ГРУЗОВОЙ АВТОМОБИЛЬ С ПЕРЕДНИМИ И ЗАДНИМИ ВЕДУЩИМИ КОЛЕСАМИ
TRUCK WITH FRONT AND REAR DRIVING WHEELS

Изобретение относится к колесным транспортным средствам. Оно касается грузового автомобиля с передними и задними ведущими колесами, способного передвигаться в различных дорожных условиях.
В трансмиссиях грузовых автомобилей, имеющих привод всех колес, используются раздаточные коробки с межосевым дифференциалом, содержащим один или несколько планетарных рядов, которые показаны, например, в патентах №№2093374, 2192972, 2236958, выданных в Российской Федерации. В качестве близкого аналога принят грузовой автомобиль с передними и задними ведущими колесами, изображенный в выданном в США патенте №4280583, МПК B60K 17/34. Этот автомобиль содержит раму для установки на нее кузова, трансмиссию для передачи поворотного момента от двигателя к передним и задним колесам, в которой расположены коробка передач со сцеплением и раздаточная коробка с межосевым дифференциалом, содержащим планетарный ряд, распределяющий в определенной пропорции поворотные моменты, передаваемые к колесам. Однако в этом грузовом автомобиле соотношение поворотных моментов, поступающих к передним и задним колесам, остается неизменным при движении автомобиля как с грузом в кузове, так и при его движении без груза, что ухудшает управляемость и проходимость автомобиля, повышает износ шин его колес.
Задачей является улучшение управляемости и проходимости грузового автомобиля с передними и задними ведущими колесами при его эксплуатации в различных условиях, уменьшение износа шин его колес путем обеспечения своевременного перераспределения нагрузки на колеса автомобиля.
Решение задачи обеспечено тем, что грузовой автомобиль с передними и задними ведущими колесами содержит раму, кузов для перевозки груза, установленный на раме, тензометрический датчик, реагирующий на присутствие груза в кузове автомобиля, трансмиссию для передачи поворотного момента от двигателя к передним и задним колесам, в которой расположены коробка передач со сцеплением и раздаточная коробка с межосевым дифференциалом, содержащим два планетарных ряда, переключаемых зубчатой муфтой, имеющей гидравлический привод от поршня, расположенного в двухсекционной рабочей камере, сообщаемой с источником давления рабочей жидкости посредством двухпозиционного гидравлического распределителя, управляемого электромагнитом, который одной электрической цепью подключен через пороговый элемент к упомянутому тензометрическому датчику, реагирующему на присутствие груза в кузове, а другой электрической цепью подключен к датчику включения низшей ступени в коробке передач. В электрической цепи, соединяющей электромагнит с тензометрическим датчиком, расположен размыкающий с самовозвратом контакт реле, подключенного к датчику включения высшей ступени в коробке передач.
Вследствие использования в трансмиссии грузового автомобиля с передними и задними ведущими колесами раздаточной коробки с межосевым дифференциалом, содержащим два планетарных ряда, переключаемых автоматически зубчатой муфтой при укладке груза в кузов и при снятии груза с кузова по сигналу, поступающему к приводу муфты от гидравлического распределителя, имеющего управление от электромагнита по сигналу от тензометрического датчика, реагирующего на присутствие груза в кузове автомобиля, с учетом включенной ступени в коробке передач, улучшается управляемость и проходимость автомобиля, уменьшается износ шин вследствие рационального распределения нагрузки на колеса при порожнем и при загруженном кузове при различных условиях движения. Кроме того, облегчается обслуживание автомобиля, так как перераспределение нагрузки на колеса происходит автоматически, не требуя участия в нем водителя автомобиля. При этом поступление сигнала от тензометрического датчика через пороговый элемент исключает перераспределение поворотных моментов на колесах при легковесном грузе, чтобы обеспечить лучшую управляемость автомобиля.
Упомянутый тензометрический датчик, которым снабжен грузовой автомобиль, размещен между кузовом и рамой под передним участком кузова, а задний участок кузова соединен с рамой шарнирно. Этот тензометрический датчик, используемый при управлении межосевым дифференциалом раздаточной коробки, может использоваться также для учета массы груза, перевозимого автомобилем.
На фиг.1 представлен грузовой автомобиль с передними и задними ведущими колесами.
На фиг.2 показана раздаточная коробка грузового автомобиля.
