СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ МЕЖОСЕВЫМ ДИФФЕРЕНЦИАЛОМ С ТРЕМЯ ПЛАНЕТАРНЫМИ РЯДАМИ
CONTROL SYSTEM FOR INTERAXLE DIFFERENTIAL WITH THREE PLANETARY GEAR SETS

Техническое решение относится к колесным транспортным средствам, а именно к трансмиссиях полноприводных грузовых автомобилей. Оно касается управления межосевым дифференциалом раздаточной коробки грузового автомобиля, содержащим три планетарных ряда.
Для распределения поворотных моментов между передними и задними колесами автомобилей применяются межосевые дифференциалы, которые показаны, например, в патентах №2192972, 2236958, выданных в Российской Федерации. Наиболее близким аналогом является устройство управления межосевым дифференциалом с тремя планетарными рядами, показанное в патенте №4280583, выданном в США. Оно содержит зубчатую муфту, имеющую механический привод. Однако такой привод муфты при значительном расстоянии от кабины автомобиля до раздаточной коробки, в которой расположен межосевой дифференциал, получается сложным.
Задачей является обеспечение удобного дистанционного управления межосевым дифференциалом с тремя планетарными рядами.
Решение задачи обеспечено тем, что при управлении межосевым дифференциалом с тремя планетарными рядами с помощью зубчатой муфты зубчатая муфта имеет гидравлический привод от поршня, расположенного в трехсекционной рабочей камере, в которой вместе с упомянутым поршнем, который является основным, расположен дополнительный поршень большего диаметра, образующий подвижный упор для основного поршня, передняя секция рабочей камеры, расположенная перед основным поршнем, и средняя секция, расположенная между основным и дополнительным поршнями, соединены гидролиниями с двухпозиционным гидравлическим распределителем для поочередного их сообщения с источником давления рабочей жидкости, задняя секция рабочей камеры, расположенная позади дополнительного поршня, соединена гидролинией с двухпозиционным клапаном, сообщающим эту секцию поочередно с источником давления рабочей жидкости и со сливом. Распределитель и клапан имеют управление от электромагнитов, подключенных к трехпозиционному переключателю, в первой позиции соединяющему с источником электрического тока электромагнит управления распределителем, во второй позиции подключающему к источнику электрического тока электромагнит управления клапаном, в третьей позиции отключающему электромагниты от источника электрического тока. При выключенных электромагнитах передняя секция рабочей камеры сообщается через распределитель с источником давления рабочей жидкости, а средняя и задняя секции рабочей камеры сообщаются через распределитель и клапан со сливом.
При таком гидравлическом приводе зубчатой муфты управления межосевым дифференциалом, производимом посредством основного и дополнительного поршней с использованием электрических средств, получается удобное дистанционное управление межосевым дифференциалом раздаточной коробки автомобиля, содержащим три планетарных ряда.
На фигуре 1 изображен грузовой автомобиль, имеющий привод всех колес.
На фигуре 2 представлена раздаточная коробка грузового автомобиля с межосевым дифференциалом, содержащим три планетарных ряда.
На фигуре 3 показано расположение сателлитов планетарных рядов межосевого дифференциала.
На фигуре 4 показан более крупно привод зубчатой муфты управления межосевым дифференциалом.
Представленный на фигуре 1 грузовой автомобиль содержит раму 1, на которой впереди расположена кабина 2, а сзади установлен кузов 3 для перевозки груза. Между кабиной и кузовом размещен двигатель 4. Автомобиль содержит трансмиссию для передачи поворотного момента от двигателя к передним колесам 5 и к задним колесам 6, имеющим упругую подвеску на раме 1. В кинематической цепи трансмиссии расположены сцепление 7, представляющее собой фрикционную муфту, ступенчатая коробка передач 8, раздаточная коробка 9, содержащая межосевой дифференциал, и карданные передачи для связи валов раздаточной коробки с валами коробки передач и ведущих мостов.
