МЕХАНИЗМ БЛОКИРОВКИ ДИФФЕРЕНЦИАЛА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к устройствам для блокировки дифференциалов транспортных средств, и может быть использована для блокировки межколесных и межосевых дифференциалов.
Известен механизм блокировки дифференциала транспортного средства, содержащий два зубчатых ряда постоянного зацепления, ведущие шестерни которых связаны с соответствующими выходными звеньями дифференциала, планетарную передачу в виде трехзвенного дифференциального механизма, одно из двух первых звеньев которого в виде коронной шестерни связано с ведомой шестерней одного из двух упомянутых зубчатых рядов, а его второе звено в виде солнечной шестерни связано с одним из двух взаимно проворачивающихся элементов блокирующего устройства, представляющего собой гидро- или электромашину, второй из упомянутых элементов которого закреплен на корпусе транспортного средства, причем третье звено дифференциального механизма в виде водила связано с ведомой шестерней другого из двух упомянутых зубчатых рядов (авт.св. СССР №1043042, МПК В60К 17/20, опубл. 1983).
Недостатком этого механизма является то, что он не обеспечивает блокировку дифференциала с фиксированным передаточным отношением между корпусом дифференциала и его выходным звеном, кинематически связанным с той частью колесного движителя, которая имеет хорошее сцепление с дорогой. В результате будет наблюдаться потеря скорости движения транспортного средства и его производительности.
Известен механизм блокировки дифференциала транспортного средства, содержащий четыре зубчатых ряда постоянного зацепления, ведущие шестерни двух первых из которых связаны с соответствующими выходными звеньями дифференциала, а ведомые соединены с соответствующими полувалами, трехзвенный дифференциальный механизм, одно из двух первых звеньев которого связано с одним из этих полувалов, второе звено механизма связано с ведомой шестерней третьего из упомянутых зубчатых рядов, ведущая шестерня которого связана с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу, а третье звено этого механизма соединено с другим полувалом, фрикционную муфту и две реверсивные обгонные муфты, расположенные на соответствующих полувалах (патент России №2091250, МПК В60К 17/16, опубл. 1997, вариант по п.1).
Данный механизм блокировки обеспечивает работу дифференциала в дифференциальном режиме в определенном диапазоне изменения разности угловых скоростей его выходных звеньев, задаваемом постоянными кинематическими параметрами этого механизма, и автоматически блокирует дифференциал благодаря наличию обгонных муфт, обеспечивая фиксированное передаточное отношение между корпусом дифференциала и каждым из выходных звеньев, если разность этих скоростей выходит за указанный диапазон.
Недостатком данного механизма является неспособность его в меняющихся условиях эксплуатации колесной тягово-транспортной машины, обусловленных движением ее по поверхностным фонам различных типов и разным профилям дорог, изменять величину фиксированного диапазона работы дифференциала в дифференциальном режиме. В результате может иметь место случай, когда данный механизм будет блокировать дифференциал в тот момент, когда от последнего требуются дифференциальные свойства, например при повороте машины с нормальным сцеплением всех ведущих колес, и не блокировать его тогда, когда желательно, чтобы дифференциал был заблокирован, например при ухудшении сцепления части колесного движителя, связанной с одним из выходных звеньев дифференциала. Следствием этого будет снижение тягово-скоростных качеств, топливной экономичности и производительности машины. Принудительное же полное отключение механизма блокировки от дифференциала при помощи упомянутой фрикционной муфты, не имеющей возможности плавно в следящем режиме регулировать блокирующий момент, восстанавливает без ограничения у дифференциала дифференциальные свойства, но лишает его возможности распределять ведущий момент между колесами пропорционально сопротивлениям на них, а следовательно, тягово-скоростные качества машины будут снижаться.
Известен механизм блокировки дифференциала транспортного средства, принятый в качестве прототипа, содержащий пять зубчатых рядов постоянного зацепления, ведущие шестерни двух первых из которых связаны с соответствующими выходными звеньями дифференциала, а ведомые соединены с соответствующими полувалами, трехзвенный дифференциальный механизм, две реверсивные обгонные муфты, расположенные на соответствующих полувалах, следящее устройство, выполненное в виде трех объемных гидропередач, каждая из которых имеет две гидромашины, последовательно соединенные между собой с образованием замкнутого гидравлического контура, причем первые гидромашины первых двух гидропередач, выполненные с регулируемыми рабочими объемами, своими одними из двух взаимно проворачивающихся элементов соединены соответственно с первым и вторым звеньями упомянутого дифференциального механизма, а их вторые гидромашины своими одними из двух взаимно проворачивающихся элементов соединены посредством упомянутых обгонных муфт с соответствующими полувалами, первая гидромашина третьей гидропередачи, выполненная с регулируемым рабочим объемом, регулятор которого кинематически связан с рулевым управлением транспортного средства с возможностью слежения за углом поворота вала рулевого управления, своим одним из двух взаимно проворачивающихся элементов кинематически связана с валом, имеющим кинематическую связь с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу, посредством третьего из упомянутых зубчатых рядов, ведомая шестерня которого связана с этим элементом, а ведущая соединена с упомянутым валом, а ее вторая гидромашина своим одним из двух взаимно проворачивающихся элементов кинематически связана с одним из двух первых звеньев дифференциального механизма посредством четвертого из упомянутых зубчатых рядов, ведущая шестерня которого соединена с этим элементом, а ведомая связана с одним из двух первых звеньев дифференциального механизма, причем один из двух взаимно проворачивающихся элементов первой гидромашины третьей гидропередачи кинематически связан с третьим звеном данного механизма, при этом кинематическая связь включает упомянутый третий зубчатый ряд и пятый из упомянутых зубчатых рядов, ведомая шестерня которого связана с этим звеном, а ведущая соединена с упомянутым валом, имеющим кинематическую связь с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу, при этом другие из взаимно проворачивающихся элементов всех упомянутых гидромашин закреплены неподвижно (Патент России №2156903, МПК F16H 48/30, В60К 17/16, опубл. 2000).
