Раздаточная коробка многоосного транспортного средства
MULTI-AXIS VEHICLE TRANSMISSION GEAR BOX

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к автомобильным транспортным средствам, к дифференциальным передачам, и может быть использовано в качестве раздаточной коробки для эксплуатации в трансмиссиях многоосных полноприводных колесных транспортных средств.
Уровень техники
Из уровня техники известна «Раздаточная коробка колесной машины» по патенту РФ на изобретение №2521855 (МПК F16H 37/08, В60К 17/346, опубл. 10.07.2014 г., заявка №2012155048 от 19.12.2012 г. ).
Она содержит корпус, в котором расположены входной вал с ведущим зубчатым колесом, ведомое зубчатое колесо, установленное на ступенчатом патроне. Внутри упомянутого патрона расположены конические сателлиты, имеющие зубчатое зацепление с коническими шестернями, установленными между торцевой стенкой и крышкой патрона на валах привода ведущих мостов машины. Между валами привода ведущих мостов размещена крестовина, пальцы которой расположены в осевых отверстиях, сделанных в сателлитах. В пальцах крестовины вдоль их оси сделаны резьбовые отверстия, в которые ввинчены винты, сделанные с цилиндрической головкой. Головки этих винтов установлены в радиальных отверстиях, выполненных в патроне. Достигаются упрощение конструкции и повышение надежности раздаточной коробки. Однако недостатком известной конструкции является отсутствие системы принудительной смазки в раздаточной коробке, в результате чего затруднена смазка подшипников входного вала и выходного вала, расположенного сверху, что ведет к сокращению ресурса работы подшипников.
Известно техническое решение «Раздаточная коробка трехосной колесной машины» по патенту РФ на изобретение №2403470 (МПК F16H 37/08, В60К 17/346), опубл. 10.11.2010 г., заявка №2009141672 от 12.11.2009 г. ), которая содержит корпус, сделанный в виде футляра с параллельно расположенными на одинаковом расстоянии между собой несущими стенками. Известная раздаточная коробка содержит входной вал с зубчатым колесом, установленный на подшипниках качения в стенке корпуса и в его крышке, выходной вал для привода заднего ведущего моста, установленный соосно с входным валом с возможностью связи с ним зубчатой муфтой и имеющий опору внутри входного вала и в другой крышке корпуса. Раздаточная коробка содержит установленный в стенках корпуса на подшипниках качения промежуточный вал с расположенным на нем промежуточным зубчатым колесом, имеющим постоянное зацепление с зубчатым колесом входного вала. Она содержит установленное в стенках корпуса на подшипниках качения зубчатое колесо, имеющее постоянное зацепление с промежуточным зубчатым колесом. Также она содержит соосно расположенные выходные валы для привода переднего ведущего моста и другого заднего ведущего моста, имеющие связь между собой посредством конического дифференциального механизма, который расположен за пределами корпуса и закрыт колпаком, прикрепленным к стенке корпуса. При этом водило дифференциального механизма сделано в виде ступенчатого патрона, шейка которого меньшего диаметра вставлена в осевое отверстие в зубчатом колесе, зацепленном с промежуточным зубчатым колесом, и закреплена в нем. Достигается повышение надежности раздаточной коробки и расширение ее функциональных возможностей. К недостатку известной раздаточной коробки также можно отнести отсутствие системы принудительной смазки в раздаточной коробке, недостаточную смазку подшипников входного и выходного валов, приводящую к сокращению ресурса работы подшипников.
