. Наружный хвостовик вала - 42 установлен на подшипнике - 44 в сквозной цилиндрической расточке наружной части - 37 корпуса водила, а внутренний шлицевой хвостовик с помощью ведущей зубчатой полумуфты - 45 связан ведомой зубчатой полумуфтой - 46, присоединенной к вращающемуся ротору - 47 радиально-плунжерной гидромашины. В роторе - 47 в радиальных расточках расположены семь (в данном исполнении) подпружиненных плунжеров - 48 (фиг. 3), которые наружными торцами упираются в подвижные в радиальном направлении оси - 49 опорных роликов - 50, контактирующих с направляющими - 51 неподвижного статора - 52. В ротор - 47 (фиг. 3, 4, 5) запрессована втулка - 53 с отверстиями - 54 для подвода и отвода рабочей жидкости. Ротор - 47 вместе с втулкой - 53 вращается на неподвижной распределительной цапфе, состоящей из корпуса - 55 цапфы, снабженной двумя кольцевыми наружными проточками - 56, осевыми - 57 и радиальными - 58 каналами для подвода и отвода рабочей жидкости, и бронзовой втулки - 59 с радиальными каналами - 60. При этом втулка - 59 наряду с функцией распределения рабочей жидкости выполняет роль подшипника скольжения для вращающегося ротора - 47. Осевые каналы - 57 связаны с резьбовыми отверстиями - 61 и 62 с наружной стороны корпуса - 55 цапфы для штуцеров (на фиг. 2 и 3 не показаны) соединительных магистралей между гидромашинами и блоком гидросистемы соответствующего ведущего моста. Там же выполнено резьбовое отверстие - 63 для соединения с дренажной магистралью для отвода внешних утечек рабочей жидкости из внутренней полости статора - 64.The transmission (Fig. 1) contains a gear change box - 1, a two-stage transfer case - 2 with a front - 3 and a rear output - 4, front axles - 5 and rear - 6 with driven gears - 7 and 8 of the main gears, rigidly connected with semi-axes - 9, 10, 11 and 12, misaligned wheel gears - 13, 14, 15 and 16 and hydraulic machines - 17, 18, 19 and 20 of the radial-plunger type. Wheel reducers consist of two parts: internal and external. The internal stationary part of the wheel gears (Fig. 2, 3) (without suspension elements) contains a housing - 21, made integral with the hub - 22, and a cover - 23. In this part of the wheel gears there is an input cylindrical pair of gears: drive - 24 at the input the shaft - 25, connected by a cardan joint to the corresponding axis of the drive axle, and the driven - 26, which is rigidly connected to the end of the tubular driven shaft - 27, mounted on bearings inside the fixed hub - 22. On the inner spline shaft of the driven shaft - 27 is fixed chataya coupling half - 28 with involute profile of external teeth, the number and size of which is the same as that of the ring gear - the
В отличие от известного устройства |5|, крутящий момент на валу гидромашины в (k+1) раз меньше крутящего момента на колесе (k - характеристика планетарного ряда).Unlike the known device | 5 |, the torque on the shaft of the hydraulic machine is (k + 1) times less than the torque on the wheel (k is the characteristic of the planetary gear set).
Это, а также радиально-плунжерный тип гидромашины с максимальным перепадом давления 30 МПа позволяют при прочих равных условиях почти на порядок уменьшить рабочий объем используемых гидромашин в сравнении с известным устройством.This, as well as the radial-plunger type of a hydraulic machine with a maximum pressure drop of 30 MPa, ceteris paribus, can reduce the working volume of hydraulic machines used by almost an order of magnitude in comparison with the known device.
Посредством трубопроводов - 65, 66, 67, 68 гидромашины - 17, 19 переднего ведущего моста соединены с соответствующими входными магистралями - 69, 70, 71, 72 блока гидросистемы - 73 переднего ведущего моста - 5, а посредством трубопроводов - 74, 75, 76, 77 гидромашины - 18, 20 заднего ведущего моста соединены с соответствующими входными магистралями - 78, 79, 80, 81 блока гидросистемы - 82 заднего ведущего моста - 6.Through pipelines - 65, 66, 67, 68 hydraulic machines - 17, 19 of the front drive axle are connected to the corresponding input lines - 69, 70, 71, 72 of the hydraulic system block - 73 of the front drive axle - 5, and through pipelines - 74, 75, 76 , 77 hydraulic machines - 18, 20 of the rear driving axle are connected to the corresponding input highways - 78, 79, 80, 81 of the hydraulic system block - 82 of the rear driving axle - 6.
Для восполнения внешних утечек рабочей жидкости в гидромашинах и поддержания в их всасывающих полостях небольшого (рп=0.4-0.5 МПа) избыточного давления трансмиссия оснащена системой подпитки. Эта система содержит два шестеренных гидронасоса - 83 и 84. Основной гидронасос - 83, приводится от первичного двигателя, например клиноременной передачей - 85, дополнительный гидронасос - 84 приводится от ведомого вала - 86 раздаточной коробки, имеющего постоянную кинематическую связь с ведущими колесами АТС. Гидронасос - 84 обеспечивает подпитку гидромашин при буксировке АТС и неработающем двигателе. После запуска двигателя к подпитке подключается основной гидронасос - 83. Давление в его нагнетательной магистрали - 87 ограничивается перепускным клапаном - 88. В нагнетательной магистрали - 89 гидронасоса - 84 при движении АТС давление ограничивается перепускным клапаном - 90, который отрегулирован на то же давление, что и клапан - 88. К этой магистрали подключен также разгрузочный клапан - 91 с гидравлическим управлением. Рабочая жидкость в его управляющую полость подводится по магистрали - 92 управления из нагнетательной магистрали - 87 гидронасоса - 83. Клапан - 91 отрегулирован на давление, несколько меньшее (ру=0.3-0.4 МПа), в сравнении с клапанами - 88 и 90. При срабатывании разгрузочного клапана - 91, нагнетательная магистраль - 89 гидронасоса - 84, соединяется со свободным сливом (в резервуар для рабочей жидкости). Общая магистраль подпитки - 93 передних гидромашин и задних гидромашин соединена с нагнетательными магистралями - 87 и 89 вышеупомянутых гидронасосов с помощью впускных обратных клапанов - 94.To make up for external leaks of the working fluid in hydraulic machines and to maintain a small (rp = 0.4-0.5 MPa) overpressure in their suction cavities, the transmission is equipped with a recharge system. This system contains two gear hydraulic pumps - 83 and 84. The main hydraulic pump - 83, is driven by the primary engine, for example, V-belt drive - 85, the additional hydraulic pump - 84 is driven by the driven shaft - 86 of the transfer case, which has a constant kinematic connection with the drive wheels of the ATS. The hydraulic pump - 84 provides recharge of hydraulic machines when towing a telephone exchange and an idle engine. After starting the engine, the main hydraulic pump - 83 is connected to the make-up. The pressure in its discharge line - 87 is limited by the bypass valve - 88. In the discharge line - 89 hydraulic pumps - 84 when the ATS moves, the pressure is limited by the bypass valve - 90, which is adjusted to the same pressure as and a valve - 88. An unloading valve - 91 with hydraulic control is also connected to this line. The working fluid is supplied to its control cavity through the line - 92 controls from the discharge line - 87 hydraulic pumps - 83. The valve - 91 is adjusted to a pressure slightly lower (PN = 0.3-0.4 MPa), in comparison with the valves - 88 and 90. When activated the discharge valve - 91, the discharge line - 89 of the hydraulic pump - 84, is connected to a free drain (into the reservoir for the working fluid). The common make-up line - 93 front hydraulic machines and rear hydraulic machines is connected to the discharge lines - 87 and 89 of the aforementioned hydraulic pumps with the help of inlet check valves - 94.
Входные магистрали блоков гидросистем - 73 и 82 (фиг. 6, 7) передних и задних ведущих мостов с помощью впускных обратных клапанов - 95 соединяются с магистралью - 93 подпитки, если давление в них ниже вышеуказанного уровня давления подпитки, а с помощью выпускных обратных клапанов - 96 соединяются с соответствующими предохранительными клапанами - 97 для перепуска рабочей жидкости в магистраль подпитки - 93, если давление них превысит заданный верхний уровень (30-32 МПа).The inlet lines of the hydraulic system units - 73 and 82 (Fig. 6, 7) of the front and rear driving axles using the intake check valves - 95 are connected to the supply line - 93 if the pressure in them is lower than the above charge pressure level, and using the exhaust check valves - 96 are connected to the corresponding safety valves - 97 for transferring the working fluid to the make-up line - 93, if their pressure exceeds a predetermined upper level (30-32 MPa).
Входные магистрали - 69, 70, 71, 72 блока гидросистемы - 73 переднего ведущего моста соединены с входами соответствующих электроуправляемых двухпозиционных четырехходовых золотников - 98, 99 реверса, а входные магистрали - 78, 79, 80, 81 блока гидросистемы - 82 заднего ведущего моста с входами аналогичных золотников - 100, 101. Включение золотников реверса - автоматическое, либо по сигналу датчика включения передачи заднего хода, либо по сигналу датчика положения тормозной педали.The input lines - 69, 70, 71, 72 of the hydraulic system block - 73 of the front drive axle are connected to the inputs of the corresponding electrically operated on-off four-way spools - 98, 99 of reverse, and the input lines - 78, 79, 80, 81 of the hydraulic system block - 82 of the rear drive axle with inputs of similar spools - 100, 101. The reverse spools are switched on automatically, either by the signal of the reverse gear switch or by the signal of the brake pedal position sensor.
