АВТОМАТИЧЕСКИ ПОДКЛЮЧАЕМЫЙ ПОЛНЫЙ ПРИВОД
AUTOMATICALLY SWITCHED ALL WHEEL DRIVE

Изобретение относится к автомобильной промышленности и может быть использовано в приводах ведущих мостов колес автомобилей и другой самоходной техники с подключаемым полным приводом.
Известны устройства для подключения ведущих мостов автомобилей с применением многодисковой фрикционной муфты. Данные устройства работают автоматически или включаются вручную. При длительной работе в условиях бездорожья данные устройства перегреваются, что приводит к отказу от работы, уменьшению ресурса, перерасходу топлива. При движении по дорогам с твердым покрытием при кратковременном включении при потере устойчивости автомобиля устройства малоэффективны для стабилизации движения автомобиля.
Известны устройства с полным постоянным приводом с применением межосевого дифференциала. Данные устройства надежно работают на бездорожье, при наличии блокировки дифференциала обеспечивают хорошую проходимость, однако данный режим возможен только на грунтах, допускающих проскальзывание. Также обеспечивается устойчивость автомобиля в критических условиях движения автомобиля по дорогам с твердым покрытием (без блокировки). Однако при потере устойчивости ведут себя крайне непредсказуемо из-за отсутствия жесткой связи с каким-либо приводным мостом.
Известна коробка передач с обгонной муфтой по авторскому свидетельству №1260605, где привод на все мосты постоянно осуществляется через обгонную муфту. Нет возможности осуществления торможения двигателем и для торможения при уменьшении оборотов двигателя вводится дополнительно автоматически управляемый тормозной механизм.
Известен привод по авторскому свидетельству №536991, где привод на отключаемый мост осуществляется через многодисковую муфту, управляемую обгонной муфтой. Недостатком привода является то, что при движении задним ходом муфта не работает в необходимом режиме.
Наиболее близким к предлагаемому является привод по авторскому свидетельству №536991, где привод на отключаемый мост осуществляется через многодисковую муфту, управляемую обгонной муфтой.
Цель изобретения - обеспечение автоматически подключаемого полного привода ведущих мостов автомобилей в условиях бездорожья при любом направлении движения автомобиля и для обеспечения устойчивости движения в критических ситуациях при движении автомобиля по дорогам с твердым покрытием.
Цель достигается за счет того, что предлагаемое устройство передает крутящий момент от двигателя через коробку передач на ведущие мосты, при этом на основной ведущий мост крутящий момент передается постоянно через реверсивную коробку основного ведущего моста, на подключаемый ведущий мост крутящий момент передается через раздаточную коробку, обгонную муфту и реверсивную коробку подключаемого ведущего моста, работающую синхронно с реверсивной коробкой основного ведущего моста. Данное техническое решение является существенным, так как позволяет достигнуть цели изобретения, - обеспечение автоматически подключаемого полного привода ведущих мостов автомобилей при любом направлении движения автомобиля, что не обеспечено в прототипе, поэтому оно может быть признано изобретением. Передаточное число передачи от коробки передач до основного ведущего моста равно или превышает передаточное число передачи от коробки передач до подключаемого ведущего моста на величину до 10% и выбирается в зависимости от назначения и конструкции ведущего привода автомобиля. Наиболее приемлемое превышение передаточного числа передачи основного ведущего привода, %: от 2 до 6.
Основным ведущим мостом может быть передний или задний, управляемый или неуправляемый мосты.
Если основной ведущий мост - неуправляемый (как правило - задний), передаточное число передачи основного ведущего моста превышает передаточное число передачи подключаемого ведущего моста до 10%, наиболее приемлемое превышение равно, %: от 2 до 5. При обязательном выполнении условия - диаметр неуправляемых колес основного ведущего моста не меньше диаметра колес подключаемого ведущего моста (с учетом износа) - передаточные числа выполняются равными.
Если основной ведущий мост управляемый (обычно-передний), передаточное число передачи основного управляемого ведущего моста превышает передаточное число передачи подключаемого неуправляемого ведущего моста на величину, %: от 3 до 10. наиболее приемлемое значение, %: от 4 до 6.