Данный механизм блокировки при прямолинейном и криволинейном движении машины в тяговом режиме по ровной поверхности обеспечивает дифференциалу возможность распределять подводимый к нему ведущий момент пропорционально сопротивлениям на колесах, не лишая последнего дифференциальных свойств, а при движении машины по неровному профилю дороги позволяет вручную расширять диапазон работы дифференциала в дифференциальном режиме или при необходимости отключать механизм блокировки от дифференциала полностью.
Недостатком данного механизма блокировки является то, что из трех регулируемых гидропередач, входящих в его следящее устройство, две гидропередачи и две реверсивные обгонные муфты, предназначенные для того, чтобы принудительно вручную изменять диапазон работы дифференциала в дифференциальном режиме, усложняют конструкцию механизма и снижают надежность его работы. Другим недостатком является то, что в случае полной разгрузки колеса, связанного с одним из выходных звеньев дифференциала, обусловленной, например, ухудшением сцепления этого колеса, весь ведущий момент, подводимый к ведущему мосту и реализуемый на другом колесе с нормальным сцеплением, будет передаваться через гидропередачу, регулируемую путем слежения за углом поворота вала рулевого управления, и одну из двух других передач и одну из двух обгонных муфт, дополнительно нагружая их, что будет снижать долговечность механизма.
Задача полезной модели - создание механизма блокировки дифференциала упрощенной конструкции путем сокращения числа объемных гидропередач в следящем устройстве до одной с уменьшением нагруженности последней за счет обеспечения прохождения через нее только части момента, подводимого от двигателя к ведущему мосту, даже в тех случаях, когда весь этот ведущий момент реализуется только на одном из колес ведущего моста, преодолевая приложенное к нему сопротивление.
Технический результат - повышение надежности и долговечности.
Указанный технический результат достигается тем, что в механизме блокировки дифференциала транспортного средства, содержащем четыре зубчатых ряда постоянного зацепления, ведущие шестерни двух первых из которых связаны с соответствующими выходными звеньями дифференциала, а ведомые соединены с соответствующими полувалами, трехзвенный дифференциальный механизм, одно из двух первых звеньев которого связано с одним из этих полувалов, следящее устройство, выполненное в виде объемной гидропередачи, имеющей последовательно соединенные между собой с образованием замкнутого гидравлического контура две гидромашины, первая из которых, выполненная с регулируемым рабочим объемом, регулятор которого кинематически связан с рулевым управлением транспортного средства с возможностью слежения за углом поворота вала рулевого управления, своим одним из двух взаимно проворачивающихся элементов кинематически связана с валом, имеющим кинематическую связь с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу, посредством третьего из упомянутых зубчатых рядов, ведомая шестерня которого связана с этим элементом, а ведущая соединена с упомянутым валом, а ее вторая гидромашина своим одним из двух взаимно проворачивающихся элементов кинематически связана с другим из двух первых звеньев дифференциального механизма посредством четвертого из упомянутых зубчатых рядов, ведущая шестерня которого связана с указанным элементом, а ведомая соединена с упомянутым другим звеном, другие же из взаимно проворачивающихся элементов обеих гидромашин закреплены неподвижно, следящее устройство дополнительно снабжено гидроподжимной фрикционной муфтой с регулятором фрикционного момента, выполненным в виде гидронасоса, нагнетательная полость которого связана трубопроводом с бустером силового цилиндра упомянутой муфты и сливным трубопроводом с регулируемым гидравлическим дросселем, механизм регулирования которого связан с подпружиненным относительно неподвижного элемента остова транспортного средства стержнем, находящимся в контакте с кулачком, установленным с возможностью поворота на оси, размещенной на опорах, смонтированных на неподвижном элементе упомянутого остова, и шарнирно связанным с тягой, соединенной с подпружиненным относительно неподвижного элемента этого остова сердечником электромеханического преобразователя, снабженного двумя электрическими обмотками, провода которых навиты вокруг сердечника в противоположных друг другу направлениях, концы одной из которых связаны с электрическими выходами датчика угловой скорости одного из двух взаимно проворачивающихся элементов второй гидромашины, а концы другой электрической обмотки связаны с электрическими выходами датчика угловой скорости ведущей шестерни четвертого из упомянутых зубчатых рядов, которая посредством указанной муфты связана с упомянутым элементом второй гидромашины, причем одно из двух первых звеньев трехзвенного дифференциального механизма непосредственно соединено с одним из упомянутых полувалов, а третье звено этого механизма соединено с другим из упомянутых полувалов, при этом в трубопровод, связывающий нагнетательную полость гидронасоса с бустером силового цилиндра гидроподжимной фрикционной муфты, установлен редукционный клапан с регулируемой вручную пружиной.
