МЕХАНИЗМ БЛОКИРОВКИ ДИФФЕРЕНЦИАЛА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к устройствам для блокировки дифференциалов транспортных средств.
Известен механизм блокировки дифференциала, использованный в самоблокирующемся дифференциале автомобиля, содержащий объемную гидропередачу, состоящую из последовательно соединенных между собой с образованием замкнутого гидравлического контура двух гидромашин (ГМ), каждая из которых своим одним из двух взаимно проворачивающихся элементов соединена с соответствующим выходным звеном дифференциала, регулируемого гидравлического дросселя, выполненного в виде шарикового клапана, подпружиненного с двух сторон пружинами относительно двух его гнезд и последовательно включенного в замкнутый гидравлический контур с возможностью работы в обоих направлениях потока рабочей жидкости, перекачиваемой гидромашинами при возникновении относительного вращения выходных звеньев и корпуса дифференциала (пат. WO 87/06668 по М. кл. F16H 1/455, 1987).
Недостатком этого устройства является то, что пружины шарикового клапана, установленного в канале замкнутого гидравлического контура, заранее регулируются на создание расчетного усилия, при котором шариковый клапан в момент, когда скорости относительного вращения выходных звеньев и корпуса дифференциала достигают определенной величины, садится под напором перекачиваемой жидкости в соответствующее гнездо и прерывает поток, в результате чего наступает полная блокировка дифференциала. Если выполненная регулировка пружин позволяет шариковому клапану садиться в гнездо уже при небольших скоростях относительного вращения выходных звеньев и корпуса дифференциала, то блокировка последнего будет наступать быстро, без значительных потерь скорости, но при повороте транспортного средства (ТС), когда скорости относительного вращения выходных звеньев и корпуса дифференциала обусловливаются кинематикой поворота, быстрое наступление полной блокировки дифференциала будет ухудшать поворачиваемость машины и повышать износ шин. Если же регулировка пружин позволяет шариковому клапану садиться в соответствующее гнездо лишь при значительных скоростях относительного вращения выходных звеньев и корпуса дифференциала, то поворот будет осуществляться при скоростях относительного вращения указанных элементов, при которых полная блокировка дифференциала еще не возможна, а следовательно, существенного ухудшения поворачиваемости не произойдет, однако при уменьшении сцепления одного из колес ведущего моста и росте вследствие этого буксования блокировка дифференциала будет наступать с большим запозданием, что будет сопровождаться значительным снижением поступательной скорости машины и, следовательно, производительности.
Известен механизм блокировки дифференциала, использованный в дифференциальном механизме, содержащий объемную гидропередачу, состоящую из последовательно соединенных между собой с образованием замкнутого гидравлического контура двух ГМ, каждая из которых своим одним из двух взаимно проворачивающихся элементов соединена с соответствующим выходным звеном дифференциала, регулируемого гидравлического дросселя и двухпозиционного золотникового гидрораспределителя, последовательно включенных в замкнутый гидравлический контур и управляемых при помощи электронного блока управления (ЭБУ)(пат. США №6544137 по М. кл. F16H 48/26, 2003).
Данное устройство благодаря управлению регулируемым гидравлическим дросселем при помощи ЭБУ обеспечивает при повороте ТС малое гидравлическое сопротивление в канале замкнутого гидравлического контура и тем самым хорошую поворачиваемость машины. Если же сцепление забегающего колеса с дорогой уменьшится, и оно начнет буксовать, увеличивая скорость вращения, ЭБУ, воздействуя на регулируемый гидравлический дроссель, создаст большее сопротивление в канале замкнутого гидравлического контура и, обеспечив тормозной момент на забегающем выходном звене, остановит рост буксования и скорости вращения забегающего колеса, а следовательно, прекратится снижение скорости отстающего колеса и тем самым скорости машины в целом. Но если в результате ухудшения сцепления забуксует отстающее колесо, отстающее выходное звено начнет нагонять корпус дифференциала во вращательном движении, а забегающее согласно кинематике дифференциала снижать свою скорость вращения, сравниваясь по скорости с корпусом. В результате производительность гидромашин и скорость потока рабочей жидкости через гидравлическое сопротивление упадут до нуля, а следовательно, данное устройство не сможет обеспечить необходимый тормозной момент, который воспрепятствует увеличению буксования отстающего колеса и снижению скорости машины, до тех пор, пока отстающее выходное звено дифференциала не начнет во вращательном движении опережать корпус дифференциала, а забегающее не отстанет от него. За это время произойдет значительное падение скорости машины, а следовательно, и производительности. Недостатком данного устройства является также и то, что одна часть замкнутого гидравлического контура, включающая регулируемый гидравлический дроссель и двухпозиционный золотниковый гидрораспределитель, размещена в неподвижном корпусе, а другая, включающая две ГМ, находится во вращающемся корпусе дифференциала, что требует установки поворотных соединений каналов, подвижные уплотнения которых менее надежны, чем неподвижные, а следовательно, повышают вероятность утечек рабочей жидкости, загрязняющей окружающую среду.
Известен механизм блокировки дифференциала ТС, принятый в качестве прототипа, содержащий два зубчатых ряда постоянного зацепления, ведущие шестерни которых связаны с соответствующими выходными звеньями дифференциала, а ведомые соединены с соответствующими полувалами, сочлененными устройством в виде объемной гидропередачи, состоящей из последовательно соединенных между собой с образованием замкнутого гидравлического контура трех ГМ, из которых две своими одними из двух взаимно проворачивающихся элементов соединены посредством обгонных муфт с соответствующими полувалами, а третья, имеющая регулируемый рабочий объем, одним из двух взаимно проворачивающихся элементов соединена с ведомой шестерней третьего зубчатого ряда, ведущая шестерня которого кинематически связана с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего крутящего момента к дифференциалу, причем другие из взаимно проворачивающихся элементов этих трех ГМ закреплены неподвижно (пат. России №2141588 по М. кл. F16H 48/28, В60К 17/16, 1999).
Возможность с помощью изменения рабочего объема третьей ГМ плавно менять передаточное отношение передачи между венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу и обгонными муфтами и тем самым получать в механизме блокировки разный диапазон работы дифференциала в дифференциальном режиме позволяет изменять момент включения блокировки дифференциала в соответствии с условиями движения. Однако при повороте машины данный механизм блокировки обеспечивает своевременное ограничение буксования только забегающего колеса. Если же вследствие ухудшения сцепления забуксует отстающее колесо, ограничение его буксования данный механизм обеспечит только тогда, когда отстающее выходное звено во вращательном движении обгонит в пределах заданного диапазона работы дифференциала в дифференциальном режиме его корпус, а забегающее выходное звено соответственно отстанет от него. За это время произойдет значительное падение скорости машины, а следовательно, и производительности.
Задача полезной модели - разработка механизма блокировки дифференциала, обеспечивающего своевременное включение блокировки не только в случае, когда происходит ухудшение сцепления с дорогой одного лишь забегающего колеса ведущего моста, но и в случае, когда ухудшается сцепление только отстающего колеса.
Технический результат - повышение средней скорости движения ТС и, как следствие, производительности, снижение износа шин и расхода топлива.