Раздаточная коробка 9 содержит картер 10, в котором установлен ведущий вал 11 (фигура 2), имеющий привод от выходного вала коробки передач 8. С ведущим валом раздаточной коробки связан зубчатой передачей полый ведомый вал 12. С валом 12 жестко соединено водило 13 межосевого дифференциала, содержащее трубчатый корпус 14, с которым соединен трубчатый фланец 15, установленный на подшипнике качения в картере 10. Межосевой дифференциал содержит три планетарных ряда. В первом планетарном ряду расположены солнечная шестерня 16, имеющая шлицевое соединение с валом 17 привода передних колес 5 автомобиля, сателлиты 18 и коронное зубчатое колесо 19, снабженное ступицей 20 с внутренними зубьями, установленной на подшипнике качения в корпусе 14 водила. Во втором планетарном ряду расположены солнечная шестерня 21 и сателлиты 22, имеющие зацепление с сателлитами 18 первого планетарного ряда. Солнечная шестерня 21 второго планетарного ряда установлена на шейке 23 вала 24 привода задних колес 6 автомобиля с возможностью вращения на ней и имеет на своей ступице наружный зубчатый венец. Третий планетарный ряд составляют солнечная шестерня 25, имеющая внутренний зубчатый венец, и сателлиты 26, которые находятся в зацеплении с сателлитами 18 первого планетарного ряда (фигура 3). Диаметр солнечной шестерни 25 больше диаметра солнечных шестерен 16 и 21. Солнечная шестерня 25 третьего планетарного ряда расположена на ступице солнечной шестерни 21 второго планетарного ряда, и, кроме того, она установлена в водиле 13 в прикрепленной к нему кольцевой детали, образующей опору для сателлитов.
Для изменения кинематических связей в межосевом дифференциале при необходимости перераспределить поворотные моменты между валами 17 и 24 привода колес автомобиля раздаточная коробка содержит зубчатую муфту 27 (фигура 4), имеющую шлицевое соединение с валом 24 привода задних колес. Зубчатая муфта 27 имеет три зубчатых венца, а именно внутренний зубчатый венец, имеющий возможность зацепления с наружным зубчатым венцом солнечной шестерни 21 второго планетарного ряда, и два наружных зубчатых венца, имеющих возможность поочередного зацепления с внутренними зубчатыми венцами, сделанными внутри солнечной шестерни 25 третьего планетарного ряда и внутри ступицы 20 коронного зубчатого колеса 19. Зубчатая муфта 27 имеет гидравлический привод через подшипник качения от поршня 28, расположенного в ступенчатой трехсекционной рабочей камере 29, образованной между трубчатым корпусом 14 водила и его трубчатым фланцем 15. В рабочей камере 29 вместе с поршнем 28, который является основным, расположен дополнительный поршень 30 большего диаметра, образующий подвижный упор для основного поршня 28. Передняя секция рабочей камеры 29, расположенная перед основным поршнем 28, и средняя секция, расположенная между основным 28 и дополнительным 30 поршнями, соединены гидролиниями 31 и 32 с двухпозиционным четырехлинейным гидравлическим распределителем 33, содержащим подпружиненный золотник для поочередного сообщения этих секций с источником давления рабочей жидкости, в частности с насосом 34. Задняя секция рабочей камеры 29, расположенная позади дополнительного поршня 30, сообщена гидролинией 35 с двухпозиционным клапаном 36, содержащим подпружиненный золотник для поочередного сообщения задней секции рабочей камеры с источником давления рабочей жидкости и со сливом. Распределитель 33 и клапан 36 имеют управление от электромагнитов соответственно 37 и 38, управляемых трехпозиционным переключателем 39 посредством рычажка 40, несущего подвижный контакт, связанный электрической цепью с источником электрического тока. К крайнему неподвижному контакту 41 переключателя 39 через электрическую цепь 42 подключен электромагнит 37 управления гидравлическим распределителем 33. К среднему неподвижному контакту 43 переключателя 39 электрической цепью 44 подключен электромагнит 38 управления клапаном 36. В первой позиции переключатель 39 соединяет с источником электрического тока электромагнит 37 управления распределителем 33. Во второй позиции переключатель 39 подключает к источнику электрического тока электромагнит 38 управления клапаном 36. В третьей позиции переключатель 39 отключает электромагниты 37 и 38 от источника электрического тока. При выключенных электромагнитах 37 и 38 передняя секция рабочей камеры 29 сообщается через распределитель 33 с источником давления рабочей жидкости, то есть насосом 34, а средняя и задняя секции рабочей камеры сообщаются через распределитель и клапан со сливом.