Дополнительное снабжение следящего устройства гидроподжимной фрикционной муфтой с регулятором фрикционного момента, выполненным в виде гидронасоса, нагнетательная полость которого связана трубопроводом с бустером силового цилиндра упомянутой муфты и сливным трубопроводом с регулируемым гидравлическим дросселем, механизм регулирования которого связан с подпружиненным относительно неподвижного элемента остова транспортного средства стержнем, находящимся в контакте с кулачком, установленным с возможностью поворота на оси, размещенной на опорах, смонтированных на неподвижном элементе упомянутого остова, и шарнирно связанным с тягой, соединенной с подпружиненным относительно неподвижного элемента этого остова сердечником электромеханического преобразователя, снабженного двумя электрическими обмотками, провода которых навиты вокруг сердечника в противоположных друг другу направлениях, концы одной из которых связаны с электрическими выходами датчика угловой скорости одного из двух взаимно проворачивающихся элементов второй гидромашины, а концы другой электрической обмотки связаны с электрическими выходами датчика угловой скорости ведущей шестерни четвертого из упомянутых зубчатых рядов, которая посредством указанной муфты связана с упомянутым элементом второй гидромашины, обеспечивает плавное изменение фрикционного момента муфты в зависимости от разности угловых скоростей одного из двух взаимно проворачивающихся элементов второй гидромашины и ведущей шестерни четвертого зубчатого ряда, изменение первой из которых однозначно зависит от изменения соотношения действительных скоростей колес ведущего моста, обусловленного увеличением действительной скорости забегающего колеса по сравнению с действительной скоростью отстающего колеса при изменении кривизны поворота машины, задаваемой водителем путем поворота на соответствующий угол вала рулевого управления, а изменение второй из этих угловых скоростей однозначно зависит от изменения соотношения теоретических окружных скоростей этих колес, обусловленного увеличением теоретической окружной скорости забегающего колеса по сравнению с теоретической окружной скоростью отстающего колеса согласно кинематике дифференциала, и тем самым частично блокирует дифференциал, обеспечивая распределение ведущего момента между этими колесами пропорционально сопротивлениям, приложенным к ним, и, не лишая дифференциал дифференциальных свойств, препятствует в случаях ухудшения сцепления одного из колес возникновению существенной разницы в величинах их буксования.
Соединение одного из двух первых звеньев трехзвенного дифференциального механизма непосредственно с одним из упомянутых полувалов, а третьего звена этого механизма с другим из упомянутых полувалов обеспечивает возможность нагружения объемной гидропередачи только частью момента, подводимого к ведущему мосту, даже в том случае, когда весь этот ведущий момент реализуется на одном из колес ведущего моста, связанном с одним из выходных звеньев дифференциала.
Установка в трубопровод, связывающий нагнетательную полость гидронасоса с бустером силового цилиндра гидроподжимной фрикционной муфты, редукционного клапана с регулируемой вручную пружиной обеспечивает возможность при необходимости плавно изменять максимальную величину фрикционного момента и тем самым изменять уровень блокировки дифференциала.
Возможность сократить число объемных гидропередач в следящем устройстве механизма блокировки до одной позволяет упростить его конструкцию при сохранении им способности путем дополнительного снабжения следящего устройства гидроподжимной фрикционной муфтой с регулируемым фрикционным моментом распределять, не лишая дифференциал дифференциальных свойств, ведущий момент между колесами пропорционально сопротивлениям, а возможность образования кинематических связей звеньев трехзвенного дифференциального механизма с корпусом дифференциала и его выходными звеньями таким образом, что при кинематической связи одного из двух его первых звеньев с одним из выходных звеньев дифференциала, другое звено из двух первых кинематически связывается с валом второй гидромашины гидропередачи, а третье звено - с другим выходным звеном дифференциала, позволяет обеспечить нагружение гидропередачи следящего устройства только частью ведущего момента, подводимого к мосту, что в совокупности с упрощением конструкции обеспечивает повышение ее надежности и долговечности.