Технический результат достигается тем, что в механизме блокировки дифференциала ТС, содержащем два зубчатых ряда постоянного зацепления, ведущие шестерни которых связаны с соответствующими выходными звеньями дифференциала, а ведомые соединены с соответствующими полувалами, сочлененными устройством, выполненным в виде объемной гидропередачи, состоящей из последовательно соединенных между собой с образованием замкнутого гидравлического контура двух гидромашин, в которых одни из двух взаимно проворачивающихся элементов закреплены неподвижно, а другие соединены с соответствующими полувалами, объемная гидропередача снабжена автоматическим управляющим устройством, выполненным из первого и второго регулируемых гидравлических дросселей, включенных в упомянутый замкнутый гидравлический контур последовательно с размещением на выходах соответственно первой и второй гидромашин, третьего регулируемого гидравлического дросселя, включенного в этот контур параллельно с размещением между его участками, расположенными соответственно между первым дросселем и второй гидромашиной и вторым дросселем и первой гидромашиной, первого электромеханического устройства, в состав которого введены исполнительный электромагнит, в катушке которого, снабженной двумя электрическими обмотками, концы первой из которых соединены с электрическими выходами последовательно включенных между собой навстречу друг другу датчиков угловых скоростей выходных звеньев дифференциала, размещен подпружиненный относительно неподвижного элемента остова ТС сердечник, связанный с механизмами регулирования первого и второго дросселей, и контактор, в катушке электромагнита которого, снабженной одной электрической обмоткой, размещен подпружиненный относительно неподвижного элемента упомянутого остова и имеющий расположенные на заданном конструктивно расстоянии друг от друга два неподвижно закрепленных на остове ограничителя сердечник, связанный с переключателем, выполненным в виде стержня, на котором электрически изолированно от последнего закреплены на расстоянии друг от друга, равном расстоянию между этими ограничителями, два сдвоенных контакта, электрически связанных посредством перемычек между собой в каждой паре и соединяющих электрические контакты, закрепленные на концах второй электрической обмотки исполнительного электромагнита с электрическими контактами, закрепленными на концах электрической цепи, связанной с электрическими выходами датчика угла поворота вала рулевой сошки, причем каждый из концов упомянутых обмотки и электрической цепи снабжен дополнительной параллельной ветвью с закрепленным на конце электрическим контактом с образование пар соответствующих друг другу электрических контактов, находящихся в незамкнутом между собой состоянии и расположенных с одной и той же стороны относительно соответствующих пар замкнутых между собой контактов на расстоянии, равном расстоянию между упомянутыми ограничителями, при этом концы электрической обмотки электромагнита контактора соединены с электрическими выходами датчика направления поворота вала рулевой сошки, и второго электромеханического устройства, в состав которого введены исполнительный электромагнит, в катушке которого, снабженной двумя электрическими обмотками, концы первой из которых соединены с электрическими выходами датчика угла поворота вала рулевой сошки, размещен подпружиненный относительно неподвижного элемента остова ТС сердечник, связанный с механизмом регулирования третьего дросселя, и контактор, в катушке электромагнита которого, снабженной одной электрической обмоткой, размещен подпружиненный относительно неподвижного элемента упомянутого остова и имеющий расположенные на заданном конструктивно расстоянии друг от друга два неподвижно закрепленных на остове ограничителя сердечник, связанный с переключателем, выполненным в виде стержня, на котором электрически изолированно от последнего закреплены на расстоянии друг от друга, равном расстоянию между этими ограничителями, два сдвоенных контакта, электрически связанных посредством перемычек между собой в каждой паре и соединяющих электрические контакты, закрепленные на концах второй электрической обмотки исполнительного электромагнита второго электромеханического устройства с электрическими контактами, закрепленными на концах электрической цепи, связанной с электрическими выходами последовательно включенных между собой навстречу друг другу датчиков угловых скоростей выходных звеньев дифференциала, причем каждый из концов упомянутых обмотки и электрической цепи снабжен дополнительной параллельной ветвью с закрепленным на конце электрическим контактом с образованием пар соответствующих друг другу электрических контактов, находящихся в незамкнутом между собой состоянии и расположенных с одной и той же стороны относительно соответствующих пар замкнутых между собой контактов на расстоянии, равном расстоянию между упомянутыми ограничителями, при этом концы электрической обмотки электромагнита данного контактора соединены с электрическими выходами датчика направления поворота вала рулевой сошки, причем первая пара незамкнутых между собой контактов каждого из исполнительных электромагнитов образована электрическим контактом, закрепленным на конце дополнительной параллельной ветви, связанной с первым концом второй электрической обмотки соответствующего исполнительного электромагнита, и электрическим контактом, закрепленным на конце дополнительной параллельной ветви, связанной со вторым концом соответствующей электрической цепи, а вторая пара незамкнутых между собой контактов каждого из упомянутых электромагнитов образована электрическим контактом, закрепленным на конце дополнительной параллельной ветви, связанной со вторым концом второй электрической обмотки соответствующего электромагнита, и электрическим контактом, закрепленным на конце дополнительной параллельной ветви, связанной с первым концом соответствующей электрической цепи, при этом датчик направления поворота вала рулевой сошки выполнен в виде кулачка, закрепленного на валу рулевой сошки и находящегося в контакте с подпружиненным относительно неподвижного элемента остова штоком, на котором установлен подпружиненный предварительно поджатой пружиной относительно штока замыкатель, замыкающая пластина которого установлена электрически изолированно от последнего, блока питания, двух электрических контактов и двух электрических выходов, объединенных электрической цепью, связывающей полюса блока питания соответственно с одним из электрических контактов и одним из электрических выходов, а другой из этих электрических контактов с другим из указанных электрических выходов, причем датчик угла поворота вала рулевой сошки выполнен в виде кулачка, закрепленного на валу рулевой сошки, подпружиненного относительно неподвижного элемента остова штока, одним концом контактирующего с кулачком, а другим связанного с электрически изолированным от него ползунком потенциометра, концы которого электрически связаны с полюсами генератора постоянного тока, кинематически связанного с корпусом дифференциала, двух электрических выходов, один из которых электрически связан с одним из концов потенциометра, а другой - с его ползунком, при этом в каждом из исполнительных электромагнитов витки второй обмотки, намотанной на соответствующую катушку, имеют направление, противоположное направлению витков первой обмотки, намотанной на ту же катушку, причем вторая обмотка исполнительного электромагнита первого электромеханического устройства имеет число витков больше числа витков первой обмотки этого электромагнита, а первая обмотка исполнительного электромагнита второго электромеханического устройства имеет число витков больше числа витков его второй обмотки, при этом механизм регулирования третьего дросселя дополнительно посредством дифференциального рычага связан с ручным управлением.
Снабжение объемной гидропередачи автоматическим управляющим устройством позволяет обеспечить при прямолинейном движении ТС полную блокировку дифференциала, при повороте полную разблокировку и своевременную частичную блокировку дифференциала в тех случаях, когда при повороте машины сцепление с опорной поверхностью одного из колес ведущего моста ухудшается.
Выполнение автоматического управляющего устройства из первого и второго регулируемых гидравлических дросселей, включенных в замкнутый гидравлический контур последовательно с размещением на выходах соответственно первой и второй ГМ, третьего регулируемого гидравлического дросселя, включенного в этот контур параллельно с размещением между его участками, расположенными соответственно между первым дросселем и второй ГМ и вторым дросселем и первой ГМ, и первого и второго электромеханических устройств позволяет в соответствии с электрическими сигналами, поступающими на электромеханические устройства от датчиков угла поворота вала рулевой сошки, направления его поворота и угловых скоростей выходных звеньев дифференциала, управлять объемной гидропередачей таким образом, что при прямолинейном движении ТС обеспечивается при помощи первого электромеханического устройства открытие на расчетную величину проходных сечений первого и второго дросселей и полное закрытие при помощи второго электромеханического устройства проходного сечения третьего дросселя, в результате чего практически не сжимаемая рабочая жидкость, свободно циркулирующая по замкнутому контуру от одной ГМ к другой вследствие перекачки последними, вынуждает гидромашины работать с равными производительностями, а следовательно, и кинематически связанные с ними выходные звенья вращаться с равными угловыми скоростями, полностью блокируя дифференциал, а при повороте ТС обеспечивается открытие при помощи второго электромеханического устройства проходного сечения третьего дросселя, в результате чего появляется возможность перепускать излишки рабочей жидкости, которые будут образовываться из-за разной производительности гидромашин во время поворота ТС, по дополнительному кругу циркуляции от выхода забегающей ГМ до ее входа, а у гидромашин работать с неодинаковыми производительностями, что вместе с одновременным увеличением при помощи первого электромеханического устройства проходного сечения дросселя, размещенного на выходе забегающей ГМ, приводящем к уменьшению гидравлического сопротивления на ее выходе, будет способствовать полной разблокировке дифференциала, а одновременное с этим уменьшение при помощи того же устройства проходного сечения дросселя, размещенного на выходе понизившей свою производительность отстающей ГМ, способствует более быстрому вступлению этого дросселя в работу, заключающуюся в том, что, когда из-за ухудшения сцепления с опорной поверхностью отстающее колесо стремится ускорить свое вращение и начать повышенно буксовать, дроссель, размещенный на выходе отстающей ГМ, дополнительно при помощи первого электромеханического устройства уменьшает свое и так уменьшенное при повороте ТС проходное сечение и тем самым создает дополнительное гидравлическое сопротивление на выходе этой ГМ, способствуя своевременному притормаживанию начинающего повышенно буксовать отстающего колеса.