При движении автомобиля поворотный момент от двигателя 4 через сцепление 7 и коробку передач 8 поступает к ведущему валу 11 раздаточной коробки 9. От вала 11 через зубчатую передачу поворотный момент передается к ведомому валу 12. От ведомого вала 12 поворотный момент передается к водилу 13 межосевого дифференциала, распределяющего поворотные моменты между колесами автомобиля в зависимости от позиции, занимаемой рычажком 40 переключателя 39. При расположении рычажка 40 в таком крайнем положении, при котором контакты переключателя 39 разомкнуты, электрический ток от его источника к электромагнитам 37 и 38 не поступает. При выключенных электромагнитах 37 и 38 золотники распределителя 33 и клапана 36 занимают такую позицию, при которой рабочая жидкость поступает от распределителя 33 под давлением, создаваемым насосом 34, в переднюю секцию рабочей камеры 29 перед поршнем 28, а средняя и задняя секции рабочей камеры сообщены со сливом. Под действием давления рабочей жидкости в передней секции рабочей камеры поршень 28 вместе с поршнем 30 занимает крайнее положение, при котором связанная с ним зубчатая муфта 27 имеет зацепление с зубчатым венцом коронного зубчатого колеса 19, соединяя его с валом 24 привода задних колес 6. Тогда поворотный момент от водила 13 поступает к валу 24 привода задних колес 6 через коронное зубчатое колесо 19, а к валу 17 привода передних колес 5 через сателлиты 18 и солнечную шестерню 16. При зацеплении зубчатой муфты 27 с коронным зубчатым колесом 19 между валами 17 и 24 привода колес устанавливается наибольшее силовое передаточное число, при котором величина поворотного момента на валу 24 привода задних колес 6 получается значительно больше величины поворотного момента на валу 17 привода передних колес 5.
При необходимости перераспределить поворотные моменты между передними и задними колесами автомобиля, увеличив долю поворотного момента, передаваемого к передним колесам, для улучшения управляемости автомобиля переставляют рычажок 40 электрического переключателя 39 в среднюю позицию. При установке рычажка 40 в среднем положении происходит замыкание подвижного контакта переключателя 39 и его неподвижного контакта 43, и тогда электрический ток от его источника поступает к электромагниту 38, который переставляет золотник клапана 36, устанавливая его в таком положении, при котором задняя секция рабочей камеры 29, расположенная позади поршня 30, сообщается с насосом 34. При поступлении рабочей жидкости под давлением в заднюю секцию рабочей камеры 29 дополнительный поршень 30 перемещается до упора во внутреннюю ступеньку в корпусе 14 водила, переставляя при этом основной поршень 28 в среднее положение. Поршень 28, перемещаясь в среднее положение, выводит зубчатую муфту 27 из зацепления с коронным зубчатым колесом 19 и вводит ее в зацепление с солнечной шестерней 25. При зацеплении зубчатой муфты 27 с солнечной шестерней 25 поворотный момент от водила 13 поступает к валу 24 привода задних колес 6 через сателлиты 26 и солнечную шестерню 25, а к валу 17 привода передних колес 5 через сателлиты 18 и солнечную шестерню 16. Тогда между валами 17 и 24 привода колес автомобиля устанавливается промежуточное силовое передаточное число.
При установке рычажка 40 электрического переключателя 39 в таком положении, при котором расположенный на нем подвижный контакт соприкасается с неподвижным контактом 41, отключается электромагнит 38, управляющий клапаном 36, и включается электромагнит 37 управления распределителем 33, к которому электрический ток проходит по электрической цепи 42. Под действием электромагнита 37 золотник распределителя 33 занимает такое положение, при котором рабочая жидкость подается под давлением от насоса 34 в среднюю секцию рабочей камеры. Под действием давления рабочей жидкости в средней секции рабочей камеры поршень 28, перемещаясь в сторону солнечной шестерни 21, выводит зубчатую муфту 27 из зацепления с солнечной шестерней 25 и вводит ее в зацепление с солнечной шестерней 21. После этого поворотный момент поступает к валам 17 и 24 привода колес автомобиля через сателлиты 18 и 22 и через солнечные шестерни 16 и 21. В этом случае между валами 17 и 24 привода передних колес 5 и задних колес 6 устанавливается наименьшее силовое передаточное число, то есть наименьшее отношение поворотных моментов на этих валах.
При созданном гидравлическом приводе зубчатой муфты управления межосевым дифференциалом с тремя планетарными рядами посредством основного и дополнительного поршней, расположенных в трехсекционной рабочей камере, сообщаемой с источником давления рабочей жидкости посредством гидравлического распределителя и клапана, управляемых электромагнитами с помощью электрического переключателя, обеспечено удобное дистанционное управление этим межосевым дифференциалом.