На чертеже представлена схема механизма блокировки дифференциала.
Механизм блокировки связан с дифференциалом посредством четырех зубчатых пар, состоящих из зубчатых колес 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6 , 7 и 8. Зубчатые колеса 2 и 4 соединены соответственно с выходными звеньями 9 и 10 дифференциала, связанными соответственно с левым и правым колесами ведущего моста (на чертеже не показаны). Зубчатые колеса 1 и 3 соединены с концами соответствующих полувалов 11 и 12. Зубчатые пары, состоящие из зубчатых колес 1 и 2 и 3 и 4, выполнены с передаточными отношениями, равными между собой. Зубчатое колесо 6 соединено с валом 13, кинематически связанным с венцом 14 ведомой шестерни зубчатой передачи, подводящей ведущий момент к корпусу 15 дифференциала. Таким валом может быть, например, вторичный вал коробки передач, карданный вал или вал ведущей шестерни главной передачи. Другой конец полувала 12 соединен с первой полуосевой шестерней (первым звеном) 16 дифференциального механизма 17, вторая полуосевая шестерня (второе звено) 18 которого связана с шестерней 8, а водило (третье звено) 19 соединено с другим концом полувала 11. Полуосевые шестерни 16 и 18 выполнены с одинаковыми диаметрами. Зубчатое колесо 5 связано с валом 20 первой гидромашины 21 объемной гидропередачи 22. Первая гидромашина 21 посредством трубопроводов 23 и 24 связана последовательно со второй гидромашиной 25 с образованием замкнутого гидравлического контура. Вал 26 гидромашины 25 посредством гидроподжимной фрикционной муфты 27, выполненной с регулируемым фрикционным моментом, связан с зубчатым колесом 7. Вал 20 первой гидромашины 21 посредством зубчатой пары, состоящей из зубчатых колес 5 и 6, вала 13 кинематически связан с венцом 14 зубчатой передачи для подвода ведущего момента к корпусу 15 дифференциала, а вал 26 второй гидромашины 25 гидропередачи 22 посредством гидроподжимной фрикционной муфты 27 и зубчатой пары, состоящей из зубчатых колес 7 и 8, кинематически связан со второй полуосевой шестерней 18 дифференциального механизма 17. Гидромашина 21 выполнена с регулируемым рабочим объемом. Регулятор 28 рабочего объема этой гидромашины имеет кинематическую связь с валом 29 рулевого управления транспортного средства посредством тяги 30, шарнирно соединенной с регулятором 28 и сошкой 31, имеющей кинематическую связь с упомянутым валом. Регулятор 32 фрикционного момента гидроподжимной муфты 27 выполнен в виде приводимого от двигателя транспортного средства (на чертеже не показан) гидронасоса 33, нагнетательная полость которого гидравлически при помощи трубопровода 34 связана с бустером 35 силового цилиндра 36 муфты 27 и сливным трубопроводом 37 с регулируемым гидравлическим дросселем 38. В трубопроводе 34 установлен редукционный клапан 39 с регулируемой пружиной 40. Механизм регулирования 41 дросселя 38 шарнирно связан с подпружиненным относительно неподвижного элемента остова транспортного средства стержнем 42, находящимся в контакте с кулачком 43, установленным с возможностью поворота на оси 44, размещенной в смонтированных на неподвижном элементе этого остова опорах 45, и шарнирно связанным с тягой 46, соединенной с подпружиненным относительно неподвижного элемента упомянутого остова сердечником 47 электромеханического преобразователя 48, снабженного двумя электрическими обмотками 49 и 50, провода которых навиты вокруг этого сердечника в противоположных друг другу направлениях, причем концы обмотки 49 связаны с электрическими выходами датчика 51 угловой скорости вала 26 гидромашины 25, соединенного с одной частью 52 фрикционной муфты 27, а концы обмотки 50 связаны с электрическими выходами датчика 53 угловой скорости зубчатого колеса 7, соединенного с другой частью 54 упомянутой муфты. Профиль 55 кулачка 43 в момент, когда он зафиксирован тягой 46 в положении, соответствующем среднему положению сердечника 47, которое он занимает при результирующей электромагнитной силе обмоток 49 и 50, равной нулю, выполнен симметричным относительно линии, являющейся продолжением стержня 42 и проходящей через ось 44. Совокупность объемной гидропередачи 22, валом 20 кинематически связанной с корпусом 15 дифференциала и валом 26 связанной с гидроподжимной фрикционной муфтой 27, кинематически связанной с полуосевой шестерней 18 дифференциального механизма 17, полуосевая шестерня 16 которого кинематически связана с выходным звеном 10 дифференциала, а его водило 19 кинематически связано с выходным звеном 9 последнего, регулятора 28 рабочего объема гидромашины 21, кинематически связанного с рулевым управлением, регулятора 32 фрикционного момента муфты 27, связанного гидравлически с ее силовым цилиндром 36 и электрически с датчиками 51 и 53 соответственно угловой скорости вала 26 гидромашины 25 гидропередачи 22 и угловой скорости зубчатого колеса 7, кинематически связанного с полуосевой шестерней 18 дифференциального механизма 17, с возможностью изменения фрикционного момента в муфте 27 в зависимости от разности угловых скоростей вала 26 и зубчатого колеса 7 образует следящее устройство, обеспечивающее возможность плавно изменять блокирующий момент фрикционной муфты в зависимости от возникающей при неравных условиях сцепления колес с опорной поверхностью разности величин изменения соотношения теоретических окружных скоростей колес, от которого однозначно зависит изменение угловой скорости зубчатого колеса 7, и изменения соотношения действительных скоростей этих колес, от которого однозначно зависит величина изменения угловой скорости вала 29 рулевого управления, и которая однозначно определяется кривизной поворота машины, задаваемой водителем путем поворота на соответствующий угол вала рулевого управления.