Введение в состав первого электромеханического устройства исполнительного электромагнита, в катушке которого, снабженной двумя электрическими обмотками, концы первой из которых соединены с электрическими выходами последовательно включенных между собой навстречу друг другу датчиков угловых скоростей выходных звеньев дифференциала, а концы второй электрической обмотки соединены с электрическими выходами датчика угла поворота вала рулевой сошки, размещен подпружиненный относительно неподвижного элемента остова ТС сердечник, связанный с механизмами регулирования первого и второго дросселей, причем витки второй обмотки, намотанной на катушку этого исполнительного электромагнита, имеют направление, противоположное направлению витков первой обмотки, намотанной на ту же катушку, и вторая обмотка этого исполнительного электромагнита имеет число витков больше числа витков его первой обмотки, позволяет при прямолинейном движении ТС, когда нет электрических сигналов от датчика угла поворота вала рулевой сошки и последовательно включенных между собой навстречу друг другу датчиков угловых скоростей выходных звеньев дифференциала, устанавливать подпружиненный уравновешивающими пружинами сердечник в такое положение, при котором проходные сечения первого и второго дросселей оказываются открытыми на расчетную величину, при которой гидравлические сопротивления этих дросселей незначительны, а при повороте ТС позволяет получать во второй и первой электрических обмотках усилия, зависящие соответственно от угла поворота вала рулевой сошки и разности угловых скоростей выходных звеньев дифференциала, при этом усилие второй электрической обмотки по модулю превышает усилие первой электрической обмотки и направлено против него, вследствие чего результирующее усилие исполнительного электромагнита всегда имеет направление, совпадающее с направлением усилия второй электрической обмотки, и, возрастая по мере увеличения угла поворота вала рулевой сошки, преодолевает нарастающее сопротивление уравновешивающих пружин и смещает сердечник в соответствии с углом поворота вала рулевой сошки, обеспечивая через соответствующие механизмы регулирования увеличение в соответствии с возрастанием производительности забегающей при повороте ТС ГМ проходного сечения дросселя, размещенного на ее выходе, и уменьшение в соответствии со снижением производительности отстающей ГМ проходного сечения дросселя, размещенного на выходе последней, а в случае, если забегающее колесо из-за ухудшения сцепления будет стремиться ускорить вращение и начать повышенно буксовать, обеспечивает благодаря тому, что противоположно направленное усилие первой электрической обмотки в этом случае возрастает и снижает величину результирующего усилия исполнительного электромагнита, уменьшение проходного сечения дросселя, размещенного на выходе забегающей ГМ, вследствие чего гидравлическое сопротивление на ее выходе увеличивается, способствуя притормаживанию начинающего повышенно буксовать забегающего колеса, если же из-за ухудшения сцепления ускорит вращение и повышенно забуксует отстающее колесо, то обеспечит благодаря тому, что усилие первой электрической обмотки в этом случае понизится и приведет к увеличению результирующего усилия электромагнита, своевременное дополнительное уменьшение проходного сечения дросселя, размещенного на выходе отстающей ГМ, вследствие чего гидравлическое сопротивление на ее выходе возрастет, способствуя притормаживанию начинающего повышенно буксовать отстающего колеса.
Введение в состав первого электромеханического устройства контактора, в катушке электромагнита которого, снабженной одной электрической обмоткой, размещен подпружиненный относительно неподвижного элемента остова и имеющий расположенные на заданном конструктивно расстоянии друг от друга два неподвижно закрепленных на остове ограничителя сердечник, связанный с переключателем, выполненным в виде стержня, на котором электрически изолированно от последнего закреплены на расстоянии друг от друга, равном расстоянию между этими ограничителями, два сдвоенных контакта, электрически связанных посредством перемычек между собой в каждой паре и соединяющих электрические контакты, закрепленные на концах второй электрической обмотки исполнительного электромагнита с электрическими контактами, закрепленными на концах электрической цепи, связанной с электрическими выходами датчика угла поворота вала рулевой сошки, причем каждый из концов упомянутых обмотки и электрической цепи снабжен дополнительной параллельной ветвью с закрепленным на конце электрическим контактом с образованием пар соответствующих друг другу электрических контактов, находящихся в незамкнутом между собой состоянии и расположенных с одной и той же стороны относительно соответствующих пар замкнутых между собой контактов на расстоянии, равном расстоянию между упомянутыми ограничителями, при этом первая пара незамкнутых между собой контактов образована электрическим контактом, закрепленным на конце дополнительной параллельной ветви, связанной с первым концом второй электрической обмотки исполнительного электромагнита первого электромеханического устройства, и электрическим контактом, закрепленным на конце дополнительной параллельной ветви, связанной со вторым концом соответствующей электрической цепи, а вторая пара незамкнутых между собой контактов образована электрическим контактом, закрепленным на конце дополнительной параллельной ветви, связанной со вторым концом второй электрической обмотки этого исполнительного электромагнита, и электрическим контактом, закрепленным на конце дополнительной параллельной ветви, связанной с первым концом данной электрической цепи, причем концы электрической обмотки электромагнита контактора соединены с электрическими выходами датчика направления поворота вала рулевой сошки, позволяет при изменении направления поворота ТС преодолевать при помощи усилия, создаваемого электрической обмоткой электромагнита контактора, усилие пружины, фиксирующей сердечник относительно неподвижного элемента остова, и переключать соединение концов второй электрической обмотки с электрическими выходами датчика угла поворота вала рулевой сошки на обратное, получая тем самым изменение направления усилия второй электрической обмотки, а вместе с ним и изменение направления на обратное результирующего усилия исполнительного электромагнита первого электромеханического устройства, а также обеспечивая постоянно независимо от направления поворота ТС противоположные друг другу направления усилий первой и второй электрических обмоток упомянутого исполнительного электромагнита.
Введение в состав второго электромеханического устройства исполнительного электромагнита, в катушке которого, снабженной двумя электрическими обмотками, концы первой из которых соединены с электрическими выходами датчика угла поворота вала рулевой сошки, а концы второй электрической обмотки соединены с электрическими выходами последовательно включенных между собой навстречу друг другу датчиков угловых скоростей выходных звеньев дифференциала, размещен подпружиненный относительно неподвижного элемента остова сердечник, связанный с механизмом регулирования третьего дросселя, причем витки второй обмотки, намотанной на катушку этого исполнительного электромагнита, имеют направление, противоположное направлению витков первой обмотки, намотанной на ту же катушку, и первая его обмотка имеет число витков больше числа витков его второй обмотки, позволяет при прямолинейном движении ТС, когда нет электрических сигналов от датчика угла поворота вала рулевой сошки и последовательно включенных между собой навстречу друг другу датчиков угловых скоростей выходных звеньев дифференциала, устанавливать подпружиненный уравновешивающей пружиной сердечник в такое положение, при котором проходное сечение третьего дросселя полностью закрыто и исключает образование дополнительного круга циркуляции рабочей жидкости, а при повороте ТС позволяет получать в первой и второй электрических обмотках усилия, зависящие соответственно от угла поворота вала рулевой сошки и разности угловых скоростей выходных звеньев дифференциала, при этом усилие первой электрической обмотки по модулю превышает усилие второй электрической обмотки и направлено против него, вследствие чего результирующее усилие исполнительного электромагнита всегда имеет направление, совпадающее с направлением усилия первой электрической обмотки и, возрастая по мере увеличения угла поворота вала рулевой сошки, преодолевает нарастающее сопротивление уравновешивающей пружины и смещает сердечник в соответствии с углом поворота вала рулевой сошки, обеспечивая через соответствующий механизм регулирования увеличение проходного сечения третьего дросселя, открывающего дополнительный круг циркуляции рабочей жидкости, в соответствии с возрастанием разности производительностей забегающей и отстающей ГМ, которое происходит при входе ТС в поворот, а в случае, если забегающее колесо из-за ухудшения сцепления будет стремиться ускорить вращение и начать повышенно буксовать, обеспечивает благодаря тому, что противоположно направленное усилие второй электрической обмотки в этом случае возрастает и уменьшает величину результирующего усилия исполнительного электромагнита второго электромеханического устройства, уменьшение при помощи уравновешивающей пружины проходного сечения третьего дросселя и тем самым способствует увеличению сопротивления перепуску излишков рабочей жидкости по дополнительному кругу циркуляции и созданию в результате этого повышенного давления жидкости на участке замкнутого гидравлического контура между выходом забегающей ГМ и входом отстающей, которое будет создавать торможение забегающего колеса и ускорять вращение отстающего, перераспределяя часть крутящего момента с забегающего колеса с плохим сцеплением на отстающее колесо с хорошим сцеплением, то есть обеспечивая частичную блокировку дифференциала.