За ближайший аналог может быть принято техническое решение «Раздаточная коробка трехосной колесной машины» по патенту РФ на изобретение №2674788 (МПК В60К 17/34, В60К 17/28, опубл. 13.12.2018 г., заявка №2018109113 от 14.03.2018 г. ), которая содержит блокируемый конический симметричный дифференциал, обеспечивающий дифференциальную связь между первой - второй и третьей - четвертой осями. Она содержит первичный вал, на который установлены роликовые подшипники, на которых свободно вращаются шестерни низшей и высшей передачи с возможностью блокировки первичным валом, промежуточный вал, жестко и постоянно соединенный с дифференциалом, который установлен на двух сферических роликоподшипниках и состоит из разъемного корпуса, крестовины, четырех сателлитов и двух полуосевых шестерен. Передний вал дифференциала и задний вал дифференциала шлицами соединены с полуосевыми шестернями. При этом дополнительно содержит механизм отключения вала отбора мощности, установленный на картере раздаточной коробки. Достигается уменьшение габаритов коробки и увеличение проходимости колесных транспортных средств. К недостатку ближайшего аналога можно отнести его оснащение коробкой отбора мощности, приспособленной только для привода одного потребителя, причем частота вращения вала отбора мощности совпадает с частотой вращения входного вала раздаточной коробки, что ограничивает возможности присоединения различного специального оборудования.
Раскрытие изобретения
Задачей заявленного изобретения является увеличение срока эксплуатационного ресурса и расширение функциональных возможностей с подключением специального потребителя мощности раздаточной коробки многоосного транспортного средства.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение прочности, надежности и долговечности за счет улучшения смазки и снижения трения и нагрева элементов конструкции раздаточной коробки, создание возможности пневматического управления переключением режимов работы узла гидроусилителя руля, создание возможности подключения специального оборудования за счет установки вала привода специального оборудования коробки отбора мощности.
Технический результат достигается тем, что раздаточная коробка многоосного транспортного средства, снабженного ведущими валами трансмиссии привода задних и передних мостов трансмиссии, содержит корпус, установленные на подшипниковых опорах внутри корпуса и снабженные шестернями входной, промежуточный, верхний и нижний выходные валы, блокируемый дифференциал, масляный насос, связанные с корпусом коробку отбора мощности, снабженную валом и узел гидроусилителя руля (ГУР). При этом верхний выходной вал снабжен фланцем, связанным с ведущим валом привода задних мостов, и нижний выходной вал - фланцем, связанным с ведущим валом привода передних мостов трансмиссии. Внутренняя поверхность одной из стенок средней части корпуса раздаточной коробки снабжена выполненной в области зацепления понижающей шестерни промежуточного вала с шестерней первой чашки дифференциала над верхним выходным валом впадиной в виде кармана, собирающего и посредством масляного канала направляющего смазывающую жидкость к подшипниковым опорам и к муфте блокировки дифференциала верхнего выходного вала. Узел ГУР включает гидравлический насос, связанный с промежуточным валом и пневмопереключатель, выполненный с возможностью переключения режимов работы гидравлического насоса. Блокируемый дифференциал размещен в средней части верхнего выходного вала и выполнен с возможностью дифференциальной передачи крутящего момента с шестерен промежуточного вала на фланец верхнего и на фланец нижнего выходных валов. Коробка отбора мощности содержит дополнительный вал, свободно размещенную на дополнительном валу шестерню, связанную с дополнительной шестерней входного вала, пневмопереключатель, муфту, связанную с шестерней дополнительного вала и пневмопереключателем, выполненную с возможностью посредством шлицов перемещения и зацепления дополнительного вала, приводящего в работу подключаемое к нему специальное оборудование. При этом раздаточная коробка содержит стояночное тормозное устройство, размещенное на выводном конце верхнего выходного вала с внешней стороны поверхности стенки корпуса раздаточной коробки и выполненное с возможностью затормаживания и растормаживания верхнего и нижнего выходных валов, и связанных с ними посредством фланцев ведущих валов привода задних и передних мостов трансмиссии. Кроме того, специальное оборудование, подключаемое к дополнительному валу коробки отбора мощности, представляет собой, например, гидравлический насос лап аутригера.