Блоки гидросистем - 73 и 82 содержат блок - 102 электрогидравлического управления режимами блокировки МКДС в тяговом режиме ведущего моста при повороте АТС. Он идентичен для гидросистем переднего и заднего ведущих мостов. Блок - 102 имеет правый (по схеме с учетом направления движения) - 103 и левый - 104 входные каналы, которые подключены к выходным магистралям - 105, 106 соответствующих золотников - 98, 99 реверса с высоким (в тяговом режиме ведущего моста) давлением. Посредством двух выпускных клапанов - 107 либо правый входной канал - 103, либо левый - 104 соединяется с входом - 108 гидравлического блокирующего механизма - 109. Выход - 110 гидравлического блокирующего механизма с помощью впускных обратных клапанов - 111 соединяется либо с правым - 103, либо левым - 104 входным каналом блока - 102. Гидравлический блокирующий механизм - 109 содержит последовательно включенные электроуправляемый соленоидом С31 двухпозиционный двухходовой золотник - 112 полной блокировки, дроссель - 113 с малым коэффициентом сопротивления и дроссель - 114 с большим в 4-5 раз коэффициентом сопротивления. Блок - 102 снабжен электроуправляемым двухпозиционным двухходовым золотником - 115, который при включении соленоидом С41 соединяет выход - 116 из первого дросселя с выходом - 110 гидравлического механизма, отключая дроссель - 114, и гидроуправляемым двухпозиционным двухходовым золотником - 117, торцевая управляющая полость которого соединена с магистралью управления - 118, и который при включении соединяет вход - 108 с выходом - 110 гидравлического блокирующего механизма - 109. При этом обеспечивается прямое соединение правого - 103 и левого - 104 входных каналов блока - 102 в обход гидравлического блокирующего механизма - 109.Blocks of hydraulic systems - 73 and 82 contain a block - 102 of electro-hydraulic control of the locking modes of MKDS in the traction mode of the drive axle when turning the ATS. It is identical for front and rear drive axle hydraulic systems. Block - 102 has a right (according to the scheme taking into account the direction of movement) - 103 and left - 104 input channels that are connected to the output lines - 105, 106 of the corresponding spools - 98, 99 of reverse with high (in the traction mode of the drive axle) pressure. By means of two exhaust valves - 107, either the right inlet channel - 103 or the left - 104 is connected to the input - 108 of the hydraulic blocking mechanism - 109. The output - 110 of the hydraulic blocking mechanism using the inlet check valves - 111 is connected either to the right - 103 or to the left - 104 the input channel of the block - 102. The hydraulic locking mechanism - 109 contains sequentially connected electrically controlled solenoid C31 two-position two-way spool - 112 full blocking, throttle - 113 with a low coefficient of resistance and drop Fir - 114 with a large resistance of 4-5 coefficient. Block - 102 is equipped with an electrically controlled two-position two-way spool - 115, which, when turned on by a C41 solenoid, connects the
Блоки гидросистем - 73 и 82 содержат блок - 119 автоматического гидравлического управления режимами блокировки МКДС при отрицательных крутящих моментах колес ведущего моста. Он идентичен для гидросистем переднего и заднего ведущих мостов. Блок - 119 имеет правый - 120 и левый - 121 входные каналы, которые подключены к выходным магистралям - 122, 123 соответствующих золотников - 98, 99 реверса с низким (в тяговом режиме ведущего моста) давлением. Эти каналы параллельно соединены с соответствующими входными каналами гидроуправляемых двухпозиционных трехходовых золотников, “постоянно открытого” - 124 и “постоянно закрытого” - 125. Торцевая управляющая полость золотника - 125 связана с магистралью - 92 управления (от насоса - 83 подпитки), а торцевые управляющие полости золотника - 124 соединена с вышеупомянутой магистралью управления - 118, которая соединяется посредством впускных обратных клапанов - 126 либо с правым - 120, либо с левым - 121 входным каналом блока - 119. При этом возвратная пружина золотника - 124 отрегулирована на давление 0.1-0.15 от максимального рабочего давления, ограничиваемого перепускными клапанами - 97. Заданная регулировка пружины соответствует отрицательному крутящему моменту колес при холостом вращении элементов трансмиссии и коленчатого вала двигателя для его запуска буксировкой АТС.Blocks of hydraulic systems - 73 and 82 contain a block - 119 of automatic hydraulic control of the locking modes of MKDS with negative torques of the wheels of the drive axle. It is identical for front and rear drive axle hydraulic systems. Block - 119 has a right - 120 and left - 121 input channels, which are connected to the output lines - 122, 123 of the corresponding spools - 98, 99 reverse with low (in the traction mode of the drive axle) pressure. These channels are connected in parallel with the corresponding input channels of the hydraulically controlled two-position three-way spools, “constantly open” - 124 and “constantly closed” - 125. The end control cavity of the spool - 125 is connected to the main line - 92 controls (83 feeds from the pump), and the end control the spool cavity - 124 is connected to the aforementioned control line - 118, which is connected via inlet check valves - 126 either to the right - 120, or to the left - 121 input channel of the block - 119. At the same time, the return spring Spools - 124 adjusted to 0.1-0.15 pressure from the maximum working pressure, Limited bypass valves - 97. The desired adjustment of the spring corresponds to a negative torque during the idling wheel rotation transmission parts and the crank shaft of the engine to start it towing PBX.
Блоки гидросистем - 73 и 82 переднего и заднего ведущих мостов содержат гидроуправляемые трехпозиционные избирательные клапаны - 127. Каждый клапан снабжен двумя центрирующими пружинами. Входные торцевые полости “а” и “б” клапанов - 127 соединены с магистралями - 105 и 106 высокого (в тяговом режиме колес) давления. Выходные полости - 128 клапанов соединены выходными магистралями - 129, 130 в гидросистемах переднего и заднего моста, соответственно, через дроссели - 131 с гидроаккумуляторами - 132 с целью демпфирования пиковых забросов давления и с реле давления - 133 для сигнализации верхнего заданного уровня давления. Клапаны - 127 в нейтральном положении имеют положительное перекрытие выходных полостей - 128 относительно входных полостей - “а” и “б”.The hydraulic units - 73 and 82 of the front and rear drive axles contain hydraulically controlled three-position selective valves - 127. Each valve is equipped with two centering springs. Inlet end cavities “a” and “b” of valves - 127 are connected to highways - 105 and 106 of high (in the traction mode of the wheels) pressure. The output cavities - 128 valves are connected by the output lines - 129, 130 in the hydraulic systems of the front and rear axles, respectively, through throttles - 131 with hydraulic accumulators - 132 with the purpose of damping the peak pressure spikes and with the pressure switch - 133 to signal the upper preset pressure level. Valves - 127 in the neutral position have a positive overlap of the outlet cavities - 128 relative to the inlet cavities - “a” and “b”.
Выходы обратных клапанов - 96 в блоке гидросистемы - 73 переднего ведущего моста параллельно с вышеупомянутыми предохранительными клапанами - 97 соединены с датчиками давления - 134, которые служат для определения разности крутящих моментов передних колес (в режиме полной блокировки).The outputs of the check valves - 96 in the hydraulic unit - 73 of the front drive axle in parallel with the aforementioned safety valves - 97 are connected to pressure sensors - 134, which are used to determine the difference in torque between the front wheels (in full lock mode).
При равенстве давления рабочей жидкости в полостях “а” и “б” и центральном положении клапана - 127 выход (и вход) рабочей жидкости из полости - 129 перекрыт, а при его неравенстве клапан - 127 смещается в одно из двух крайних положений, соединяя выходную полость - 128 клапана с той его торцевой полостью (“а” или “б”), в которой давление выше и которая связана с нагнетательной полостью более нагруженной гидромашины ведущего моста, работающей в этом случае в режиме насоса.If the pressure of the working fluid in the cavities “a” and “b” is equal and the central position of the valve is 127, the outlet (and the inlet) of the working fluid from the cavity - 129 is closed, and if it is not equal, the valve - 127 is shifted to one of two extreme positions, connecting the outlet cavity - 128 valves with its end cavity (“a” or “b”), in which the pressure is higher and which is connected with the injection cavity of a more loaded hydraulic machine of the drive axle, operating in this case in pump mode.
Выходные магистрали - 129 и 130 избирательных клапанов - 127 (фиг.1, 8) для двухосного АТС образуют межосевую магистраль высокого (в тяговом режиме ведущего моста) давления. Между этими магистралями (фиг.1) включен электроуправляемый гидравлический блокирующий механизм - 135 управления режимами блокировки межосевой дифференциальной связи (МОДС). Как следует из фиг.8, при трехосной ходовой системе межосевая магистраль высокого давления состоит также из магистрали 130 и соединенных с ней параллельно двух магистралей - 129 с гидравлическими блокирующими механизмами - 135 переднего и среднего ведущих мостов. А при четырехосной ходовой системе с магистралью - 130 уже будут параллельно соединены три магистрали - 129 с гидравлическими блокирующими механизмами - 135.The output lines - 129 and 130 of the selective valves - 127 (Figs. 1, 8) for a biaxial automatic telephone exchange form an axle line of high (in the traction mode of the drive axle) pressure. Between these highways (Fig. 1) an electrically controlled hydraulic locking mechanism is included - 135 for controlling the locking modes of interaxial differential communication (MODS). As follows from Fig. 8, with a three-axle running system, the high-pressure center axle line also consists of
Выходные магистрали - 136 (фиг.6, 7), связанные с выходами золотников - 124 и 125, блоков - 119 гидравлического управления блокировкой МКДС при отрицательных крутящих моментах колес параллельно соединены с межосевой магистралью - 137 низкого (в тяговом режиме ведущих мостов) давления.The output lines 136 (FIGS. 6, 7) associated with the spool outputs 124 and 125, the
Гидравлический блокирующий механизм - 135 управления режимами блокировки МОДС (фиг.1) содержит последовательно соединенные дроссель - 138 и электроуправляемый от ручной кнопки управления Ку2 (фиг.13) двухпозиционный золотника - 139 полной блокировки МОДС. Включение золотника - 139 кнопкой Ку2 происходит одновременно с включением золотников - 112 полной блокировки МКДС. При выключенном золотнике -139 имеет место режим самоблокировки с более высокой жесткостью характеристики (1), чем при самоблокировке МКДС. В связи с этим дроссель - 138 (фиг.9) имеет в 1.5-2.5 раза более высокое гидравлическое сопротивление в сравнении с дросселем - 114. Оба указанных дросселя с целью стабилизации коэффициента сопротивления при колебаниях температуры и вязкости рабочей жидкости выполнены пластинчатыми, в которых рабочая жидкость пропускается последовательно через шайбы - 140, установленные с небольшим зазором, и снабженные сквозными дроссельными отверстиями “с” диаметром 1.5-2 мм и длиной 1.5 мм. Дроссели - 114 и 138 отличаются только количеством шайб - 140.The
