МЕХАНИЗМ БЛОКИРОВКИ ДИФФЕРЕНЦИАЛА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к устройствам для блокировки дифференциалов транспортных средств, и может быть использована для блокировки межколесных и межосевых дифференциалов тяговых машин.
Известен механизм блокировки межколесного дифференциала, использованный в механизме Котовскова блокировки дифференциалов транспортного средства, содержащий два зубчатых ряда постоянного зацепления, ведущая шестерня первого из которых кинематически связана с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к межколесному дифференциалу, а одна из двух шестерен второго зубчатого ряда соединена с одним из выходных звеньев межколесного дифференциала, объемную гидропередачу, имеющую две гидромашины, последовательно соединенные между собой с образованием замкнутого гидравлического контура, первая из которых выполнена регулируемой и своим одним из двух взаимно проворачивающихся элементов соединена с ведомой шестерней первого зубчатого ряда, а вторая гидромашина гидропередачи своим одним из двух взаимно проворачивающихся элементов кинематически связана с одним из выходных звеньев межколесного дифференциала посредством фрикционной муфты, связанной с другой шестерней второго зубчатого ряда (патент России №2221949, МПК F16H 48/30, В60К 17/16, опубл. 2004).
Недостатком этого механизма является то, что при ухудшении сцепления с дорогой одного из колес ведущего моста величина передаваемого через гидропередачу данного механизма потока мощности, нагружающего ее, может вырасти при полной потере указанным колесом сцепления до величины, равной величине всего потока мощности, поступающего от двигателя к колесу с нормальным сцеплением. Это способствует уменьшению ее долговечности, надежности работы и при проектировании потребует закладки в конструкцию повышенной материалоемкости и веса.
Известен механизм блокировки дифференциала транспортного средства, содержащий пять зубчатых рядов постоянного зацепления, ведущие шестерни двух первых из которых связаны с соответствующими выходными звеньями дифференциала, а ведомые соединены с соответствующими полувалами, трехзвенный дифференциальный механизм, две реверсивные обгонные муфты, расположенные на соответствующих полувалах, следящее устройство, выполненное в виде трех объемных гидропередач, каждая из которых имеет две гидромашины, последовательно соединенные между собой с образованием замкнутого гидравлического контура, причем первые гидромашины первых двух гидропередач, выполненные с регулируемыми рабочими объемами, своими одними из двух взаимно проворачивающихся элементов соединены соответственно с первым и вторым звеньями упомянутого дифференциального механизма, а их вторые гидромашины своими одними из двух взаимно проворачивающихся элементов соединены посредством упомянутых обгонных муфт с соответствующими полувалами, первая гидромашина третьей гидропередачи, выполненная с регулируемым рабочим объемом, регулятор которого кинематически связан с рулевым управлением транспортного средства с возможностью слежения за углом поворота вала рулевого управления, своим одним из двух взаимно проворачивающихся элементов кинематически связана с валом, имеющим кинематическую связь с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу, посредством третьего из упомянутых зубчатых рядов, ведомая шестерня которого связана с этим элементом, а ведущая соединена с упомянутым валом, а ее вторая гидромашина своим одним из двух взаимно проворачивающихся элементов кинематически связана с одним из двух первых звеньев дифференциального механизма посредством четвертого из упомянутых зубчатых рядов, ведущая шестерня которого соединена с этим элементом, а ведомая связана с одним из двух первых звеньев дифференциального  механизма, причем один из двух взаимно проворачивающихся элементов первой гидромашины третьей гидропередачи кинематически связан с третьим звеном данного механизма, при этом кинематическая связь включает третий и пятый из упомянутых зубчатых рядов, причем ведомая шестерня пятого связана с этим звеном, а ведущая соединена с упомянутым валом, имеющим кинематическую связь с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу, при этом другие из взаимно проворачивающихся элементов всех упомянутых гидромашин закреплены неподвижно (Патент России №2156903, МПК F16H 48/30, В60К 17/16, опубл. 2000).
Недостатком этого механизма является то, что при ухудшении сцепления с дорогой одного из колес ведущего моста величина передаваемого через гидропередачу следящего устройства, регулируемую путем слежения за углом поворота вала рулевого управления, и одну из двух других гидропередач этого устройства потока мощности, нагружающего их, может вырасти при полной потере указанным колесом сцепления до величины, равной величине всего потока мощности, поступающего от двигателя к колесу с нормальным сцеплением. Это способствует уменьшению долговечности, надежности работы гидропередач следящего устройства и при проектировании потребует закладки в конструкцию повышенной материалоемкости и веса.
Известен механизм блокировки дифференциала транспортного средства, принятый в качестве прототипа, содержащий четыре зубчатых ряда постоянного зацепления, ведущие шестерни двух первых из которых связаны с соответствующими выходными звеньями дифференциала, а ведомые соединены с соответствующими полувалами, трехзвенный дифференциальный механизм, одно из двух первых звеньев которого связано с одним из этих полувалов, следящее устройство, выполненное в виде объемной гидропередачи, имеющей последовательно соединенные между собой с образованием замкнутого гидравлического контура две гидромашины, первая из которых, выполненная с регулируемым рабочим объемом, регулятор которого кинематически связан с рулевым управлением транспортного средства с возможностью слежения за углом поворота вала рулевого управления, своим одним из двух взаимно проворачивающихся элементов кинематически связана с валом, имеющим кинематическую связь с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу, посредством третьего из упомянутых зубчатых рядов, ведомая шестерня которого связана с этим элементом, а ведущая соединена с упомянутым валом, а ее вторая гидромашина своим одним из двух взаимно проворачивающихся элементов кинематически связана с другим из двух первых звеньев дифференциального механизма посредством четвертого из упомянутых зубчатых рядов, ведомая шестерня которого соединена с упомянутым другим звеном, а ведущая связана с указанным элементом второй гидромашины посредством гидроподжимной фрикционной муфты с регулятором фрикционного момента, выполненным в виде гидронасоса, нагнетательная полость которого связана трубопроводом, в который установлен редукционный клапан с регулируемой вручную пружиной, с бустером силового цилиндра упомянутой муфты и сливным трубопроводом с регулируемым гидравлическим дросселем, механизм регулирования которого связан с подпружиненным относительно неподвижного элемента остова транспортного средства стержнем, находящимся в контакте с кулачком, установленным с возможностью поворота на оси, размещенной на опорах, смонтированных на неподвижном элементе упомянутого остова, и шарнирно связанным с тягой, соединенной с подпружиненным относительно неподвижного элемента этого остова сердечником электромеханического преобразователя, снабженного двумя электрическими обмотками, провода которых навиты вокруг сердечника в противоположных друг другу направлениях, концы первой из которых связаны с электрическими выходами датчика угловой скорости ведущей шестерни четвертого из упомянутых зубчатых рядов, а концы второй электрической обмотки связаны с электрическими выходами датчика угловой скорости одного из двух взаимно проворачивающихся элементов второй гидромашины, причем другие из взаимно проворачивающихся элементов обеих гидромашин закреплены неподвижно (Полезная модель РФ №108813, МПК F16H 48/22, опубл. 2011).
Недостатком данного механизма является то, что при ухудшении сцепления с дорогой одного из колес ведущего моста величина передаваемого через гидропередачу следящего устройства потока мощности, нагружающего ее, при прямолинейном движении транспортного средства и полной потере указанным колесом сцепления хотя и увеличивается только до одной трети потока мощности, поступающего от двигателя к колесу с нормальным сцеплением, но при повороте, когда выходное звено межколесного дифференциала, с которым кинематически связано третье звено дифференциального механизма, становится забегающим, поток мощности, передающийся через гидропередачу, дополнительно возрастает и при минимальном радиусе поворота может превысить половину всего потока мощности, поступающего от двигателя к колесу с нормальным сцеплением при прямолинейном движении. Это будет способствовать уменьшению долговечности, надежности работы данной гидропередачи и при проектировании потребует закладки в конструкцию повышенной материалоемкости и веса.
Технический результат - повышение долговечности, надежности работы, снижение материалоемкости и веса конструкции за счет снижения величины потока мощности, передающегося через гидропередачу следящего устройства при поворотах транспортного средства в условиях ухудшения сцепления одного из колес ведущего моста.