Введение в состав второго электромеханического устройства контактора, в катушке электромагнита которого, снабженной одной электрической обмоткой, размещен подпружиненный относительно неподвижного элемента остова и имеющий расположенные на заданном конструктивно расстоянии друг от друга два неподвижно закрепленных на остове ограничителя сердечник, связанный с переключателем, выполненным в виде стержня, на котором электрически изолированно от последнего закреплены на расстоянии друг от друга, равном расстоянию между этими ограничителями, два сдвоенных контакта, электрически связанных посредством перемычек между собой в каждой паре и соединяющих электрические контакты, закрепленные на концах второй электрической обмотки исполнительного электромагнита второго электромеханического устройства с электрическими контактами, закрепленными на концах электрической цепи, связанной с электрическими выходами последовательно включенных между собой навстречу друг другу датчиков угловых скоростей выходных звеньев дифференциала, причем каждый из концов упомянутых обмотки и электрической цепи снабжен дополнительной параллельной ветвью с закрепленным на конце электрическим контактом с образованием пар соответствующих друг другу электрических контактов, находящихся в незамкнутом между собой состоянии и расположенных с одной и той же стороны относительно соответствующих пар замкнутых между собой контактов на расстоянии, равном расстоянию между упомянутыми ограничителями, при этом первая пара незамкнутых между собой контактов образована электрическим контактом, закрепленным на конце дополнительной параллельной ветви, связанной с первым концом второй электрической обмотки исполнительного электромагнита второго электромеханического устройства, и электрическим контактом, закрепленным на конце дополнительной параллельной ветви, связанной со вторым концом соответствующей электрической цепи, а вторая пара незамкнутых между собой контактов образована электрическим контактом, закрепленным на конце дополнительной параллельной ветви, связанной со вторым концом второй электрической обмотки этого исполнительного электромагнита, и электрическим контактом, закрепленным на конце дополнительной параллельной ветви, связанной с первым концом данной электрической цепи, причем концы электрической обмотки электромагнита указанного контактора соединены с электрическими выходами датчика направления поворота вала рулевой сошки, позволяет при изменении направления поворота ТС преодолевать при помощи усилия, создаваемого электрической обмоткой электромагнита контактора, усилие пружины, фиксирующей сердечник относительно неподвижного элемента остова, и переключать соединение концов второй электрической обмотки с электрическими выходами последовательно включенных между собой навстречу друг другу датчиков угловых скоростей выходных звеньев дифференциала на обратное, обеспечивая тем самым неизменность направления усилия второй электрической обмотки при любом направлении поворота ТС, в результате чего это усилие оказывается всегда направленным против усилия первой электрической обмотки исполнительного электромагнита второго электромеханического устройства.
Выполнение датчика направления поворота вала рулевой сошки в виде кулачка, закрепленного на валу рулевой сошки и находящегося в контакте с подпружиненным относительно неподвижного элемента остова штоком, на котором закреплен подпружиненный относительно штока замыкатель, замыкающая пластина которого установлена электрически изолированно от последнего, блока питания, двух электрических контактов и двух электрических выходов, объединенных электрической цепью, связывающей полюса блока питания соответственно с одним из электрических контактов и одним из электрических выходов, а другой из этих электрических контактов с другим из указанных электрических выходов, позволяет при одном направлении поворота вала рулевой сошки замыкать электрические контакты и получать на электрических выходах этого датчика постоянный сигнал в виде электрического напряжения, а при другом направлении поворота этого вала размыкать электрические контакты и тем самым на указанных электрических выходах получать нулевой сигнал (отсутствие напряжения), обеспечивая для контакторов электромеханических устройств управляющий электрический сигнал, согласованный с направлением поворота ТС.
Выполнение датчика угла поворота вала рулевой сошки в виде кулачка, закрепленного на том же валу рулевой сошки, подпружиненного относительно неподвижного элемента остова штока, одним концом контактирующего с кулачком, а другим связанного с электрически изолированным от него ползунком потенциометра, концы которого электрически связаны с полюсами генератора постоянного тока, кинематически связанного с корпусом дифференциала, двух электрических выходов, один из которых электрически связан с одним из концов потенциометра, а другой - с его ползунком, обеспечивает получение на электрических выходах этого датчика сигнала в виде электрического напряжения, зависящего от угла поворота вала рулевой сошки.
Построение профиля кулачка датчика угла поворота вала рулевой сошки выполнено исходя из следующих соображений.
Если поворот машины происходит с одинаковым буксованием колес ведущего моста, то соотношение между действительными скоростями колес, определяющее радиус поворота, будет таким же, как и соотношение между их угловыми скоростями (допускается, что динамические радиусы колес ведущего моста равны). Если же буксование колес будет неодинаковым, то и соотношения эти будут разные. На этом отличии и строится принцип управления дросселями с корректировкой при помощи электромеханических устройств.
Рассмотрим на примере работы первого электромеханического устройства один из вариантов реализации управления первым и вторым дросселями и методику расчета профиля упомянутого кулачка для этого варианта.
Исполнительный электромагнит имеет две обмотки. Вторая обмотка (назовем ее управляющей) питается напряжением от датчика угла поворота вала рулевой сошки, при помощи которой задается угол поворота направляющих колес и соответствующий этому углу радиус поворота машины. На данной (управляющей) обмотке возникает сила, действующая на сердечник электромагнита. Между этой силой и радиусом поворота машины, поскольку оба эти параметра связаны с углом поворота вала рулевой сошки, имеется определенная зависимость. Чем круче поворот, тем больше эта сила и тем сильнее, воздействуя на сердечник, она способствует открытию проходного сечения дросселя на забегающей стороне и прикрытию проходного сечения дросселя на отстающей стороне. Если бы буксования колес всегда были одинаковыми между собой, то одной второй обмотки было бы достаточно, чтобы управлять дросселями.
Первая обмотка исполнительного электромагнита имеет направление витков, противоположное направлению витков второй обмотки и число витков у первой обмотки меньше, чем у второй. Питается эта обмотка напряжением от включенных последовательно навстречу друг другу датчиков угловых скоростей выходных звеньев дифференциала. Первую обмотку назовем корректирующей. Напряжение, поступающее на эту обмотку, зависит от разности угловых скоростей выходных звеньев дифференциала, которая определяется не только определенным радиусом поворота, но и неодинаковыми буксованиями колес ведущего моста.
В качестве датчиков угловых скоростей выходных звеньев и блока питания для датчика угла поворота вала рулевой сошки по данному варианту отобраны три одинаковых генератора постоянного тока. Подбором передаточного числа между валом генератора, питающего датчик угла поворота вала рулевой сошки, и корпусом дифференциала и выбором такого соотношения витков, чтобы у второй (управляющей) обмотки их было больше, чем у первой (корректирующей), можно добиться, чтобы разница сил этих обмоток всегда была положительной и совпадающей по направлению с направлением усилия второй (управляющей) обмотки.
Поскольку при одинаковом буксовании колес с увеличением кривизны поворота, то есть с уменьшением радиуса поворота, результирующее усилие исполнительного электромагнита как разница между силами второй и первой обмоток должна возрастать, нужно заданием определенного профиля кулачка датчика угла поворота вала рулевой сошки обеспечить закон нарастания напряжения на второй (управляющей) обмотке такой же, какой закон нарастания напряжения имеет первая (корректирующая) обмотка.
С
При повороте на угол α вала рулевой сошки, на котором закреплен упомянутый кулачок, направляющие колеса повернутся на средний угол
П
где i - передаточное число рулевого привода.
Согласно теории колесных машин (см. книгу: Д.А.Чудаков. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. - М.: Колос. - 1972, с.206, 218, 239) машина будет поворачиваться с радиусом
где L - продольная база машины.
При одинаковом буксовании колес между выходными звеньями дифференциала возникает разница угловых скоростей
где В - колея машины;
- угловая скорость корпуса дифференциала;
1
2
ω, ω - угловые скорости отстающего и забегающего выходных звеньев дифференциала.
