УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ МЕЖОСЕВЫМ ДИФФЕРЕНЦИАЛОМ С ТРЕМЯ ПЛАНЕТАРНЫМИ РЯДАМИ
CONTROL DEVICE FOR INTERAXLE DIFFERENTIAL WITH THREE PLANETARY GEAR SETS

Техническое решение относится к колесным транспортным средствам, а именно к трансмиссиям полноприводных грузовых и пассажирских автомобилей. Оно касается управления межосевым дифференциалом раздаточной коробки автомобиля, содержащим три планетарных ряда.
Для распределения поворотных моментов между передними и задними колесами автомобилей применяются межосевые дифференциалы с планетарными рядами, управляемые с помощью различных устройств, которые показаны, например, в патентах №№2192972, 2236958, выданных в Российской Федерации. Более близким аналогом является устройство управления межосевым дифференциалом с тремя планетарными рядами, показанное в патенте №4280583, выданном в США, в заявке №180374, МПК B60K 17/346, на выдачу европейского патента. Оно содержит зубчатую муфту, имеющую механический привод. Однако такой привод муфты при значительном расстоянии от кабины автомобиля до раздаточной коробки, в которой расположен межосевой дифференциал, получается очень сложным.
Задача - создание простого и удобного в обращении устройства дистанционного управления межосевым дифференциалом раздаточной коробки с тремя планетарными рядами.
Решение задачи обеспечено тем, что в устройстве управления межосевым дифференциалом с тремя планетарными рядами, содержащем зубчатую муфту, зубчатая муфта имеет гидравлический привод от поршня, расположенного в трехсекционной рабочей камере, в которой вместе с упомянутым основным поршнем расположен дополнительный поршень большего диаметра, образующий подвижный упор для основного поршня, передняя секция рабочей камеры, расположенная перед основным поршнем, и средняя секция, расположенная между основным и дополнительным поршнями, соединены гидролиниями с двухпозиционным гидравлическим распределителем для поочередной подачи в них рабочей жидкости от источника ее давления, задняя секция соединена гидролинией с двухпозиционным клапаном для ее сообщения поочередно с передней секцией рабочей камеры и со сливом, распределитель и клапан имеют управление от электромагнитов, подключенных к трехпозиционному переключателю, в средней позиции соединяющему с источником электрического тока электромагнит управления распределителем, в одной из крайних позиций соединяющему с источником электрического тока оба упомянутых электромагнита, а в другой крайней позиции отключающему эти электромагниты от источника электрического тока.
При таком гидравлическом приводе зубчатой муфты управления межосевым дифференциалом с тремя планетарными рядами, производимом посредством основного и дополнительного поршней с использованием электрических средств, обеспечено удобное дистанционное управление межосевым дифференциалом с помощью удобного органа управления.
На фигуре 1 изображен грузовой автомобиль, имеющий привод всех колес.
На фигуре 2 представлена раздаточная коробка грузового автомобиля с управляемым межосевым дифференциалом, содержащим три планетарных ряда.
На фигуре 3 показано расположение сателлитов планетарных рядов межосевого дифференциала.
На фигуре 4 показан более крупно привод зубчатой муфты управления межосевым дифференциалом.
Представленный на фигуре 1 грузовой автомобиль, имеющий привод всех колес, содержит раму 1, на которой впереди расположена кабина 2, а за ней установлен кузов 3, предназначенный для перевозки груза. Между кабиной и кузовом на раме установлен двигатель 4. Автомобиль содержит трансмиссию для передачи поворотного момента от двигателя к передним колесам 5 и к задним колесам 6, имеющим упругую подвеску на раме 1. В кинематической цепи трансмиссии расположены сцепление 7, представляющее собой фрикционную муфту, ступенчатая коробка передач 8, раздаточная коробка 9, содержащая межосевой дифференциал, и карданные передачи для связи валов раздаточной коробки с валами коробки передач и ведущих мостов.