Технический результат достигается тем, что в механизме блокировки дифференциала транспортного средства, содержащем четыре зубчатых ряда постоянного зацепления, ведущие шестерни двух первых из которых связаны с соответствующими выходными звеньями дифференциала, а ведомые соединены с соответствующими полувалами, трехзвенный дифференциальный механизм, одно из двух первых звеньев которого связано с одним из этих полувалов, следящее устройство, выполненное в виде объемной гидропередачи, имеющей последовательно соединенные между собой с образованием замкнутого гидравлического контура две гидромашины, первая из которых, выполненная с регулируемым рабочим объемом, регулятор которого кинематически связан с рулевым управлением транспортного средства с возможностью слежения за углом поворота вала рулевого управления, своим одним из двух взаимно проворачивающихся элементов кинематически связана с валом, имеющим кинематическую связь с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу, посредством третьего из упомянутых зубчатых рядов, ведомая шестерня которого связана с этим элементом, а ведущая соединена с упомянутым валом, а ее вторая гидромашина своим одним из двух взаимно проворачивающихся элементов кинематически связана с другим из двух первых звеньев дифференциального механизма посредством четвертого из упомянутых зубчатых рядов, ведомая шестерня которого соединена с упомянутым другим звеном, а ведущая связана с указанным элементом второй гидромашины посредством гидроподжимной фрикционной муфты с регулятором фрикционного момента, выполненным в виде гидронасоса, нагнетательная полость которого связана трубопроводом, в который установлен редукционный клапан с регулируемой вручную пружиной, с бустером силового цилиндра упомянутой муфты и сливным трубопроводом с регулируемым гидравлическим дросселем, механизм регулирования которого связан с подпружиненным относительно неподвижного элемента остова транспортного средства стержнем, находящимся в контакте с кулачком, установленным с возможностью поворота на оси, размещенной на опорах, смонтированных на неподвижном элементе упомянутого остова, и шарнирно связанным с тягой, соединенной с подпружиненным относительно неподвижного элемента этого остова сердечником электромеханического преобразователя, снабженного двумя электрическими обмотками, провода которых навиты вокруг сердечника в противоположных друг другу направлениях, концы первой из которых связаны с электрическими выходами датчика угловой скорости ведущей шестерни четвертого из упомянутых зубчатых рядов, а концы второй электрической обмотки связаны с электрическими выходами датчика угловой скорости одного из двух взаимно проворачивающихся элементов второй гидромашины, причем другие из взаимно проворачивающихся элементов обеих гидромашин закреплены неподвижно, одно из двух первых звеньев дифференциального механизма связано с одним из упомянутых полувалов кинематически посредством дополнительного пятого зубчатого ряда постоянного зацепления, одна шестерня которого соединена с указанным звеном, а другая - с упомянутым полувалом, следящее устройство снабжено дополнительным трехзвенным дифференциальным механизмом, одно из двух первых звеньев которого кинематически связано с другим из упомянутых полувалов посредством дополнительного шестого зубчатого ряда постоянного зацепления, одна шестерня которого соединена с этим звеном, а другая - с указанным полувалом, другое из двух первых звеньев кинематически связано с одним из двух взаимно проворачивающихся элементов второй гидромашины посредством дополнительного седьмого зубчатого ряда постоянного зацепления, одна шестерня которого соединена с указанным другим звеном, а другая - с упомянутым элементом второй гидромашины посредством дополнительной гидроподжимной фрикционной муфты, бустер силового цилиндра которой гидравлически связан с упомянутым регулятором фрикционного момента, при этом третьи звенья обоих дифференциальных механизмов соединены каждое с соответствующим выходным звеном дифференциала, и гидравлическим переключающим устройством в виде двухпозиционного золотникового гидрораспределителя, установленного в трубопровод, гидравлически связывающий бустеры силовых цилиндров обеих гидроподжимных муфт с регулятором фрикционного момента, при этом золотник гидрораспределителя связан подпружиненным относительно неподвижного элемента упомянутого остова стержнем с сердечником исполнительного электромагнита, концы электрической обмотки которого связаны с клеммами источника питания посредством электрического выключателя, выполненного в виде кнопки замыкания, находящейся в электрически изолированном контакте с толкателем, подпружиненным относительно стержня, связанного кинематически с рулевым управлением транспортного средства, с обеспечением возможности при прямолинейном движении транспортного средства и повороте в одну сторону, когда упомянутая кнопка замыкания находится в разомкнутом состоянии, в одной позиции золотника гидравлически связывать бустер силового цилиндра одной из гидроподжимных фрикционных муфт, которая кинематически посредством соответствующих зубчатого ряда и дифференциального механизма связана с тем из выходных звеньев дифференциала, которое при повороте в данную сторону становится отстающим, с нагнетательной полостью упомянутого гидронасоса, а бустер силового цилиндра другой гидроподжимной фрикционной муфты, кинематически посредством соответствующих зубчатого ряда и дифференциального механизма связанной с забегающим выходным звеном, - со сливом, а при повороте в другую сторону, когда упомянутая кнопка замыкания оказывается в замкнутом состоянии, в другой позиции золотника гидравлически связывать бустер силового цилиндра наоборот другой муфты, кинематически связанной с выходным звеном дифференциала, которое при повороте в другую сторону становится отстающим, с нагнетательной полостью гидронасоса, а бустер силового цилиндра муфты, кинематически связанной с забегающим выходным звеном, - со сливом, причем попарно второй и пятый зубчатые ряды, первый и шестой зубчатые ряды, четвертый и седьмой зубчатые ряды выполнены с равными между собой передаточными отношениями, при этом регулятор рабочего объема первой гидромашины шарнирно связан со стержнем, подпружиненным относительно неподвижного элемента указанного остова и находящимся в контакте с кулачком, установленным с возможностью поворота на оси, размещенной на опорах, смонтированных на неподвижном элементе данного остова, и шарнирно связанным с тягой, кинематически связанной с рулевым управлением транспортного средства, причем другая шестерня дополнительного седьмого зубчатого ряда снабжена датчиком угловой скорости, электрические выходы которого связаны с концами первой электрической обмотки сердечника электромеханического преобразователя, при этом каждый из двух электрических выходов датчика угловой скорости ведущей шестерни четвертого из упомянутых зубчатых рядов и каждый из двух электрических выходов датчика угловой скорости другой шестерни дополнительного седьмого зубчатого ряда связан с соответствующим концом упомянутой первой электрической обмотки посредством соответствующего электрического выключателя, выполненного в виде кнопки замыкания, причем следящее устройство снабжено электрическим переключающим устройством, выполненным в виде суппорта, на котором электрически изолированно закреплены все указанные кнопки замыкания, при этом суппорт установлен на направляющих, закрепленных на неподвижном элементе упомянутого остова, и связан с упомянутой тягой, кинематически связанной с рулевым управлением транспортного средства, с двусторонним подпружиниванием относительно этой тяги, с обеспечением возможности при прямолинейном движении транспортного средства и повороте в одну сторону держать в замкнутом состоянии кнопки замыкания, связывающие концы первой электрической обмотки сердечника электромеханического преобразователя с электрическими выходами датчика угловой скорости шестерни, кинематически связанной с дифференциальным механизмом, третье звено которого закреплено на том из выходных звеньев дифференциала, которое при повороте транспортного средства в данную сторону становится отстающим, и в разомкнутом состоянии кнопки замыкания, связывающие концы этой электрической обмотки с электрическими выходами датчика угловой скорости шестерни, кинематически связанной с дифференциальным механизмом, третье звено которого закреплено на выходном звене дифференциала, оказавшимся забегающим, а при повороте транспортного средства в другую сторону размыкать кнопки замыкания, связывающие концы указанной первой электрической обмотки с электрическими выходами датчика угловой скорости шестерни, кинематически связанной с дифференциальным механизмом, третье звено которого закреплено на выходном звене дифференциала, которое при повороте транспортного средства в другую сторону становится забегающим, и замыкать кнопки замыкания, связывающие концы этой электрической обмотки с электрическими выходами датчика угловой скорости шестерни, кинематически связанной с дифференциальным механизмом, третье звено которого закреплено на выходном звене дифференциала, оказавшимся при повороте в другую сторону отстающим.