Система автоматического управления (САУ) режимами блокировки межколесных дифференциальных связей при повороте АТС в тяговом режиме ведущих мостов (фиг.10) включает вышеупомянутые датчики - 134 давления в нагнетательных полостях гидромашин переднего ведущего моста, датчики - 141, 142 частоты вращения задних и передних колес, датчики - 143 углов поворота передних колес. Сигналы указанных датчиков для левых и правых колес рл, рп, ω2п, ω1л, ω1п θл и θп, в виде аналоговых сигналов поступают на вход электронного вычислительного блока - 144. На его функциональной схеме (фиг.11) представлены математические формулы, по которым вычисляются текущие значения расчетной величины θ угла поворота колес и его абсолютная величина |θ|, фактической Δωзо и теоретической Δωтеор (без учета буксования и бокового увода колес) для заданного значения |θ| разности частоты вращения передних “забегающего” и “отстающего” колес, разность крутящих моментов ΔМоз передних “отстающего” и “забегающего” колес, абсолютной величины заданной теоретической (без учета буксования) скорости поступательного движения |V0|, а также пороговые верхнее Δωmax и нижнее (отрицательная величина) Δωmin значения разности частоты вращения передних “забегающего” и “отстающего” колес. В этих формулах конструктивные параметры АТС: rк1 и rк2 - радиусы качения передних и задних колес, θmax - максимальное конструктивное значение расчетной величины угла поворота передних колес. Расчетная величина θ угла поворота передних колес равна углу поворота условного (эквивалентного) переднего колеса с вертикальной осью поворота на пересечении с продольной осью АТС, при котором положение мгновенного центра поворота АТС сохраняется. Для определения Δωmax использован поправочный коэффициент K, равный соотношению верхнего порогового значения Δωmax и теоретического Δωтеор значений разности частоты вращения передних “забегающего” и “отстающего” колес, заданный в виде функции двух переменных |V0| и |θ|. Для вычисления его заданы постоянные Kv, A0…A4, являющиеся коэффициентами аппроксимации зависимости усредненных фактических значений поправочного коэффициента K от |V0| и |θ|, полученной при компьютерном моделировании кругового движения АТС на грунте с различными сочетаниями коэффициентов сцепления и сопротивления качению “забегающих” и “отстающих” колес при предельном буксовании наиболее нагруженного одного из двух “забегающих” колес, движущихся в худших условиях в сравнении с “отстающими”. Для определения Δωmin использована минимально допускаемая относительная его величина ξΔω0, заданная в виде линейной функции от |θ|, где ξ0 и kθ - коэффициенты аппроксимации, полученные аналогичным образом, но при одинаковых или худших условий движения “отстающих колес” в сравнении “с забегающими” для тех режимов, когда Δωзо<0. Для того чтобы при повороте АТС выявить “забегающее” и “отстающее” переднее колесо, значения θп и θл углов поворота передних колес при правом повороте приняты положительными величинами, при левом повороте - отрицательными, а в электронный вычислительный блок (фиг.11) включено релейное звено - 145 с зоной нечувствительности Δθ, в которое вводится текущее значение расчетной величины угла θ поворота передних колес. Выходной сигнал этого звена Sθ при малых углах |θ|<Δθ равен нулю, в этом случае система автоматического управления режимами блокировки не работает, а при больших значениях |θ| в зависимости от знака θ он равен либо -1 при правом повороте, либо +1 при левом повороте. При Sθ=-1 левое переднее колесо “забегающее”, а при Sθ=+1 - “отстающее”. Диапазон -Δθ<θ<Δθ примерно соответствует условиям движения АТС на дорогах с твердым покрытием, когда радиусы поворота не снижаются менее 120-150 м.The automatic control system (ACS) for locking the cross-axle differential connections when turning the ATC in the traction mode of the driving axles (Fig. 10) includes the aforementioned sensors - 134 pressures in the injection cavities of the front drive axle hydraulic motors, sensors - 141, 142 of the rear and front wheels, sensors - 143 steering angles of the front wheels. The signals of these sensors for the left and right wheels r l , r p , ω 2p , ω 1l , ω 1p θ l and θ p , in the form of analog signals are input to the electronic computing unit - 144. On its functional diagram (Fig.11) mathematical formulas are presented that calculate the current values of the calculated value θ of the angle of rotation of the wheels and its absolute value | θ |, the actual Δω zo and theoretical Δω theor (excluding slipping and lateral wheel drive) for a given value | θ | difference in the rotational speed of the front "runs" and "lagging" of the wheels, the difference in torque ΔM Lake Front "lagging" and "runs" of the wheels, the absolute value of a predetermined theoretical (disregarding slippage) translational velocity | V 0 |, and a threshold upper Δω max and lower (negative value) Δω min values of the difference in the rotational speed of the front “running” and “lagging” wheels. In these formulas, the design parameters of the ATS: r k1 and r k2 are the rolling radii of the front and rear wheels, θ max is the maximum design value of the calculated value of the angle of rotation of the front wheels. The calculated value θ of the angle of rotation of the front wheels is equal to the angle of rotation of the conditional (equivalent) front wheel with a vertical axis of rotation at the intersection with the longitudinal axis of the vehicle, at which the position of the instantaneous center of rotation of the vehicle is maintained. To determine Δω max, we used the correction coefficient K, which is equal to the ratio of the upper threshold value Δω max and theoretical Δω theor of the values of the difference in the rotational speed of the front “running” and “lagging” wheels, defined as a function of two variables | V 0 | and | θ |. To calculate it, the constants K v , A 0 ... A 4 are given , which are approximation coefficients of the dependence of the averaged actual values of the correction coefficient K on | V 0 | and | θ | obtained by computer simulation of the circular motion of the ATS on the ground with various combinations of friction coefficients and rolling resistance of “running” and “lagging” wheels with the limiting slipping of the most loaded one of the two “running” wheels moving in worse conditions compared to "Lagging behind." To determine Δω min , the minimum permissible relative value ξ Δω0 specified in the form of a linear function of | θ |, where ξ 0 and k θ are approximation coefficients obtained in a similar way, but under identical or worse traffic conditions of “lagging wheels” in comparison “Running-ahead” for those modes when Δω zo <0. In order to identify a “running-in” and “lagging” front wheel when turning the ATS, the values of θ p and θ l of the angles of rotation of the front wheels are taken to be positive values for a right turn, negative values for a left turn, and to an electronic computing unit (Fig. 11) a relay link is included - 145 with a deadband Δθ, into which the current value of the calculated value of the angle of rotation θ of the front wheels is entered. The output signal of this link S θ at zero angles | θ | <Δθ is equal to zero, in this case, the automatic control system for the blocking modes does not work, and for large values | θ | depending on the sign of θ, it is either -1 for a right turn, or +1 for a left turn. With S θ = -1, the left front wheel is “running”, and with S θ = + 1 - “lagging”. The range -Δθ <θ <Δθ approximately corresponds to the traffic conditions of the ATS on paved roads when the turning radii do not decrease less than 120-150 m.
Указанные выше параметры, вычисленные в блоке - 144, поступают в электронный блок - 146 управления (фиг.12). В блок - 146 вводятся также фиксированные пороговые значения θ1 и θ0 (верхнее и нижнее) расчетной величины угла поворота передних колес и верхнее пороговое значение ΔM0 разности крутящих моментов передних “отстающего” и “забегающего” колес в режиме полной блокировки. В этом блоке текущие значения параметров Δωзо, Моз и |θ| сравнивают с соответствующими пороговыми значениями Δωmax и Δωmin, ΔM0, Δθ0 и Δθ1. Полученные в результате сравнения аналоговые сигналы Δω, Δω0, ΔM, Δθ0, Δθ1, а также |V0| преобразуют в соответствующие цифровые сигналы (1 или 0) SΔω, SΔω0, SΔM, SΔθ0, SΔθ1, S-Δθ1 и SV0 с помощью релейных звеньев - 147, 148, 149, 150,151,152 и 153. Выходной сигнал релейных звеньев 150, 151 и 153 при положительном аналоговом сигнале - “1”, а выходной сигнал остальных звеньев - “0”. На основе этих цифровых сигналов посредством логических операций “дизъюнкции” (сложения - “v”), “конъюнкции” (умножения - “&”) и “инверсии” (отрицания - “не”) автоматически выбирается одна из двух управляющих команд u1 или u2. Величина сигналов в каналах I, II…VI на входе в звено “&”, формирующего управляющую команду u1, для различных рабочих режимов (А, Б, В, Г) САУ приведена в табл.1 (фиг.12). Звено - 152 срабатывает с запаздыванием δθ=0.5°-1.0° относительно звена - 151 при увеличении |θ| и с таким же опережением - при уменьшении |θ|. Эта задержка сигнала S-Δθ1=1 при увеличении |θ| и достижении порогового значения |θ|=θ1 гарантирует u1=1 и позволит избежать сбой в работе САУ.The above parameters, calculated in
Величина сигналов в каналах VII и VIII на входе в звено “V”, формирующего команду u2 для различных рабочих режимов (Д, Е, Ж) САУ, приведена в таблице 2.The magnitude of the signals in channels VII and VIII at the entrance to the “V” link forming the u 2 command for various ACS operating modes (D, E, G) are shown in Table 2.
Команды включения “1” и выключения “0” для сигналов u1 и u2 обеспечиваются при соблюдении следующих условий: u1=1 - при SΔθ1=1, S-Δθ1=1 и u2=0; u1=0 - при SΔθ0=0 или SΔω=0 или SΔω0=0; u2=1 - при SΔω0=1; u2=0 - при SΔM=0.The “1” and “0” turn-off commands for signals u 1 and u 2 are provided subject to the following conditions: u 1 = 1 - with S Δθ1 = 1, S -Δθ1 = 1 and u 2 = 0; u 1 = 0 - when S Δθ0 = 0 or S Δω = 0 or S Δω0 = 0; u 2 = 1 - with S Δω0 = 1; u 2 = 0 - at S ΔM = 0.
После усиления u1 и u2 сигналы U1, U2 подаются на соответствующие обмотки реле управления соленоидами в блоках гидросистем - 73, 82 переднего и заднего ведущего моста. Командный сигнал U1 (фиг.13) включения дополнительного режима самоблокировки при повороте АТС подается на обмотку постоянного разомкнутого реле K1 управления параллельно включенными соленоидами C41, C42 золотников - 115 гидравлических блокирующих механизмов - 109 (фиг.6, 7). Реле K1 дублируется кнопкой Ку1 принудительного включения, и о включении дополнительного режима самоблокировки сигнализирует сигнальная лампа (зеленого цвета) Л1. При отсутствии командных сигналов системы автоматического управления режимами блокировки межколесных дифференциальных связей (U1=0 и U2=0) и выключенных кнопках ручного управления Ку1 и Ку2 включен основной режим самоблокировки. Командный сигнал U2 включения полной блокировки межколесных дифференциальных связей при повороте АТС подается на обмотку постоянно разомкнутого реле K2 управления параллельно включенными соленоидами C31, C32 золотников - 112 гидравлических блокирующих механизмов - 109 (фиг.6, 7). О включении указанных соленоидов сигнализирует сигнальная лампа (желтого цвета) Л2.After amplification of u 1 and u 2, signals U 1 , U 2 are fed to the corresponding windings of the solenoid control relay in the hydraulic units - 73, 82 of the front and rear drive axles. The command signal U 1 (Fig. 13) for switching on the additional self-locking mode when turning the ATS is fed to the winding of a constant open relay K 1 for controlling parallel-connected solenoids C41, C42 of spools - 115 hydraulic blocking mechanisms - 109 (Figs. 6, 7). Relay K 1 is duplicated by the forced activation button K y1 , and the signal lamp (green) L 1 signals the inclusion of an additional self-locking mode. In the absence of command signals from the automatic control system for locking the cross-axle differential links (U 1 = 0 and U 2 = 0) and the manual control buttons K u1 and K u2 off, the main self-locking mode is activated. The command signal U 2 to turn on the complete blocking of cross-axle differential connections when turning the ATS is fed to the winding of a constantly open relay K 2 for controlling parallel-connected solenoids C31, C32 of spools - 112 hydraulic blocking mechanisms - 109 (6, 7). The inclusion of these solenoids is signaled by a signal lamp (yellow) L 2 .