На каждом из выходных звеньев его датчик угловой скорости будет вырабатывать напряжение, пропорциональное угловой скорости соответствующего звена, но поскольку эти датчики включены последовательно навстречу друг другу, результирующее напряжение, поступающее на первую (корректирующую) обмотку, будет вычисляться по формуле
1
где c - некоторый постоянный коэффициент, зависящий от конструкции электрической машины (см. книгу: А.С.Мощевитин. Электротехника. - М.: Воен. издат. МО СССР. - 1960, с.308, 309.);
Ф - магнитный поток.
Напряжение, поступающее на вторую (управляющую) обмотку
П
где l - расстояние между клеммами потенциометра, к которым подсоединены полюса генератора;
h - перемещение ползунка со штоком, контактирующим своим концом с кулачком датчика угла поворота вала рулевой сошки;
ген
U - напряжение, вырабатываемое генератором, питающим датчик угла поворота вала рулевой сошки, оно определяется по формуле:
ПР
где i - передаточное число между валом генератора и корпусом дифференциала.
Построение профиля кулачка по данному варианту проводится из условия обеспечения этим кулачком равенства мгновенных значений токов, протекающих по управляющей и корректирующей обмоткам исполнительного электромагнита во время поворота машины с любым из возможных радиусов и равными между собой коэффициентами буксования колес ведущего моста:
упр
корр
где I и I - мгновенные значения токов, протекающих соответственно через управляющую и корректирующую обмотки.
С
Ток в управляющей обмотке зависит от питающего напряжения U:
упр
где R - сопротивление управляющей обмотки;
в
R - сопротивление одного витка обмотки;
упр
Г
W - число витков управляющей обмотки. Ток в корректирующей обмотке зависит от питающего напряжения U:
кор
кор
где R и W - сопротивление и число витков корректирующей обмотки.
упр
кор
Усилие, создаваемое управляющей обмоткой электромагнита, зависит от произведения величины тока, протекающего по ней, и числа ее витков W, а усилие, создаваемое корректирующей обмоткой, зависит от произведения величины тока, протекающего по ее виткам, и числа витков W (см. книгу: Ю.М.Галкин Электрооборудование автомобилей и тракторов. - М.: Маш. из. - 1960, с.59-60).
С
Г
упр
кор
Обеспечивая соответствующим профилем кулачка равенство (4) мгновенных значений токов, текущих в обеих обмотках и зависящих от возрастающих при уменьшении радиуса поворота напряжений U и U, тем самым получим одинаковый закон нарастания последних. Задаваемое же конструктивно неравенство чисел витков обмоток (W>W) позволяет получать усилие, создаваемое управляющей обмоткой при любом из возможных радиусов поворота машины больше усилия, создаваемого корректирующей обмоткой.
упр
кор
Чтобы получить функциональную зависимость, позволяющую построить соответствующий профиль кулачка, подставим в равенство (4) выражения (5) и (6) токов I и I и с учетом зависимостей (1)-(3) после преобразований получим:
где  - постоянный для данного исполнительного электромагнита коэффициент.
max
С
Максимальная величина r радиуса кулачка при его повороте на текущий угол ±α будет уменьшаться на величину h, вычисляемую по формуле (7) и равную перемещению ползунка со штоком вдоль потенциометра.
Результирующее усилие исполнительного электромагнита найдется как
упр
кор
где F и F - усилия, воздействующие на сердечник электромагнита со сторон управляющей и корректирующей обмоток;
С - коэффициент пропорциональности;
m
R - магнитное сопротивление;
Если поворот машины будет осуществляться с равными между собой коэффициентами буксования колес ведущего моста, соответствующий профиль кулачка обеспечит равенство (4), тогда выражение (8) можно переписать как
упр
С
m
Из выражения (9) видно, что с увеличением тока I, зависящего пропорционально от напряжения U, возрастающего при увеличении угла поворота вала рулевой сошки и соответственно уменьшении радиуса поворота машины, результирующее усилие F повышается и всегда совпадает по направлению с усилием управляющей обмотки.
кop
Г
упр
упр
кор
m
упр
кор
m
Но если поворот машины совершается с неравными между собой коэффициентами буксования забегающего и отстающего колес, закон изменения тока I, зависящего от напряжения U, будет отличаться от закона изменения тока I (I≠I), тогда изменение результирующего усилия F будет описываться формулой (8), в которой при постоянном значении тока I в управляющей обмотке, соответствующем определенном заданному углу поворота вала рулевой сошки, а следовательно, и определенному радиусу поворота, величина тока I в корректирующей обмотке может изменяться как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения в зависимости от соотношения коэффициентов буксования забегающего и отстающего колес и влиять на величину результирующего усилия F, то есть начнется коррекция работы исполнительного электромагнита по управлению первым и вторым дросселями, которая приведет к снижению буксования повышенно буксующего колеса. Это будет показано ниже при описании работы устройства.
Дополнительная связь механизма регулирования третьего дросселя посредством дифференциального рычага с ручным управлением позволяет при необходимости осуществлять принудительную разблокировку дифференциала путем увеличения посредством дифференциального рычага и соответствующего механизма регулирования проходного сечения третьего дросселя, открывающего возможность движения излишков рабочей жидкости по дополнительному кругу циркуляции и обеспечивающего тем самым гидромашинам возможность работать с неравными производительностями, а следовательно, возможность выходным звеньям дифференциала вращаться с неравными скоростями.
На фиг.1 представлена схема механизма блокировки дифференциала транспортного средства;
На фиг.2 - схема первого электромеханического устройства;
На фиг.3 - схема второго электромеханического устройства;
На фиг.4 - схема датчика направления поворота вала рулевой сошки;
На фиг.5 - схема датчика угла поворота вала рулевой сошки.
Механизм блокировки (фиг.1) содержит две зубчатые пары 1, 2 и 3, 4 постоянного зацепления, из которых шестерни 1 и 3 закреплены соответственно на выходных звеньях 5 и 6 дифференциала 7, а шестерни 2 и 4 - соответственно на полувалах 8 и 9. Эти полувалы сочленяются объемной гидропередачей, состоящей из последовательно соединенных между собой с образованием замкнутого гидравлического контура 10 двух ГМ 11 и 12, корпуса которых закреплены неподвижно, а валы соединены соответственно с полувалами 8 и 9.
Объемная гидропередача снабжена автоматическим управляющим устройством, которое состоит из двух регулируемых гидравлических дросселей 13 и 14, включенных в замкнутый гидравлический контур 10 последовательно с размещением на выходах соответствующих ГМ 11 и 12, третьего регулируемого гидравлического дросселя 15, включенного в контур 10 параллельно с размещением между его участками, расположенными соответственно между дросселем 13 и ГМ 12 и дросселем 14 и ГМ 11, первого 16 и второго 17 электромеханических устройств.
Электромеханические устройства 16 и 17 электрическими цепями связаны с датчиком 18 угла поворота вала 19 рулевой сошки 20, датчиком 21 направления поворота вала рулевой сошки, датчиками 22 и 23 угловых скоростей выходных звеньев соответственно 5 и 6. Датчики 22 и 23 включены последовательно между собой навстречу друг другу путем соединения их одной пары однополярных электрических выходов непосредственно между собой электрической цепью.
Первое электромеханическое устройство 16 (фиг.2) состоит из исполнительного электромагнита 24 и контактора 25. Катушка 26 электромагнита 24 снабжена двумя электрическими обмотками 27 и 28. Концы обмотки 27 электрической цепью связаны с другой парой однополярных электрических выходов датчиков 22 и 23. Таким образом, обмотка 27 с датчиками 22 и 23 оказывается включенной последовательно в замкнутую электрическую цепь. Внутри катушки 26 размещен сердечник 29, соединенный с тягой 30, при помощи которой он связан с механизмами регулирования дросселей 14 и 13. Сердечник 29 подпружинен с двух сторон предварительно поджатыми уравновешивающими пружинами 31 и 32 относительно неподвижного элемента остова ТС.
Катушка 33 электромагнита контактора 25 снабжена электрической обмоткой 34, концы которой электрической цепью связаны с электрическими выходами датчика 21 направления поворота вала рулевой сошки. Внутри катушки 33 размещен сердечник 35, соединенный со стержнем 36 переключателя. Сердечник 35 подпружинен с одной стороны предварительно поджатой фиксирующей пружиной 37 относительно неподвижного элемента остова и имеет два неподвижно закрепленных на остове на заданном конструктивно расстоянии друг от друга ограничителя 38 и 39. На стержне 36 электрически изолированно от него закреплены на расстоянии, равном расстоянию между ограничителями 38 и 39, два сдвоенных контакта 40 и 41, электрически связанных между собой в каждой паре посредством перемычек 42 и 43.