Кинематическая связь одного из двух первых звеньев дифференциального механизма с одним из упомянутых полувалов посредством дополнительного пятого зубчатого ряда, снабжение следящего устройства дополнительным трехзвенным дифференциальным механизмом, одно из двух первых звеньев которого кинематически связано с другим из упомянутых полувалов посредством дополнительного шестого зубчатого ряда, другое из двух первых звеньев кинематически связано с одним из двух взаимно проворачивающихся элементов второй гидромашины посредством дополнительного седьмого зубчатого ряда и дополнительной гидроподжимной фрикционной муфты, при этом третьи звенья обоих дифференциальных механизмов соединены каждое с соответствующим выходным звеном дифференциала, обеспечивает получение кинематической связи одного из двух взаимно проворачивающихся элементов второй гидромашины гидропередачи следящего устройства с одним или другим выходным звеном дифференциала.
Снабжение следящего устройства гидравлическим переключающим устройством в виде двухпозиционного золотникового гидрораспределителя, установленного в трубопровод, гидравлически связывающий бустеры силовых цилиндров обеих гидроподжимных муфт с регулятором фрикционного момента, при этом золотник гидрораспределителя связан подпружиненным относительно неподвижного элемента упомянутого остова стержнем с сердечником исполнительного электромагнита, концы электрической обмотки которого связаны с клеммами источника питания посредством электрического выключателя, выполненного в виде кнопки замыкания, находящейся в электрически изолированном контакте с толкателем, подпружиненным относительно стержня, связанного кинематически с рулевым управлением транспортного средства, обеспечивает путем автоматического включения соответствующей гидроподжимной фрикционной муфты при повороте транспортного средства в любую сторону кинематическую связь упомянутого одного из двух взаимно проворачивающихся элементов второй гидромашины гидропередачи следящего устройства с тем выходным звеном межколесного дифференциала, которое при текущем повороте оказывается отстающим, и тем самым дает возможность уменьшить величину потока мощности, проходящего через гидропередачу и нагружающего ее, способствуя повышению долговечности, надежности работы гидропередачи в составе механизма блокировки, возможности снижения материалоемкости и веса, закладываемых во вновь проектируемую конструкцию.
Выполнение попарно второго и пятого зубчатых рядов с равными между собой передаточными отношениями обеспечивает равенство угловых скоростей одного из выходных звеньев дифференциала и одного из двух первых звеньев дифференциального механизма.
Выполнение попарно первого и шестого зубчатых рядов с равными между собой передаточными отношениями обеспечивает равенство угловых скоростей другого из выходных звеньев дифференциала и одного из двух первых звеньев дополнительного дифференциального механизма.
Выполнение попарно четвертого и седьмого зубчатых рядов с равными между собой передаточными отношениями обеспечивает при повороте транспортного средства в любую сторону одинаковую кинематическую связь гидропередачи следящего устройства с другим из двух первых звеньев каждого из дифференциальных механизмов, связанного своим третьим звеном с соответствующим выходным звеном дифференциала, которое при текущем повороте оказывается отстающим.
Шарнирная связь регулятора рабочего объема первой гидромашины со стержнем, подпружиненным относительно неподвижного элемента указанного остова и находящимся в контакте с кулачком, установленным с возможностью поворота на оси, размещенной на опорах, смонтированных на неподвижном элементе данного остова, и шарнирно связанным с тягой, кинематически связанной с рулевым управлением транспортного средства, обеспечивает при выполнении поворота транспортного средства в любом направлении изменение производительности первой гидромашины гидропередачи следящего устройства только в сторону уменьшения.
Снабжение другой шестерни дополнительного седьмого зубчатого ряда датчиком угловой скорости, электрические выходы которого связаны с концами первой электрической обмотки сердечника электромеханического преобразователя, связь каждого из двух электрических выходов датчика угловой скорости ведущей шестерни четвертого из упомянутых зубчатых рядов и каждого из двух электрических выходов датчика угловой скорости другой шестерни дополнительного седьмого зубчатого ряда с соответствующим концом упомянутой первой электрической обмотки посредством соответствующего электрического выключателя, выполненного в виде кнопки замыкания, снабжение следящего устройства электрическим переключающим устройством, выполненным в виде суппорта, на котором электрически изолированно закреплены все указанные кнопки замыкания, при этом суппорт установлен на направляющих, закрепленных на неподвижном элементе упомянутого остова, и связан с упомянутой тягой, кинематически связанной с рулевым управлением транспортного средства, с двусторонним подпружиниванием относительно этой тяги, обеспечивает поступление электрического сигнала на первую обмотку сердечника электромеханического преобразователя от датчика угловой скорости только той шестерни, которая кинематически посредством соответствующих зубчатого ряда и дифференциального механизма связана с выходным звеном дифференциала, оказавшимся при повороте машины отстающим.
На чертеже представлена схема механизма блокировки дифференциала транспортного средства.
Механизм блокировки связан с дифференциалом посредством семи зубчатых рядов, состоящих из зубчатых колес 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10, 11 и 12, 13 и 14. Зубчатое колесо 2 соединено с валом 15, кинематически связанным с венцом 16 ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к корпусу 17 дифференциала. Таким валом может быть, например, вторичный вал коробки передач, вал ведущей шестерни главной передачи. Зубчатые колеса 3 и 5 соединены соответственно с выходными звеньями 18 и 19 дифференциала, связанными соответственно с левым и правым колесами ведущего моста (на чертеже не показаны). Зубчатые колеса 4 и 6 соединены с концами соответствующих полувалов 20 и 21. Другой конец полувала 21 соединен с зубчатым колесом 8, а зубчатое колесо 7 соединено с первой полуосевой шестерней (первым звеном) 22 дифференциального механизма 23, вторая полуосевая шестерня (второе звено) 24 которого связана с зубчатым колесом 9. Водило (третье звено) 25 этого механизма закреплено на выходном звене 18. Полуосевые шестерни 22 и 24 выполнены с одинаковыми диаметрами. Зубчатые ряды, состоящие из зубчатых колес 5 и 6 и 7 и 8, выполнены с передаточными отношениями, равными между собой. Другой конец полувала 20 соединен с зубчатым колесом 12, а зубчатое колесо 11 соединено с первой полуосевой шестерней (первым звеном) 26 дифференциального механизма 27, вторая полуосевая шестерня (второе звено) 28 которого связана с зубчатым колесом 13. Водило (третье звено) 29 этого механизма закреплено на выходном звене 19. Полуосевые шестерни 26 и 28 выполнены с одинаковыми диаметрами. Зубчатые ряды, состоящие из зубчатых колес 3 и 4 и 11 и 12, выполнены с передаточными отношениями, равными между собой. Зубчатое колесо 1 связано с валом 30, являющимся одним из двух взаимно проворачивающихся элементов первой гидромашины 31 объемной гидропередачи 32. Первая гидромашина 31 посредством трубопроводов 33 и 34 связана последовательно со второй гидромашиной 35 с образованием замкнутого гидравлического контура. Вал 36, являющийся одним из двух взаимно проворачивающихся элементов гидромашины 35, соединен посредством гидроподжимной фрикционной муфты 37 с зубчатым колесом 10 и посредством гидроподжимной фрикционной муфты 38 с зубчатым колесом 14. Зубчатые ряды, состоящие из зубчатых колес 9 и 10 и 13 и 14, выполнены с передаточными отношениями, равными между собой. Гидромашина 31 выполнена с регулируемым рабочим объемом. Регулятор 39 рабочего объема этой гидромашины имеет кинематическую связь с валом 40 рулевого управления транспортного средства посредством шарнирно связанным с этим регулятором стержня 41, подпружиненного относительно неподвижного элемента остова транспортного средства и находящегося в контакте с кулачком 42, установленным с возможностью поворота на оси 43, размещенной на опорах 44, смонтированных на неподвижном элементе данного остова, и шарнирно связанным с тягой 45, шарнирно соединенной посредством коромысла 46 с сошкой 47, имеющей кинематическую связь с валом 40. Профиль 48 кулачка 42 в момент, когда он зафиксирован тягой 45 в положении, соответствующем среднему положению вала 40 рулевого управления, которое он занимает при прямолинейном движении машины, выполнен симметричным относительно линии, являющейся продолжением стержня 41 и проходящей через ось 43. Гидроподжимные фрикционные муфты 37 и 38 выполнены с регулируемым фрикционным моментом. Бустер 49 силового цилиндра 50 муфты 37 гидравлически