Механизм блокировки работает следующим образом.
При прямолинейном движении машины по ровной поверхности и при условии одинакового сцепления колес с этой поверхностью буксование последних, если пренебречь возможной небольшой разницей в их динамических радиусах, будет одинаковым, и выходные звенья 9 и 10 дифференциала будут вращаться с одинаковыми угловыми скоростями, равными угловой скорости его корпуса 15, кинематически связанного с валом 13, которым может быть, например, вторичный вал коробки передач, угловая скорость которого зависит от включенной передачи. Водило 19 и полуосевая шестерня 16 дифференциального механизма 17, кинематически связанные соответственно с выходными звеньями 9 и 10 зубчатыми парами, состоящими из зубчатых колес 1 и 2 и 3 и 4, имеющими равные между собой передаточные отношения, также будут вращаться с равными между собой угловыми скоростями и с той же угловой скоростью вращать полуосевую шестерню 18, которая через зубчатую пару, состоящую из зубчатых колес 7 и 8, будет вращать часть 54 гидроподжимной фрикционной муфты 27 с угловой скоростью, однозначно зависящей от величины угловой скорости вала 13 и соотношения теоретических окружных скоростей колес, характеризуемого в данном случае прямолинейного движения машины равенством этих скоростей, а следовательно, и равенством угловых скоростей выходных звеньев 9 и 10.
Вал 13 через зубчатую пару, состоящую из зубчатых колес 5 и 6, вращает вал 20 гидромашины 21, регулятор 28 рабочего объема которой, кинематически связанный с валом 29 рулевого управления, повернутым в положение, соответствующее прямолинейному движению машины, при котором текущее значение этого рабочего объема обеспечивает гидромашине 21 при перекачивании ею рабочей жидкости через гидромашину 25 такую производительность, при которой вал 26 последней, соединенный с частью 52 гидроподжимной фрикционной муфты 27, вращается с угловой скоростью, равной угловой скорости части 54 этой муфты и однозначно зависящей от величины угловой скорости вала 13 и соотношения действительных скоростей колес, характеризуемого равенством этих скоростей, получаемым при прямолинейном движении машины.
Равенству угловых скоростей частей 52 и 54 муфты 27 и соединенных с ними соответственно вала 26 и зубчатого колеса 7 соответствует равенство электрических сигналов датчиков 51 и 53, вследствие чего результирующая электромагнитная сила обмоток 49 и 50, провода которых навиты вокруг сердечника 47 в противоположных друг другу направлениях, равна нулю. Поэтому сердечник 47 электромеханического преобразователя 48 зафиксирован пружинами в среднем положении и через тягу 46, кулачок 43 и стержень 42 удерживает механизм регулирования 41 гидравлического дросселя 38 в положении полного открытия. Жидкость, перекачиваемая гидронасосом 33, не испытывая сопротивления в гидравлическом дросселе 38, по сливному трубопроводу 37 идет на слив, не создавая через трубопровод 34 избыточного давления в бустере 35 силового цилиндра 36. Муфта 27 оказывается выключенной (фрикционный блокирующий момент муфты равен нулю), и дифференциал полностью разблокирован.
При повороте машины налево путем поворота вала 29 рулевого управления на соответствующий угол выходное звено 10 и кинематически связанная с ним полуосевая шестерня 16 дифференциального механизма 17 увеличивают свои угловые скорости, а выходное звено 9 согласно кинематике дифференциала снижает свою угловую скорость. Вместе с ним снижает угловую скорость кинематически с ним связанное водило 19 дифференциального механизма 17. Это приводит к соответствующему снижению угловых скоростей полуосевой шестерни 18 и связанных кинематически с ней зубчатого колеса 7 и части 54 муфты 27. Кинематически связанный с валом 29 рулевого управления, повернутым на соответствующий угол, регулятор 28 рабочего объема гидромашины 21 переводится в положение уменьшения этого объема, приводящее к уменьшению производительности гидромашины 21, в результате чего угловая скорость вала 26 гидромашины 25, через которую гидромашина 21 перекачивает рабочую жидкость, и части 52 муфты 27, соединенной с валом 26, снижается в такой же степени, что и степень снижения угловой скорости части 54 муфты 27. Поэтому разность угловых скоростей частей муфты по-прежнему остается равной нулю, а следовательно, муфта 27 по-прежнему выключена.
