МЕЖОСЕВОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛ ПОЛНОПРИВОДНОГО АВТОМОБИЛЯ
ALL-WHEEL DRIVE VEHICLE MASTER DIFFERENTIAL

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в механизмах привода колес полноприводных автомобилей.
Известен дифференциал автомобиля, входной вал которого механически сблокирован с коленчатым валом привода автомобиля через коробку передач. Дифференциал содержит водило с цилиндрическими сателлитами, солнечную и коронную шестерни [1]. Такой дифференциал имеет только одно передаточное число, определяемое соотношением количества зубьев солнечных и коронных шестерен. Это не позволяет достичь оптимального сцепления колес с грунтом в различных дорожных условиях.
Известен также межосевой дифференциал полноприводного автомобиля, входной вал которого механически сблокирован с коленчатым валом привода автомобиля через коробку передач [2]. Известный дифференциал содержит водило с цилиндрическими сателлитами, коронную и две солнечные шестерни, сблокированные с осями полноприводного автомобиля. Данный дифференциал позволяет передавать крутящий момент через оси ко всем ведущим колесам полноприводного автомобиля.
Недостатком такого дифференциала является наличие одного постоянного передаточного числа распределения крутящего момента по осям полноприводного автомобиля.
Известен также межосевой дифференциал полноприводного автомобиля [3], содержащий входной вал, механически сблокированный с коленчатым валом привода автомобиля через коробку передач, первый вал привода заднего моста, второй вал привода переднего моста, установленные соосно в охватывающем их картере, водило с торцевым диском, соединенное по внешней стороне с помощью зубчатой передачи с входным валом, по меньшей мере три парные сателлита, установленные на диске водила, а также коронную шестерню, размещенную соосно в картере и две солнечные шестерни, установленные на первом и втором валах. Данный межосевой дифференциал, принятый за прототип, передает крутящий момент по осям автомобиля с возможностью включения двух передаточных чисел, что позволяет увеличить проходимость полноприводного автомобиля. Однако диапазон изменения величин передаточных чисел у него узкий ввиду конструктивных особенностей дифференциала.
Изобретение направлено на повышение проходимости полноприводных автомобилей с дифференциальным приводом путем существенного увеличения диапазона его передаточных чисел.
Указанный технический результат достигается тем, что в межосевой дифференциал полноприводного автомобиля, содержащий входной вал, механически сблокированный с коленчатым валом привода автомобиля через коробку передач, первый вал привода заднего моста, второй вал привода переднего моста, установленные соосно в охватывающем их картере, водило с торцевым диском, соединенное по внешней стороне с помощью зубчатой передачи с входным валом, по меньшей мере три парные сателлита, установленные на диске водила, а также коронную шестерню, размещенную соосно в картере и две солнечные шестерни, установленные на первом и втором валах; внутри картера дифференциала дополнительно установлен цилиндрический корпус, содержащий второй диск, расположенный с противоположной стороны торцевого диска водила, цилиндрическую часть, охватывающую коронную шестерню, имеющую жесткую связь с торцевым диском водила и цилиндрическое тело с внешней по отношению ко второму диску стороны, в котором размещен механизм переключения передач дифференциала, выполненный в виде двух передней и задней камер, гидравлически соединенных с двух сторон с дополнительным кольцевым поршнем, размещенным в дополнительной круглой полости внутри корпуса, причем дополнительный кольцевой поршень, который через подшипник установлен на дополнительной комбинированной муфте, состоящей из двух кольцевых шлицевых муфт, жестко соединенных с помощью, по меньшей мере, трех поводков, в которой передняя шлицевая муфта на одной передаче, задаваемой увеличением давления в переднюю камеру, кольцевым поршнем вводится в зацепление с зубчатым венцом коронной шестерни и через нее - с солнечной шестерней второго вала, а на второй передаче, задаваемой увеличением в задней камере, кольцевым поршнем вводится в зацепление с зубчатым венцом солнечной шестерни первого вала.
На рис.1 показан дифференциал согласно изобретению, установленный в раздаточной коробке, в положении включения высшего передаточного числа.
На рис.2 показан дифференциал согласно изобретению, установленный в раздаточной коробке, в положении включения низшего передаточного числа.
На рис.3 показан с увеличением механизм переключения передаточных чисел дифференциала в положении включения высшего передаточного числа.
На рис.4 показан с увеличением механизм переключения передаточных чисел дифференциала в положении включения низшего передаточного числа.
Межосевой дифференциал полноприводного автомобиля (рис.1-4) содержит входной вал 1 дифференциала, первый вал 2 привода заднего моста, второй вал 3 привода переднего моста, картер 4, водило 5, торцевой диск 6 водила 5, сателлиты 7 и 8 с цилиндрическими шейками 9, коронную шестерню 10, солнечную шестерню 11 второго вала 3, солнечную шестерню 12 первого вала 2, зубчатый венец 13 коронной шестерни 10, ступицу 14 коронной шестерни 10, зубчатый венец 15 ступицы 14, шлицы 16 второго вала 3, цилиндрическую шейку 17 первого вала 2, зубчатый венец 18 шестерни 12, шлицы 19 первого вала 2, подшипник 20 водила 5, корпус 21, переднюю камеру 22, заднюю камеру 23, канал 24 задней камеры 23, полость 25, кольцевой поршень 26, подшипник 27 поршня 26, заднюю шлицевую муфту 28, поводок 29, переднюю шлицевую муфту 30, венец 31 передней шлицевой муфты 30, канал 32 передней камеры 22.