Сигнал U3 включения передачи заднего входа от датчика - 154 (фиг.10, 13) подается на обмотку постоянно разомкнутого реле K3 управления (фиг.13) параллельно включенными соленоидами C11, C21, C12, C22 золотников - 98, 99, 100, 101 (фиг.6, 7). В этом случае магистрали - 105 и 106 соединяются с магистралями - 70, 72 гидросистемы переднего моста и магистралями 79, 81 - заднего моста. Эти же соленоиды включаются постоянно разомкнутым реле K4 при подаче на обмотку последнего сигнала U4 от датчика - 155 (фиг.13) положения тормозной педали при торможении АТС. В этом случае обеспечивается разблокировка межколесных дифференциальных связей.The signal U 3 for switching on the rear input transmission from the sensor - 154 (Fig. 10, 13) is fed to the winding of the constantly open control relay K 3 (Fig. 13) with solenoids C11, C21, C12, C22 of the spools - 98, 99, 100, connected in parallel 101 (Fig.6, 7). In this case, highways - 105 and 106 are connected to highways - 70, 72 of the hydraulic system of the front axle and
Сигнал U5 автоматического включения полной одновременной блокировки межосевой и межколесных дифференциальных связей при разгоне АТС подается от датчика - 156 (фиг.13) перемещения педали акселератора на обмотку постоянно разомкнутого реле K5, управляющего включением соленоидов C31, C32 и C50 золотников - 112 и 139 (фиг.1, 6 и 7).The signal U 5 to automatically turn on the complete simultaneous locking of the axle and cross-axle differential connections during acceleration of the automatic telephone exchange is supplied from the sensor - 156 (Fig. 13) of the accelerator pedal to the coil of the constantly open relay K 5 , which controls the inclusion of the solenoids C31, C32 and C50 of the spools - 112 and 139 (figures 1, 6 and 7).
О тяговой перегрузке наиболее нагруженного колеса АТС сигнализирует сигнальная (красного цвета) лампа Л3 в цепи параллельно включенных реле давления - 133 (фиг.6, 7) в блоках гидросистем - 73, 82 переднего и заднего ведущего моста.On the traction overload of the most loaded wheel of the ATC is signaled by a signal (red) lamp L 3 in the circuit of pressure switches in parallel - 133 (6, 7) in hydraulic units - 73, 82 of the front and rear drive axles.
Работу трансмиссии в тяговом режиме переднего и заднего ведущих мостов необходимо рассматривать при двух вариантах непрямолинейного движения:The operation of the transmission in the traction mode of the front and rear driving axles must be considered with two options for indirect motion:
- при неработающей системе автоматического управления режимами блокировки МКДС, когда углы поворота передних колес малы -Δθ<θ<Δθ, а радиусы поворота АТС составляют не менее 120-150 м;- when the automatic control system of the automatic locking mode is inoperative, when the angles of rotation of the front wheels are small -Δθ <θ <Δθ, and the turning radii of the ATS are at least 120-150 m;
- при работающей системе автоматического управления режимами блокировки МКДС при больших углах поворота колес и меньших радиусах поворота.- with a working system of automatic control of the MKDS locking modes at large angles of rotation of the wheels and smaller radii of rotation.
При неработающей системе автоматического управления режимами блокировки МКДС и при незадействованных кнопках ручного управления режимами блокировки трансмиссия (фиг.1) в тяговом режиме ведущих мостов работает следующим образом. В случае равенства крутящих моментов на ведущих колесах каждого ведущего моста при одинаковом сцеплении правых и левых колес давление в нагнетательных полостях соответствующих гидромашин и нагнетательных магистралях - 105 и - 106 соответствующего блока гидросистемы одинаково. Поток рабочей жидкости через золотники - 98, 99 реверса гидросистемы переднего ведущего моста (фиг.6), через золотники - 100 и 101 реверса гидросистемы заднего ведущего моста (фиг.7), соответствующие магистрали - 105 и 106 высокого давления (фиг.6 и 7) и каналы - 103 и 104 гидравлических блокирующих механизмов - 109 при равенстве давления в нагнетательных магистралях - 105 и 106 благодаря обратным клапанам - 111 отсутствует. Избирательные клапаны - 127 находятся в нейтральном (центральном) положении, перекрывая свои выходные полости - 128 и межосевые магистрали - 129 и 130, блокируя МОДС. Роторы - 47 гидромашин и солнечные шестерни - 43 (фиг.2) соответствующих колесных редукторов неподвижны. Связанные между собой жесткой кинематической связью полуоси - 9, 10, 11, 12 вращаются синхронно, обеспечивая равенство частоты вращения коронных шестерней - 29 (фиг.2) и ведущих колес. Блокировка МОДС при малых углах поворота передних колес обеспечивает возможность уменьшить потери энергии при больших углах подъема дорожного полотна.With an idle system of automatic control of the MKDS lock modes and with unused buttons for manual control of the lock modes, the transmission (Fig. 1) in the traction mode of the driving axles works as follows. In the case of equal torques on the driving wheels of each drive axle with the right and left wheels coupling the same, the pressure in the discharge cavities of the respective hydraulic machines and discharge lines - 105 and - 106 of the corresponding hydraulic unit is the same. The flow of working fluid through the spools - 98, 99 of the reverse of the front axle hydraulic system (Fig.6), through the spools - 100 and 101 of the reverse of the hydraulic system of the front axle (Fig.7), the corresponding high-
При неодинаковом сцеплении правых и левых колес, колеса одного борта АТС с более высоким коэффициентом сцепления более нагружены, чем колеса другого борта с меньшим коэффициентом сцепления. Более нагруженные колеса замедляются за счет обратного вращения солнечных шестерен - 43 колесных редукторов, а менее нагруженные колеса - ускоряются за счет вращения этих шестерен в направлении вращения колес. Равенство давления рабочей жидкости в нагнетательных полостях соответствующих гидромашин и в магистралях - 105 и 106 (фиг.6 и 7), а также во входных каналах - 103 и 104 блоков - 102 электрогидравлического управления нарушается. Рабочая жидкость из нагнетательных полостей гидромашин замедляющихся более нагруженных колес через соответствующие нагнетательные магистрали (105 или 106) с более высоким давлением и через впускные обратные клапаны - 107 начнет поступать на входы - 108 гидравлических блокирующих механизмов - 109 переднего и заднего ведущих мостов, и далее, если не включены золотники - 112 полной блокировки, - к выходам - 110 и через обратные клапаны - 111 и нагнетательные магистрали (105 или 106) с меньшим давлением в нагнетательную полость гидромашин ускоряющихся менее нагруженных колес. При U1=0 и U2=0 на соленоидах C41 и C42 напряжение отсутствует. Доступ рабочей жидкости из магистрали - 116 к выходу - 110 гидравлических блокирующих механизмов перекрыт золотником - 115, поэтому рабочая жидкость проходит последовательно через два дросселя - 113 и 114, обеспечивая основной режим самоблокировки МКДС. Перепад давления на гидравлическом блокирующем механизме - 109 и блокирующий момент пропорциональны квадрату расхода рабочей жидкости через блокирующий механизм и квадрату разности частоты вращения колес (1). Под действием разности давления в торцевых полостях “а” и “б” избирательный клапаны - 127 смещены в крайнее положение, в сторону торцевой полости с меньшим давлением, а их выходные полости - 128 и межосевые магистраль - 129 у переднего ведущего моста и - 130 у заднего ведущего моста соединены с нагнетательными полостями более нагруженных гидромашин. В этом случае между гидромашинами более нагруженных (замедляющихся) колес - межосевая дифференциальная связь. При неодинаковой тяговой нагрузке ведущих мостов рабочая жидкость перепускается через дроссель - 138 (фиг.1) гидравлического блокирующего механизма - 135 между межосевыми магистралями - 130 и 129 от более нагруженной давлением магистрали к менее нагруженной. Перепад давление на дросселе - 138 и блокирующий момент пропорциональны квадрату расхода рабочей жидкости через дроссель, величина которого зависит от разницы буксования передних и задних колес, будут существенными лишь для условий внедорожного движения с пересеченным рельефом местности и движения в тяжелых дорожных условиях при больших углах подъема дорожного полотна.When the right and left wheels have different adhesion, the wheels of one side of the ATS with a higher coefficient of adhesion are more loaded than the wheels of the other side with a lower coefficient of adhesion. More loaded wheels are slowed down due to the reverse rotation of the sun gears - 43 wheel reducers, and less loaded wheels are accelerated due to the rotation of these gears in the direction of rotation of the wheels. The equality of the pressure of the working fluid in the injection cavities of the respective hydraulic machines and in the
В некоторых случаях возможно использование полной одновременной блокировки межосевой и межколесных дифференциальных связей, осуществляемой включением с помощью кнопки Ку2 (фиг.13) ручного управления золотников - 112 и 139 гидравлических блокирующих механизмов - 109 и 135 (фиг.1, 6 и 7). Например, при движении АТС с большими радиусами поворота в тяжелых дорожных условиях, когда разница коэффициентов сцепления и сопротивления качению, а соответственно, и тяговая нагрузка правых и левых колес изменяется в широких пределах. Колебания тяговой нагрузки колес и давления в магистралях - 105 и 106 вызывает соответствующие колебания избирательного клапана - 127, при этом гидроаккумулятор - 132 всегда соединяется с более нагруженной давлением магистралью. Благодаря этому жесткость привода более нагруженных колес существенно снижается (в 3-5 раз в зависимости от параметров гидроаккумулятора и среднего уровня нагрузки). В результате “срезаются” пиковые нагрузки гидромашин и вращающихся элементов привода более нагруженных колес переднего и заднего ведущих мостов. Гидроаккумулятор является фильтром высокочастотных составляющих тяговой нагрузки. Благодаря дросселю - 131, в процессе разрядки - зарядки гидроаккумулятора снижается и амплитуда вынужденных низкочастотных колебаний крутящего момента. Это положительно влияет как на увеличение ресурса трансмиссии, так и на снижение буксования более нагруженных колес благодаря уменьшению не только амплитуды колебаний, но и скорости изменения крутящих моментов.In some cases, it is possible to use the complete simultaneous locking of the axle and cross-axle differential connections, which is carried out by turning on the