Краткое описание чертежей Заявляемое техническое решение поясняется на следующих фигурах: фиг. 1 - конструкция раздаточной коробки многоосного транспортного средства (разрез корпуса раздаточной коробки по осям входного, промежуточного, верхнего и нижнего выходных валов);
фиг. 2 - фрагмент конструкции раздаточной коробки (разрез узла ГУР по осям вала привода гидравлического насоса и штока пневмопереключателя);
фиг. 3-фрагмент конструкции раздаточной коробки (разрез по осям первого и дополнительного вала коробки отбора мощности).
На фигурах цифрами обозначены следующие позиции:
1 - корпус раздаточной коробки; 2 - входной вал; 3 - промежуточный вал; 4 - верхний выходной вал; 5 - нижний выходной вал; 6 - блокируемый дифференциал; 7 - масляный насос; 8 - коробка отбора мощности; 9 - узел ГУР; 10 - стояночное тормозное устройство; 11 - стенка средней части корпуса раздаточной коробки; 12 - барабан стояночного тормозного устройства; 13 - тормозная колодка; 14 - трубопровод; 15 - поддон; 16 - масляный карман; 17 - подшипниковая опора входного вала; 18 - подшипниковая опора промежуточного вала; 19 - подшипниковая опора верхнего выходного вала; 20 - подшипниковая опора нижнего выходного вала; 21 - понижающая шестерня (понижающей передачи) входного вала; 22 - повышающая шестерня (повышающей передачи) входного вала; 23 - дополнительная шестерня входного вала; 24 - понижающая шестерня (понижающей передачи) промежуточного вала; 25 - повышающая шестерня (повышающей передачи) промежуточного вала; 26 - дополнительная шестерня промежуточного вала; 27 - фланец входного вала; 28 - шлицевой венец входного вала; 29 - муфта переключения передач; 30 - зубчатый венец промежуточного вала; 31 - фланец верхнего выходного вала; 32 - шлицевой венец верхнего выходного вала; 33 - муфта блокировки дифференциала; 34 - шестерня второй полуоси верхнего выходного вала; 35 - шестерня нижнего выходного вала; 36 - фланец нижнего выходного вала; 37 - подшипниковая опора дифференциала; 38 - первая чашка дифференциала; 39 - вторая чашка дифференциала; 40 - пневмопереключатель коробки отбора мощности; 41 - вал коробки отбора мощности; 42 - шестерня первого вала коробки отбора мощности; 43 - фланец вала коробки отбора мощности; 44 - дополнительный вал коробки отбора мощности; 45 - шестерня дополнительного вала коробки отбора мощности; 46 - муфта коробки отбора мощности; 47 - гидравлический насос ГУР; 48 - пневмопереключатель; 49 - шток пневмопереключателя; 50 - вал привода гидравлического насоса ГУР; 51 - подшипниковая опора вала привода гидравлического насоса ГУР; 52 - блок шестерен вала привода гидравлического насоса ГУР; 53 - корпус стояночного тормозного устройства.
Осуществление изобретения
Заявленная раздаточная коробка многоосного транспортного средства служит для передачи крутящего момента от коробки передач к передним и задним ведущим валам, дифференциальной передачи и увеличения крутящего момента при движении в тяжелых дорожных условиях, и для обеспечения отбора мощности транспортного средства. Раздаточная коробка представляет собой четырехвальный редуктор с шестернями постоянного зацепления, в состав которого входит блокируемый дифференциал. Все валы раздаточной коробки монтируются в едином корпусе и установлены на подшипниковых опорах качения. Раздаточная коробка устанавливается на многоосном транспортном средстве, которое снабжено ведущими валами трансмиссии приводов передних и задних мостов.
Раздаточная коробка многоосного транспортного средства конструктивно содержит следующие основные элементы: корпус 1, входной и промежуточный валы 2, 3, верхний выходной вал 4 и нижний выходной вал 5, блокируемый дифференциал 6, масляный насос 7, связанные с корпусом коробку отбора мощности 8 и узел ГУР. При этом раздаточная коробка содержит стояночное тормозное устройство 10.