При повороте машины направо путем поворота вала 29 на соответствующий угол в другую сторону выходное звено 9 и кинематически связанное с ним водило 19 увеличивают свои угловые скорости, а выходное звено 10 и кинематически связанная с ним полуосевая шестерня 16 снижают свои угловые скорости, в результате чего угловые скорости полуосевой шестерни 18 дифференциального механизма 17 и кинематически связанных с ней зубчатого колеса 7 и части 54 муфты 27 увеличиваются. Регулятор 28 рабочего объема гидромашины 21, кинематически связанный с валом 29, повернутым на соответствующий угол в другую сторону, увеличивает рабочий объем гидромашины 21, что приводит к увеличению ее производительности и скорости вращения вала 26 гидромашины 25, гидравлически связанной с гидромашиной 21, а следовательно, и к увеличению угловой скорости части 52 муфты 27, соединенной с валом 26, в той же степени, что и степень увеличения угловой скорости части 54 упомянутой муфты. Поэтому разность скоростей частей муфты по-прежнему сохраняется равной нулю, в соответствии с чем муфта 27 остается выключенной.
Итак, независимо от того, движется машина прямолинейно или поворачивает в ту или иную сторону на ровной поверхности, если сцепные условия колес ведущего моста одинаковые, угловые скорости вала 26 и зубчатого колеса 7 и связанных с ними соответственно частей 52 и 54 гидроподжимной фрикционной муфты 27 оказываются равными, а следовательно, фрикционный блокирующий момент в муфте отсутствует, и дифференциал остается разблокированным.
Если при прямолинейном или криволинейном движении машины по ровной поверхности происходит ухудшение сцепления одного только левого колеса, момент, подводимый к этому колесу, уменьшается, а угловая скорость его и выходного звена 9 дифференциала, связанного с левым колесом, начинает увеличиваться с одновременным снижением угловой скорости выходного звена 10. В результате произойдет увеличение угловой скорости водила 19 и снижение угловой скорости полуосевой шестерни 16, кинематически связанных соответственно с выходными звеньями 9 и 10, что приведет к увеличению угловой скорости полуосевой шестерни 18 и угловой скорости кинематически с ней связанных зубчатого колеса 7 и части 54 фрикционной муфты 27.
Если же ухудшается сцепление только правого колеса, момент, подводимый к этому колесу, уменьшается, а угловая скорость его связанного с ним выходного звена 10 начинает увеличиваться с одновременным снижением угловой скорости выходного звена 9 дифференциала. В результате произойдет увеличение угловой скорости полуосевой шестерни 16 дифференциального механизма 17 и снижение угловой скорости его водила 19, что приведет к уменьшению угловых скоростей полуосевой шестерни 18 и кинематически связанных с ней зубчатого колеса 7 и части 54 муфты 27.
Поскольку угловое положение вала 29 рулевого управления задано постоянным в соответствии с заданным соотношением действительных скоростей колес при прямолинейном или криволинейном с определенной кривизной движении машины, неизменными остаются текущий рабочий объем гидромашины 21 и ее производительность, а следовательно, сохраняет постоянной свою величину и угловая скорость вала 26 гидромашины 25, гидравлически связанной с гидромашиной 21, и соединенной с ним части 52 муфты 27.