При повороте АТС с включенными золотниками - 112, 139 полной блокировки межосевой и межколесных дифференциальных связей (САУ отключается) доступ рабочей жидкости из нагнетательных полостей гидромашин “отстающих” колес в нагнетательные полости гидромашин “забегающих” колес и от гидромашины заднего “отстающего” колеса к гидромашине переднего “отстающего” колеса полностью перекрыт (фиг.1, 6, 7). При этом давление в нагнетательных полостях “отстающих” колес и их крутящие моменты вследствие увеличения их буксования возрастают, а перепад давления рабочей жидкости в рабочих полостях гидромашин “забегающих” колес и их крутящие моменты вследствие уменьшения буксования снижаются. Снижение давления в нагнетательных полостях гидромашин этих колес ограничивается величиной давления рп подпитки, когда рабочая жидкость из магистрали - 93 подпитки через соответствующие впускные обратные клапаны - 95 начнет поступать в эти полости. В этом случае крутящие моменты гидромашин, работающих в режиме моторов, “забегающих” колес снижаются до нуля. Учитывая механические потери в этих гидромашинах и в колесных редукторах, движение колес будет происходить в “пассивном” режиме при небольшой отрицательной касательной силе тяги, что эквивалентно отключению их привода (как и при установке в ступицах колес механизмов с обгонными муфтами для автоматического отключения колес). Если в этом случае производительность основного (на первичном двигателе) гидронасоса - 83 (фиг.1) при заданной скорости движения АТС недостаточна и давление подпитки снижается ниже заданного вышеуказанного уровня ру настройки разгрузочного клапана - 91, этот клапан выключается и перекрывает свободный слив рабочей жидкости из нагнетательной магистрали - 89 дополнительного гидронасоса - 84 подпитки. Давление рабочей жидкости в нагнетательных магистралях - 87 и 89 обоих гидронасосов выравнивается и в магистраль подпитки - 93 начинает поступать рабочая жидкости от двух гидронасосов - 83 и 84 под давлением рп=ру, пока потребность в размере подпитки не снизится, например, после завершения поворота АТС.When turning automatic telephone exchanges with spools turned on - 112, 139 completely blocking the interaxal and interwheel differential couplings (self-propelled axles are turned off), the access of the working fluid from the injection cavities of the hydraulic machines of the “lagging” wheels to the injection cavities of the hydraulic machines of the “running” wheels and from the hydraulic machine of the rear “lagging” wheel to the hydraulic machine the front “lagging” wheel is completely blocked (figures 1, 6, 7). In this case, the pressure in the injection cavities of the “lagging” wheels and their torques increase due to the increase of their slipping, and the pressure drop of the working fluid in the working cavities of the hydraulic machines of the “running-off” wheels and their torques decrease due to the reduction of the slipping. The decrease in pressure in the injection cavities of the hydraulic machines of these wheels is limited by the charge pressure p p when the working fluid from the line — 93 of the feed through the corresponding inlet check valves — 95 begins to flow into these cavities. In this case, the torques of hydraulic machines operating in the mode of motors, “running” wheels are reduced to zero. Given the mechanical losses in these hydraulic machines and in wheel gearboxes, the wheels will move in “passive” mode with a small negative tangential traction force, which is equivalent to disabling their drive (as when installing mechanisms with overrunning clutches in the wheel hubs to automatically turn off the wheels). If in this case the performance of the main (on the primary engine) hydraulic pump - 83 (Fig. 1) at a given automatic telephone exchange speed is insufficient and the charge pressure decreases below the specified above level p at the setting of the discharge valve - 91, this valve turns off and closes the free draining of the working fluid from the discharge line - 89 additional hydraulic pumps - 84 recharge. The pressure of the working fluid in the discharge lines - 87 and 89 of both hydraulic pumps is equalized and the working line from the two hydraulic pumps - 83 and 84 begins to flow into the make-up line - 93 under pressure p p = p y , until the need for the amount of make-up decreases, for example, after completion turning ATS.
Полная блокировка межосевой и межколесных дифференциальных связей включается автоматически при разгоне АТС в случае дорожного движения по сигналу u5 датчика - 156 перемещения педали акселератора (фиг.13) через обмотку постоянно разомкнутого реле K5 и подачи напряжения на соленоиды C41, C42 и C50 золотников 112 и 139 (фиг.1, 6, 7).Full blocking of the axle and cross-axle differential connections is turned on automatically when the vehicle is accelerated in the event of traffic following a signal u 5 from the
При торможении АТС по сигналу U4 датчика - 155 положения тормозной педали с помощью постоянно разомкнутого реле K4 и соленоидов C11, C21, C12 и C22 (фиг.13) включаются золотники - 98, 99, 100 и 101 (фиг.6, 7) реверса, которые соединяют между собой нагнетательные полости гидромашин каждого ведущего моста магистралями - 120 и 121 напрямую. При этом давление в этих магистралях и магистрали - 118 управления повышается, и под действием его включаются гидроуправляемые золотники - 117, соединяющие входы - 108 и выходы - 110 гидравлических блокирующих механизмов - 109 напрямую в обход дросселей - 113 и 114, исключая перепад давления рабочей жидкости между полостями гидромашин низкого давления. В результате, межколесные дифференциальные связи разблокированы и обеспечивается эффективное использование антиблокировочной системы торможения (ABS).When braking the ATS by signal U 4 of the sensor - 155 position of the brake pedal using a constantly open relay K 4 and solenoids C11, C21, C12 and C22 (Fig. 13), the spools - 98, 99, 100 and 101 (6, 7 are turned on) ) reverse, which connect the injection cavity of the hydraulic machines of each drive axle with highways - 120 and 121 directly. At the same time, the pressure in these lines and
В некоторых случаях эксплуатации АТС возможны режимы движения, в том числе и непрямолинейного, при отрицательных крутящих моментах колес. К таким режимам относятся аварийная буксировка АТС, запуск двигателя с помощью буксировки, движение “накатом” при торможении двигателем. В этих случаях рабочие полости гидромашин и соответствующие входные магистрали блока гидросистемы - 73 ведущих мостов меняются ролями. Входные магистрали - 70, 72 и соответствующие магистрали - 120, 121 (фиг.6, 7), а также межосевая магистраль - 137 соединяются с нагнетательными полостями гидромашин и давление рабочей жидкости в них определяется величиной момента сопротивления либо холостому вращению элементов трансмиссии от коробки передач до колес при аварийной буксировке АТС, либо всей трансмиссии и коленчатого вала неработающего двигателя при его запуске на буксире. Соответственно в гидросистемах переднего и заднего ведущих мостов повышается давление рабочей жидкости в магистрали - 118 управления, под действием которого включается гидроуправляемый “постоянно закрытый” золотник - 117, соединяющий напрямую в обход гидравлического блокирующего механизма - 109 его вход - 110 и выход - 108 и, соответственно, магистрали - 105 и 106. Давление в торцевых полостях “а” и “б” избирательных клапанов - 127 выравнивается и эти клапаны, занимая нейтральное положение, перекрывают доступ рабочей жидкости в межосевые магистрали - 129 и 130 и дросселю - 138 (фиг.1). Входные магистрали - 69, 71 и соответствующие магистрали - 105, 106 (фиг.6, 7) блока - 73 гидросистемы соединяются со всасывающими полостями гидромашин и через обратные клапана - 95 - с магистралью - 93 подпитки. При неработающем двигателе подпитка осуществляется от дополнительного гидронасоса - 84, который приводится от выходного вала - 86 раздаточной коробки. В магистралях - 105 и 106 гидросистем переднего и заднего ведущих мостов установится одинаковое давление, равное давлению рп подпитки.In some cases of operation of the automatic telephone exchange, driving modes are possible, including non-linear, with negative wheel torques. Such modes include emergency towing of the ATS, starting the engine with the help of towing, coasting during engine braking. In these cases, the working cavities of hydraulic machines and the corresponding input lines of the hydraulic system block - 73 leading bridges change roles. Input lines - 70, 72 and the corresponding lines - 120, 121 (Fig.6, 7), as well as the interaxal line - 137 are connected to the injection cavities of hydraulic machines and the pressure of the working fluid in them is determined by the value of the moment of resistance or idle rotation of the transmission elements from the gearbox to the wheels during emergency towing of the vehicle, or the entire transmission and crankshaft of an idle engine when it is started in tow. Accordingly, in the hydraulic systems of the front and rear driving axles, the working fluid pressure in the main line increases - 118 controls, under the action of which a hydraulically controlled “permanently closed” spool - 117 is turned on, connecting its input - 110 and output - 108 and bypass directly bypassing the hydraulic locking mechanism - 109 and, accordingly, the lines - 105 and 106. The pressure in the end cavities “a” and “b” of the selective valves - 127 is equalized and these valves, occupying a neutral position, block the access of the working fluid to the center axes - 129 and 130 and choke - 138 (Figure 1). The inlet lines - 69, 71 and the corresponding lines - 105, 106 (Fig. 6, 7) of the hydraulic unit - 73 are connected to the suction cavities of the hydraulic machines and through check valves - 95 - with the line - 93 recharge. When the engine is idle, recharge is carried out from an additional hydraulic pump - 84, which is driven from the output shaft - 86 transfer case. In the lines - 105 and 106 of the hydraulic systems of the front and rear drive axles, the same pressure will be set equal to the charge pressure p p of the feed.
