РАЗДАТОЧНАЯ КОРОБКА
TRANSFER CASE

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в механизмах привода колес полноприводных автомобилей.
Известна раздаточная коробка полноприводного автомобиля с межосевым дифференциалом, имеющим два передаточных числа [1], содержащая картер, в котором размещены ведущий вал с шестерней, вал и шестерню межосевого дифференциала, первый выходной вал привода переднего моста полноприводного автомобиля и второй выходной вал привода заднего моста или мостов. Известная раздаточная коробка осуществляет передачу крутящего момента по осям автомобиля на двух передаточных числах, что позволяет увеличить проходимость полноприводного автомобиля. Однако известная раздаточная коробка не содержит механизма блокировки дифференциала, а диапазон изменения передаточных чисел у нее недостаточен для обеспечения оптимальной проходимости при различных дорожных условиях ввиду конструктивных особенностей раздаточной коробки.
Известна также раздаточная коробка автомобиля КАМАЗ-4310 [2] с межосевым дифференциалом, имеющим механизм блокировки дифференциала и одно передаточное число, содержащая картер, в котором размещены ведущий вал с шестерней, промежуточный вал с шестерней, полый вал с шестерней межосевого дифференциала, а также первый выходной вал привода переднего моста полноприводного автомобиля и второй выходной вал привода заднего моста или мостов, причем полый вал межосевого дифференциала с помощью механизма блокировки блокируется с первым выходным валом привода переднего моста. Наряду с наличием механизма блокировки дифференциала, позволяющего улучшить сцепление колес с дорожным покрытием при отличии коэффициентов сцепления шин колес переднего и заднего мостов известной раздаточной коробки, дифференциал имеет только одно передаточное число, что не дает возможности достижения высокой проходимости полноприводного автомобиля при движении по деформируемой опорной поверхности.
Известна также принятая за прототип настоящего изобретения конструкция раздаточной коробки с межосевым дифференциалом, имеющим механизм блокировки дифференциала и два передаточных числа, содержащая картер, в котором размещены ведущий вал с шестерней, промежуточный вал с шестерней, полый вал с шестерней межосевого дифференциала, а также первый выходной вал привода переднего моста полноприводного автомобиля и второй выходной вал привода заднего моста или мостов, причем полый вал межосевого дифференциала с помощью механизма блокировки блокируется с первым выходным валом привода переднего моста [3]. Данная раздаточная коробка в наибольшей мере обеспечивает высокое сцепление колес с опорной поверхностью в различных дорожных условиях. Однако межосевой дифференциал этой коробки имеет строго фиксированное передаточное число, что обеспечивает распределение крутящих моментов между выходными валами привода переднего и заднего мостов не всегда в соответствии с условиями сцепления колес этих мостов с опорной поверхностью и приходящимися на них номинальными нагрузками.
Настоящее изобретение направлено на повышение проходимости полноприводного автомобиля в различных дорожных и климатических условиях путем совершенствования конструкции раздаточной коробки с межосевым дифференциалом, имеющим два передаточных числа, а также применением гидравлической системы управления включением передаточных чисел и блокировки дифференциала.