Первый и второй концы обмотки 28, имеющие соответственно электрические контакты 44 и 45, связаны путем замыкания их посредством сдвоенных контактов 40 и 41 с электрическими контактами соответственно 46 и 47 первого и второго концов электрической цепи, которая постоянно связана с электрическими выходами датчика 18 угла поворота вала рулевой сошки. При этом первый и второй концы обмотки 28 снабжены соответственно дополнительными ветвями с электрическими контактами 48 и 49, каждый из которых размещен с одной и той же стороны относительно соответствующего замкнутого контакта 44 и 45 на расстоянии, равном расстоянию между ограничителями 38 и 39, а первый и второй концы электрической цепи снабжены соответственно дополнительными ветвями с электрическими контактами 50 и 51, которые размещены таким образом, что электрический контакт 51 относительно замкнутого контакта 46 и электрический контакт 50 относительно замкнутого контакта 47 располагаются с одной и той же стороны на расстоянии, равном расстоянию между ограничителями 38 и 39, с образованием первой пары незамкнутых электрических контактов 48 и 51 и второй пары незамкнутых электрических контактов 49 и 50.
Второе электромеханическое устройство 17 (фиг.3) состоит из исполнительного электромагнита 52 и контактора 53. Катушка 54 электромагнита 52 снабжена двумя электрическими обмотками 55 и 56. Концы обмотки 55 электрической цепью связаны с электрическими выходами датчика 18 угла поворота вала рулевой сошки. Внутри катушки 54 размещен сердечник 57, соединенный с тягой 58, при помощи которой он связан с одним из концов дифференциального рычага 59 (фиг.1), который своей средней частью посредством тяги 60 связан с механизмом регулирования дросселя 15. При этом другой конец рычага 59 связан с тягой 61 ручного управления.
Сердечник 57 (фиг.3) подпружинен с одной стороны уравновешивающей пружиной 62 относительно неподвижного элемента остова. Катушка 63 электромагнита контактора 53 снабжена электрической обмоткой 64, концы которой электрической цепью связаны с электрическими выходами датчика 21 направления поворота вала рулевой сошки. Внутри катушки 63 размещен сердечник 65, соединенный со стержнем 66 переключателя. Сердечник 65 подпружинен с одной стороны предварительно поджатой фиксирующей пружиной 67 относительно неподвижного элемента остова и имеет два неподвижно закрепленных на остове на заданном конструктивно расстоянии друг от друга ограничителя 68 и 69. На стержне 66 электрически изолированно от него закреплены на расстоянии, равном расстоянию между ограничителями 68 и 69, два сдвоенных контакта 70 и 71, электрически связанных между собой в каждой паре посредством перемычек 72 и 73.
Первый и второй концы обмотки 56, имеющие соответственно электрические контакты 74 и 75, связаны путем замыкания их посредством сдвоенных контактов 70 и 71 с электрическими контактами соответственно 76 и 77 первого и второго концов электрической цепи, которая постоянно связана с той же парой однополярных электрических выходов датчиков 22 и 23, с которой связаны концы обмотки 27 исполнительного электромагнита первого электромеханического устройства. Таким образом, обмотка 56 с датчиками 22 и 23 оказывается включенной последовательно в замкнутую электрическую цепь. При этом первый и второй концы обмотки 56 снабжены соответственно дополнительными ветвями с электрическими контактами 78 и 79, каждый из которых размещен с одной и той же стороны относительно соответствующего замкнутого контакта 74 и 75 на расстоянии, равном расстоянию между ограничителями 68 и 69, а первый и второй концы электрической цепи снабжены соответственно дополнительными ветвями с электрическими контактами 80 и 81, которые размещены таким образом, что электрический контакт 81 относительно замкнутого контакта 76 и электрический контакт 80 относительно замкнутого контакта 77 располагаются с одной и той же стороны на расстоянии, равном расстоянию между ограничителями 68 и 69, с образованием первой пары незамкнутых электрических контактов 78 и 81 и второй пары незамкнутых электрических контактов 79 и 80.
Датчик 21 направления поворота вала рулевой сошки (фиг.4) состоит из кулачка 82, закрепленного на валу 19 рулевой сошки, штока 83, подпружиненного пружиной 84 относительно неподвижного элемента остова и одним концом контактирующего с кулачком 82, а другим концом связанного посредством предварительно поджатой пружины 85 с замыкателем 86, на котором электрически изолированно от последнего закреплена замыкающая пластина 87. В состав датчика 21 также входит электрический блок питания 88, один полюс которого электрической цепью связан с электрическим контактом 89 пары незамкнутых контактов, другой полюс электрической цепью связан с электрическим выходом 90, а другой электрический выход 91 электрической цепью связан с другим электрическими контактом 92 упомянутой пары незамкнутых контактов.
Датчик 18 угла поворота вала рулевой сошки (фиг.5) состоит из кулачка 93, закрепленного на валу 19 рулевой сошки, штока 94, подпружиненного пружиной 95 относительно неподвижного элемента остова, одним концом контактирующего с кулачком 93, а на другом конце имеющего электрически изолированный от него ползунок 96 потенциометра 97, концы которого электрической цепью связаны с полюсами генератора 98 постоянного тока. Ползунок 96 электрической цепью связан с электрическим выходом 99, а электрический выход 100 электрической цепью связан с тем концом потенциометра, в котором в исходном положении кулачка 93, соответствующем прямолинейному движению ТС, установлен ползунок 96. Генератор 98 кинематически связан с корпусом дифференциала 7, к которому посредством вала 101 через зубчатую передачу 102 обеспечивается подвод ведущего крутящего момента.
Работает механизм блокировки дифференциала следующим образом.
С
H
В режиме прямолинейного движения ТС вал 19 с рулевой сошкой 20 занимают нейтральное положение, при котором кулачок 93 датчика 18 угла поворота вала рулевой сошки, закрепленный на этом валу, воздействуя через шток 94 на ползунок 96, удерживает его на том конце потенциометра 97, который связан с электрическим выходом 100 этого датчика. Поскольку второй электрический выход 99 связан с ползунком 96, то в исходном состоянии, соответствующем прямолинейному движению ТС, электрические выходы 99 и 100 оказываются закороченными, и напряжение U, снимаемое с потенциометра 97, равно нулю, то есть с электрических выходов 99 и 100 датчика 18 на обмотки 28 и 55 исполнительных электромагнитов электромеханических устройств поступает нулевой сигнал. Кулачок 82 датчика 21 направления поворота вала рулевой сошки, закрепленный на том же валу 19, находится в положении, при котором шток 83 под воздействием пружины 84 отводит замыкатель 86 с замыкающей пластиной 87 от пары электрических контактов 89 и 92, размыкая их. В результате этого на электрические выходы 90 и 91 датчика 21 напряжение U не подается, то есть от датчика 21 направления поворота вала рулевой сошки на обмотки 34 и 64 электромагнитов контакторов поступает нулевой сигнал.
Если у водителя нет намерения принудительно разблокировать дифференциал, то тяга 61 ручного управления находится в положении блокировки дифференциала. Пружина 62 во втором электромеханическом устройстве 17 посредством тяги 58, дифференциального рычага 59 и тяги 60 удерживает механизм регулирования дросселя 15 в положении полного закрытия его проходного сечения, исключая возможность движения рабочей жидкости по дополнительному кругу циркуляции. Предварительно поджатые пружины 31 и 32 первого электромеханического устройства 16 удерживают сердечник 29 с тягой 30 в таком положении, при котором связанные с тягой 30 механизмы регулирования дросселей 13 и 14 держат их проходные сечения открытыми на расчетную величину, обеспечивающую небольшое сопротивление движению рабочей жидкости.
Практически не сжимаемая рабочая жидкость, свободно циркулируя вследствие ее перекачки ГМ 11 и 12 по замкнутому контуру 10 от одной ГМ к другой, вынуждает их работать с равными производительностями и вращаться с равными угловыми скоростями выходные звенья 5 и 6, кинематически связанные с этими ГМ. В результате дифференциал 7 оказывается полностью заблокированным.