При аварийной буксировке АТС с отключенным вторичным валом коробки передач момент сопротивления холостому вращению элементов трансмиссии невелик. Соответствующее давление рабочей жидкости в магистрали - 118 (фиг.6, 7) недостаточно, чтобы включить гидроуправляемый “постоянно открытый” золотник - 124, пружина которого настроена на более высокое давление, соответствующее моменту сопротивления вращению элементов всей трансмиссии и коленчатого вала двигателя при его запуске буксировкой АТС. Поэтому золотник - 124 сохраняет выключенное положение и соединяет между собой магистрали - 120, 121 и 137. Это обеспечивает разблокировку межколесных дифференциальных связей. При этом уменьшается разница между моментами сопротивления вращению колес АТС и потребная для его буксировки тяговое усилие, а также повышается его маневренность.In case of emergency towing of automatic telephone exchanges with the gearbox output shaft turned off, the moment of resistance to idle rotation of transmission elements is small. The corresponding pressure of the working fluid in the line - 118 (Fig.6, 7) is not enough to turn on the hydraulically controlled "constantly open" spool - 124, the spring of which is set to a higher pressure, corresponding to the moment of resistance to rotation of the elements of the entire transmission and the crankshaft of the engine when it starts towing a telephone exchange. Therefore, the spool - 124 keeps the off position and interconnects the highways - 120, 121 and 137. This ensures the unlocking of the cross-axle differential connections. At the same time, the difference between the moments of resistance to rotation of the wheels of the ATS and the traction required for its towing is reduced, and its maneuverability is also increased.
При запуске двигателя буксировкой АТС гидроуправляемый золотник - 124 под действием более высокого давления рабочей жидкости в магистрали - 118 включается, разъединяя свои рабочие полости, связанные с магистралями - 120, 121 и 137. При неработающем двигателе, от которого приводится основной гидронасос - 83 подпитки в магистрали - 92 управления давление ру=0. Поэтому гидроуправляемый “постоянно закрытый” золотник - 125 выключен. При включенном золотнике - 124 и выключенном золотнике - 125 магистрали - 120, 121 и 137 разъединены, при этом межосевая и межколесные дифференциальные полностью заблокированы. Это обеспечивает более эффективную прокрутку коленчатого вала и более быстрый запуск двигателя. После запуска двигателя основной гидронасос - 83 подпитки поднимает давление в магистрали - 92 управления до величины ру и золотник - 124 включается, соединяя между собой магистрали - 120 и 121.When the engine is started by towing the automatic telephone exchange, the hydraulic-controlled spool - 124 under the action of a higher pressure of the working fluid in the line - 118 is turned on, separating its working cavities associated with the lines - 120, 121 and 137. When the engine is idle, from which the main hydraulic pump is powered - 83 recharge line - 92 control pressure p y = 0. Therefore, the hydraulically controlled “permanently closed” spool - 125 is turned off. When the spool is turned on - 124 and the spool is off - 125 highways - 120, 121 and 137 are disconnected, while the interaxle and interwheel differential are completely blocked. This provides a more efficient crankshaft scrolling and faster engine starting. After the engine starts, the main hydraulic pump - 83 of the charge increases the pressure in the main line - 92 controls to the value p y and the spool - 124 is turned on, connecting the mains - 120 and 121.
При работающей системе автоматического управления режимами блокировки межколесных дифференциальных и при незадействованных кнопках ручного управления режимами блокировки трансмиссия (фиг.1) в тяговом режиме ведущих мостов работает следующим образом. При повороте АТС и неодинаковой длине траектории движения “забегающих” и “отстающих” колес тяговая нагрузка “забегающих” (наружных) колес снижается, а “отстающих” (внутренних) увеличивается за счет увеличения действительной окружной скорости первых и снижения действительной окружной скорости вторых и соответствующего снижения буксования “забегающих” и увеличения буксования “отстающих” колес. Возникает разница в давлении рабочей жидкости в нагнетательных полостях более нагруженных и менее нагруженных гидромашин. За счет обратного вращения солнечных шестерен - 43 колесных редукторов более нагруженные колеса замедляют свое вращение, а менее нагруженные колеса его ускоряют за счет вращения шестерен - 43 в направлении вращения колес. Гидромашины замедляющихся “отстающих” колес работают в режиме гидронасосов, а ускоряющихся “забегающих” колес - в режиме гидромоторов. Наибольшее замедление имеет заднее “отстающее” колесо, наибольшее ускорение - переднее “забегающее” колесо. Соответственно, у гидромашины первого - наибольшая производительность, а у гидромашины последнего - наибольший расход рабочей жидкости. При этом поток рабочей жидкости от гидромашины заднего “отстающего” колеса делится на две части. Одна часть потока рабочей жидкости через соответствующий входной канала (103 или 104) с более высоким давлением и через впускной обратный клапан - 107 (фиг.7) поступает на вход - 108 гидравлического блокирующего механизма - 109 и далее, если не включен золотник - 112 полной блокировки, - к выходу - 110 и через обратный клапан - 111 во входной канал с меньшим давлением и через соответствующую нагнетательную магистраль (105 или 106) - в нагнетательную полость гидромашины заднего “забегающего” менее нагруженного колеса. При этом разница крутящих моментов у “отстающего” и “забегающего” задних колес пропорциональна квадрату расхода рабочей жидкости через гидравлический блокирующий механизм - 109 заднего ведущего моста. А другая часть потока рабочей жидкости через соответствующую нагнетательную магистраль (105 или 106) с более высоким давлением и через избирательный клапан - 127, который из-за неравенства давления в торцевых полостях “а” и “б” смещен в крайнее, в сторону торцевой полости с меньшим давлением, положение, поступает в межосевую магистраль - 130 высокого давления. Из этой магистрали рабочая жидкость через дроссель - 138 гидравлического блокирующего механизма - 135 (фиг.1) и межосевую магистраль - 129 высокого давления поступает во входную полость - 128 избирательного клапана - 127 переднего ведущего моста (фиг.6). Этот клапан - 127, как и у заднего ведущего моста, смещен в крайнее положение в сторону торцевой полости с меньшим давлением. Благодаря этому поток рабочей жидкости из межосевой магистрали - 129 от гидромашины заднего “отстающего” колеса поступает в нагнетательную магистраль (105 или 106) с более высоким давлением, где суммируется с потоком рабочей жидкости от гидромашины переднего “отстающего” колеса. Суммарный поток рабочей жидкости через соответствующий входной канал (103 или 104), впускной обратный клапан - 107, гидравлический блокирующий механизм - 109 и впускной обратный клапан - 111 поступает в соответствующую нагнетательную магистраль (105 или 106) с меньшим давлением и в нагнетательную полость гидромашины переднего “забегающего” колеса. При этом разница крутящих моментов у заднего и переднего “отстающих” колес пропорциональна квадрату расхода рабочей жидкости через гидравлический блокирующий механизм - 135 МОДС, а разность крутящих моментов “отстающего” и “забегающего” передних колес, пропорциональна квадрату расхода рабочей жидкости через гидравлический блокирующий механизм - 109 МКДС переднего ведущего моста.With the working system of automatic control of the differential cross-axle locking modes and with unused buttons for manual control of the locking modes of the transmission (Fig. 1) in the traction mode of the driving axles, it works as follows. When turning the ATS and the unequal length of the trajectory of “running” and “lagging” wheels, the traction load of “running” (external) wheels decreases, and “lagging” (internal) increases due to an increase in the actual peripheral speed of the first and a decrease in the actual peripheral speed of the second and corresponding reducing slipping “running” and increasing slipping “lagging” wheels. There is a difference in the pressure of the working fluid in the injection cavities of more loaded and less loaded hydraulic machines. Due to the reverse rotation of the sun gears - 43 wheel reducers, more loaded wheels slow down their rotation, while less loaded wheels accelerate it due to the rotation of the gears - 43 in the direction of rotation of the wheels. Hydromachines of decelerating “lagging” wheels operate in the mode of hydraulic pumps, and of accelerating “running-in” wheels - in the mode of hydraulic motors. The rear “lagging” wheel has the greatest deceleration, the front accelerating wheel has the greatest acceleration. Accordingly, the first hydraulic machine has the highest productivity, and the last hydraulic machine has the highest flow rate. In this case, the flow of working fluid from the hydraulic machine of the rear “lagging” wheel is divided into two parts. One part of the flow of the working fluid through the corresponding inlet channel (103 or 104) with a higher pressure and through the inlet check valve - 107 (Fig. 7) enters the inlet - 108 of the hydraulic locking mechanism - 109 and then, if the spool is not turned on - 112 full blocking - to the exit - 110 and through the non-return valve - 111 into the inlet channel with lower pressure and through the corresponding discharge line (105 or 106) - into the discharge cavity of the hydraulic machine of the rear “running” less loaded wheel. In this case, the difference in the torques of the “lagging” and “running-in” rear wheels is proportional to the square of the flow rate of the working fluid through the hydraulic locking mechanism — 109 of the rear drive axle. And the other part of the flow of the working fluid through the corresponding discharge line (105 or 106) with a higher pressure and through the selective valve is 127, which, due to the pressure inequality in the end cavities “a” and “b”, is displaced to the extreme side of the end cavity with less pressure, the position enters the center line - 130 high pressure. From this line, the working fluid through the throttle - 138 of the hydraulic locking mechanism - 135 (Fig. 1) and the interaxal line - 129 high pressure enters the inlet cavity - 128 of the selective valve - 127 of the front drive axle (Fig. 6). This valve - 127, like the rear drive axle, is displaced to the extreme position towards the end cavity with less pressure. Due to this, the flow of working fluid from the
Система автоматического управления (САУ) работает следующим образом. С началом поворота АТС при |θ|>Δθ управляющие команды U1=0 и U2=0 и золотники - 112, 115 и 117 блоков - 102 электрогидравлического управления выключены и рабочая жидкость последовательно перепускается через дроссели - 113 и 114 гидравлических блокирующих механизмов - 109 переднего и заднего ведущих мостов. Включен основной режим самоблокировки. Включенное состояние этого режима блокировки сохраняется при малых углах поворота передних колес |θ|<θ1 (верхнего порогового значения |θ|) и U2=0 - при Δωзо>Δωmin, (нижнего граничное значение Δωзо), где Δωmin<0 (фиг.12).The automatic control system (ACS) operates as follows. With the beginning of the rotation of the ATS at | θ |> Δθ, the control commands U 1 = 0 and U 2 = 0 and the
При достижении |θ| верхнего порогового значения θ1 и при u2=0, SV0=1 (см. режим A, табл.1, фиг.12) SΔθ1=1 и в канале III сигнал - “1”. При условии Δωзо<Δωmax (SΔω=1) и в виду S-Δθ1=1 (выключение звена - 152 происходит с задержкой δθ=0.5°-1° относительно звена 151 при |θ|=θ1+δθ), в канале VI сигнал также -“1”. В результате - u1=1 и вместо основного режима по управляющей команде U1=1 (U2=0) посредством постоянно разомкнутого реле K1 и соленоидов C41 и C42 (фиг.13) включаются золотники - 115 блоков - 102 электрогидравлического управления (фиг.6 и 7), которые, соединяя входы - 116 дросселей - 114 (с большим гидравлическим сопротивлением) с выходами - 110 гидравлических блокирующих механизмов - 109, отключают эти дроссели и уменьшают в 5-6 раз гидравлическое сопротивление блокирующих механизмов - 109. Включенный дополнительный режим самоблокировки со значительно меньшей жесткостью вышеупомянутой характеристики (1) самоблокировки позволяет при больших углах поворота передних колес снизить величину блокирующих моментов у переднего и заднего ведущих мостов, момент сопротивления повороту АТС, боковой увод передних колес и крутящие моменты “отстающих” колес. За счет этого уменьшаются потери энергии на буксование, радиус поворота и возрастает угловая скорость поворота. Благодаря меньшим блокирующим моментам МКД включение указанного режима самоблокировки в случае примерно равных и пониженных коэффициентов сцепления “отстающих” и “забегающих” колес уменьшается удельная тяговая нагрузка “отстающих” колес, что может улучшить проходимость АТС в подобных условиях внедорожного движения.Upon reaching | θ | the upper threshold value θ 1 and for u 2 = 0, S V0 = 1 (see mode A, Table 1, Fig. 12) S Δθ1 = 1 and in channel III the signal is “1”. Under the condition Δω zo <Δω max (S Δω = 1) and in view of S -Δθ1 = 1 (the link-152 is switched off with a delay δθ = 0.5 ° -1 ° relative to the
Дополнительный режим самоблокировки при условии Δωmax>Δωзо>Δωmin сохраняется и при снижении |θ| до нижнего порогового значения θ0<θ1. В этом случае SΔθ1=0 (фиг.12), но благодаря SΔθ0=1 и u1=1 в каналах V и III сигналы - “1” (режим Б, табл.1) и управляющая команда U1=1 сохраняется.An additional self-locking mode under the condition Δω max > Δω zo > Δω min is maintained even when | θ | to the lower threshold value θ 0 <θ 1 . In this case, S Δθ1 = 0 (Fig. 12), but due to S Δθ0 = 1 and u 1 = 1 in channels V and III, the signals are “1” (mode B, Table 1) and the control command U 1 = 1 is saved .