При равномерном прямолинейном движении скорость вращения ведомой полумуфты обгонной муфты, кинематически связанной с колесами подключаемого ведущего моста, превышает скорость вращения ведущей полумуфты обгонной муфты, кинематически связанной с колесами основного ведущего моста, за счет меньшего передаточного числа передачи от коробки передач до подключаемого ведущего моста, обгонная муфта не передает момент вращения на подключаемый ведущий мост, привод работает в моноприводном режиме.
При проскальзывании колес основного ведущего моста скорость вращения кинематически связанного с основным ведущим мостом ведущей полумуфты обгонной муфты возрастает и при достижении скорости вращения ведомой полумуфты обгонная муфта заклинивает, момент вращения от двигателя передается на подключаемый ведущий мост, колеса подключаемого ведущего моста начинают вращаться от двигателя, привод переходит в полноприводный режим работы.
При прекращении проскальзывания колес основного ведущего моста скорость кинематически связанной с основным ведущим мостом ведущей полумуфты обгонной муфты падает, скорость вращения ведомой полумуфты обгонной муфты становится выше скорости вращения ведущей полумуфты, обгонная муфта расклинивается, на подключаемый приводной мост перестает передаваться момент от двигателя, привод переходит в моноприводный режим работы.
В коробке передач отсутствует задняя передача, изменение направления движения осуществляют синхронным переключением реверсивных коробок основного и подключаемого ведущих мостов. Для безопасности включение повышенных передач при включении задней передачи может быть заблокировано.
Устройство может содержать два и более подключаемых ведущих моста, управляемых или неуправляемых, оборудованных своей обгонной муфтой и реверсивной коробкой, работающей синхронно с остальными реверсивными коробками.
Основным ведущим мостом могут быть два и более моста, управляемые или неуправляемые ведущие мосты, связанные между собой жестко или второй и более подключенный через жесткую муфту или межосевой дифференциал без использования обгонной муфты и реверсивной коробки.
Таким образом, основной ведущий мост постоянно связан с двигателем через реверсивную коробку при движении и вперед, и назад, а подключаемый ведущий мост связан с двигателем через обгонную муфту и реверсивную коробку и подключается при движении и вперед, и назад при повышении скорости вращения ведущей полумуфты обгонной муфты до скорости вращения ведомой полумуфты обгонной муфты, при этом реверсивные коробки работают синхронно.
В варианте II обгонная муфта работает в качестве датчика фрикционной муфты. При получении команды от обгонной муфты включается фрикционная муфта и передает крутящий момент от двигателя к подключаемому ведущему мосту. Вращение на обгонную муфту передается через упругую муфту. При этом обгонная муфта передает частично крутящий момент, величина которого определяется настройкой упругой муфты.
Устройство может содержать дополнительные управляемые и (или) неуправляемые основные или подключаемые ведущие мосты.
Дополнительные основные ведущие мосты работают синхронно с первым основным ведущим мостом и для срабатывания обгонной муфты необходимо проскальзывание одного колеса всех основных ведущих мостов одновременно или одного колеса, если дополнительный основной мост включен через межосевой дифференциал без блокировки.
Дополнительные подключаемые ведущие мосты работают самостоятельно, и подключаются своей обгонной муфтой, имеют свою реверсивную коробку, работающую синхронно с реверсивной коробкой основного ведущего моста.
В варианте III и IV диаметры колес основного ведущего моста превышают диаметры подключаемого ведущего моста на величину до 10%, наиболее приемлемое значение, %: от 2 до 6, если основной ведущий мост неуправляемый, %: от 3 до 10, наиболее приемлемое значение, %: от 4 до 6, если основной ведущий мост управляемый, при этом передаточные отношения от коробки передач до подключаемого ведущего моста и основного ведущего моста равны.
Если основной ведущий мост неуправляемый, возможно применение одинаковых типоразмеров колес при строгом контроле диаметров колес. С учетом износа диаметры колес основного моста всегда должны превышать диаметры колес подключаемых мостов. Если не предусматривается длительная эксплуатация по дорогам с твердым покрытием возможно применение одинаковых колес на всех ведущих мостах.
Предложение поясняется чертежами.