Корпус 1 раздаточной коробки выполнен в виде единой конструкции из чугуна со стенками, снабженными масляными каналами и полостями. В передней верхней части корпуса раздаточной коробки установлен масляный насос 7, связанный с входным валом 2. Масляный насос 7 соединен с трубопроводами 14 и обеспечивает принудительную смазку раздаточной коробки. Он обеспечивает по трубопроводам 14 забор смазывающей жидкости из поддона 15 нижней части корпуса 1 и подачу ее в масляные каналы и полости верхней части раздаточной коробки и по ним к местам смазки. Внутренняя поверхность одной из стенок 11 (задней стенки) средней части корпуса 1 раздаточной коробки снабжена впадиной в виде масляного кармана 16, собирающего смазывающую жидкость для ее направления посредством масляного канала к подшипниковым опорам 19 и к муфте блокировки 33 дифференциала, размещенных на верхнем выходном валу 4. Масляный карман 16 выполнен в области зацепления понижающей шестерни 24 промежуточного вала 3 с шестерней первой чашки 38 дифференциала над верхним выходным валом 4. Наличие масляного кармана 16 и масляного насоса 7 позволяет обеспечить более качественную смазку уменьшить трение, износ и улучшить прочностные характеристики раздаточной коробки.
Входной, промежуточный, верхний и нижний выходные валы 2, 3, 4, 5 установлены на подшипниковых опорах внутри корпуса 1 раздаточной коробки. Входной и промежуточный валы 2, 3 размещены в верхней части корпуса 1 раздаточной коробки. Они снабжены шестернями повышающей и понижающей передачи 21, 22, 24, 25. При этом шестерня понижающей передачи 21 входного вала находится в постоянном зацеплении с шестерней понижающей передачи 24 промежуточного вала и шестерня повышающей передачи 22 входного вала - в постоянном зацеплении с шестерней повышающей передачи 25 промежуточного вала. При этом вводной конец входного вала 2 снабжен фланцем 27 соединения с главным валом силовой установки многоосного транспортного средства. В средней части входного вала 2 выполнен шлицевой венец 28, на котором размещена с возможностью перемещений по шлицам муфта переключения передач 29, а на выводной части входного вала 2 размещена дополнительная шестерня 23 и выводной конец входного вала 2 связан с приводным валом масляного насоса 7. При этом промежуточный вал 3 содержит зубчатый венец 30 и дополнительную шестерню 26, размещенные вблизи друг друга на конце промежуточного вала 3, обеспечивающие работу узла ГУР. Верхний и нижний выходные валы 4, 5 размещены в нижней части корпуса 1 раздаточной коробки. На верхнем выходном валу 4 размещен блокируемый дифференциал 6, разделяющий вал 4 на две полуоси. Первая полуось верхнего выходного вала 4 снабжена установленным на выводном конце фланцем 31, связанным с ведущим валом привода задних мостов, шлицевым венцом 32 и муфтой блокировки дифференциала 33, выполненной с возможностью перемещения по шлицам 32 втулки и блокирования дифференциала 6, а вторая полуось верхнего выходного вала 4 снабжена установленной на ней цилиндрической шестерней 34. При этом нижний выходной вал 5 снабжен цилиндрической шестерней 35, которая находится в постоянном зацеплении с цилиндрической шестерней 34 верхнего выходного вала 4, а на выводном конце нижнего выходного вала 5 установлен фланец 36, связанный с ведущим валом привода передних мостов.