Особенностью предложенной конструкции межосевого дифференциала полноприводного автомобиля является то, что в водиле 5 (рис.1) с помощью шеек 9 установлены попарно зубчатые цилиндрические сателлиты 7 и 8. Всего может быть несколько пар сателлитов, но, как правило, не менее трех. Коронная шестерня 10 своим зубчатым венцом 13 зацепляется с сателлитами 7. Она имеет ступицу 14 с зубчатым венцом 15.
Солнечная шестерня 11 привода переднего моста установлена на шлицах 16 вала 3 привода переднего моста. Солнечная шестерня 12 первого вала 2 заднего моста установлена на гладкой цилиндрической шейке 17 первого вала 2 привода заднего моста. Шестерня 12 имеет зубчатый венец 18, вал 2 - шлицы 19. Водило 5 через подшипник 20 установлено в корпусе 21. Корпус 21 дифференциала установлен в картере 4, в котором выполнены камеры: передняя 22 и задняя 23.
Камера 23 (рис.3) каналом 24 связана с полостью 25 корпуса 21, в которой расположен поршень 26, который через подшипник 27 установлен на задней шлицевой муфте 28. Муфта 28 установлена на шлицах 19 вала 2 и через поводки 29 (по меньшей мере, три штуки) связана с передней муфтой 30.
Камера 22 каналами 32 также связана с полостью 25, но с противоположной стороны поршня 26.
Работа межосевого дифференциала осуществляется следующим образом. При увеличении давления в задней камере 23 рабочая жидкость через канал 24 поступает в полость 25 корпуса 21. Давление рабочей жидкости, воздействуя на поршень 26, через подшипник 27 перемещает заднюю шлицевую муфту 28, которая с помощью поводков 29 перемещает переднюю шлицевую муфту 30, вводит ее в зацепление с зубчатым венцом 18 шестерни 12 привода заднего моста и блокирует ее с валом 2 (рис.1, 3). При этом крутящий момент, поступающий на водило 5 дифференциала через шейки 9 и сателлиты 7 и 8, передается на шестерни соответственно 11 и 12. При этом он делится пополам или в соответствии с заданным передаточным числом. Коронная шестерня 10 в передаче крутящего момента не участвует и, увлекаемая сателлитами 7, вращается вхолостую на подшипнике 20. Шестерни 11 и 12 передают крутящий момент соответственно 5 на передний и задний мосты с помощью валов 3 и 2. Дифференциал работает с высшим передаточным числом.
При увеличении давления в передней камере 22 рабочая жидкость по каналу 32 заполняет полость 25 корпуса 21 и воздействует на поршень 26 уже с противоположной стороны (рис.2, 4). Поршень 26 через подшипник 27 перемещает заднюю муфту 28 в противоположном по отношению к высшей передаче направлении по шлицам 19 вала 2. Муфта 28 через поводки 29 перемещает переднюю муфту 30, освобождая зубчатый венец 18 шестерни 12, и с помощью своего зубчатого венца 31 входит в зацепление с зубчатым венцом 15 коронной шестерни 10 дифференциала. При этом крутящий момент от водила 5 через шейки 9 и сателлиты 7 передается на солнечную шестерню 11 привода переднего моста и на коронную шестерню 10, которая через свой зубчатый венец 15 передает его венцу 31 задней муфты 30, а от нее - через шлицы 19 валу 2 привода заднего моста. При этом он делится в соответствии с заданным передаточным числом, определяемым числами зубьев солнечной шестерни 11 и коронной шестерни 10. Шестерня 12 в передаче крутящего момента не участвует, вращаясь вхолостую на шейке 17 вала 2. В этом случае дифференциал работает с низшим передаточным числом.
Переключение передаточного числа путем повышения давления в камерах 22 или 23 может быть осуществлено автоматически или в ручном режиме в зависимости от полезной нагрузки в кузове полноприводного автомобиля, типа дорожного покрытия, других условий движения.
Конструктивная особенность предложенного технического решения позволяет изменять в 2-3 раза передаточное число межосевого дифференциала, обеспечивая изменение в этих же пределах величин крутящих моментов, подводимых к переднему и заднему мостам. Достигаемый результат - существенное улучшение проходимости полноприводного автомобиля в зависимости от различных дорожных условий.
Ссылки
1. Автомобильный справочник: Пер. с англ. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ЗАО «КЖИ «За рулем», 2004 г., стр.613.
2. З.Яскевич. Ведущие мосты: Пер. с польского, М.: Машиностроение, 1985., 595 с., стр.155, рис.3.17.
7
3. Патент РФ на изобретение №2192972 С2. Дифференциальная раздаточная коробка полноприводного автомобиля, МПК В60К 17/346, опубл. 20.11.2002 г., бюл. 14, 2004 г.