Возникшая разность угловых скоростей зубчатого колеса 7 и вала 26 становится причиной разной величины электрических сигналов, поступающих от датчиков 51 и 53 на обмотки 49 и 50. Появившаяся результирующая электромагнитная сила электромеханического устройства 48, преодолевая усилия фиксирующих пружин, сместит сердечник 47 относительно его среднего положения в первом случае, когда ухудшается сцепление левого колеса, в одну сторону, а во втором случае, когда ухудшается сцепление правого колеса, в другую сторону. Но независимо от направления смещения сердечника благодаря тому, что кулачок 43 выполнен с симметричным профилем 55, сердечник 47 посредством тяги 46, кулачка 43 и подпружиненного стержня 42 будет воздействовать на механизм регулирования 41 всегда в направлении уменьшения проходного сечения гидравлического дросселя 38. Сопротивление сливу рабочей жидкости через этот дроссель возрастет, что приведет к повышению ее давления в бу стере 35 силового цилиндра 36 и включению муфты 27 с плавным нарастанием фрикционного блокирующего момента, который будет через зубчатую пару, состоящую из зубчатых колес 7 и 8, воздействовать на полуосевую шестерню 18, препятствуя в первом случае, когда ухудшается сцепление только левого колеса, увеличению угловой скорости этой шестерни, а вместе с этим изменению соотношения теоретических окружных скоростей колес, связанных с выходными звеньями 9 и 10 дифференциала, разница между угловыми скоростями которых стремится увеличиться, и, следовательно, препятствуя увеличению разности величин буксования левого и правого колес, а во втором случае, когда ухудшается сцепление только правого колеса, препятствуя уменьшению угловой скорости упомянутой шестерни, а вместе с этим изменению соотношения теоретических окружных скоростей колес и, следовательно, изменению разницы между угловыми скоростями выходных звеньев 10 и 9, которая стремится увеличиться, тем самым препятствуя увеличению разности величин буксования правого и левого колес.При небольшой разнице угловых скоростей частей 52 и 54 фрикционной муфты 27, связанных соответственно с валом 26 и зубчатым колесом 7, а следовательно, и небольшой разности величин буксования колес ведущего моста фрикционный блокирующий момент муфты 27 при помощи регулятора 32 достигает величины, достаточной для предотвращения дальнейшего роста разности величин буксования колес, какая бы при этом не возникала разность моментов на колесах ведущего моста. Таким образом, данный механизм блокировки обеспечивает дифференциалу возможность распределять ведущий момент между колесами пропорционально приложенным к ним сопротивлениям, не лишая при этом дифференциал дифференциальных свойств.
При ухудшении сцепления левого колеса часть ведущего момента, поступившая от дифференциала на выходное звено 9 и не реализованная на левом колесе, передается через зубчатую пару, состоящую из зубчатых колес 1 и 2, на водило 19, где симметричным дифференциальным механизмом 17, поскольку его полуосевые шестерни 16 и 18 выполнены с равными диаметрами, поровну разделяется между этими шестернями. Момент от полуосевой шестерни 18, равный половине момента, передаваемого с выходного звена 9 на водило 19, возвращается через зубчатую пару, состоящую из зубчатых колес 7 и 8, фрикционную муфту 27, вал 26, объемную гидропередачу 22, вал 20 и зубчатую пару, состоящую из зубчатых колес 5 и 6, на вал 13, где суммируется с моментом, передающимся на этот вал от двигателя. Сумма этих моментов, поступив на корпус 15 симметричного межколесного дифференциала, разделяется последним поровну между выходными звеньями 9 и 10. При этом момент от полуосевой шестерни 16, равный половине момента, переданного на водило 19 от выходного звена 9, поступает через зубчатую пару, состоящую из зубчатых колес 3 и 4, на выходное звено 10, где суммируется с моментом, поступившим на это звено от дифференциала и равным половине момента, переданного на корпус 15 от вала 13. Сумма моментов, поступивших на выходное звено 10 от дифференциала и дифференциального механизма 17, реализуется на правом колесе с нормальным сцеплением, преодолевая приложенное к нему сопротивление.
При ухудшении сцепления правого колеса часть ведущего момента, поступившая от дифференциала на выходное звено 10 и не реализованная на правом колесе, передается через зубчатую пару, состоящую из зубчатых колес 3 и 4, на полуосевую шестерню 16, где, суммируясь с такой же величины моментом, поступившим на полуосевую шестерню 18 от вала 13 по цепи, включающей зубчатую пару, состоящую из зубчатых колес 5 и 6, вал 20, объемную гидропередачу 22, вал 26, фрикционную муфту 27 и зубчатую пару, состоящую из зубчатых колес 7 и 8, передается водилу 19. Суммарный момент, поступивший на водило 19 от полуосевых шестерен 16 и 18, передается через зубчатую пару, состоящую из зубчатых колес 1 и 2, выходному звену 9, где суммируется с моментом, поступившим на это звено от дифференциала и равным половине момента, переданного на корпус 15 от вала 13 после того, как часть момента, поступившего на этот вал от двигателя, была передана с него по упомянутой цепи, одним из звеньев которой является объемная гидропередача 22, на полуосевую шестерню 18 дифференциального механизма 17. Сумма моментов, поступивших на выходное звено 9 от дифференциала и дифференциального механизма 17, реализуется на левом колесе с нормальным сцеплением, преодолевая приложенное к нему сопротивление.
Покажем, что даже при полностью разгруженном от сопротивления одном из колес ведущего моста через объемную гидропередачу 22 будет передаваться только часть момента, подводимого от двигателя к дифференциалу и реализуемого на другом колесе с нормальным сцеплением.
