ОТКЛЮЧАЕМЫЙ КОЛЕСНЫЙ УЗЕЛ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VEHICLE IN-OUT WHEEL ASSEMBLY

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в ведущих мостах транспортных средств для передачи крутящего момента при движении в условиях бездорожья и по дорогам общего пользования.
Известен колесный узел транспортного средства, содержащий верхний редуктор, в картере которого размещена пара конических шестерен, одна из которых соединена через дифференциал с двигателем, а другая ведомая - через шлицевую муфту соединена с хвостовиком ведущей шестерни конической пары нижнего редуктора, соединенного с колесом. Шлицевая муфта снабжена устройством фиксации в двух положениях: в первом положении ведомый вал верхнего редуктора соединен с хвостовиком ведущей шестерни нижнего редуктора зубьями шлицевой втулки - момент от двигателя передается на колеса; во втором положении ведомый вал верхнего редуктора разъединен с хвостовиком ведущей шестерни нижнего редуктора (шлицевая муфта зафиксирована в нижнем положении) - момент от двигателя не передается на колеса, а вращение колес в ведомом режиме при движении транспортного средства приводит к принудительному вращению шестерен конической пары нижнего редуктора (1).
Недостатком конструкции известного колесного узла транспортного средства является то, что даже при движении по дорогам общего пользования происходит потеря мощности из-за постоянного вращения колесом шестерен конической пары нижнего редуктора, приводящее к снижению долговечности, уменьшению кпд, а также увеличению расхода топлива. Кроме того, представленная конструкция не позволяет оперативно управлять процессом соединения-разъединения ведомого вала верхнего редуктора с хвостовиком ведущей шестерни нижнего редуктора из-за отсутствия механизма дистанционного управления шлицевой муфтой, что требует от оператора транспортного средства выполнения определенного набора операций непосредственно с колесным узлом при обязательной остановке транспортного средства, что снижает эффективность изобретения.
Известна также конструкция конечной передачи ведущего моста с отключаемым колесным узлом, содержащая корпус с осью, в отверстии которой установлена ведущая полуось с закрепленной на ней солнечной шестерней, соединенной посредством сателлитов с коронной шестерней, расположенной на оси. Между подшипниками ступицы колеса установлено устройство подвода рабочей среды, соединенное через каналы, выполненные в оси, с внешним выводом, закрепленным на крышке, присоединенной к ступице колеса. Водило и крышка выполнены с возможностью соединения посредством двухвенцовой зубчатой муфты, снабженной механизмом управления. Один из венцов зубчатой муфты расположен в дополнительном зубчатом отверстии, выполненном в крышке, а другой венец зубчатой муфты выполнен с возможностью соединения-разъединения с зубчатым отверстием, принадлежащим щеке водила, соединенной со ступицей колеса (2).
Наличие отдельного устройства подвода рабочей среды и дополнительных наружных и внутренних каналов и арматуры их соединения с зубчатой муфтой, а также установка муфты к торцу водила требует увеличения осевой длины колесной передачи при достаточно значительной материалоемкости и трудоемкости изготовления.
Известно устройство для включения привода колеса транспортного средства, содержащее муфту, установленную на шлицах полуоси с возможностью осевого перемещения от привода. Муфта выполнена со шлицами для связи в режиме привода колеса со шлицами на ступице колеса. Привод муфты выполнен электрическим и включает переключатель тока, сблокированный с механизмом отключения ведущего моста (3).
Недостатком устройства является его недостаточная надежность и долговечность для включения привода колеса из-за необходимости крепления дополнительного блока привода к корпусу ведущего моста, а также выполнения электропроводки, связывающей электропривод каждого отключаемого колеса с бортовой сетью, что в тяжелых условиях работы транспортного средства может приводить к частным поломкам в системе привода муфты управления.
Известна конструкция колесной передачи ведущего моста транспортного средства, принятая за прототип, содержащая планетарную передачу, заключенную в корпусе с неподвижной осью, в отверстии которой установлена ведущая полуось с солнечной шестерней планетарной передачи, связанной с сателлитами, смонтированными на осях водила и охватываемыми коронной шестерней, ступицу коронной шестерни, установленную без возможности вращения вокруг неподвижной оси, зубчатую муфту и механизм управления. Коронная шестерня выполнена с возможностью соединения-разъединения со своей ступицей, установленной на зубчатой муфте. Механизм управления включает в себя гильзу, поршень и возвратную пружину (4).
Недостатками известного технического решения являются сложная конструкция механизма отключения колесного узла, обусловленная наличием планетарной передачи, что усложняет конструкцию устройства, а соответственно и увеличивает трудоемкость и материалоемкость изготовления.
Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции, снижение габаритных размеров, повышение долговечности и надежности отключаемого колесного узла.
Решение данной задачи осуществляется следующим образом.
Отключаемый колесный узел транспортного средства, содержащий корпус с неподвижной осью, в отверстии которой установлена ведущая полуось, зубчатую муфту, ступицу колеса, размещенную на оси посредством подшипников и соединенную с крышкой, и механизм управления, который содержит гильзу, поршень и возвратную пружину. Согласно заявляемой конструкции ступица колеса выполнена с внутренними зубьями, а зубчатая муфта - с наружными зубьями и установлена на шлицевом конце ведущей полуоси с возможностью взаимодействия с внутренними зубьями ступицы колеса. Управление зубчатой муфтой осуществляется путем упора торца зубчатой муфты в поршень механизма управления и установки предварительно сжатой пружины между крышкой и зубчатой муфтой. Ведущая полуось дополнительно установлена на подшипнике в расточке крышки.
Такое выполнение отключаемого колесного узла ведущего моста транспортного средства позволяет осуществлять включение-отключение колесного узла для передачи крутящего момента без планетарной передачи, что значительно упрощает конструкцию устройства, снижает габариты и повышает надежность.
На чертеже представлен общий вид отключаемого колесного узла транспортного средства в отключенном состоянии.
Отключаемый колесный узел транспортного средства содержит корпус 1 с присоединенной к нему осью 2, в отверстии 3 которой установлена ведущая полуось 4. Зубчатая муфта 5 установлена на конце ведущей полуоси 4 посредством шлицевого соединения 6 и снабжена наружными зубьями 7. Ступица колеса 8 выполнена с внутренними зубьями 9 и жестко соединена с крышкой 10. В расточке 11 оси 2 установлен механизм управления, представляющий собой гильзу 12 с поршнем 13. Торец 14 зубчатой муфты 5 плотно прижат к торцу 15 поршня 13 посредством установки между крышкой 10 и зубчатой муфтой 5 предварительно сжатой пружины 16. Подвод рабочей среды в подпоршневое пространство поршня 13 происходит через каналы 17, связанные с внешним подводящим отверстием 18 в корпусе 1.
Ведущая полуось 4 выполнена с шейкой 19, которая дополнительно установлена на подшипник 20 в расточке крышки 10, а ступица колеса 8 установлена на подшипниках 21 оси 2.
Отключаемый колесный узел транспортного средства работает в двух режимах.
Первый основной режим предполагает движение транспортного средства в хороших дорожных условиях или при частичной его загрузке, что характеризуется отсутствием давления во внешнем подводящем отверстии 18, а соответственно и в каналах 17. При этом под воздействием осевой силы, возникающей от предварительно сжатой пружины 16, поршень 13 смещен вправо, а наружные зубья 7 зубчатой муфты 5 не соединены с внутренними зубьями 9 ступицы 8 колеса. Вращение ступицы 8 колеса от контакта с дорогой или вращение его от ведущей полуоси 4 отсутствует, т.к. полуось 4 не соединена со ступицей колеса 8. Таким образом, ступица колеса 8 свободно вращается на подшипниках 20.
Второй режим предполагает движение в сложных дорожных условиях (бездорожье, снег, гололед), когда оператор транспортного средства использует возможность дистанционного включения в работу ведущего моста.
При подаче давления, например, воздуха из пневмосистемы через внешнее подводящее отверстие 18 и каналы 17, последний поступает к поршню 13 и, воздействуя через него на торец 14 зубчатой муфты 5, сжимает пружину 16. Зубчатая муфта 5 перемещается по шлицевому соединению 6 и своими наружными зубьями 7 входит в зацепление с внутренними зубьями 9 ступицы 8 колеса.
Таким образом, крутящий момент от ведущей полуоси 4 передается на ступицу колеса 8. Происходит включение ведущего моста в работу. Транспортное средство готово к преодолению условий бездорожья.
Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть изготовлено на стандартном оборудовании.
Источники информации
1. А.с. СССР №1579802, МПК B60K 17/30, ОБ «Открытия, изобретения» №27, Москва, 1990 г., стр.78.
2. Патент РБ на полезную модель №2230 «Колесная передача ведущего моста транспортного средства», опубл. 2005.01.25, МПК 7 B60K 17/32.
3. Патент на изобретение RU №2040411 «Устройство для включения привода колеса транспортного средства», опубл. 1992.01.23, МПК 6 B60K 23/08.
4. Патент РБ на полезную модель №3699 «Колесный редуктор транспортного средства», опубл. 2006.12.28, МПК 8 BВ60K 17/00.