при помощи трубопровода 51 и бустер 52 силового цилиндра 53 муфты 38 гидравлически при помощи трубопровода 54 посредством гидравлического переключающего устройства в виде двухпозиционного золотникового гидрораспределителя 55 связаны с нагнетательной полостью приводимого от двигателя транспортного средства (на чертеже не показан) гидронасоса 56 и со сливом регулятора 57 фрикционного момента. В трубопроводе на выходе из нагнетательной полости гидронасоса 56 установлен редукционный клапан 58 с регулируемой вручную пружиной 59, нагнетательная полость гидронасоса 56 сливным трубопроводом 60 связана с регулируемым гидравлическим дросселем 61. Механизм регулирования 62 дросселя 61 шарнирно связан с подпружиненным относительно неподвижного элемента остова транспортного средства стержнем 63, находящимся в контакте с кулачком 64, установленным с возможностью поворота на оси 65, размещенной в смонтированных на неподвижном элементе этого остова опорах 66. Золотник гидрораспределителя 55 связан подпружиненным относительно неподвижного элемента остова транспортного средства стержнем 67 с сердечником 68 исполнительного электромагнита 69, концы электрической обмотки 70 которого связаны с клеммами 71 источника питания (на чертеже не показан) посредством электрического выключателя, выполненного в виде кнопки замыкания 72, находящейся в электрически изолированном контакте с толкателем 73, подпружиненным относительно стержня 74, шарнирно связанного с коромыслом 46. Кулачок 64 шарнирно связан с тягой 75, соединенной с подпружиненным с двух сторон относительно неподвижного элемента упомянутого остова сердечником 76 электромеханического преобразователя 77, снабженного двумя электрическими обмотками 78 и 79, провода которых навиты вокруг этого сердечника в противоположных друг другу направлениях, причем концы обмотки 78 связаны с электрическими выходами датчика 80 угловой скорости вала 36 гидромашины 35, соединенного с одной частью 81 фрикционной муфты 37 и с одной частью 82 фрикционной муфты 38, а концы обмотки 79 посредством электрических выключателей, выполненных в виде кнопок замыкания 83 и 84, находящихся в электрически изолированном контакте с электрическим переключающим устройством в виде суппорта 85, подпружиненного относительно тяги 45, связаны с электрическими выходами датчика 86 угловой скорости зубчатого колеса 10, соединенного с другой частью 87 муфты 37, и посредством электрических выключателей, выполненных в виде кнопок замыкания 88 и 89, находящихся в электрически изолированном контакте с упомянутым суппортом, связаны с электрическими выходами датчика 90 угловой скорости зубчатого колеса 14, соединенного с другой частью 91 муфты 38. Причем в момент, когда суппорт 85 зафиксирован тягой 45 в положении, соответствующем среднему положению вала 40 рулевого управления, которое он занимает при прямолинейном движении машины, кнопки замыкания 83 и 84 находятся в разомкнутом состоянии, а кнопки замыкания 88 и 89 - в замкнутом. Профиль 92 кулачка 64 в момент, когда он зафиксирован тягой 75 в положении, соответствующем среднему положению сердечника 76, которое он занимает при результирующей электромагнитной силе обмоток 78 и 79, равной нулю, выполнен симметричным относительно линии, являющейся продолжением стержня 63 и проходящей через ось 65.
Гидравлическое переключающее устройство в виде двухпозиционного золотникового гидрораспределителя 55, золотник которого связан подпружиненным относительно неподвижного элемента остова транспортного средства стержнем 67 с сердечником 68 исполнительного электромагнита 69, концы электрической обмотки 70 которого связаны с клеммами 71 источника питания посредством электрического выключателя, выполненного в виде кнопки замыкания 72, находящейся в электрически изолированном контакте с толкателем 73, подпружиненным относительно стержня 74, шарнирно связанного с коромыслом 46, кинематически посредством сошки 47 связанного с валом 40 рулевого управления, обеспечивает путем автоматического включения соответствующей гидроподжимной фрикционной муфты при повороте транспортного средства в любую сторону кинематическую связь вала 36 гидромашины 35 с тем выходным звеном межколесного дифференциала, которое при текущем повороте оказывается отстающим, и тем самым дает возможность уменьшить величину потока мощности, проходящего через гидропередачу 32 и нагружающего ее, способствуя повышению долговечности, надежности работы гидропередачи в составе механизма блокировки, возможности снижения материалоемкости и веса, закладываемых во вновь проектируемую конструкцию.
Электрическое переключающее устройство в виде подпружиненного относительно тяги 45, шарнирно соединенной посредством коромысла 46 с сошкой 47, имеющей кинематическую связь с валом 40 рулевого управления, суппорта 85, с которым в электрически изолированном контакте находятся кнопки замыкания 83 и 84, связывающие концы обмотки 79 сердечника 76 электромеханического преобразователя 77 с электрическими выходами датчика 86 угловой скорости зубчатого колеса 10, соединенного с другой частью 87 муфты 37, и кнопки замыкания 88 и 89, связывающие концы обмотки 79 с электрическими выходами датчика 90 угловой скорости зубчатого колеса 14, соединенного с другой частью 91 муфты 38, обеспечивает поступление электрического сигнала на обмотку 79 сердечника 76 электромеханического преобразователя 77 от датчика угловой скорости только той шестерни, которая кинематически посредством соответствующих зубчатого ряда и дифференциального механизма связана с выходным звеном дифференциала, оказавшимся при повороте машины отстающим.
Механизм блокировки работает следующим образом.
При установке вала 40 рулевого управления в положение, соответствующее прямолинейному движению машины, кинематически связанные с валом 40 стержень 74 вместе с подпружиненным относительно него толкателем 73 и тяга 45 вместе с подпружиненным с двух сторон относительно нее суппортом 85 зафиксированы в положении, при котором кнопка замыкания 72 находится в разомкнутом состоянии, вследствие чего обмотка 70 исполнительного электромагнита 69 обесточена, и золотник гидрораспределителя 55 со стержнем 67 и сердечником 68 пружиной зафиксирован в позиции, обеспечивающей гидравлическую связь нагнетательной полости гидронасоса 56 с бустером 52 силового цилиндра 53 муфты 38 и тем самым возможность ее включения, а бустера 49 силового цилиндра 50 муфты 37 со сливом, удерживая последнюю в выключенном состоянии, кнопки замыкания 88 и 89 находятся в замкнутом состоянии, обеспечивая соединение концов обмотки 79 электромеханического преобразователя 77 с электрическими выходами датчика 90 угловой скорости зубчатого колеса 14 и связанной с ним части 91 муфты 38, а кнопки замыкания 83 и 84 - в разомкнутом состоянии, обеспечивая разъединение концов обмотки 79 с электрическими выходами датчика 86 угловой скорости зубчатого колеса 10 и связанной с ним части 87 муфты 37. При прямолинейном движении машины по ровной поверхности и при условии одинакового сцепления колес ведущего моста с этой поверхностью буксование последних, если пренебречь возможной небольшой разницей в их динамических радиусах, будет одинаковым, и выходные звенья 18 и 19 дифференциала будут вращаться с одинаковыми угловыми скоростями, равными угловой скорости его корпуса 17, кинематически связанного с валом 15. С равными между собой угловыми скоростями будут вращаться в дифференциальном механизме 27 и водило 29, закрепленное на выходном звене 19, и полуосевая шестерня 26, кинематически связанная посредством зубчатых рядов, состоящих из зубчатых колес 11 и 12 и 3 и 4, имеющих равные между собой передаточные отношения, с выходным звеном 18, и с той же угловой скоростью будут вращать полуосевую шестерню 28, которая через зубчатый ряд, состоящий из зубчатых колес 13 и 14, будет вращать часть 91 гидроподжимной фрикционной муфты 38 с угловой скоростью, однозначно зависящей от величины угловой скорости вала 15 и соотношения теоретических окружных скоростей колес, характеризуемого в данном случае прямолинейного движения машины равенством этих скоростей, а следовательно, и равенством угловых скоростей выходных звеньев 18 и 19.
Указанному выше положению тяги 45 соответствует такая установка кинематически связанного с ней посредством кулачка 42 и стержня 41 регулятора 39 рабочего объема гидромашины 31, при которой текущее значение этого рабочего объема обеспечивает последней, вал 30 которой приводится во вращение от вала 15 через зубчатый ряд, состоящий из зубчатых колес 1 и 2, при перекачивании ею рабочей жидкости через гидромашину 35 производительность, при которой вал 36, соединенный с частью 82 гидроподжимной фрикционной муфты 38, вращается с угловой скоростью, однозначно зависящей от величины угловой скорости вала 15 и соотношения действительных скоростей колес, характеризуемого равенством этих скоростей, получаемым при прямолинейном движении машины, и равной угловой скорости части 91 этой муфты.