Раздаточная коробка 9 содержит картер 10, в котором установлен ведущий вал 11 (фигура 2), имеющий привод от выходного вала коробки передач 8. С ведущим валом раздаточной коробки связан зубчатой передачей полый ведомый вал 12. С валом 12 жестко соединено водило 13 межосевого дифференциала, содержащее трубчатый корпус 14, с которым соединен трубчатый фланец 15, установленный на подшипнике качения в картере 10. Межосевой дифференциал содержит три планетарных ряда. В первом планетарном ряду расположены солнечная шестерня 16, имеющая шлицевое соединение с валом 17 привода передних колес 5 автомобиля, сателлиты 18 и коронное зубчатое колесо 19, снабженное ступицей 20 с внутренними зубьями, установленной на подшипнике качения в корпусе 14 водила. Во втором планетарном ряду расположены солнечная шестерня 21 и сателлиты 22, имеющие зацепление с сателлитами 18 первого планетарного ряда. Солнечная шестерня 21 второго планетарного ряда установлена на шейке 23 вала 24 привода задних колес 6 автомобиля с возможностью вращения на ней и имеет на своей ступице наружный зубчатый венец. Третий планетарный ряд составляют солнечная шестерня 25, имеющая внутренний зубчатый венец, и сателлиты 26, которые находятся в зацеплении с сателлитами 18 первого планетарного ряда (фигура 3). Диаметр солнечной шестерни 25 больше диаметра солнечных шестерен 16 и 21. Солнечная шестерня 25 третьего планетарного ряда расположена на ступице солнечной шестерни 21 второго планетарного ряда и, кроме того, она установлена в водиле 13 в прикрепленной к нему кольцевой детали, образующей опору для сателлитов.
Для изменения кинематических связей в межосевом дифференциале при необходимости перераспределения поворотных моментов на валах 17 и 24 привода колес автомобиля раздаточная коробка содержит зубчатую муфту 27 (фигура 4), имеющую шлицевое соединение с валом 24 привода задних колес. Зубчатая муфта 27 имеет три зубчатых венца, а именно внутренний зубчатый венец, имеющий возможность зацепления с наружным зубчатым венцом солнечной шестерни 21 второго планетарного ряда, и два наружных зубчатых венца, имеющих возможность поочередного зацепления с внутренними зубчатыми венцами, сделанными внутри солнечной шестерни 25 третьего планетарного ряда и внутри ступицы 20 коронного зубчатого колеса 19. Зубчатая муфта 27 имеет гидравлический привод через подшипник качения от поршня 28, расположенного в ступенчатой трехсекционной рабочей камере 29, образованной между трубчатым корпусом 14 водила и его трубчатым фланцем 15. В рабочей камере 29 вместе с поршнем 28, который является основным, расположен дополнительный поршень 30 большего диаметра, образующий подвижный упор для основного поршня 28. Передняя секция рабочей камеры 29, расположенная перед основным поршнем 28, и средняя секция, расположенная между основным 28 и дополнительным 30 поршнями, соединены гидролиниями 31 и 32 с двухпозиционным четырехлинейным гидравлическим распределителем 33, содержащим подпружиненный золотник для поочередного сообщения этих секций с источником давления рабочей жидкости, в частности с насосом 34. Задняя секция рабочей камеры 29 соединена гидролинией 35 с двухпозиционным клапаном 36, содержащим подпружиненный золотник для сообщения задней секции поочередно с передней секцией и со сливом. Распределитель 33 и клапан 36 имеют управление от электромагнитов соответственно 37 и 38, управляемых трехпозиционным переключателем 39 посредством рычажка 40, несущего подвижный контакт, связанный электрической цепью с источником электрического тока. К среднему неподвижному контакту 41 переключателя 39 через электрическую цепь 42 подключен электромагнит 37 управления распределителем 33. К крайнему неподвижному контакту 43 переключателя 39 электрической цепью 44 подключен электромагнит 38 управления клапаном 36 и, кроме того, подключен через диод 45 электромагнит 37 управления распределителем 33.
При движении автомобиля поворотный момент от двигателя 4 через сцепление 7 и коробку передач 8 поступает к ведущему валу 11 раздаточной коробки 9. От вала 11 через зубчатую передачу поворотный момент передается к ведомому валу 12 и далее к водилу 13 межосевого дифференциала, распределяющего поворотные моменты между колесами автомобиля в зависимости от позиции, занимаемой золотником распределителя 37. При расположении рычажка 40 в таком крайнем положении, при котором контакты переключателя 39 разомкнуты, электрический ток от его источника к электромагнитам 37 и 38 не поступает. При выключенных электромагнитах 37 и 38 золотники распределителя 33 и клапана 36 занимают такую позицию, при которой рабочая жидкость поступает от распределителя 33 под давлением, создаваемым насосом 34, в среднюю секцию рабочей камеры 29 позади основного поршня 28, а передняя и задняя секции соединены со сливом. Под действием давления рабочей жидкости в средней секции рабочей камеры поршень 28 занимает такое положение, при котором связанная с ним зубчатая муфта 27 имеет зацепление с зубчатым венцом солнечной шестерни 21, соединяя ее с валом 24 привода задних колес 6. Тогда поворотный момент от водила 13 поступает к валам 17 и 24 привода передних и задних колес через сателлиты 18 и 22 и через солнечные шестерни 16 и 21. В этом случае, когда, например, нет груза в кузове автомобиля или пассажиров в салоне автомобиля, между валами 17 и 24 привода колес устанавливается наименьшее силовое передаточное число, то есть наименьшее отношение поворотных моментов на этих валах, при котором поворотные моменты распределяются между ведущими колесами поровну.