Г
Датчики 22 и 23 угловых скоростей выходных звеньев 5 и 6 вырабатывают одинаковые напряжения, но поскольку они включены в одну и другую замкнутую электрическую цепь последовательно между собой навстречу друг другу, результирующее напряжение U, поступающее на обмотку 27, включенную последовательно в одну электрическую цепь, и на обмотку 56, включенную последовательно в другую электрическую цепь, оказывается равным нулю.
Таким образом, при прямолинейном движении ТС все электрические обмотки исполнительных электромагнитов и электромагнитов контакторов обоих электромеханических устройств оказываются обесточенными. При этом в контакторе 25 первого электромеханического устройства пружина 37 прижимает стержень 36 переключателя к ограничителю 39, в результате чего сдвоенные контакты 40 и 41 замыкают соответственно пары электрических контактов 44 и 46 и 45 и 47, соединяя концы обмотки 28 с электрическими выходами датчика 18 угла поворота вала рулевой сошки и оставляя незамкнутыми пары электрических контактов 48 и 51 и 49 и 50. А в контакторе 53 второго электромеханического устройства пружина 67 прижимает стержень 66 переключателя к ограничителю 68, в результате чего сдвоенные контакты 70 и 71 замыкают соответственно пары электрических контактов 74 и 76 и 75 и 77, соединяя концы обмотки 56 с парой однополярных электрических выходов датчиков 22 и 23 и оставляя незамкнутыми пары электрических контактов 78 и 81 и 79 и 80.
В этом режиме дифференциал остается заблокированным, поэтому когда сцепление одного из колес ведущего моста ухудшается, выходные звенья 5 и 6 продолжают вращаться как одно целое, а ведущий крутящий момент будет распределяться между ними пропорционально сопротивлениям на колесах.
Для осуществления поворота ТС налево вал 19 с рулевой сошкой 20 и кулачками 82 и 93, закрепленными на нем, вследствие управляющего воздействия водителя на рулевое колесо (на чертеже не показано) поворачивается против часовой стрелки. Шток 83 под действием пружины 84 смещается в сторону поворота кулачка 82, поэтому пара электрических контактов 89 и 92 остается незамкнутой, на обмотки 34 и 64 электромагнитов контакторов 25 и 53 по-прежнему не поступает напряжение от датчика 21 направления поворота вала рулевой сошки. Таким образом, отсутствие при повороте ТС напряжения на обмотках электромагнитов контакторов соответствует повороту ТС налево, при котором переключатель контактора 25 оставляет замкнутыми пары электрических контактов 44 и 46 и 45 и 47, а переключатель контактора 53 оставляет замкнутыми пары электрических контактов 74 и 76 и 75 и 77.
С
С поворотом кулачка 93, имеющего специальный профиль, против часовой стрелки шток 94 под действием пружины 95 перемещается в сторону кулачка, прижимаясь к нему, и переводит ползунок 96 на потенциометре 97 из исходного крайнего положения в положение, соответствующее радиусу поворота ТС, задаваемому углом поворота вала 19 рулевой сошки 20. На электрических выходах 99 и 100 появляется напряжение U, снимаемое с потенциометра 97. Это напряжение подается на обмотку 28 исполнительного электромагнита 24 первого электромеханического устройства 16 и на обмотку 55 исполнительного электромагнита 52 второго электромеханического устройства 17.
Сердечник 57 электромагнита 52, преодолевая усилие пружины 62, посредством тяги 58, дифференциального рычага 59 и тяги 60 воздействует на механизм регулирования дросселя 15 и открывает его проходное сечение, предоставляя возможность излишкам рабочей жидкости двигаться по дополнительному кругу циркуляции от выхода забегающей правой ГМ 12 до ее входа. В результате дифференциал разблокируется. Сердечник 29 электромагнита 24, преодолевая результирующее усилие пружин 31 и 32, посредством тяги 30 воздействует на механизмы регулирования дросселя 14 на забегающем правом борту и дросселя 13 на отстающем левом борту, увеличивая проходное сечение дросселя 14, установленного на выходе забегающей ГМ 12, производительность которой возрастает, и уменьшая проходное сечение дросселя 13, установленного на выходе отстающей ГМ 11, снижающей свою производительность.
Г
ген
C
Вследствие разблокировки дифференциала 7 и в соответствии с величиной радиуса поворота ТС, совершаемого налево, выходное звено 5 снижает угловую скорость, а выходное звено 6 соответственно увеличивает. Напряжение, вырабатываемое датчиком 22, понижается, а напряжение, вырабатываемое датчиком 23, увеличивается. В результате результирующее напряжение U включенных последовательно между собой навстречу друг другу датчиков 22 и 23 становится отличным от нуля и создает на обмотке 27 усилие, направленное благодаря заданию соответствующего направления виткам этой обмотки против усилия обмотки 28 в электромагните 24 первого электромеханического устройства, а в обмотке 56 электромагнита 52 усилие, направленное благодаря заданию соответствующего направления виткам обмотки 56 против усилия обмотки 55 этого электромагнита. При этом величина напряжения U генератора 98 датчика 18 угла поворота вала рулевой сошки, профиль кулачка 93 и количество витков электрических обмоток исполнительных электромагнитов обоих электромеханических устройств подобраны таким образом, чтобы при повороте с любым текущим радиусом усилие обмотки 28 было больше усилия обмотки 27 и усилие обмотки 55 было больше усилия обмотки 56. Это позволяет получать результирующие усилия исполнительных электромагнитов 24 и 52 возрастающими с увеличением угла поворота вала 19 рулевой сошки и совпадающими по направлению соответственно с усилием обмотки 28 и усилием обмотки 55, питаемых напряжением U, подаваемым на эти обмотки от датчика 18 угла поворота вала рулевой сошки.
C
Г
Если при заданном постоянном угле поворота вала 19 рулевой сошки и, следовательно, постоянном напряжении U, подаваемом на обмотки 28 и 55 исполнительных электромагнитов от датчика 18, повышенно забуксует вследствие ухудшения сцепления забегающее правое колесо, угловая скорость выходного звена 6 начнет увеличиваться, а угловая скорость выходного звена 5 соответственно снижаться. Это приведет к увеличению напряжения, вырабатываемого датчиком 23, и уменьшению напряжения, вырабатываемого датчиком 22, вследствие чего результирующее напряжение U последовательно включенных между собой навстречу друг другу датчиков 22 и 23, подаваемое на обмотки 27 и 56 исполнительных электромагнитов, возрастет и увеличит усилия этих обмоток, направленные против усилий соответственно обмоток 28 и 55. В результате этого результирующие усилия исполнительных электромагнитов 24 и 52 уменьшатся. Под действием пружины 62 сердечник 57 начнет перемещаться в обратную сторону, воздействуя посредством элементов 58, 59 и 60 на механизм регулирования дросселя 15, при помощи которого проходное сечение этого дросселя уменьшится, и возникнет повышенное сопротивление движению излишков рабочей жидкости по дополнительному кругу циркуляции. Это вызовет возрастание давления этой жидкости на участке замкнутого гидравлического контура 10 между выходом забегающей правой ГМ 12 и входом отстающей ГМ 11. Это повышение давления будет создавать забегающей ГМ 12 дополнительное сопротивление, притормаживая ее вал и связанное с ним забегающее правое колесо, способствуя снижению его повышенного буксования. Это же повышенное давление одновременно будет способствовать ускорению вращения вала отстающей ГМ 11 и связанного с ним отстающего левого колеса, повышая скорость движения ТС и перераспределяя часть крутящего момента с вала забегающего колеса, сцепление которого ухудшилось, на вал отстающего колеса, имеющего хорошее сцепление с дорогой.
Одновременно с этим под действием суммарного усилия пружин 31 и 32 сердечник 29 также начнет перемещаться в обратную сторону и посредством тяги 30 воздействовать на механизмы регулирования дросселей 13 и 14. При этом проходное сечение дросселя 14, стоящего на выходе забегающей ГМ 12, будет уменьшаться, создавая дополнительное сопротивление этой ГМ и связанному с ней стремящемуся ускорить свое вращение забегающему колесу, а проходное сечение дросселя 13, стоящего на выходе отстающей ГМ 11, будет увеличиваться и уменьшать сопротивление этой ГМ и связанному с ней отстающему левому колесу, способствуя тем самым его ускоренному вращению.