Грузовой автомобиль, представленный на фиг.1, 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 4 к передним колесам 5 и к задним колесам 6. В кинематической цепи трансмиссии расположены сцепление 7, представляющее собой фрикционную муфту, ступенчатая, например пятиступенчатая, 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 содержит корпус 10 (фиг.2), в котором расположены ведущий вал 11 и ведомый вал 12, связанные между собой зубчатой передачей. С ведомым валом 12 жестко соединено водило 13 межосевого дифференциала, содержащего два переключаемых планетарных ряда. На водиле 13 расположены сателлиты 14 и 15, которые имеют зубчатое зацепление между собой, с коронным зубчатым колесом 16 и с солнечными шестернями 17 и 18, имеющими одинаковый диаметр. Солнечная шестерня 17 первого планетарного ряда имеет шлицевое соединение с валом 19 привода передних колес 5 автомобиля. Солнечная шестерня 18 второго планетарного ряда установлена на валу 20 привода задних колес 6 с возможностью свободного вращения на нем на его гладкой шейке. Для изменения кинематических связей в межосевом дифференциале с целью перераспределения поворотных моментов на валах 19 и 20 привода колес после укладки груза в кузов раздаточная коробка содержит зубчатую муфту 21, имеющую шлицевое соединение с валом 20 привода задних колес 6. Зубчатая муфта 21 сделана с наружным и внутренним зубчатыми венцами для поочередной связи с валом 20 привода задних колес либо солнечной шестерни 18, имеющей на ступице наружный зубчатый венец, либо коронного зубчатого колеса 16, имеющего на своей ступице внутренний зубчатый венец. Зубчатая муфта 21 имеет гидравлический привод от поршня 22, с которым она связана посредством поводка через подшипник качения. Поршень 22 расположен в корпусе водила 13 в двухсекционной рабочей камере 23, сообщаемой через гидролинии 24 и 25 с источником давления рабочей жидкости, в частности с насосом 26, посредством четырехлинейного двухпозиционного гидравлического распределителя 27. Распределитель 27, содержащий подпружиненный золотник, имеет управление от электромагнита 28, подключенного электрической цепью 29 через усилитель, пороговый элемент 30 и диод к тензометрическому датчику 31, реагирующему на присутствие груза в кузове автомобиля. Другой электрической цепью 32 электромагнит 28 управления гидравлическим распределителем 27 подключен к датчику 33 включения низшей ступени в коробке передач 8. В электрической цепи 29, соединяющей электромагнит 28 с тензометрическим датчиком 31, расположен размыкающий с самовозвратом контакт 34 реле 35, подключенного к датчику 36 включения высшей ступени в коробке передач. Датчики 33 и 36 содержат контакты, соединяющие электромагнит 28 с источником электрического тока при их замыкании штоками 37, 38, передвигающими зубчатые муфты включения ступеней в коробке передач при перестановке в другое положение рычага 39 управления коробкой передач.
Силоизмерительный тензометрический датчик 31, которым снабжен грузовой автомобиль, расположен между кузовом 3 и рамой 1 под передним участком кузова. Задний участок кузова 3 соединен с рамой шарнирно. Тензометрический датчик 31, используемый для управления распределителем 27, может использоваться также для учета массы груза, перевозимого автомобилем.
При отсутствии электрического сигнала от тензометрического датчика 31 и от датчика 33, то есть когда нет электрического тока в электрических цепях 29 и 32, подключенных к электромагниту 28, золотник распределителя 27 занимает такую позицию, при которой рабочая жидкость поступает от него под давлением в заднюю секцию рабочей камеры 23 позади поршня 22, устанавливая его в таком положении, при котором передвигаемая поршнем зубчатая муфта 21 имеет зацепление с зубчатым венцом солнечной шестерни 18. В этом случае между валами 19 и 20 привода передних и задних колес автомобиля устанавливается наименьшее силовое передаточное число, то есть наименьшее отношение поворотных моментов на этих валах. При появлении электрического сигнала к электромагниту 28 от порогового элемента 30 или от датчика 33 включения низшей ступени в коробке передач 8 золотник распределителя 27 под действием электромагнита занимает другую позицию, при которой рабочая жидкость от распределителя 27 поступает под давлением в переднюю секцию рабочей камеры 23 перед поршнем 22, устанавливая его в другом положении, при котором перемещаемая поршнем зубчатая муфта 21 имеет зацепление с коронным зубчатым колесом 16. Тогда между валами 19 и 20 привода колес автомобиля устанавливается наибольшее силовое передаточное число, при котором величина поворотного момента на валу 20 привода задних колес 6 получается значительно больше величины поворотного момента на валу 19 привода передних колес 5.
При движении автомобиля поворотный момент от двигателя через сцепление 7 и коробку передач 8 поступает к ведущему валу 11 раздаточной коробки 9. От вала 11 поворотный момент через зубчатую передачу передается к ведомому валу 12, вращающему водило 13 межосевого дифференциала, распределяющего поворотные моменты между передними 5 и задними 6 колесами в зависимости от позиции, занимаемой золотником распределителя 27.