Равенству угловых скоростей частей 82 и 91 муфты 38 и соединенных с ними соответственно вала 36 и зубчатого колеса 14 соответствует равенство электрических сигналов датчиков 80 и 90, вследствие чего результирующая электромагнитная сила обмоток 78 и 79, провода которых навиты вокруг сердечника 76 в противоположных друг другу направлениях, равна нулю. Поэтому сердечник 76 электромеханического преобразователя 77 зафиксирован пружинами в среднем положении и через тягу 75, кулачок 64 и стержень 63 удерживает механизм регулирования 62 гидравлического дросселя 61 в положении полного открытия. Жидкость, перекачиваемая гидронасосом 56, не испытывая сопротивления в гидравлическом дросселе 61, по сливному трубопроводу 60 идет на слив, не создавая через трубопровод 54 избыточного давления в бустере 52 силового цилиндра 53 муфты 38, которая в результате этого оказывается выключенной (фрикционный блокирующий момент муфты равен нулю), и дифференциал полностью разблокирован.
Если транспортное средство от прямолинейного движения по ровной поверхности в условиях одинакового сцепления колес ведущего моста с этой поверхностью переходит к повороту направо путем поворота вала 40 рулевого управления в соответствующую сторону и на соответствующий угол, кинематически связанные с валом 40 рулевого управления стержень 74 вместе с подпружиненным относительно него толкателем 73 и тяга 45 вместе с подпружиненным с двух сторон относительно нее суппортом 85 смещаются в положение, при котором кнопки замыкания 72, 83 и 84 остаются в разомкнутом состоянии, а кнопки замыкания 88 и 89 - в замкнутом, как это было при прямолинейном движении, левое колесо ведущего моста будет увеличивать свою действительную поступательную скорость и вместе с выходным звеном 18 увеличивать скорость вращения. Правое колесо согласно кинематике дифференциала будет уменьшать свою действительную поступательную скорость и вместе с выходным звеном 19 уменьшать скорость вращения. Скорость вращения водила 29, закрепленного на выходном звене 19, соответственно уменьшится, а скорость вращения полуосевой шестерни 26, кинематически связанной с выходным звеном 18, соответственно возрастет. Это вызовет в дифференциальном механизме 27 снижение скорости вращения полуосевой шестерни 28 и связанных кинематически с ней зубчатого колеса 14 и части 91 муфты 38.
Регулятор 39 рабочего объема гидромашины 31, кинематически связанный с тягой 45 посредством кулачка 42 и находящегося с ним в контакте подпружиненного стержня 41, переводится в положение уменьшения, что приводит к уменьшению производительности этой гидромашины. В результате чего угловая скорость вала 36 гидромашины 35, через которую гидромашина 31 перекачивает рабочую жидкость, и соединенной с этим валом части 82 муфты 38 снижается в такой же степени, что и степень снижения угловой скорости части 91 этой муфты. Поэтому разность угловых скоростей частей муфты 38 по-прежнему остается равной нулю, и, следовательно, эта муфта по-прежнему выключена, и дифференциал разблокирован.
Если транспортное средство от прямолинейного движения по ровной поверхности в условиях одинакового сцепления колес ведущего моста с этой поверхностью переходит к повороту налево путем поворота вала 40 рулевого управления в другую сторону на соответствующий угол, кинематически связанные с валом 40 рулевого управления стержень 74 вместе с подпружиненным относительно него толкателем 73 и тяга 45 вместе с подпружиненным с двух сторон относительно нее суппортом 85 смещаются в другую сторону и фиксируются в положении, при котором кнопки замыкания 72, 83 и 84 замыкаются, а кнопки замыкания 88 и 89 размыкаются. Вследствие того, что кнопка замыкания 72 замыкается, обмотка 70 исполнительного электромагнита 69 связывается посредством клемм 71 с источником питания, по ней начинает течь ток, и сердечник 68 исполнительного электромагнита 69, преодолевая сопротивление подпружиненного стержня 67, переводит золотник гидрораспределителя 55 в позицию, обеспечивающую гидравлическую связь нагнетательной полости гидронасоса 56 с бустером 49 силового цилиндра 50 муфты 37 и тем самым возможность ее включения, а бустера 52 силового цилиндра 53 муфты 38 со сливом, удерживая последнюю в выключенном состоянии. Правое колесо ведущего моста будет увеличивать свою действительную поступательную скорость и вместе с выходным звеном 19 увеличивать скорость вращения. Левое колесо согласно кинематике дифференциала будет уменьшать свою действительную поступательную скорость и вместе с выходным звеном 18 уменьшать скорость вращения. Скорость вращения водила 25, закрепленного на выходном звене 18, соответственно уменьшится, а скорость вращения полуосевой шестерни 22, кинематически связанной посредством зубчатых рядов, состоящих из зубчатых колес 7 и 8 и 5 и 6, имеющих равные между собой передаточные отношения, с выходным звеном 19, соответственно возрастет. Это вызовет в дифференциальном механизме 23 снижение скорости вращения полуосевой шестерни 24 и связанных кинематически с ней зубчатого колеса 10 и части 87 муфты 37.
Произошедшее замыкание кнопок замыкания 83 и 84 обеспечивает соединение концов обмотки 79 электромеханического преобразователя 77 с электрическими выходами датчика 86 угловой скорости зубчатого колеса 10 и связанной с ним части 87 муфты 37, а размыкание кнопок замыкания 88 и 89 обеспечивает разъединение концов обмотки 79 с электрическими выходами датчика 90 угловой скорости зубчатого колеса 14 и связанной с ним части 91 муфты 38. Регулятор 39 рабочего объема гидромашины 31, кинематически связанный со сместившейся в другую сторону тягой 45 посредством кулачка 42 и находящегося с ним в контакте подпружиненного стержня 41 переводится, благодаря симметричному профилю 48 кулачка 42, в положение уменьшения, что приводит к уменьшению производительности этой гидромашины. В результате чего угловая скорость вала 36 гидромашины 35, через которую гидромашина 31 перекачивает рабочую жидкость, и соединенной с этим валом части 81 муфты 37 снижается в такой же степени, что и степень снижения угловой скорости части 87 этой муфты. Поэтому разность угловых скоростей этих частей муфты 37 сохраняется равной нулю.
Равенству угловых скоростей частей 81 и 87 муфты 37 и соединенных с ними соответственно вала 36 и зубчатого колеса 10 соответствует равенство электрических сигналов датчиков 80 и 86, вследствие чего результирующая электромагнитная сила обмоток 78 и 79, провода которых навиты вокруг сердечника 76 в противоположных друг другу направлениях, равна нулю. Поэтому сердечник 76 электромеханического преобразователя 77 зафиксирован пружинами в среднем положении и через тягу 75, кулачок 64 и стержень 63 удерживает механизм регулирования 62 гидравлического дросселя 61 в положении полного открытия. Жидкость, перекачиваемая гидронасосом 56, не испытывая сопротивления в гидравлическом дросселе 61, по сливному трубопроводу 60 идет на слив, не создавая через трубопровод 51 избыточного давления в бустере 49 силового цилиндра 50 муфты 37, которая в результате этого оказывается выключенной (фрикционный блокирующий момент муфты равен нулю), и дифференциал полностью разблокирован.
Итак, независимо от того, движется машина прямолинейно или поворачивает в ту или иную сторону на ровной поверхности, если сцепные условия колес ведущего моста одинаковые, бустеры силовых цилиндров обеих гидроподжимных фрикционных муфт 37 и 38 оказываются постоянно связанными со сливом, а следовательно, фрикционный блокирующий момент в этих муфтах отсутствует, и дифференциал остается полностью разблокированным.
Если при описанных выше процессах прямолинейного движения машины по ровной поверхности или поворота ее направо происходит ухудшение сцепления одного только левого колеса, момент, подводимый к этому колесу, уменьшается, а угловая скорость его и выходного звена 18 дифференциала, связанного с левым колесом, начинает увеличиваться с одновременным снижением угловой скорости выходного звена 19. В результате произойдет уменьшение угловой скорости водила 29, закрепленного на выходном звене 19, и повышение угловой скорости полуосевой шестерни 26, кинематически связанной с выходным звеном 18, что приведет в дифференциальном механизме 27 к уменьшению угловой скорости полуосевой шестерни 28 и угловой скорости кинематически с ней связанных зубчатого колеса 14 и части 91 фрикционной муфты 38.