При необходимости перераспределить поворотные моменты, поступающие к передним и задним колесам автомобиля, поворачивают рычажок 40 переключателя 39, переставляя его из нейтральной крайней позиции либо в среднюю позицию, либо в другую крайнюю позицию. При установке рычажка в среднем положении происходит замыкание подвижного контакта переключателя 39 и неподвижного контакта 41, и тогда электрический ток от его источника поступает к электромагниту 37, который переставляет золотник распределителя 33, устанавливая его в таком положении, при котором рабочая жидкость от распределителя 33 поступает под давлением в переднюю секцию рабочей камеры 29 перед поршнем 28 и проходит через клапан 36 в заднюю секцию рабочей камеры 29 позади дополнительного поршня 30. При поступлении рабочей жидкости под давлением в заднюю секцию рабочей камеры 29 дополнительный поршень 30 перемещается в сторону основного поршня 28 до упора во внутреннюю ступеньку в корпусе 14 водила, а основной поршень 28 под давлением рабочей жидкости, созданном в передней секции, перемещается к дополнительному поршню 30 до упора в него. При упоре основного поршня 28 в дополнительный поршень 30 перемещаемая поршнем 28 зубчатая муфта 27 занимает следующее положение, при котором она имеет зацепление с солнечной шестерней 25. При зацеплении зубчатой муфты 27 с солнечной шестерней 25 поворотный момент от водила 13 поступает к валу привода заднего ведущего моста через сателлиты 26 и солнечную шестерню 25, диаметр которой больше диаметра солнечной шестерни 16, расположенной на валу 17 привода передних колес 5. Тогда между валами 17 и 24 привода колес автомобиля устанавливается промежуточное силовое передаточное число, при котором величина поворотного момента на валу 24 привода задних колес 6 получается больше величины поворотного момента на валу 17 привода передних колес 5.
При установке рычажка 40 электрического переключателя 39 в таком крайнем положении, при котором расположенный на нем подвижный контакт соприкасается с неподвижным контактом 43, электрический ток через диод 45 продолжает поступать к электромагниту 37 управления распределителем 33 и, кроме того, проходит по электрической цепи 44 к электромагниту 38, управляющему клапаном 36. Под действием электромагнита 38 золотник клапана 36, перемещаясь в сторону возвратной пружины, занимает другое положение, при котором задняя секция рабочей камеры 29 сообщается со сливом, а передняя секция по-прежнему сообщается с насосом 34. Под действием давления рабочей жидкости в передней секции рабочей камеры поршень 28, перемещаясь в сторону задней секции, выводит зубчатую муфту 27 из зацепления с солнечной шестерней 25 и вводит ее в зацепление с коронным зубчатым колесом 19, а именно с его ступицей. После этого поворотный момент от водила 13 поступает к валу 24 привода задних колес 6 через коронное зубчатое колесо 19, а к валу 17 привода передних колес 5 по-прежнему через солнечную шестерню 16. После зацепления зубчатой муфты 27 с коронным зубчатым колесом 19 между валами 17 и 24 привода колес устанавливается наибольшее силовое передаточное число, при котором величина поворотного момента на валу 24 привода задних колес 6 получается значительно больше величины поворотного момента на валу 17 привода передних колес 5.
При созданном гидравлическом приводе зубчатой муфты управления межосевым дифференциалом с тремя планетарными рядами посредством основного и дополнительного поршней, расположенных в трехсекционной рабочей камере, сообщаемой с источником давления рабочей жидкости посредством распределителя и клапана, управляемых электромагнитами, обеспечено удобное дистанционное управление указанным дифференциалом.