При порожнем кузове при включении низшей, то есть первой ступени в коробке передач 8, по сигналу от датчика 33, создаваемому при включении этой ступени в коробке передач, электромагнит 28 устанавливает золотник распределителя 27 в такое положение, при котором он направляет рабочую жидкость от насоса 26 в переднюю секцию рабочей камеры. Под действием давления в передней секции рабочей камеры поршень 22 отводит зубчатую муфту от солнечной шестерни 18, разъединяя ее с валом 20, и соединяет с валом 20 зубчатой муфтой 21 коронное зубчатое колесо 16. Тогда вращающий момент с водила 13 передается на вал 19 привода передних колес через сателлит 14 и солнечную шестерню 17, а на вал 20 привода задних колес поворотный момент передается через тот же сателлит 14, через коронное зубчатое колесо 16 и зубчатую муфту 21. После этого вращающий момент на валу 20 привода задних колес 6 во время разгона автомобиля получается значительно больше, чем на валу 19 привода передних колес 5. При включении второй ступени в коробке передач прекращается поступление сигнала от датчика 33, подпружиненный золотник распределителя 27 под действием возвратной пружины возвращается в исходную позицию, после чего распределитель 27 направляет рабочую жидкость под давлением в заднюю секцию рабочей камеры 23, устанавливая поршень 22 и связанную с ним зубчатую муфту 21 в положение, при котором зубчатая муфта соединяет с валом 20 привода задних колес 6 солнечную шестерню 18. Тогда поворотный момент поступает от водила 13 к валам 19 и 20 привода колес автомобиля через сателлиты 14 и 15 и через солнечные шестерни 17 и 18. В этом случае между валами 19 и 20 для лучшей управляемости автомобиля устанавливается наименьшее силовое передаточное число, при котором поворотный момент распределяется между колесами автомобиля поровну.
При укладке в кузов 3 тяжелого груза с массой, превышающей половину грузоподъемности автомобиля, электрический сигнал, создаваемый тензометрическим датчиком 31, получается весьма большим и вследствие этого проходит через пороговый элемент 30 к электромагниту 28, который перемещает золотник распределителя 27 в другую позицию, при которой передняя секция рабочей камеры 23 сообщается с насосом 26, а ее задняя секция, расположенная за поршнем 22, сообщается со сливом. Под действием давления в передней секции рабочей камеры поршень 22 отводит зубчатую муфту от солнечной шестерни 18, разъединяя ее с валом 20, и соединяет с валом 20 зубчатой муфтой 21 коронное зубчатое колесо 16. Тогда вращающий момент с водила 13 передается на вал 19 привода передних колес через сателлит 14 и солнечную шестерню 17, а на вал 20 привода задних колес поворотный момент передается через тот же сателлит 14, через коронное зубчатое колесо 16 и зубчатую муфту 21. После этого вращающий момент на валу 20 привода задних колес 6, над которыми расположен загруженный кузов, получается значительно больше, чем на валу 19 привода передних колес 5. Если условия движения автомобиля очень хорошие, а масса перевозимого груза незначительно превышает половину грузоподъемности автомобиля, вследствие чего водителем автомобиля включается высшая, то есть пятая ступень в коробке передач, при которой автомобиль развивает большую скорость, то для повышения безопасности движения путем улучшения управляемости автомобиля по сигналу от датчика 36 включения высшей ступени в коробке передач производится размыкание контакта 34 реле 35 и тем самым прекращение поступления сигнала от тензометрического датчика 31 к электромагниту 28 управления распределителем 27. Подпружиненный золотник распределителя 27 под действием возвратной пружины возвращается в исходную позицию, после чего распределитель 27 направляет рабочую жидкость под давлением в заднюю секцию рабочей камеры 23, устанавливая поршень 22 и связанную с ним зубчатую муфту 21 в положении, при котором зубчатая муфта соединяет солнечную шестерню 18 с валом 20 привода задних колес 6. Тогда поворотный момент поступает от водила 13 к валам 19 и 20 привода колес через оба сателлита 14 и 15 и через обе солнечные шестерни 17 и 18. В этом случае поворотный момент распределяется между валами 19 и 20 привода колес поровну.
После перевозки и снятия груза из кузова автомобиля прекращается поступление электрического сигнала от тензометрического датчика 31 к электромагниту 28 управления распределителем 27, после чего подпружиненный золотник распределителя 27 возвращается в исходную позицию, при которой передняя секция рабочей камеры 23 сообщается со сливом, а задняя секция, расположенная позади поршня 22, сообщается через гидролинию 25 с насосом 26. Под действием давления рабочей жидкости в задней секции рабочей камеры 23 поршень 22 перемещается к солнечной шестерне 18 и соединяет ее зубчатой муфтой 21 с валом 20 привода задних колес.Тогда при переезде порожнего автомобиля к месту погрузки в его кузов 3 груза поворотный момент распределяется поровну между его колесами, после чего нагрузка на них на их шины в этом случае при пустом кузове получается примерно одинаковой.
В результате использования в трансмиссии грузового автомобиля с передними и задними ведущими колесами раздаточной коробки с межосевым дифференциалом, содержащим два планетарных ряда, переключаемых по сигналу, получаемому при погрузке груза в кузов от установленного под кузовом тензометрического датчика, и по сигналу, создаваемому при переключении ступеней в коробке передач, обеспечивается своевременное автоматическое перераспределение нагрузки на колеса автомобиля, вследствие чего существенно облегчается обслуживание автомобиля, улучшается его проходимость и управляемость, уменьшается износ шин.