Если же ухудшается сцепление только правого колеса, момент, подводимый к этому колесу, уменьшается, а угловая скорость его и связанного с ним выходного звена 19 начинает увеличиваться с одновременным снижением угловой скорости выходного звена 18 дифференциала. В результате произойдет увеличение угловой скорости водила 29, закрепленного на выходном звене 19, и снижение угловой скорости полуосевой шестерни 26, кинематически связанной с выходным звеном 18, что приведет в дифференциальном механизме 27 к увеличению угловой скорости полуосевой шестерни 28 и угловой скорости кинематически с ней связанных зубчатого колеса 14 и части 91 фрикционной муфты 38.
Поскольку угловое положение вала 40 рулевого управления задано постоянным в соответствии с заданным соотношением действительных скоростей колес при прямолинейном движении машины или повороте направо с определенной кривизной, неизменными остаются текущий рабочий объем гидромашины 31 и ее производительность, а следовательно, сохраняет постоянной свою величину и угловая скорость вала 36 гидромашины 35, гидравлически связанной с гидромашиной 31, и соединенной с этим валом части 82 муфты 38. Возникшая разность угловых скоростей зубчатого колеса 14 и вала 36 становится причиной разной величины электрических сигналов, поступающих от датчиков 80 и 90 на обмотки 78 и 79. Появившаяся результирующая электромагнитная сила электромеханического преобразователя 77, преодолевая усилия фиксирующих пружин, сместит сердечник 76 относительно его среднего положения в первом случае, когда ухудшается сцепление левого колеса, в одну сторону, а во втором случае, когда ухудшается сцепление правого колеса, в другую сторону. Но независимо от направления смещения сердечника благодаря тому, что кулачок 64 выполнен с симметричным профилем 92, сердечник 76 посредством тяги 75, кулачка 64 и подпружиненного стержня 63 будет воздействовать на механизм регулирования 62 всегда в направлении уменьшения проходного сечения гидравлического дросселя 61. Сопротивление сливу рабочей жидкости через этот дроссель возрастет, что приведет к повышению ее давления в бустере 52 силового цилиндра 53 и включению муфты 38 с плавным нарастанием фрикционного блокирующего момента, который будет через зубчатый ряд, состоящий из зубчатых колес 13 и 14, воздействовать на полуосевую шестерню 28, препятствуя в первом случае, когда ухудшается сцепление только левого колеса, снижению угловой скорости этой шестерни, а вместе с этим изменению соотношения теоретических окружных скоростей колес, связанных с выходными звеньями 18 и 19 дифференциала, разница между угловыми скоростями которых стремится увеличиться, и, следовательно, препятствуя увеличению разности величин буксования левого и правого колес, а во втором случае, когда ухудшается сцепление только правого колеса, препятствуя увеличению угловой скорости полуосевой шестерни 28, а вместе с этим изменению соотношения теоретических окружных скоростей колес, связанных с выходными звеньями 19 и 18 дифференциала, разница между угловыми скоростями которых стремится увеличиться, и, следовательно, препятствуя увеличению разности величин буксования правого и левого колес.
Если при описанном выше процессе поворота машины налево по ровной поверхности происходит ухудшение сцепления одного только левого колеса, момент, подводимый к этому колесу, уменьшается, а угловая скорость его и выходного звена 18 дифференциала, связанного с левым колесом, начинает увеличиваться с одновременным снижением угловой скорости выходного звена 19. В результате произойдет увеличение угловой скорости водила 25, закрепленного на выходном звене 18, и снижение угловой скорости полуосевой шестерни 22, кинематически связанной с выходным звеном 19, что приведет в дифференциальном механизме 23 к увеличению угловой скорости полуосевой шестерни 24 и угловой скорости кинематически с ней связанных зубчатого колеса 10 и части 87 фрикционной муфты 37.
Если же ухудшается сцепление только правого колеса, момент, подводимый к этому колесу, уменьшается, а угловая скорость его и связанного с ним выходного звена 19 начинает увеличиваться с одновременным снижением угловой скорости выходного звена 18 дифференциала. В результате произойдет снижение угловой скорости водила 25, закрепленного на выходном звене 18, и увеличение угловой скорости полуосевой шестерни 22, кинематически связанной с выходным звеном 19, что приведет в дифференциальном механизме 23 к снижению угловой скорости полуосевой шестерни 24 и угловой скорости кинематически с ней связанных зубчатого колеса 10 и части 87 фрикционной муфты 37.
Поскольку угловое положение вала 40 рулевого управления задано постоянным в соответствии с заданным соотношением действительных скоростей колес при повороте машины налево с определенной кривизной, неизменными остаются текущий рабочий объем гидромашины 31 и ее производительность, а следовательно, сохраняет постоянной свою величину и угловая скорость вала 36 гидромашины 35, гидравлически связанной с гидромашиной 31, и соединенной с этим валом части 81 муфты 37. Возникшая разность угловых скоростей зубчатого колеса 10 и вала 36 становится причиной разной величины электрических сигналов, поступающих от датчиков 80 и 86 на обмотки 78 и 79. Появившаяся результирующая электромагнитная сила электромеханического преобразователя 77, преодолевая усилия фиксирующих пружин, сместит сердечник 76 относительно его среднего положения, когда ухудшается сцепление правого колеса, в одну сторону, а когда ухудшается сцепление левого колеса, в другую сторону. Но независимо от направления смещения сердечника благодаря тому, что кулачок 64 выполнен с симметричным профилем 92, сердечник 76 посредством тяги 75, кулачка 64 и подпружиненного стержня 63 будет воздействовать на механизм регулирования 62 всегда в направлении уменьшения проходного сечения гидравлического дросселя 61. Сопротивление сливу рабочей жидкости через этот дроссель возрастет, что приведет к повышению ее давления в бустере 49 силового цилиндра 50 и включению муфты 37 с плавным нарастанием фрикционного блокирующего момента, который будет через зубчатый ряд, состоящий из зубчатых колес 9 и 10, воздействовать на полуосевую шестерню 24, препятствуя в первом случае, когда ухудшается сцепление только левого колеса, увеличению угловой скорости этой шестерни, а вместе с этим изменению соотношения теоретических окружных скоростей колес, связанных с выходными звеньями 18 и 19 дифференциала, разница между угловыми скоростями которых стремится увеличиться, и, следовательно, препятствуя увеличению разности величин буксования левого и правого колес, а во втором случае, когда ухудшается сцепление только правого колеса, препятствуя снижению угловой скорости полуосевой шестерни 24, а вместе с этим изменению соотношения теоретических окружных скоростей колес, связанных с выходными звеньями 19 и 18 дифференциала, разница между угловыми скоростями которых стремится увеличиться, и, следовательно, препятствуя увеличению разности величин буксования правого и левого колес.
Возникающий при неравном сцеплении колес ведущего моста в соответствующей фрикционной муфте блокирующий момент достигает при помощи регулятора 57 величины, обеспечивающей при небольшой разнице угловых скоростей частей этой муфты, а следовательно, и небольшой разности величин буксования колес ведущего моста предотвращение дальнейшего роста разности величин буксования колес, какая бы при этом не возникала разность моментов на этих колесах. Таким образом, данный механизм блокировки обеспечивает дифференциалу возможность распределять ведущий момент между колесами пропорционально приложенным к ним сопротивлениям, не лишая при этом дифференциал дифференциальных свойств.
При прямолинейном движении транспортного средства по ровной поверхности в тяговом режиме при равных сопротивлениях, нагружающих колеса ведущего моста, поток мощности, подведенный от двигателя к корпусу симметричного межколесного дифференциала, разделяется последним поровну между выходными звеньями и полностью реализуется этими колесами. Гидропередача следящего устройства при этом не нагружается. При ухудшении сцепления правого колеса ведущего моста часть момента, не реализованная этим колесом, поступает на водило 29 дифференциального механизма 27, где разделяется им поровну между полуосевыми шестернями 26 и 28, имеющими равные между собой диаметры. Момент с полуосевой шестерни 28 посредством включенной муфты 38 передается на вал 36 гидропередачи 32, нагружая ее, а момент с полуосевой шестерни 26, кинематически связанной с выходным звеном 18, поступает на это звено, где суммируется с моментом, поступившим на него от дифференциала. Сумма этих моментов реализуется на левом колесе с нормальным сцеплением. При ухудшении сцепления левого колеса часть момента, не реализованная этим колесом, поступает с выходного звена 18 на полуосевую шестерню 26 дифференциального механизма 27, где суммируется с такой же величины моментом, поступившим на полуосевую шестерню 28 с вала 36 гидропередачи 32 через включенную муфту 38, и далее сумма этих моментов через водило 29 передается на выходное звено 19, где суммируется с моментом, поступившим на это звено от дифференциала, и реализуется на правом колесе с нормальным сцеплением. Поскольку при указанном режиме движения угловые скорости выходных звеньев 18 и 19 равны угловой скорости корпуса 17 дифференциала, угловые скорости всех звеньев дифференциальных механизмов 23 и 27 равны угловым скоростям соответствующих выходных звеньев и, следовательно, угловой скорости корпуса 17, распределение потока мощности, поступающего от двигателя к ведущему мосту, будет происходить пропорционально моментам, передаваемым через соответствующие звенья механизма.