Устройство по варианту I и III показано на фиг. 1, состоит из двигателя 1, коробки передач 2, раздаточной коробки 3 с входным валом 4, выходным валом привода основного ведущего моста 5 и выходным валом привода подключаемого ведущего моста 6, реверсивной коробки 7 привода основного ведущего моста с входным 8 и выходным 9 валами, устройством переключения 10 и зубчатой передачи 11, основного ведущего моста 12 с колесами 13, обгонной муфты 14 с ведущей 15 и ведомой 16 полумуфтами, реверсивной коробки 17 привода подключаемого ведущего моста с входным 18 и выходным 19 валами, с устройством переключения 20 и зубчатой передачи 21, подключаемого ведущего моста 22 с колесами 23. Переключатель 24 кинематически связан с устройствами переключения 10 и 20 реверсивных коробок 7 и 17.
На фиг. 2 показано устройство (варианты II и IV), состоящее из двигателя 1, коробки передач 2, раздаточной коробки 3 с входным валом 4, выходным валом привода основного ведущего моста 5 и выходным валом привода подключаемого ведущего моста 6, реверсивной коробки привода основного ведущего моста 7 с входным 8 и выходным 9 валами, устройством переключения 10 и зубчатой передачи 11, основного ведущего моста 12 с колесами 13, обгонной муфты 14, работающего как датчик, с ведущей 15 и ведомой 16 полумуфтами, реверсивной коробки привода подключаемого ведущего моста 17 с входным 18 и выходным 19 валами, с устройством переключения 20 и зубчатой передачи 21, привода подключаемого ведущего моста 22 с колесами 23, фрикционной муфты 25 с ведущим 26 и ведомым 27 дисками, упругой муфты 28.
На фиг. 3 показано устройство, состоящее из двигателя 1, коробки передач 2, раздаточной коробки 3 с входным валом 4 привода основного ведущего моста 5 и выходным валом привода подключаемого ведущего моста 6, реверсивной коробки привода основного ведущего моста 7 с входным 8 и выходным 9 валами, устройством переключения 10 и зубчатой передачи 11, основного ведущего моста 12 с колесами 13, обгонной муфты 14 с ведущей 15 и ведомой 16 полумуфтами, реверсивной коробки привода подключаемого ведущего моста 17 с входным 18 и выходным 19 валами, с устройством переключения 20 и зубчатой передачи 21, привода подключаемого ведущего моста 22 с колесами 23. содержит для дополнительного основного ведущего моста 12а - колеса 13а, может содержать отключаемую муфту или межосевой дифференциал 29, для дополнительного подключаемого ведущего моста 22а обгонную муфту 14а с ведущей 15а и ведомой 16а полумуфтами, реверсивную коробку привода подключаемого ведущего моста 17а с входным 18а и выходным 19а валами, с устройством переключения 20а и зубчатой передачей 21а, колеса 23а, может содержать фрикционную муфту 25а с обгонной муфтой 14а, работающую в режиме датчика, упругую муфту 28а.
На фиг. 4 показано устройство, состоящее из двигателя 1, коробки передач 2 с выходной шестерней 30, реверсивной коробки привода основного ведущего моста 7 с входным валом 8, устройством переключения 10 и зубчатой передачи 11 с выходной шестерней 31, основного переднего (управляемого) ведущего моста 12 с входной шестерней 32, колес 13, раздаточной коробки 3 с входной шестерней 33, выходной шестерней 34 привода подключаемого ведущего моста, ведущей полумуфтой 15 обгонной муфты 14, ведомой полумуфтой 16 обгонной муфты 14, реверсивной коробки привода подключаемого ведущего моста 17 с входным 18 и выходным 19 валами, устройством переключения 20 и зубчатой передачей 21, подключаемого заднего (неуправляемого) ведущего моста 22 с колесами 23, может содержать фрикционную муфту 25 с ведущим 26 и ведомым 27 дисками, обгонную муфту 14, работающую в режиме датчика и упругую муфту 28.
Устройство на фиг. 1 работает следующим образом (вариант I).