Обратное включение основного режима и выключение дополнительного режима самоблокировки U1=0, U2=0 при условии Δωзо>ωmin происходит в двух случаях. В случае уменьшения расчетной величины угла |θ| поворота колес ниже порогового значения θ0<θ1. В этом случае при SΔθ0=0 и SΔθ1=0 в канале III - “0”. Такое соотношение верхнего и нижнего пороговых значений исключает возможность “зацикливания” системы управления в области порогового значения [θ|=θ1 и стабилизирует ее работу. В случае увеличения разности Δωзо частоты вращения “забегающего” и “отстающего” передних колес, вызванного повышенным буксованием движущегося в худших условиях “забегающего” колеса до верхнего предела Δωзо=Δωmax. В различных условиях внедорожного движения это пороговое значение примерно соответствует предельно допустимому буксованию переднего “забегающего” колеса. В этом случае на выходе релейного звена 151 (фиг.13) SΔω=0 и в канале VI сигнал также “0” (режим B, табл.1). При u1=0 дополнительный режим самоблокировки отключается, при этом из-за большей жесткости характеристики (1) самоблокировки разность Δωзо частоты вращения снижается и на выходе звена - 151 SΔω=1. Однако обратного включения дополнительного режима самоблокировки не происходит, так как при u1=0 и S-Δθ1=0 в канале IV сигнал - “0” и соответственно в канале VI сигнал также - “0” (режим Г, табл.1). В этом случае U1=0, цепь питания соленоидов C41 и C42 размыкается, золотники - 115 (фиг.6 и 7) выключаются, гидравлическое сопротивление блокирующих механизмов - 109 резко возрастает и поворот АТС совершается при более жесткой характеристике самоблокировки. Обратное включение дополнительного режима произойдет лишь после снижения угла поворота колес до верхнего порогового значения θ1 с опережением на величину δθ=0.5°-1°, когда S-Δθ1=1 (режим A, табл.1) (фиг.12).Reverse switch off a main mode and the additional mode latching =
В определенных условиях при основном или дополнительном режимах самоблокировки за счет большой разницы в величине буксования “отстающего” и “забегающего” передних колес возможно изменение знака Δωзо. Такой режим поворота возникает либо при одинаковых коэффициентах сцепления и коэффициентах сопротивления качению “забегающих” и “отстающих” колес и углах поворота передних колес, не превышающих 12°-15°, либо при любых углах поворота и худших условиях движения “отстающих” колес, с низким коэффициентом сцепления, имеющих всегда меньшую весовую нагрузку в сравнении с “забегающими”. В этом случае полная блокировка МКД в сравнении с основным и дополнительным режимами самоблокировка, благодаря снижению буксования, более экономична и обеспечивает более высокую действительную скорость движения. При этом абсолютная величина ΔМоз возрастает, что при отрицательном знаке ее вызывает либо снижение действующего в горизонтальной плоскости момента сопротивления повороту АТС, либо изменение его знака. В обоих случаях радиус поворота снижается.Under certain conditions, with the main or additional self-locking modes, due to the large difference in the slippage of the “lagging” and “running-in” front wheels, the sign of Δω z may change. This mode of rotation occurs either with the same adhesion coefficients and the rolling resistance coefficients of the “running” and “lagging” wheels and the rotation angles of the front wheels not exceeding 12 ° -15 °, or at any rotation angles and worse driving conditions of the “lagging” wheels, with low coefficient of adhesion, always having a lower weight load in comparison with “running”. In this case, the full blocking of the MCD in comparison with the main and additional modes of self-locking, due to the reduction of slipping, is more economical and provides a higher actual speed. In this case, the absolute value ΔM oz increases, which, with a negative sign, causes either a decrease in the horizontal moment of resistance to rotation of the ATS or a change in its sign. In both cases, the turning radius is reduced.
При изменении знака Δωзо, которое происходит одновременно с изменением знака блокирующего момента ΔМоз передних колес, и уменьшении Δωзо до Δωзо=Δωmin SΔω0=1 (в канале VIII) и вне зависимости от отрицательного значения ΔМоз и величины сигнала SΔМ на выходе звена “V” - u2=1 (фиг.12). В этом случае U2=1, включается постоянно разомкнутое реле К2, на обмотку соленоидов C31 и C32 подается напряжение и включаются золотники - 112 полной блокировки (фиг.6 и 7). В этом случае возможна “избыточная” поворачиваемость АТС, связанная со смещением полюса поворота к оси передних колес и возникновением либо отрицательных углов бокового увода передних колес, либо бокового скольжения задних колес. Поэтому при указанном включении полной блокировки МКДС предусмотрено включение сигнальной лампы Л2 желтого цвета. Водитель получает предупреждающий сигнал на снижение заданной скорости движения V0.When you change the sign of Δω zo , which occurs simultaneously with the change in the sign of the blocking moment ΔM oz of the front wheels, and decreases Δω zo to Δω zo = Δω min S Δω0 = 1 (in channel VIII) and regardless of the negative value of ΔM oz and signal S ΔM at the output of the link “V” - u 2 = 1 (Fig.12). In this case, U 2 = 1, the constantly open relay K2 is turned on, voltage is applied to the winding of the solenoids C31 and C32 and the spools are turned on - 112 full blocking (Figs. 6 and 7). In this case, “over” steering of the ATC is possible, associated with the displacement of the steering pole to the axis of the front wheels and the occurrence of either negative angles of the side drive of the front wheels or the lateral sliding of the rear wheels. Therefore, with the indicated inclusion of the complete blocking of the MKDS, the yellow L 2 signal lamp is provided. The driver receives a warning signal to reduce the set speed V 0 .
При увеличении ΔМоз в канале VII и на выходе звена “V” сохраняется сигнал “1” до тех пор, пока ΔМоз не достигнет порогового значения ΔМоз=ΔМ0 (SΔМ=0) и при Δωзо>Δωmin (SΔω0=0) на выходе звена “V” u2=0. При U2=0 - золотники - 112 полной блокировки под действием возвратных пружин выключаются, возвращаясь в исходное (“постоянно открытое”) положение. И в зависимости от заданной величины |θ| включается либо дополнительный, либо основной режим самоблокировки.With an increase in ΔM oz in channel VII and at the output of the “V” link, the signal “1” is stored until ΔM oz reaches the threshold value ΔM oz = ΔM 0 (S ΔM = 0) and when Δω zo > Δω min (S Δω0 = 0) at the output of the link “V” u 2 = 0. When U 2 = 0 - spools - 112 of full blocking under the action of return springs are turned off, returning to their original (“constantly open”) position. And depending on the given value | θ | either additional or basic self-locking mode is activated.
При внедорожном непрямолинейном движении в случае одинакового, но пониженного сцеплении “отстающих” и “забегающих” колес, например при движении по сухому песку, чтобы уменьшить тяговую нагрузку и буксование “отстающих” колес, весовая нагрузка которых при повороте снижается, целесообразно заменить основной режим самоблокировки на дополнительный режим с более мягкой характеристикой самоблокировки и при малых значениях |θ|<θ0 угла поворота передних колес. Для этого реле К1 (фиг.13) САУ режимами блокировки МКДС дублируется кнопкой Ку1 ручного принудительного включения (отключения) дополнительного режима самоблокировки. При этом включается сигнальная лампа Л1 зеленого цвета.In off-road non-linear motion in the case of the same but reduced traction of “lagging” and “running” wheels, for example, when driving on dry sand, in order to reduce the traction load and slipping of “lagging” wheels, the weight load of which decreases when turning, it is advisable to replace the main self-locking mode to an additional mode with a softer self-locking characteristic and at small values | θ | <θ 0 of the angle of rotation of the front wheels. For this, the relay K1 (Fig.13) self-propelled guns by the MKDS blocking modes is duplicated by the button K y1 of manual forced inclusion (shutdown) of the additional self-locking mode. When this turns on the warning light L 1 green.