Покажем, что даже при полностью разгруженном от сопротивления одном из колес ведущего моста через объемную гидропередачу 32 будет передаваться только часть потока мощности, подводимого от двигателя к ведущему мосту и реализуемого на другом колесе с нормальным сцеплением.
Д
Л
Д
Л
ГП
Д
Д
Д
ГП
Д
ГП
Д
ГП
ГП
Д
ГП
ГП
Д
Д
П
Д
П
Д
ГП
Д
ГП
Д
ГП
ГП
При полной разгрузке правого колеса ведущий момент М, подведенный от двигателя к валу 15, будет уравновешиваться моментом сопротивления М, приложенным к левому колесу, то есть М=-М (все рассматриваемые моменты приведены к одному валу, например валу 15). Как было отмечено выше, при разгрузке правого колеса часть М ведущего момента М, величину которой предстоит определить, нагружающая гидропередачу 32, возвращается с полуосевой шестерни 28 дифференциального механизма 27 через включенную муфту 38 на вал 15, где суммируется с моментом М. Звенья дифференциального механизма 23 благодаря выключенной муфте 37 не нагружены. Сумма моментов М+М, поступившая на корпус 17 симметричного межколесного дифференциала, делится последним поровну между выходными звеньями 18 и 19. Поступивший на выходное звено 19 момент, равный 0,5(М+М), не реализуется разгруженным полностью правым колесом и поступает через водило 29 на симметричный дифференциальный механизм 27, где разделяется им поровну между полуосевыми шестернями 28 и 26. От полуосевой шестерни 28 момент, равный 0,25(М+М) по приведенной выше цепи, в которую входит гидропередача 32, возвращается к валу 15 в виде момента М=0,25(М+М). Решив это равенство, найдем, что гидропередача 32 нагружается максимальным моментом М=М/3. Учитывая приведенное выше замечание о пропорциональности при этом режиме движения потоков мощности распределяемым моментам, можно заключить, что максимальный поток мощности, нагружающий гидропередачу следящего устройства, составляет одну треть от потока мощности, подводимого от двигателя к ведущему мосту и реализуемого левым колесом, имеющим нормальное сцепление. Если полной разгрузке подвергнется левое колесо, ведущий момент М, подведенный от двигателя к валу 15, будет уравновешиваться моментом сопротивления М, приложенным к правому колесу, то есть М=-М. На корпус 17 межколесного дифференциала поступит момент М-М, так как часть момента через гидропередачу 32 и включенную муфту 38 поступает на полуосевую шестерню 28 дифференциального механизма 27. Дифференциалом момент, равный М - М, поровну разделяется между выходными звеньями 18 и 19. Момент на выходном звене 18, равный 0,5(М-М), не реализованный разгруженным полностью левым колесом, поступает с выходного звена 18 на полуосевую шестерню 26 дифференциального механизма 27, где суммируется с такой же величины моментом М, поступившим на полуосевую шестерню 28 с вала 36 гидропередачи 32 через включенную муфту 38. Следовательно, можно записать равенство:
Д
ГП
ГП
0,5(М-М)=М.
ГП
Д
Отсюда найдем, что М=М/3. Следовательно, и в этом случае максимальный поток мощности, передаваемый через гидропередачу, составит одну треть от потока мощности, подводимого от двигателя к ведущему мосту и реализуемого на правом колесе, имеющем нормальное сцепление.
Если транспортное средство от прямолинейного движения переходит к повороту направо, включенная муфта 38 остается включенной, и гидропередача 32 продолжает быть связанной кинематически с полу осевой шестерней 28. Выходное звено 19 снижает свою скорость вращения, а выходное звено 18 увеличивает скорость вращения. В результате происходит неравное распределение потоков мощности между ними. Доля потока мощности, подводимого к корпусу дифференциала, передаваемая после разделения на выходное звено 19, уменьшается, а на выходное звено 18 увеличивается. При полной потере правым колесом сцепления не реализованный им уменьшенный поток мощности с выходного звена 19 через водило 29 поступает на дифференциальный механизм 27, где в неравных долях распределяется между полуосевыми шестернями 28 и 26. Поскольку угловая скорость полуосевой шестерни 26, кинематически связанной с увеличивающим свою скорость вращения выходным звеном 18, возрастает, а водило 29, соединенное с уменьшающим свою скорость вращения выходным звеном 19, снижает свою скорость, угловая скорость полуосевой шестерни 28 будет уменьшаться. В результате на полуосевую шестерню 28 будет поступать меньшая доля потока мощности, поступающего на выходное звено 19 и разделяемого дифференциальным механизмом 27 между полуосевыми шестернями. Следовательно, через гидропередачу пойдет меньший поток мощности, который будет меньше ее нагружать. Большая доля потока мощности поступит на полуосевую шестерню 26 и далее на выходное звено 18. С уменьшением радиуса поворота величина потока мощности через гидропередачу становится существенно меньше. Так, при уменьшении во время поворота машины направо с радиусом, близким к минимальному, угловой скорости выходного звена 19 до 0,72 части от угловой скорости корпуса дифференциала и возрастании согласно кинематике симметричного дифференциала соответственно угловой скорости выходного звена 18 до 1,28 части от угловой скорости корпуса дифференциала при угловой скорости водила 29, соединенного с выходным звеном 19, равной 0,72 части от угловой скорости упомянутого корпуса, и угловой скорости полуосевой шестерни 26, кинематически связанной с выходным звеном 18, равной 1,28 части от угловой скорости указанного корпуса, угловая скорость полуосевой шестерни 28 найдется из соотношения, известного из теории симметричных дифференциалов, согласно которому сумма угловых скоростей полуосевых шестерен дифференциала равна удвоенной величине угловой скорости его водила. Отсюда получим, что угловая скорость полуосевой шестерни 28 снизится до 0,16 части от угловой скорости корпуса дифференциала, то есть примерно в шесть раз, следовательно, и поток мощности, передаваемый через гидропередачу 32, уменьшается примерно в шесть раз, существенно разгружая ее. Если поворот транспортного средства происходит с тем же малым радиусом, но при полной потере сцепления левым колесом, изменится только направление потока мощности через гидропередачу. Через гидропередачу 32 от вала 15 к полуосевой шестерне 28 дифференциального механизма 27 будет передаваться уменьшенный примерно в шесть раз поток мощности, где будет суммироваться на водиле 29 с потоком мощности, не реализованным на полностью разгруженном левом колесе и поступающим на полуосевую шестерню 26 от забегающего выходного звена 18.