Двигатель 1 передает крутящий момент на коробку передач 2, который вращает входной вал 4 раздаточной коробки 3, выходной вал привода основного ведущего моста 5 раздаточной коробки 3 вращает входной вал 8 реверсивной коробки 7, выходной вал 9 которого вращает вал основного ведущего моста 12 с колесами 13, автомобиль приводится в движение. Выходной вал 6 подключаемого привода раздаточной коробки 3 приводит во вращение ведущую полумуфту 15 обгонной муфты 14. При движении автомобиля колеса 23 подключаемого моста 22 передают вращение выходному валу 19 реверсивной коробки 17, который передает вращение на ведомую полумуфту 16 обгонной муфты 14. Передаточное число передачи от коробки передач 2 до основного ведущего моста 12 превышает передаточные число передачи от коробки передач 2 до подключаемого ведущего моста 22, поэтому при равномерном прямолинейном движении автомобиля скорость вращения ведомой полумуфты 16 обгонной муфты 14 превышает скорость вращения ведущей полумуфтой 15 обгонной муфты 14, обгонная муфта 14 разомкнута и крутящий момент не передается, устройство работает в моноприводном режиме.
Передаточное число передачи от коробки передач 2 до основного ведущего моста 12 может быть ровна передаточному числу передачи от коробки передач 2 до подключаемого ведущего моста 22 при условии, что диаметры колес 12 превышают диаметры колес 23, при этом при равномерном прямолинейном движении автомобиля скорость вращения ведомой полумуфты 16 обгонной муфты 14 превышает скорость вращения ведущей полумуфты 15 обгонной муфты 14, обгонная муфта 14 разомкнута и крутящий момент не передается.
При проскальзывании колес 13 основного ведущего моста 12 скорость вращения вала основного ведущего моста 12 возрастает, соответственно возрастает скорость вращения кинематически связанных с валом основного ведущего моста 12 валов реверсивной коробки 7, валов 5 и 6 раздаточной коробки 3, ведущей полумуфты 15 обгонной муфты 14 и при превышении скорости вращения ведущей полумуфты 15 обгонной муфты 14 над скоростью вращения ведомой полумуфты 16 обгонная муфта 14 заклинивает, крутящий момент передается и на подключаемый ведущий мост 22, устройство переходит в полноприводный режим работы.
При прекращении проскальзывания колес 13 основного ведущего моста 12 скорость вращения вала подключаемого ведущего моста 22, ведомой полумуфты 16 обгонной муфты 14 остаются неизменными, а скорость вращения вала основного ведущего моста 12, ведущей полумуфты 15 обгонной муфты 14 падает и при превышении скорости вращения ведомой полумуфтой 16 обгонной муфты 14 над скоростью вращения ведущей полумуфты 15 обгонной муфты 14 обгонная муфта 14 расклинивается, крутящий момент перестает передаваться на подключаемый мост 22, устройство переходит в моноприводный режим работы.
При движении вперед направление вращения валов 8 и 9 реверсивной коробки 7 и валов 18 и 19 реверсивной коробки 17 совпадают. Для движения назад с помощью рычага 24 переключатели 10 и 20 реверсивных коробок 7 и 17 синхронно переключают зубчатые передачи 11 и 21, направление вращения входных валов 8 и 18 реверсивных коробок 7 и 17 остаются неизменными, а направление вращения валов 9 и 19 реверсивных коробок 7 и 17 меняются на противоположный, изменяется направление вращения валов основного 12 и подключаемого 22 мостов, автомобиль движется назад, условия работы обгонной муфты 14 не изменяются, при этом коробка передач 2 не имеет задней передачи, что упрощает ее конструкцию, особенно в исполнении коробки-автомата.
По варианту III передаточное число передачи от коробки передач 2 до основного ведущего моста 12 может быть ровна передаточному числу передачи от коробки передач 2 до подключаемого ведущего моста 22 при условии, что диаметры колес 13 превышают диаметры колес 23, при этом при равномерном прямолинейном движении автомобиля скорость вращения ведомой полумуфты 16 обгонной муфты 14 превышает скорость вращения ведущей полумуфты 15 обгонной муфты 14, обгонная муфта 14 разомкнута и крутящий момент не передается. В остальном вариант III соответствует варианту I.
Устройство на фиг. 2 работает следующим образом (вариант II).