Блокируемый дифференциал 6 размещен в средней части верхнего выходного вала 4 и выполнен с возможностью дифференциальной передачи крутящего момента с шестерен промежуточного вала 3 на фланец 31 верхнего и на фланец 36 нижнего выходных валов 4, 5. Дифференциал 6 содержит установленные на подшипниковых опорах 37 чашки 38, 39, крестовину, которая размещена в чашках, сателлиты, вращающиеся на крестовине и две полуосевые шестерни, которые взаимодействуют с сателлитами и посредством шлицов соединены с первой и второй полуосями верхнего выходного вала 4. При этом первая чашка 38 дифференциала 6 выполнена заедино с цилиндрической шестерней, входящей в постоянное зацепление с шестерней 24 понижающей передачи промежуточного вала 3, и связана со шлицевым венцом 32 и муфтой блокировки 33 дифференциала 6.
Коробка отбора мощности 8 связана с корпусом 1 раздаточной коробки. Коробка отбора мощности 8 содержит вал 41, дополнительный вал 44, снабженные каждый шлицевым венцом, два пневмопереключателя 40 и две муфты 46. На валу 41 размещена с возможностью свободного вращения относительно вала на подшипниковых опорах шестерня 42, которая снабжена шлицами и связана с дополнительной шестерней 23 входного вала 2 раздаточной коробки. Шестерня 42 посредством шлицов, находится в постоянном зацеплении с одной из муфт 46, связанной с первым пневмопереключателем 40. Муфта 46 выполнена с возможностью перемещения вдоль оси вала 41, зацепления и расцепления со шлицевым венцом с включением и выключением работы вала 41. На конце вала 41 установлен фланец 43 соединения и привода оборудования, включающего электрогенератор. На дополнительном валу 44 коробки отбора мощности 8 размещена с возможностью свободного вращения относительно вала на подшипниковых опорах снабженная шлицами шестерня 45. Она связана с дополнительной шестерней 23 входного вала 2 раздаточной коробки. Шестерня 45 посредством шлицов находится в постоянном зацеплении со второй из муфт 46, которая связана со вторым пневмопереключателем 40. Вторая муфта 46 выполнена с возможностью под воздействием второго пневмопереключателя 40 перемещения вдоль оси дополнительного вала 44, зацепления и расцепления со шлицевым венцом с включением и выключением работы дополнительного вала 44. Дополнительный вал 44 через шлицевую муфту соединен со специальным оборудованием, которое приводится в действие при включении в работу дополнительного вала 44. Специальное оборудование представляет собой, например, гидравлический насос лап аутригера. Установка дополнительного вала в коробке отбора мощности, связанной с корпусом раздаточной коробки, позволяет разместить на многоосном транспортном средстве специальное оборудование.
Узел ГУР 9 связан с корпусом 1. Он включает гидравлический насос 47, вал 50 привода гидравлического насоса, снабженный шестерней 52, выполненной с возможностью перемещения вдоль оси вала 50 привода гидравлического насоса 47, и пневмопереключатель 48. При этом пневмопереключатель 48 снабжен штоком 49, который выполнен с возможностью осевого перемещения. Вал 50 привода гидравлического насоса размещен на подшипниковых опорах 51 параллельно штоку 49 пневмопереключателя 48. Пневмопереключатель 48 посредством своего штока 49 связан с шестерней 52 вала 50 привода гидравлического насоса 47 с возможностью ее перемещения в одно из положений, включающих зацепление с зубчатым венцом 30, зацепление с дополнительной шестерней 26 промежуточного вала 3, соответствующее требуемому режиму работы гидравлического насоса 47. Создание пневматического управления переключением режимов работы гидравлического насоса улучшило эффективность работы узла ГУР при эксплуатации.