Таким образом, предлагаемая трансмиссия с гидравлическими межосевой и межколесными дифференциальными связями, обеспечиваемыми суммирующими планетарными механизмами в колесных редукторах и нерегулируемыми гидробъемными передачами с невращающимися корпусами гидромашин, в сравнении с известными устройствами обеспечивает значительное снижение объемных потерь энергии в гидравлической системе и более приспособлена для автоматизации режимов блокировки дифференциальных связей. Предлагаемая система автоматического управления этими режимами позволяет гибко и более рационально в сравнении с применяемыми самоблокирующимися дифференциалами распределять крутящие моменты на “забегающих” и “отстающих” колесах при различном соотношении их коэффициентов сцепления и за счет снижения буксования, прежде всего, “отстающих” колес повысить проходимость и экономичность полноприводного АТС в условиях непрямолинейного внедорожного движения. Ступенчатое изменение жесткости характеристики самоблокировки позволяет снизить боковой увод передних управляемых колес и повысить маневренность движения. Снижение жесткости силовой передачи более нагруженных колес переднего и заднего ведущих мостов за счет включения гидропневматических аккумуляторов с демпфирующими дросселями в нагнетательные магистрали уменьшает цикличность и пиковые значения тяговой нагрузки ведущих колес, что повышает ресурс и надежность трансмиссии и расширяет возможность использования в сложных условиях движения полной блокировки дифференциальных связей. Предлагаемая система двухнасосной подпитки всасывающих полостей гидромашин и магистралей низкого давления создает возможность без применения автоматических муфт в ступицах колес при полной блокировке и малых радиусах поворота АТС автоматически отключать привод “забегающих” колес для повышения экономичности работы. Замена в трансмиссии полноприводного колесного АТС шестеренных дифференциалов (конических межколесных и цилиндрических межосевых дифференциалов) на однорядные планетарные механизмы, размещаемых в колесных несоосных редукторах портальных ведущих мостов, существенно сокращает номенклатуру используемых деталей и упрощает конструкцию раздаточной коробки при 4к4 (или раздаточных коробок при 6к6, 8к8).Thus, the proposed transmission with hydraulic interaxle and interwheel differential couplings provided by summing planetary gears in wheel reducers and uncontrolled hydrodynamic gears with non-rotating bodies of hydraulic machines, in comparison with known devices, provides a significant reduction in volumetric energy losses in the hydraulic system and is more suitable for automating locking modes differential bonds. The proposed automatic control system for these modes allows flexible and more rational in comparison with the applied self-locking differentials to distribute torques on the “running” and “lagging” wheels with different ratios of their adhesion coefficients and, due to the reduction of slipping, especially of the “lagging” wheels, increase the passability and the profitability of all-wheel drive vehicles in the conditions of indirect off-road traffic. A stepwise change in the stiffness of the self-locking characteristic allows you to reduce the lateral drag of the front steered wheels and increase the maneuverability of movement. Reducing the stiffness of the power transmission of the more loaded wheels of the front and rear drive axles by incorporating hydropneumatic accumulators with damping chokes in the discharge lines reduces the cyclicity and peak values of the driving load of the drive wheels, which increases the resource and reliability of the transmission and expands the possibility of using differential locks in difficult driving conditions connections. The proposed dual-pump recharge system for the suction cavities of hydraulic machines and low-pressure lines makes it possible without automatic couplings in the wheel hubs with full blocking and small turning radii of the automatic telephone exchange to automatically turn off the drive of “running” wheels to increase operating efficiency. Replacing gear differentials (bevel sprockets and cylindrical axle differentials) in a four-wheel drive ATE transmission with single-row planetary mechanisms placed in wheel non-axial gearboxes of portal drive axles significantly reduces the range of used parts and simplifies the design of the transfer case at 4k4 (or transfer case at 6k6, 8k6, 8k6, 8k6, )
Источники информацииInformation sources
1. Андреев А.Ф. и др. Дифференциалы колесных машин. М., изд-во “Машиностроение”, 1987 (стр.50, 85-86).1. Andreev A.F. and other Differentials of wheeled vehicles. M., publishing house "Engineering", 1987 (p. 50, 85-86).
2. Lowell J. Differential speed-sensitive and torque-sensitive limited slip coupling. US Patent 5,938,556, F16H 48/26, 17.08.1999.2. Lowell J. Differential speed-sensitive and torque-sensitive limited slip coupling. US Patent 5,938,556,
3. Schrand E. Limited slip differential with integrated solenoid valve and plenum. US Patent 6,902,506 B2, F16H 48/20, 07.06.2005.3. Schrand E. Limited slip differential with integrated solenoid valve and plenum. US Patent 6,902,506 B2,
4. Нарбутовских И.Г. Дифференциал управляемый радиально-поршневой. RU Патент 2238460 C2, F16H 48/26, 04.02.2003.4. Narbutovsky I.G. Differential controlled radial piston. RU Patent 2238460 C2,
5. Duan X. Differential device. US Patent 6,544,13682, F16H 48/30, 08.04.2003.5. Duan X. Differential device. US Patent 6,544,13682,
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013124307/11A RU2551052C2 (en) | 2013-05-28 | 2013-05-28 | Transmission with hydraulic interaxle and interwheel differential links with automatically controlled interlocking modes for high cross-country capacity vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013124307/11A RU2551052C2 (en) | 2013-05-28 | 2013-05-28 | Transmission with hydraulic interaxle and interwheel differential links with automatically controlled interlocking modes for high cross-country capacity vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013124307A RU2013124307A (en) | 2014-12-10 |
RU2551052C2 true RU2551052C2 (en) | 2015-05-20 |
Family
ID=53294428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013124307/11A RU2551052C2 (en) | 2013-05-28 | 2013-05-28 | Transmission with hydraulic interaxle and interwheel differential links with automatically controlled interlocking modes for high cross-country capacity vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2551052C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2692737C1 (en) * | 2018-04-10 | 2019-06-26 | Евгений Владимирович Габай | Mechanical transmission with hydraulic differential connections of drive wheels and multi-mode system for electronic control of their interlocking for off-road vehicle |
RU2785241C1 (en) * | 2022-03-16 | 2022-12-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)"ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" | Power distribution device in the transmission |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107246467B (en) * | 2017-05-02 | 2019-12-13 | 北京理工大学 | Stepless transmission device for hydraulic machinery of loader |
CN112901730B (en) * | 2019-12-04 | 2022-04-08 | 西南大学 | Transaxle for an adaptive automatic transmission electric drive system |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1031806A1 (en) * | 1982-05-07 | 1983-07-30 | Московский автомеханический институт | Volumetric hydraulic transmission for self-propelled machine |
SU1035909A1 (en) * | 1981-08-14 | 1985-05-15 | Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Механизации Сельского Хозяйства | Vehicle with hydraulic drive of directive wheels |
EP0450282A2 (en) * | 1990-04-04 | 1991-10-09 | MAN Nutzfahrzeuge Aktiengesellschaft | Vehicle drive system |
DE4206086A1 (en) * | 1992-02-27 | 1993-09-02 | Linde Ag | Modular power transmission system - is composed of electric or hydraulic motor with an epicyclic gear attached by housing. |
RU2238460C2 (en) * | 2002-02-04 | 2004-10-20 | Нарбутовских Вячеслав Геннадьевич | Controlled radial-piston differential |
-
2013
- 2013-05-28 RU RU2013124307/11A patent/RU2551052C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1035909A1 (en) * | 1981-08-14 | 1985-05-15 | Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Механизации Сельского Хозяйства | Vehicle with hydraulic drive of directive wheels |
SU1031806A1 (en) * | 1982-05-07 | 1983-07-30 | Московский автомеханический институт | Volumetric hydraulic transmission for self-propelled machine |
EP0450282A2 (en) * | 1990-04-04 | 1991-10-09 | MAN Nutzfahrzeuge Aktiengesellschaft | Vehicle drive system |
DE4206086A1 (en) * | 1992-02-27 | 1993-09-02 | Linde Ag | Modular power transmission system - is composed of electric or hydraulic motor with an epicyclic gear attached by housing. |
RU2238460C2 (en) * | 2002-02-04 | 2004-10-20 | Нарбутовских Вячеслав Геннадьевич | Controlled radial-piston differential |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2692737C1 (en) * | 2018-04-10 | 2019-06-26 | Евгений Владимирович Габай | Mechanical transmission with hydraulic differential connections of drive wheels and multi-mode system for electronic control of their interlocking for off-road vehicle |
RU2785241C1 (en) * | 2022-03-16 | 2022-12-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)"ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" | Power distribution device in the transmission |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013124307A (en) | 2014-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2336911A (en) | Power transmission and steering control for traction devices | |
US5848664A (en) | Method and apparatus for hydrostatically driving a vehicle with each drivable wheel driven by at least one hydraulic motor connected to at least one hydraulic source | |
RU2650283C2 (en) | Vehicle with hydraulic assistance | |
US10578211B2 (en) | Hydraulic drivetrain for a utility vehicle | |
RU2052362C1 (en) | Method of hydrostatic transmission of rotation in drives of vehicles with several drive axles and hydrostatic drive of vehicle with several drive axles | |
CN106794759B (en) | Dual drive power transmission system | |
US20180252315A1 (en) | Downsized cvt oil pump achieved by slip device | |
US10487657B2 (en) | Hydraulic machine | |
US20050070391A1 (en) | Hydraulic torque vectoring differential | |
RU2551052C2 (en) | Transmission with hydraulic interaxle and interwheel differential links with automatically controlled interlocking modes for high cross-country capacity vehicle | |
US6996982B2 (en) | Method and device for switching hydraulic fluid supplies, such as for a hydraulic pump/motor | |
JP2005155686A (en) | Axle driving device and four-wheel drive vehicle equipped with it | |
RU2692737C1 (en) | Mechanical transmission with hydraulic differential connections of drive wheels and multi-mode system for electronic control of their interlocking for off-road vehicle | |
RU2706681C1 (en) | Mechanical transmission with automatic control system of torque distribution between vehicle wheels (4k4) with disengaged drive of one of driving axles | |
JP2008518167A (en) | Hydraulic mechanical transmission | |
RU2613143C1 (en) | Hydrostatic-mechanical transmission of heavy-duty vehicle | |
RU2307758C1 (en) | Transmission of high-speed crawler vehicle | |
SU1035909A1 (en) | Vehicle with hydraulic drive of directive wheels | |
JPH11108181A (en) | Drive control system for vehicle having hydraulic motor for running and fluid control device with flow dividing function | |
RU2164478C2 (en) | Vehicle differential lock | |
SU1586928A1 (en) | Vehicle driving axle | |
RU2438908C1 (en) | Transmission of track-type vehicle with central composite gearbox | |
RU2141588C1 (en) | Differential locking mechanism for transportation vehicles | |
RU131112U1 (en) | VEHICLE DIFFERENTIAL LOCKING MECHANISM | |
SU1724823A1 (en) | Drive for motor grader front driving wheels |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190529 |