РАЗДАТОЧНАЯ КОРОБКА ПОЛНОПРИВОДНОГО АВТОМОБИЛЯ
ALL-WHEEL DRIVE VEHICLE TRANSFER BOX

Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к трансмиссиям автомобилей, в частности к раздаточным коробкам автомобилей, имеющим межосевые дифференциалы.
Известна раздаточная коробка, оборудованная межосевым дифференциалом с устройством его блокировки (см. «Проектирование полноприводных колесных машин»: П79 в 3 т., т.2 /Б.А.Афанасьев, Л.Ф.Жеглов, В.Н.Зуев и др./; под редакцией А.А.Полунгяна - М., изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2008, 528 с., стр.400, рис.7.5б). Однако в этой раздаточной коробке у межосевого дифференциала только одно передаточное число, что не может обеспечить автомобилю рациональное распределение крутящих моментов по ведущим мостам в различных изменяющихся условиях движения.
7
Известна также раздаточная коробка, оборудованная межосевым дифференциалом, имеющим два передаточных числа (см. патент на изобретение №2192972 C2. «Дифференциальная раздаточная коробка полноприводного автомобиля». МПК B60K 17/346, опубл. 20.11.2002 г., бюл. 14, 2004 г.). В этой раздаточной коробке межосевой дифференциал имеет два планетарных ряда, причем сателлиты и солнечные шестерни обоих рядов выполнены подвижными в осевом направлении и могут быть введены в зацепление с коронными шестернями альтернативно. Такой дифференциал имеет слишком узкий диапазон передаточных чисел, причем их изменение может быть осуществлено только путем ввода сателлитов в зацепление с коронными шестернями при их осевом перемещении, что исключает возможность выполнить изменение передаточного числа на движущемся автомобиле и требует значительного разрыва потока мощности. Блокировка дифференциала в указанной коробке отсутствует.
Решаемой задачей является значительное повышение проходимости полноприводного автомобиля в различных дорожных и климатических условиях путем усовершенствования раздаточной коробки с межосевым дифференциалом, расширения ее функциональных возможностей.
Решение указанной технической задачи обеспечено тем, что в раздаточной коробке полноприводного автомобиля, содержащей картер, в котором размещены ведущий и промежуточный валы и полый ведомый вал, связанные между собой зубчатыми передачами, межосевой дифференциал, содержащий планетарный ряд, состоящий из водила с сателлитами, соединенного с ведомым валом, солнечной и коронной шестерен, выходной вал привода переднего ведущего моста, выходной вал привода заднего ведущего моста или задних мостов, межосевой дифференциал содержит два дополнительных планетарных ряда и устройство переключения планетарных рядов. Каждый дополнительный планетарный ряд содержит солнечную шестерню и сателлиты, расположенные на водиле первого упомянутого планетарного ряда и имеющие зацепление с сателлитами этого планетарного ряда.
При таком выполнении межосевого дифференциала раздаточной коробки число передаточных чисел в дифференциале увеличено до трех, что дает возможность автомобилю лучше приспосабливаться к различным дорожным условиям.
Водило снабжено трубчатым корпусом, охватывающим планетарные ряды и соединенным с трубчатым фланцем, установленным в картере на подшипнике, коронная шестерня снабжена подшипником, установленным в корпусе водила, солнечная шестерня второго планетарного ряда расположена свободно с возможностью вращения на шейке выходного вала привода заднего ведущего моста или задних мостов, солнечная шестерня третьего планетарного ряда установлена на ступице солнечной шестерни второго планетарного ряда и снабжена подшипником, установленным в водиле. Устройство переключения планетарных рядов содержит каретку, имеющую шлицевое соединение с выходным валом привода заднего ведущего моста или задних мостов. В каретке выполнены зубчатые венцы для поочередной связи ее с зубчатыми венцами, выполненными на солнечных шестернях второго и третьего планетарных рядов и на коронной шестерне.
Каретка снабжена гидравлическим или пневматическим приводом, имеющим три рабочие камеры, разделенные между собой основным поршнем, связанным с кареткой, и дополнительным поршнем, образующим подвижный упор для основного поршня.
Рабочие камеры гидравлического или пневматического привода каретки расположены в полости между корпусом водила и его фланцем. Полость в корпусе водила, в которой расположены поршни, выполнена ступенчатой. Напротив торца дополнительного поршня в корпусе водила установлено упорное кольцо, имеющее радиальные пазы для прохода рабочей жидкости или воздуха в рабочую камеру, расположенную между поршнями.
Раздаточная коробка снабжена устройством блокировки межосевого дифференциала, содержащим многодисковую фрикционную муфту с гидравлическим или пневматическим управлением для соединения ведомого вала с валом привода переднего ведущего моста. Блокировка дифференциала такой управляемой фрикционной муфтой способствует значительному повышению проходимости автомобиля.
Существо изобретения поясняется прилагаемыми чертежами.
На рис.1 показана раздаточная коробка в разрезе по А-А рис.5 в положении включения высшего передаточного числа межосевого дифференциала.