При переходе транспортного средства от прямолинейного движения к повороту налево включенная муфта 38, как было описано выше, выключается, а муфта 37 включается, и гидропередача 32 оказывается связанной кинематически с полуосевой шестерней 24 дифференциального механизма 23. Выходное звено 18 снижает свою скорость вращения, а выходное звено 19 увеличивает скорость вращения. В результате происходит неравное распределение потоков мощности между ними. Доля потока мощности, подводимого к корпусу дифференциала, передаваемая после разделения на выходное звено 18, уменьшается, а на выходное звено 19 увеличивается. При полной потере левым колесом сцепления не реализованный им уменьшенный поток мощности с выходного звена 18 через водило 25 поступает на дифференциальный механизм 23, где в неравных долях распределяется между полуосевыми шестернями 24 и 22. Поскольку угловая скорость полуосевой шестерни 22, кинематически связанной с увеличивающим свою скорость вращения выходным звеном 19, возрастает, а водило 25, соединенное с уменьшающим свою скорость вращения выходным звеном 18, снижает свою скорость, угловая скорость полуосевой шестерни 24 будет уменьшаться. В результате на полуосевую шестерню 24 будет поступать меньшая доля потока мощности, поступающего на выходное звено 18 и разделяемого дифференциальным механизмом 23 между полуосевыми шестернями. Следовательно, через гидропередачу 32 пойдет меньший поток мощности, который будет меньше ее нагружать. Большая доля потока мощности поступит на полуосевую шестерню 22 и далее на выходное звено 19. С уменьшением радиуса поворота величина потока мощности через гидропередачу становится существенно меньше. Так, при уменьшении во время поворота машины налево с радиусом, близким к минимальному, угловой скорости выходного звена 18 до 0,72 части от угловой скорости корпуса дифференциала и возрастании соответственно угловой скорости выходного звена 19 до 1,28 части от угловой скорости корпуса дифференциала при угловой скорости водила 25, соединенного с выходным звеном 18, равной 0,72 части от угловой скорости упомянутого корпуса, и угловой скорости полуосевой шестерни 22, кинематически связанной с выходным звеном 19, равной 1,28 части от угловой скорости указанного корпуса, угловая скорость полуосевой шестерни 24, как и в описанном выше случае с уменьшением угловой скорости полуосевой шестерни 28, снижается до 0,16 части от угловой скорости корпуса дифференциала, то есть примерно в шесть раз, следовательно, и поток мощности, передаваемый через гидропередачу 32, уменьшается примерно в шесть раз, существенно разгружая ее. Если поворот транспортного средства происходит с тем же малым радиусом, но при полной потере сцепления правым колесом, изменится только направление потока мощности через гидропередачу. Через гидропередачу 32 от вала 15 к полуосевой шестерне 24 дифференциального механизма 23 будет передаваться уменьшенный примерно в шесть раз поток мощности, где будет суммироваться на водиле 25 с потоком мощности, не реализованным на полностью разгруженном правом колесе и поступающим на полуосевую шестерню 22 от забегающего выходного звена 19.
Если бы следящее устройство было снабжено одним трехзвенным дифференциальным механизмом, например механизмом 23, водило 25 которого связано с выходным звеном 18, полуосевая шестерня 24 связана с валом 36 гидропередачи 32 посредством фрикционной муфты 37, а полуосевая шестерня 22 связана с выходным звеном 19 дифференциала, как это имеет место в прототипе, то при повороте транспортного средства направо выходное звено 18 становилось бы забегающим и вместе с водилом 25 увеличивало бы свою скорость вращения, полуосевая шестерня 22, связанная с от стающим выходным звеном 19, снижала бы свою скорость вращения. В результате угловая скорость полуосевой шестерни 24 возрастала бы. При полной потере сцепления левым колесом не реализованный им поток мощности через водило 25 поступал бы в дифференциальный механизм 23, где в неравных долях распределялся бы между полуосевыми шестернями 24 и 22. Большая доля потока мощности поступала бы на увеличившую свою скорость вращения полуосевую шестерню 24 и дальше через гидропередачу 32 возвращалась бы на вал 15, а меньшая доля потока мощности передавалась бы на полуосевую шестерню 22 и далее на отстающее выходное звено 19. С уменьшением радиуса поворота величина потока мощности через гидропередачу становится существенно больше. Так, при увеличении угловой скорости выходного звена 18 до 1,28 части от угловой скорости корпуса дифференциала и уменьшении соответственно угловой скорости выходного звена 19 до 0,72 части от угловой скорости корпуса дифференциала при угловой скорости водила 25, соединенного с выходным звеном 18, равной 1,28 части от угловой скорости упомянутого корпуса, и угловой скорости полуосевой шестерни 22, связанной с выходным звеном 19, равной 0,72 части от угловой скорости указанного корпуса, угловая скорость полуосевой шестерни 24 согласно упомянутой выше теории симметричных дифференциалов увеличится до 1,84 части от угловой скорости корпуса дифференциала, то есть почти в два раза, следовательно, и поток мощности, передаваемый через гидропередачу 32, увеличится почти в два раза, существенно нагружая ее. Если поворот транспортного средства направо происходит с тем же малым радиусом, но при полной потере сцепления правым колесом, изменится только направление потока мощности через гидропередачу. Через гидропередачу 32 от вала 15 к полу осевой шестерне 24 дифференциального механизма 23 будет передаваться увеличенный почти в два раза поток мощности, где будет суммироваться на водиле 25 с потоком мощности, не реализованным на полностью разгруженном правом колесе и поступающим на полуосевую шестерню 22 от отстающего выходного звена 19.
Итак, при повороте транспортного средства в любую сторону благодаря тому, что объемная гидропередача следящего устройства в предлагаемом механизме блокировки всегда оказывается кинематически связанной с отстающим выходным звеном дифференциала, поток передаваемой через нее мощности уменьшается, и тем больше, чем меньше радиус поворота.
В случае движения машины по неровностям водитель путем плавной регулировки пружины 59 редукционного клапана 58 может снизить уровень блокировки дифференциала, уменьшив максимальную величину, которую давление рабочей жидкости может достигать в бустере 52 силового цилиндра 53 муфты 38 при прямолинейном движении машины и повороте ее направо и в бустере 49 силового цилиндра 50 муфты 37 при повороте машины налево в процессе регулирования фрикционного момента в соответствующей муфте при помощи регулятора 57. В результате будет предотвращаться переход колеса ведущего моста, проходящего больший путь по неровности, на движение юзом и исключаться тем самым возникновение паразитной циркулирующей мощности. При этом наличие небольшого уровня блокировки дифференциала будет способствовать уменьшению буксования колеса, сцепление которого частично ухудшается, и повышению тем самым тягово-скоростных качеств транспортного средства. При необходимости можно полностью выключить блокировку путем полного устранения деформации пружины 59 редукционного клапана 58.
Таким образом, данный механизм блокировки, не лишая дифференциал при различных условиях движения машины дифференциальных свойств, обеспечивает при неравном сцеплении колес ведущего моста распределение ведущего момента между ними пропорционально приложенным к колесам сопротивлениям путем плавного регулирования блокирующего момента соответствующей фрикционной муфты следящего устройства, возможность при прямолинейном движении транспортного средства и повороте в одну сторону автоматически посредством гидравлического переключающего устройства включать соответствующую гидроподжимную фрикционную муфту и получать кинематическую связь между валом гидропередачи, кинематически связанным с корпусом дифференциала, и одной из полуосевых шестерен того дифференциального механизма, водило которого соединено с выходным звеном межколесного дифференциала, которое при повороте в данную сторону становится отстающим, и посредством электрического переключающего устройства автоматически включать одни соответствующие кнопки замыкания, соединяя тем самым концы первой обмотки электромеханического преобразователя с электрическими выходами датчика угловой скорости одной из частей этой муфты, кинематически связанной с одной из полуосевых шестерен данного дифференциального механизма, с одновременным выключением другой муфты, и выключать другие соответствующие кнопки замыкания, отсоединяя тем самым концы указанной первой обмотки от электрических выходов датчика угловой скорости одной из частей выключенной муфты, а при повороте в другую сторону включать другую гидроподжимную фрикционную муфту и получать кинематическую связь между упомянутым валом и одной из полуосевых шестерен наоборот другого дифференциального механизма, водило которого соединено с другим выходным звеном дифференциала, которое при повороте в другую сторону становится отстающим, и посредством электрического переключающего устройства автоматически включать другие соответствующие кнопки замыкания, соединяя тем самым концы первой обмотки электромеханического преобразователя с электрическими выходами датчика угловой скорости одной из частей этой муфты, кинематически связанной с одной из полуосевых шестерен упомянутого другого дифференциального механизма, с одновременным выключением муфты, кинематически связанной с выходным звеном, ставшим при повороте в другую сторону забегающим, и выключать замкнутые кнопки замыкания, отсоединяя тем самым концы первой обмотки электромеханического преобразователя от электрических выходов датчика угловой скорости одной из частей выключенной муфты, с передаточным отношением, изменяющимся посредством регулятора рабочего объема первой гидромашины гидропередачи в зависимости от конкретной кинематики движения машины, и тем самым обеспечивает по сравнению с прототипом дополнительное снижение потока мощности, передающегося через гидропередачу, благодаря подключению ее всегда к отстающему выходному звену при повороте транспортного средства в любую сторону, что способствует снижению нагруженности и, как следствие, повышению долговечности, надежности работы гидропередачи в составе механизма блокировки, возможности снижения закладываемой при проектировании материалоемкости и веса конструкции.