Двигатель 1 передает крутящий момент коробке передач 2, который вращает входной вал 4 раздаточной коробки 3, выходной вал привода основного ведущего моста 5 раздаточной коробки 3 вращает входной вал 8 реверсивной коробки 7, выходной вал 9 которого вращает вал основного ведущего моста 12 с колесами 13, автомобиль приводится в движение. Выходной вал 6 подключаемого привода раздаточной коробки 3 приводит во вращение ведущую полумуфту 15 обгонной муфты 14. При движении автомобиля колеса 23 подключаемого моста 22 передают вращение выходному валу 19 реверсивной коробки 17, который передает вращение на ведомую полумуфту 16 обгонной муфты 14 через упругую муфту 28. Передаточное число передачи от коробки передач 2 до основного ведущего моста 12 превышает передаточное число передачи от коробки передач 2 до подключаемого ведущего моста 22, поэтому при равномерном прямолинейном движении автомобиля скорость вращения ведомой полумуфты 16 обгонной муфты 14 превышает скорость вращения ведущее полумуфты 15, обгонная муфта 14, работающая как датчик разомкнута, сигнал на включение фрикционной муфты 25 не подается, фрикционная муфта 25 разомкнута, при этом скорость вращения ведомого диска 27, связанного с ведомой полумуфтой 16 обгонной муфты 14 через упругую муфту 28, выше скорости вращения ведущего диска 26, связанного с ведущей полумуфтой - 15 обгонной муфты 14, крутящий момент не передается, устройство работает в моноприводном режиме.
При проскальзывании колес 13 основного ведущего моста 12 скорость вращения вала основного ведущего моста 12 возрастает, соответственно возрастает скорость вращения кинематически связанных с валом основного ведущего моста 12 валов 8 и 9 реверсивной коробки 7, валов 5 и 6 раздаточной коробки 3, ведущей полумуфты 15 обгонной муфты 14, и при превышении скорости вращения ведущей полумуфты 15 обгонной муфты 14 над скоростью вращения ведомой полумуфты 16 обгонная муфта 14, работающая как датчик заклинивает, на фрикционную муфты 25 подается сигнал на включение, ведомый 27 и ведущий 26 диски фрикционной муфты 25 смыкаются, фрикционная муфта 25 включается, крутящий момент передается на подключаемый ведущий мост 22, устройство переходит на работу в полноприводном режиме. При этом упругая муфта 28 незначительно скручивается и через него и обгонную муфту частично передается крутящий момент.
При прекращении проскальзывания колес 13 основного ведущего моста 12 скорость вращения вала подключаемого ведущего моста 22, ведомого диска 27 фрикционной муфты 25, ведомой полумуфты 16 обгонной муфты 14 остаются неизменными, а скорость вращения вала основного ведущего моста 12, ведущего вала 26 фрикционной муфты 25, ведущей полумуфты 15 обгонной муфты 14 падает, ведущий диск 26 диски проскальзывает относительно ведомого диска 27 т.к. передаваемый момент вращения фрикционной муфты 25 ниже момента, создаваемого при движении колес без проскальзывания, и при превышении скорости вращения ведущего ведомой полумуфты 16 обгонной муфты 14 над скоростью вращения ведущей полумуфты 15 обгонной муфты 14 упругая муфта приводится в исходное положение, обгонная муфта 14 расклинивается и подает команду на размыкание фрикционной муфты 25, крутящий момент перестает передаваться на подключаемый мост 22, устройство переходит в моноприводный режим работы. Фрикционная муфта может быть любой известной конструкции, в т.ч. одно дисковой, многодисковой, работающей в масле и т.п., при невысокой жесткости элементов сопряжения ведомой полумуфты 16 обгонной муфты 14 и ведомого диска 27 фрикционной муфты 25 упругая муфта 28 может отсутствовать.
По варианту IV передаточное число передачи от коробки передач 2 до основного ведущего моста 12 может быть ровна передаточному числу передачи от коробки передач 2 до подключаемого ведущего моста 22 при условии, что диаметры колес 13 превышают диаметры колес 23, при этом при равномерном прямолинейном движении автомобиля скорость вращения ведомой полумуфты 16 обгонной муфты 14 превышает скорость вращения ведущей полумуфты 15 обгонной муфты 14, обгонная муфта 14 разомкнута и крутящий момент не передается. В остальном вариант IV соответствует варианту II.
Устройство на фиг.3 работает следующим образом.
Устройство передает крутящий момент до мостов 12 и 22 аналогично устройству на фиг.1 и 2, кроме этого выходной вал 9 реверсивной коробки 7 вращает дополнительный (дополнительные) основной ведущий мост 12а, соединенный напрямую, через отключаемую муфту или дифференциал 29. Мост 12 работает синхронно с мостом 12а.