На рис.2 показана раздаточная коробка в разрезе по Б-Б рис.5 в положении включения высшего передаточного числа межосевого дифференциала.
На рис.3 показана раздаточная коробка в разрезе по А-Б рис.5 в положении включения промежуточного передаточного числа межосевого дифференциала.
На рис.4 показана раздаточная коробка в разрезе по А-А рис.5 в положении включения низшего передаточного числа межосевого дифференциала.
На рис.5 схематично показано расположение сателлитов планетарных рядов межосевого дифференциала.
На рис.6 показан с увеличением фрагмент В по рис.1.
На рис.7 показан с увеличением фрагмент Г по рис.3.
На рис.8 показан с увеличением фрагмент Д по рис.4.
На рис.9 показан с увеличением фрагмент Е по рис.1.
Раздаточная коробка имеет картер 1 (рис.1…4), в котором установлен ведущий вал 2 с ведущей шестерней 3, промежуточная шестерня 4 и ведомая шестерня 5. Шестерня 5 имеет шлицевое соединение с полым ведомым валом 6 водила 7 межосевого дифференциала. Этот дифференциал содержит три планетарных ряда и устройство переключения планетарных рядов с помощью гидравлических или пневматических средств. Водило 7 установлено в картере 1 на подшипниках 8, 9 и 10. Водило 7 является общим для всех трех планетарных рядов межосевого дифференциала.
Первый планетарный ряд совместно с водилом 7 составляют солнечная шестерня 11, имеющая шлицевое соединение с выходным валом 12 привода переднего ведущего моста, коронная шестерня 13, установленная в подшипнике 14 в трубчатом корпусе 15 водила 7 и имеющая ступицу 16 с зубчатым венцом 17, и сателлиты 18 (см. также рис.5).
Второй планетарный ряд совместно с водилом 7 составляют вторая солнечная шестерня 19, установленная на гладкой шейке 20 выходного вала 21 привода заднего моста (или мостов задней тележки) и имеющая ступицу 22 и зубчатый венец 23 (рис.6…8), и сателлиты 24, которые находятся в зацеплении и с шестерней 19, и с сателлитами 18.
Третий планетарный ряд совместно с водилом 7 составляют третья солнечная шестерня 25, установленная на ступице 22 второй солнечной шестерни 19 на подшипнике 26, закрепленном в водиле 7, зубчатый венец 27 и сателлиты 28, находящиеся в зацеплении с сателлитами 18 первого планетарного ряда. Всего имеется не менее трех пар сателлитов 18 и 24 и трех пар сателлитов 18 и 28.
Для переключения планетарных рядов дифференциал имеет три отверстия 29, 30 и 31 для подачи рабочей жидкости из гидравлической системы автомобиля, выполненные в картере 1. Торцовая часть 32 корпуса 15 водила 7 имеет полость 33, в которую частично входит трубчатый фланец 34 водила 7. В полости 33 установлен основной кольцевой поршень 35 (рис.6…8), который через подшипник 36 связан с кареткой 37. Каретка 37 установлена на шлицах 38 вала 21 привода заднего моста (тележки задних мостов) и имеет три зубчатых венца 39, 40 и 41. В полости 33 на фланце 34 установлен кольцевой дополнительный поршень 42, образующий подвижный упор для основного поршня 35 гидравлического привода каретки 37. Напротив торца дополнительного поршня 42 в корпусе водила установлено упорное кольцо 43, имеющее радиальные пазы для прохода рабочей жидкости. Отверстие 29 связано с полостью 33 каналом 44, расположенным перед поршнем 35, отверстие 30 связано с полостью 33 системой каналов 46, расположенных между кольцевым дополнительным поршнем 42 и фланцем 34 водила 7.
На шлицах 47 вала 12 привода переднего моста установлена ступица 48 (рис.9) нажимного диска 49 многодисковой фрикционной муфты 50 блокировки дифференциала. Муфта 50 содержит пакет фрикционных дисков, установленных на шлицах ступицы 48 и в окнах выступов первого опорного диска 51. Между ступицей 48 и опорным диском 51 размещена разобщительная пружина 52. Ступица 48, нажимной диск 49 и опорный диск 51 муфты 50 расположены в полости 53 картера 1 раздаточной коробки. Здесь выполнена рабочая камера 54, расположенная между опорным кольцом 55 и поршнем 56. Поршень 56 через подшипник 57 связан со ступицей 48 нажимного диска 49 муфты 50 блокировки межосевого дифференциала.
Работает раздаточная коробка следующим образом.