п
п
При полной разгрузке левого колеса момент М, подведенный от двигателя к валу 13, будет уравновешиваться моментом сопротивления M, приложенным к правому колесу, то есть M=-M (все рассматриваемые моменты приведены к одному валу, например валу 13). Как было отмечено выше, при разгрузке левого колеса часть Х ведущего момента, величину которой предстоит определить, нагружающая объемную гидропередачу 22, возвращается на вал 13, где суммируется с моментом М. Сумма моментов M+X, поступившая на корпус 15 симметричного дифференциала, делится им поровну между выходными звеньями 9 и 10. Момент на выходном звене 9, равный 0,5(M+X), не реализуется разгруженным полностью левым колесом и поступает через зубчатую пару, состоящую из зубчатых колес 1 и 2, на водило 19 симметричного дифференциального механизма 17, где разделяется этим механизмом поровну между полуосевыми шестернями 16 и 18. От полуосевой шестерни 18 момент, равный 0,25 (M+X) по приведенной выше цепи, в которую входит объемная гидропередача 22, возвращается к валу 13 в виде момента. X=0,25 (M+X). Решив это равенство, найдем, что объемная гидропередача 22 нагружается максимальным моментом X=M/3.
П
Проведем проверку. На выходное звено 10 от дифференциала поступает момент, равный 0,5(M+X), и от полуосевой шестерни 16 дифференциального механизма 17 поступает момент, равный 0,25(M+X). Сумма этих моментов должна уравновешиваться моментом сопротивления M, приложенным к правому колесу. Запишем уравнение равновесия, подставив значение X=M/3:
П
0,5(M+M/3)+0,25(M+M/3)=-M.
П
После преобразований получим уравнение равновесия M=-M, которое мы уже приводили выше.
Л
Л
Если полной разгрузке подвергнется правое колесо, момент M, подводимый к валу 13, уравновесится моментом сопротивления M, приложенным к левому колесу, то есть М=-М. При разгрузке правого колеса на корпус 15 дифференциала, как отмечалось выше, поступит момент М-Х, а часть Х ведущего момента передается по упомянутой выше цепи, в которую входит объемная гидропередача 22, полуосевой шестерне 18. Дифференциалом момент, равный M-X, поровну разделяется между выходными звеньями 9 и 10. Момент на выходном звене 10, равный 0,5(M-X), не реализованный на полностью разгруженном правом колесе, поступает через зубчатую пару, состоящую из зубчатых колес 3 и 4, на полуосевую шестерню 16. Поскольку моменты на полуосевых шестернях 16 и 18 симметричного дифференциального механизма 17 равны между собой, можно записать:
0,5(M-X)=X.
Отсюда найдем, что X=M/3.
Л
Проведем проверку. На выходное звено 9 от дифференциала поступает момент, равный 0,5 (M-X), и от водила 19, на котором суммируются равные между собой моменты от полуосевых шестерен 16 и 18, поступает момент, в два раза больший, чем момент Х на полуосевой шестерне 18. Сумма этих моментов должна уравновешиваться моментом сопротивления М, приложенным к левому колесу. Запишем уравнение равновесия с учетом, что X=M/3:
Л
0,5(M-M/3)+2M/3=-M.
Л
После преобразований получим уже приводившееся выше уравнение равновесия M=-M.
Итак, при полной разгрузке одного из колес ведущего моста объемная гидропередача следящего устройства в данном механизме блокировки нагружается только одной третью ведущего момента, поступающего от двигателя на вал, имеющий кинематическую связь с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи для подвода ведущего момента к дифференциалу.
В случае движения машины по неровностям водитель путем плавной регулировки пружины 40 редукционного клапана 39 может снизить уровень блокировки дифференциала, уменьшив максимальную величину, которую давление рабочей жидкости может достигать в бустере 35 силового цилиндра 36 муфты 27 при регулировании фрикционного момента в ней при помощи регулятора 32. В результате будет предотвращаться переход колеса ведущего моста, проходящего больший путь по неровности, на движение юзом и исключаться тем самым возникновение паразитной циркулирующей мощности. В то же время наличие небольшого уровня блокировки дифференциала будет способствовать уменьшению буксования того колеса, сцепление которого частично ухудшается, что будет способствовать повышению тягово-скоростных качеств машины. Можно осуществить при необходимости полное выключение фрикционной муфты 27 посредством регулирования пружины 40 до полного устранения ее деформации.
Таким образом, данный механизм блокировки, не лишая при различных условиях движения машины дифференциал дифференциальных свойств, обеспечивает распределение ведущего момента между колесами ведущего моста пропорционально приложенным к ним сопротивлениям путем плавного регулирования блокирующего момента фрикционной муфты следящего устройства, выполненного по упрощенной схеме, включающей только одну объемную гидропередачу, максимальное нагружение которой благодаря тому, что кинематическая связь одного из двух первых звеньев трехзвенного дифференциального механизма этого следящего устройства выполнена с валом второй гидромашины объемной гидропередачи, а кинематическая связь второго и третьего звеньев этого механизма выполнена с соответствующими выходными звеньями дифференциала, происходит моментом, величина которого не превышает одной трети ведущего момента, поступающего от двигателя к дифференциалу, что способствует повышению надежности и долговечности конструкции механизма блокировки по сравнению с прототипом.