Выходной вал 6а подключаемого привода раздаточной коробки 3 приводит во вращение ведущую полумуфту 15а обгонной муфты 14а. При движении автомобиля колеса 23а дополнительного подключаемого моста 22а приводят во вращение подключаемый мост 22а, который приводит во вращение выходной вал 19а реверсивной коробки 17а, и передает вращение на входной вал 18а реверсивной коробки 17а. Входной вал 18а реверсивной коробки 17а приводит во вращение ведомую полумуфту 16а обгонной муфты 14а. Передаточное число передачи от коробки передач 2 до основного ведущего моста 12 превышает передаточное число передачи от коробки передач 2 до дополнительного подключаемого ведущего моста 22а. поэтому при равномерном прямолинейном движении автомобиля скорость вращения ведомой полумуфты 16а обгонной муфты 14а превышает скорость вращения ведущей полумуфты 15а обгонной муфты 14а, обгонная муфта 14а разомкнута, крутящий момент не передается.
При проскальзывании колес 13, 13а основного ведущего моста 12, 12а скорость вращения вала основного ведущего моста 12, 12а возрастает, соответственно возрастает скорость вращения кинематически связанных с валом основного ведущего моста 12, 12а вала 6 раздаточной коробки 3, ведущей полумуфты 15а обгонной муфты 14 и при превышении скорости вращения ведущей полумуфты 15а обгонной муфты 14 над скоростью вращения ведомой полумуфты 16а обгонная муфта 14а заклинивает и через нее крутящий момент передается и на подключаемый ведущий мост 22а.
При прекращении проскальзывания устройство переходит в моноприводный режим работы.
Устройство на фиг. 4 работает следующим образом.
Двигатель 1 передает крутящий момент коробке передач 2, вал выходной шестерни 30 вращает входной вал 8 реверсивной коробки 7, выходная шестерня 31 которой вращает входную шестерню 32 основного переднего ведущего моста 12 и колеса 13, автомобиль приводится в движение. Выходная шестерня 30 коробки передач 2 вращает входную шестерню 33 раздаточной коробки 3, выходная шестерня 34 раздаточной коробки 3 вращает ведущую полумуфту 15 обгонной муфты 14. При движении автомобиля колеса 23 подключаемого моста 22 приводят во вращение подключаемый мост 22, который приводит во вращение выходной вал 19 реверсивной коробки 17, который передает вращение на входной вал 18 реверсивной коробки 17. Входной вал 18 реверсивной коробки 17 приводит во вращение ведомую полумуфту 16 обгонной муфты 14. Передаточное число передачи от коробки передач 2 до основного ведущего моста 12 превышает передаточное число передачи от коробки передач 2 до подключаемого ведущего моста 22, поэтому при равномерном прямолинейном движении автомобиля скорость вращения ведомой полумуфты 16 обгонной муфты 14 превышает скорость вращения ведущей полумуфты 15 обгонной муфты 14, обгонная муфта 14 разомкнута и крутящий момент не передается.
При проскальзывании колес 13 основного ведущего моста 12 скорость вращения вала основного ведущего моста 12 возрастает, соответственно возрастает скорость вращения кинематически связанных с валом основного ведущего моста 12 ведущей полумуфты 15 обгонной муфты 14 и при превышении скорости вращения ведущей полумуфты 15 обгонной муфты 14 над скоростью вращения ведомой полумуфты 16 обгонной муфты 14 обгонная муфта 14 заклинивает, крутящий момент передается и на подключаемый ведущий мост 12.
При прекращении проскальзывания колес 13 основного ведущего моста 12, скорость вращения вала подключаемого ведущего моста 22, ведомой полумуфты 16 обгонной муфты 14 остаются неизменными, а скорость вращения вала основного ведущего моста 12, ведущей полумуфты 15 обгонной муфты 14 падает и при превышении скорости вращения ведомой полумуфты 16 обгонной муфты 14 над скоростью вращения ведущей полумуфты 15 обгонной муфты 14 обгонная муфта 14 расклинивается, крутящий момент перестает передаваться, устройство переходит в моноприводный режим работы.
Устройство может содержать фрикционную муфту 25, упругую муфту, которая работает аналогично с устройством, приведенным на фиг. 2.
По фиг. 4 реализуются все 4 варианта исполнения устройства.