Крутящий момент от коробки передач подается на ведущий вал 2 и через шестерни 3, 4 и 5 передается на водило 7 межосевого дифференциала. Если в дифференциале включено высшее передаточное число, то есть зубчатый венец 39 каретки 37 введен в зацепление с зубчатым венцом 23 солнечной шестерни 19 второго планетарного ряда, то крутящий момент делится взаимодействующими сателлитами 18 и 24 и передается на солнечные шестерни 11 и 19. От шестерни 11 крутящий момент передается валу 12 привода переднего моста. От шестерни 19 крутящий момент через зубчатые венцы 23 и 39 передается на каретку 37, а от нее через шлицы 38 валу 21 привода заднего моста (задних мостов). Коронная шестерня 13, увлекаемая сателлитами 18, вращается свободно и крутящего момента не передает. Солнечная шестерня 25, увлекаемая сателлитами 28, также вращается свободно. Для того, чтобы перейти на промежуточное передаточное число в межосевом дифференциале, подается рабочее давление в отверстия 29 и 31. От отверстия 31 рабочее давление через систему каналов 46 передается в полость 33 и отжимает дополнительный поршень 42 в крайнее переднее положение до контакта с упорным кольцом 43. Рабочее давление, созданное в отверстии 29, через канал 44 подается в полость 33 перед основным поршнем 35 и смещает его до контакта с дополнительным поршнем 42. При этом основной поршень 35 через подшипник 36 перемещает каретку 37, выводя ее зубчатый венец 39 из зацепления с венцом 23 солнечной шестерни 19 и вводя зубчатый венец 40 в зацепление с венцом 27 солнечной шестерни 25. Теперь крутящий момент, поступивший на водило 7, делится сателлитами 18 и 28 между солнечными шестернями 11 и 25 и передается на вал 12, а через зубчатые венцы 27 и 40, каретку 37 и шлицы 38 - на вал 21. Коронная шестерня по-прежнему вращается свободно. Свободно вращается на шейке 20 вала 21 и солнечная шестерня 19, увлекаемая сателлитами 24.
Для того чтобы перейти на низшее передаточное число в межосевом дифференциале рабочее давление в отверстии 31 сбрасывается, а в отверстии 29 остается. Теперь основной поршень 35 перемещается далее и сдвигает дополнительный поршень 42 до уступа на фланце 34 водила 7. При этом зубчатый венец 40 каретки 37 выходит из зацепления с венцом 27 солнечной шестерни 25, а зубчатый венец 41 каретки 37 вводится в зацепление с зубчатым венцом 17 ступицы 16 коронной шестерни 13. Теперь крутящий момент, поступивший к водилу 7, делится сателлитами 18 между солнечной шестерней 11 и коронной шестерней 13. Работает только первый планетарный ряд. Сателлиты 24 и 28, а также солнечные шестерни 19 и 25 вращаются свободно и крутящего момента не передают.
Если имеется необходимость сразу перейти с высшего передаточного числа в дифференциале на низшее, то рабочее давление подается только в отверстие 29.
Для того чтобы перейти с низшего передаточного числа на промежуточное подается рабочее давление в отверстие 31, а в отверстии 29 оно сбрасывается. Через систему каналов 46 давление подается в полость 33 и смещает дополнительный поршень 42 до упорного кольца 43. При этом поршень 42 сдвигает основной поршень 35, который перемещает каретку 37, выводя из зацепления с зубчатым венцом 17 ступицы 16 коронной шестерни 13 ее зубчатый венец 41. При этом зубчатый венец 40 каретки 37 входит в зацепление с зубчатым венцом 27 солнечной шестерни 25. Крутящий момент теперь не передается коронной шестерней 13, а передается солнечной шестерней 25.
Для того чтобы перейти с промежуточного передаточного числа на высшее подается рабочее давление в отверстие 30, а в отверстии 31 оно остается. В результате основной поршень 35 перемещается, выводя зубчатый венец 40 каретки 37 из зацепления с зубчатым венцом 23 солнечной шестерни 25 и вводя ее венец 39 в зацепление с зубчатым венцом 23 солнечной шестерни 19. Солнечная шестерня 25 от передачи крутящего момента освобождается, и он передается солнечной шестерней 19.
Если имеется необходимость сразу перейти с низшего передаточного числа на высшее, то рабочее давление подается одновременно в отверстия 30 и 31, а в отверстии 29 - сбрасывается.
Все указанные действия могут выполняться как водителем в зависимости от условий движения, так и автоматически при обработке сигналов от соответствующих датчиков.
В случае, если буксование колес одного из ведущих мостов превысит допустимую величину, то межосевой дифференциал блокируется фрикционной дисковой муфтой 50. Для этого водителем или автоматически подается рабочее давление в камеру 54, которое с помощью поршня 56 через подшипник 57 перемещает нажимной диск 49, сжимая фрикционную муфту 50. При этом вал 12 привода переднего моста блокируется с полым валом 6 водила 7 дифференциала. Сжатие муфты 50 осуществляется до достижения момента трения, необходимого для устранения излишнего буксования.
Вследствие выполнения межосевого дифференциала с тремя планетарными рядами, обеспечивающими три передаточных числа распределения крутящих моментов между выходными валами раздаточной коробки, улучшается приспособляемость трансмиссии к различным дорожным условиям, благодаря чему повышается проходимость автомобиля, снижается износ шин и расход топлива.