При этом раздаточная коробка содержит стояночное тормозное устройство 10, размещенное на выводном конце верхнего выходного вала 4 с внешней стороны поверхности стенки корпуса 1 раздаточной коробки и выполненное с возможностью затормаживания и растормаживания верхнего и нижнего выходных валов 4, 5 и связанных с ними посредством фланцев 31, 36 ведущих валов привода задних и передних мостов трансмиссии. Стояночное тормозное устройство 10 снабжено корпусом 53 и барабаном 12, который жестко соединен с фланцем 31 выводного конца верхнего выходного вала 4. Причем корпус 53 тормозного устройства 10 выполнен в виде диска с отверстием, через которое проведен выводной конец верхнего выходного вала 4. При этом диск корпуса 53 тормозного устройства 10 жестко закреплен на поверхности стенки с внешней стороны корпуса 1 раздаточной коробки, и на нем жестко закреплены тормозные колодки 13. Тормозные колодки 13 выполнены с возможностью соприкосновения с барабаном 12 при торможении и выхода из соприкосновения с барабаном 12 при растормаживании верхнего выходного вала 4, соединенного с ведущим валом привода задних мостов и связанного с верхним валом нижнего выходного вала 5, соединенного с ведущим валом привода передних мостов трансмиссии. Установка стояночного тормозного устройства в раздаточной коробке позволила повысить надежность и эффективность торможения при стоянке многоосного транспортного средства.
Раздаточная коробка многоосного транспортного средства работает следующим образом. В процессе движения многоосного автомобильного транспортного средства крутящий момент от двигателя к задним и передним ведущим мостам передается через раздаточную коробку. В раздаточной коробке на входном валу при перемещении муфты переключения передач в левое крайнее положение включается повышающая передача, а при перемещении в правое крайнее положение -понижающая передача. Блокируемый дифференциал раздаточной коробки через фланец верхнего выходного вала, цилиндрические шестерни верхнего и нижнего выходных валов и фланец нижнего выходного вала раздаточной коробки, распределяет крутящий момент между ведущими валами привода передних и задних мостов трансмиссии. При преодолении участков со слабыми несущими грунтами или бездорожья муфта блокировки дифференциала, перемещаясь по шлицам втулки верхнего выходного вала, жестко блокирует первую и вторую полуоси верхнего выходного вала с корпусом дифференциала. Таким образом дифференциал раздаточной коробки блокируется. После преодоления опасного участка пути блокировку дифференциала выключают.
В нормальном режиме эксплуатации работает гидравлический насос ГУР, установленный на двигателе транспортного средства. При этом блок шестерен вала привода гидравлического насоса узла ГУР раздаточной коробки находится в зацеплении с зубчатым венцом промежуточного вала раздаточной коробки. В этом положении обеспечивается низкая частота вращения вала привода гидравлического насоса узла ГУР раздаточной коробки и малый расход жидкости от насоса к элементам ГУР. В случае неисправности двигателя транспортного средства и необходимости его буксирования другим транспортным средством используют пневмопереключатель узла ГУР раздаточной коробки, шток которого перемещаясь воздействует на блок шестерен и переводит его в зацепление с дополнительной шестерней промежуточного вала. При этом обеспечивается высокая частота вращения вала привода гидравлического насоса узла ГУР раздаточной коробки от колес транспортного средства при его буксировке. В этом случае обеспечивается расход жидкости от гидравлического насоса узла ГУР раздаточной коробки к элементам ГУР достаточный для нормального функционирования рулевого управления. При этом пневмопереключатель позволяет улучшить эффективность работы конструкции узла ГУР раздаточной коробки при эксплуатации.
В случае необходимости применения специального оборудования с использованием аутригера, посредством второго пневмопереключателя коробки отбора мощности, муфта, которая находится в постоянном зацеплении с шестерней дополнительного вала коробки отбора мощности, связанной с дополнительной шестерней входного вала раздаточной коробки, перемещается вдоль оси дополнительного вала и вступает в зацепление с дополнительным валом, приводя его в действие. Дополнительный вал коробки отбора мощности через шлицевую муфту соединен со специальным оборудованием, которое приводится в действие при включении в работу дополнительного вала. В качестве специального оборудования используется гидравлический насос аутригера. Установка дополнительного вала в коробке отбора мощности раздаточной коробки, позволяет разместить на многоосном транспортном средстве специальное оборудование-аутригер.