С
Г
Если при заданном постоянном угле поворота вала 19 рулевой сошки и, следовательно, постоянном напряжении U, подаваемом от датчика 18 на обмотки 28 и 55 исполнительных электромагнитов, повышенно забуксует вследствие ухудшения сцепления отстающее левое колесо, угловая скорость выходного звена 5 начнет увеличиваться, а угловая скорость выходного звена 6 соответственно снижаться. Это приведет к увеличению напряжения, вырабатываемого датчиком 22, и уменьшению напряжения, вырабатываемого датчиком 23, вследствие чего результирующее напряжение U последовательно включенных между собой навстречу друг другу датчиков 22 и 23, подаваемое на обмотки 27 и 56, снизится и уменьшит усилия этих обмоток, направленные против усилий соответственно обмоток 28 и 55. В результате этого результирующие усилия исполнительных электромагнитов 24 и 52 возрастут. Сердечник 29 электромагнита 24, преодолевая суммарное усилие пружин 31 и 32, начнет перемещаться в ту же сторону, в какую он переместился при входе ТС в поворот налево, и посредством тяги 30 и механизма регулирования дросселя 13, стоящего на выходе отстающей ГМ 11, дополнительно уменьшать проходное сечение этого дросселя, создавая повышенное сопротивление, которое будет притормаживать вал отстающей ГМ 11 и связанное с ним стремящееся ускорить свое вращение отстающее левое колесо. Посредством этой же тяги 30 и механизма регулирования дросселя 14, стоящего на выходе забегающей ГМ 12, проходное сечение этого дросселя будет дополнительно увеличиваться, уменьшая еще больше сопротивление на выходе забегающей ГМ 12 и способствуя тем самым ускорению связанного с этой ГМ забегающего правого колеса. Одновременно сердечник 57 электромагнита 52, преодолевая усилие пружины 62, начнет перемещаться в ту же сторону, в какую он перемещался при входе ТС в поворот, и посредством элементов 58, 59 и 60 и механизма регулирования дросселя 15 дополнительно увеличивать его проходное сечение, снижая сопротивление движению излишков рабочей жидкости от выхода забегающей ГМ 12 по дополнительному кругу циркуляции до ее входа, способствуя тем самым ускорению забегающего правого колеса.
Таким образом, действия исполнительных электромагнитов обоих электромеханических устройств направлены на то, чтобы обеспечить снижение буксования колеса, сцепление которого ухудшилось, и повысить скорость вращения колеса с нормальным сцеплением, способствуя тем самым повышению скорости движения ТС.
При повороте ТС направо вал 19 с рулевой сошкой 20 и кулачками 82 и 93 поворачивается по часовой стрелке. Шток 83 под действием кулачка 82 преодолевает усилие пружины 84 и, перемещаясь в сторону пары электрических контактов 89 и 92, замыкает их в момент, когда угол поворота кулачка 82 по часовой стрелке относительно его нейтрального положения, соответствующего прямолинейному движению ТС, становится отличным от нуля. Замыкание происходит посредством замыкающей пластины 87 замыкателя 86, пружина 85 которого, сжимаясь, компенсирует дальнейшее перемещение штока 83, обусловленное продолжающимся поворотом кулачка 82 по часовой стрелке.
Н
На электрических выходах 90 и 91 датчика 21 направления поворота вала рулевой сошки появляется от блока питания 98 напряжение U, которое подается на обмотки 34 и 64 электромагнитов контакторов 25 и 53, что соответствует повороту ТС направо.
Под действием усилия обмотки 34 сердечник 35 электромагнита контактора 25 вместе со стержнем 36 переключателя, преодолевая усилие пружины 37, смещается до упора в ограничитель 38. При этом сдвоенные контакты 40 и 41 размыкают соответственно пары электрических контактов 44 и 46 и 45 и 47 и замыкают соответственно 48 и 51 и 49 и 50.
Под действием усилия обмотки 64 сердечник 65 электромагнита контактора 53 вместе со стержнем 66 переключателя, преодолевая усилие пружины 67, смещается до упора в ограничитель 69. При этом сдвоенные контакты 70 и 71 размыкают соответственно пары электрических контактов 74 и 76 и 75 и 77 и замыкают соответственно 78 и 81 и 79 и 80.
Необходимость переключения упомянутых пар электрических контактов контакторами обоих электромеханических устройств обусловлена следующими причинами.
Вследствие конструктивных особенностей датчика 18 угла поворота вала рулевой сошки полярность электрического сигнала, поступающего с этого датчика в виде напряжения, не меняется при изменении направления поворота ТС, поэтому не будут менять своего направления и усилия обмоток 28 и 55, питаемых от датчика 18. С другой стороны, электрический сигнал от датчиков 22 и 23 угловых скоростей соответствующих выходных звеньев дифференциала меняет полярность в зависимости от направления поворота ТС, потому что датчики включены последовательно между собой навстречу друг другу. При повороте налево забегающим является выходное звено 6, поэтому напряжение, вырабатываемое датчиком 23, связанным с этим звеном, превышает напряжение, вырабатываемое датчиком 22, связанным с отстающим выходным звеном 5. А при повороте направо все будет наоборот. Напряжение, вырабатываемое датчиком 22, связанным с забегающим звеном 5, будет превышать напряжение, вырабатываемое датчиком 23, связанным с отстающим звеном 6.
В зависимости от направления поворота ТС одна из ГМ 11 и 12 становится отстающей, а другая забегающей, а при изменении направления поворота у гидромашин все меняется наоборот. Поэтому дроссели 13 и 14, стоящие на выходах соответствующих ГМ, могут оказываться в положениях, когда один из них стоит на выходе отстающей ГМ, и, следовательно, его проходное сечение должно уменьшаться, а другой - на выходе забегающей, и, следовательно, его проходное сечение должно увеличиваться, а с изменением направления поворота и у этих дросселей с точки зрения регулирования их проходных сечений все должно меняться на прямо противоположное. Поэтому результирующее усилие исполнительного электромагнита 24 первого электромеханического устройства при изменении направления поворота должно изменять направление своего действия на противоположное. Но поскольку напряжение, вырабатываемое датчиком 18 угла поворота вала рулевой сошки и подаваемое на обмотку 28 электромагнита 24, само не меняет полярности, контактор 25 в зависимости от направления поворота изменяет путем переключения соответствующих контактов соединение концов обмотки 28 с концами электрической цепи, подведенной к контактору от датчика 18, на обратное и обеспечивает тем самым изменение полярности напряжения на обмотке 28. В обмотке 27 электромагнита 24, связанной с датчиками 22 и 23 угловых скоростей соответствующих выходных звеньев полярность напряжения при изменении направления поворота меняется автоматически. Поэтому при любом направлении поворота ТС сохраняется условие, при котором усилие обмотки 27 остается направленным против усилия обмотки 28.
Дроссель 15 независимо от направления поворота должен увеличивать свое проходное сечение. Поэтому результирующее усилие исполнительного электромагнита 52 второго электромеханического устройства при изменении направления поворота ТС не должно изменять направления своего действия. Но поскольку результирующее напряжение, вырабатываемое последовательно включенными между собой навстречу друг другу датчиками 22 и 23 и подаваемое на обмотку 56 электромагнита 52, при изменении направления поворота автоматически меняет свою полярность, контактор 53 в зависимости от направления поворота изменяет путем переключения соответствующих контактов соединение концов обмотки 56 с концами электрической цепи, подведенной к контактору от датчиков 22 и 23, на обратное и обеспечивает тем самым неизменность полярности напряжения на обмотке 56. Полярность же напряжения на обмотке 55 остается неизменной, потому что она электрически связана с датчиком 18 угла поворота вала рулевой сошки. В результате и у этого исполнительного электромагнита соблюдается условие, при котором усилие обмотки 56 остается направленным против усилия обмотки 55, в какую бы сторону не поворачивало ТС.
Если ТС предстоит прямолинейное движение, когда дифференциал автоматически заблокирован, по неровному профилю дороги, водитель путем воздействия на тягу 61 может посредством дифференциального рычага 59, тяги 60 и механизма регулирования дросселя 15 принудительно увеличить его проходное сечение, открыв путь излишкам рабочей жидкости по дополнительному кругу циркуляции и тем самым обеспечить разблокировку дифференциала (частичную или полную).
Таким образом, при прямолинейном движении и повороте ТС данный механизм блокировки, уменьшая возрастание буксования того ведущего колеса, сцепление которого ухудшается, обеспечивает повышение средней скорости движения ТС и, как следствие, производительности, а также снижение износа шин и расхода топлива.