Указанный технический результат достигается тем, что в раздаточной коробке с межосевым дифференциалом, имеющим механизм блокировки дифференциала и два передаточных числа, содержащей картер, в котором размещены ведущий вал с шестерней, промежуточный вал с шестерней, полый вал с шестерней межосевого дифференциала, а также первый выходной вал привода переднего моста полноприводного автомобиля и второй выходной вал привода заднего моста или мостов, причем полый вал межосевого дифференциала с помощью механизма блокировки блокируется с первым выходным валом привода переднего моста, дополнительно содержится модуль переключения передаточных чисел межосевого дифференциала, содержащий водило, соединенное с помощью зубчатой передачи с промежуточным валом, по меньшей мере три парных сателлита, установленные в водиле, выполненном полым, коронную шестерню, размещенную соосно полому валу межосевого дифференциала, и две солнечные шестерни, установленные на первом и втором валах привода переднего и заднего мостов, цилиндрический корпус, имеющий торцевые соединения с картером раздаточной коробки и охватывающий второй выходной вал привода заднего моста и коронную шестерню, расположенную в полости водила, причем в цилиндрическом корпусе размещен механизм переключения передаточных чисел межосевого дифференциала, выполненный в виде дополнительных первой и второй рабочих камер, гидравлически соединенных в дополнительной кольцевой полости с двух сторон с размещенным в ней кольцевым поршнем, который через подшипник установлен на дополнительной комбинированной муфте, состоящей из двух первой и второй шлицевых муфт, жестко соединенных с помощью, по меньшей мере, трех поводков, в которой первая шлицевая муфта при одном передаточном числе, задаваемом увеличением давления в первой кольцевой камере, кольцевым поршнем вводится в зацепление с зубчатым венцом коронной шестерни и через нее с солнечной шестерней первого вала, а при втором передаточном числе, задаваемом увеличением давления во второй кольцевой камере, кольцевым поршнем вводится в зацепление с зубчатым венцом солнечной шестерни второго выходного вала, а механизм блокировки дифференциала содержит дополнительную втулку с наружными шлицами, частично расположенными в полом валу, в котором имеются внутренние шлицы, а также дополнительную рабочую кольцевую камеру, соосную полому валу, поршень, подшипник и возвратную пружину, размещенную в полом валу между водилом и втулкой соосно первому выходному валу.
Существо изобретения поясняется прилагаемыми чертежами.
На рис.1 показана раздаточная коробка первого компоновочного варианта, предпочтительного для передачи большего крутящего момента на задние колеса, когда в межосевом дифференциале установлено высшее передаточное число.
На рис.2 показана раздаточная коробка в рабочем положении, когда в межосевом дифференциале установлено низшее передаточное число.
На рис.3 показана раздаточная коробка второго компоновочного варианта, предпочтительного для передачи большего крутящего момента на передние колеса, когда в межосевом дифференциале установлено низшее передаточное число.
На рис.4 показана раздаточная коробка второго компоновочного варианта в рабочем положении, когда в межосевом дифференциале установлено низшее передаточное число.
На рис.5 показан в увеличенном виде фрагмент А на рис.1 - механизм изменения передаточного числа межосевого дифференциала, когда включено высшее передаточное число.
На рис.6 показан в увеличенном виде фрагмент Б на рис.2 - механизм изменения передаточного числа межосевого дифференциала, когда включено низшее передаточное число.
Раздаточная коробка (рис.1-4) имеет картер 1, в котором на подшипниках установлен ведущий вал 2 с ведущей шестерней 3, промежуточный вал 4 с шестерней 5 и ведомую шестерню 6, установленную на полом валу 7 водила 8 межосевого дифференциала. Межосевой дифференциал имеет также сателлиты 9, солнечную шестерню 10 и коронную шестерню 11, образующие первый планетарный ряд. Дифференциал размещен в корпусе 12, который на подшипниках 13, 14 и 15 установлен в картере 1 раздаточной коробки. Коронная шестерня 11 дифференциала с помощью ступицы 16 через подшипник 17 установлена в корпусе 12 дифференциала. Солнечная шестерня 10 первого планетарного ряда установлена на шлицах первого выходного вала 18.
Межосевой дифференциал имеет также сателлиты 19 и солнечную шестерню 20 второго планетарного ряда. Каждый из сателлитов 19 зацепляется с соответствующим сателлитом 9 первого планетарного ряда. Солнечная шестерня 20 второго планетарного ряда имеет зубчатый венец 21 и установлена на гладкой шейке 22 второго выходного вала 23 привода заднего моста (рис.1-6).
В корпусе 12 межосевого дифференциала имеется кольцевая полость 24, в которой расположен поршень 25 (рис.5, 6), который через подшипник 26 связан с первой шлицевой муфтой 27, установленной на шлицах 28 второго выходного вала 23 и с помощью поводков 29 (не менее трех) связанной с второй шлицевой муфтой 30, имеющей на своей наружной поверхности шлицы 31.
В картере 1 раздаточной коробки выполнены первая рабочая камера 32 и вторая рабочая камера 33. Первая рабочая камера 32 посредством каналов 34 связана с полостью 24 корпуса 12, а вторая рабочая камера 33 посредством каналов 35 также связана с полостью 24, но с другой стороны от расположенного в ней поршня 25.
Полый вал 7 имеет шлицы 36, а первый выходной вал 18 - шлицы 37. Привод механизма блокировки дифференциала (рис.1-4) содержит втулку 38 с наружными шлицами 39, рабочую кольцевую камеру 40, кольцевой поршень 41, подшипник 42 и возвратную пружину 43.
При увеличении рабочего давления в первой рабочей камере 32 через каналы 34 рабочая жидкость поступает в полость 24 корпуса 12 межосевого дифференциала и оттесняет поршень 25, который через подшипник 26 перемещает первую шлицевую муфту 27 по шлицам 28 второго выходного вала 23. Муфта 27 поводками 29 перемещает вторую шлицевую муфту 30, которая через зубчатый венец 21 блокирует солнечную шестерню 20 второго планетарного ряда со вторым выходным валом 23.
В этом случае (рис.1, 5) крутящий момент, поступающий на ведущий вал 2 раздаточной коробки, через шестерни 3 и 5 и промежуточный вал 4 передается на шестерню 6 и далее на вал 7 и водило 8 межосевого дифференциала. Коронная шестерня 11 крутящий момент не передает и вращается вхолостую, увлекаемая сателлитами 9. Крутящий момент от водила 8 через сателлиты 9 и 19 передается на солнечные шестерни 10 и 20 обоих планетарных рядов и соответственно на выходные валы 18 и 23. При этом он делится пополам или в соответствии с числами зубьев солнечных шестерен 10 и 20. Дифференциал работает с высшим передаточным числом.
При увеличении давления во второй рабочей камере 33 через каналы 35 рабочая жидкость поступает в полость 24, но уже с другой стороны поршня 25, и оттесняет его в противоположную сторону. Поршень 25 через подшипник 26, первую шлицевую муфту 27 и поводки 29 перемещает вторую шлицевую муфту 30 по шлицам 28 второго выходного вала 23 и освобождает зубчатый венец 21 солнечной шестерни 20, выводя ее из зацепления с валом 23, но при этом вводит ее в зацепление посредством шлицев 31 со ступицей 16 коронной шестерни 11 межосевого дифференциала.
В этом случае (рис.2-6) преобразование крутящего момента, поступившего на водило 8, осуществляется только первым планетарным рядом. От сателлитов 9 крутящий момент перераспределяется на солнечную шестерню 10 и коронную шестерню 11. От солнечной шестерни 10 крутящий момент передается на выходной вал 18, а от коронной шестерни - на выходной вал 23. При этом крутящий момент распределяется в соответствии с числами зубьев солнечной шестерни 10 и коронной шестерни 11. Сателлиты 19 и солнечная шестерня 20 вращаются вхолостую. Дифференциал работает с низшим передаточным числом.
Работа механизма блокировки дифференциала осуществляется следующим образом (рис.1-4).
При увеличении давления в кольцевой камере 40 происходит перемещение кольцевого поршня 41, который через подшипник 42 воздействует на втулку 38, перемещает ее вдоль выходного вала 18 и сжимает пружину 43. Своими наружными шлицами 39 втулка зацепляется со шлицами 36 полого вала 7 межосевого дифференциала, блокируя его с выходным валом 18.
Разблокирование дифференциала осуществляется в обратном порядке возвратной пружиной 43 при снижении давления рабочей жидкости в кольцевой камере 40.
Предлагаемая конструкция раздаточной коробки с межосевым дифференциалом, имеющим механизм блокировки дифференциала и два передаточных числа, управление работой которой осуществляется гидравлической системой, позволяет в 2-3 раза изменять распределение мощности по осям полноприводного автомобиля, что существенно улучшает его проходимость в различных дорожных и климатических условиях.
Источники информации
7
1. Патент РФ на изобретение №2192972 С2. Дифференциальная раздаточная коробка полноприводного автомобиля. МПК В60К 17/346, опубл. 20.11.2002 г., бюл. 14, 2004 г.
2. Проектирование полноприводных колесных машин: Учебник для вузов: П 79 в 3 т., Т.2 / Б.А.Афанасьев, Л.Ф.Жеглов, В.Н.Зузов и др. Под ред. А.А.Полунгяна. - М.: изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2008, 528 с., стр.400, рис.7.56).
3. Полноприводные автомобили / Платонов В.Ф. - М.: Машиностроение, 1981. 279 с., стр.56, рис.26.