ДИАГОНАЛЬНЫЙ ПРИВОД КОЛЕС ВЕДУЩИХ МОСТОВ
DIAGONAL DRIVE FOR WHEELS OF DRIVE AXLES

Изобретение относится к наземным транспортным системам, автомобилям с колесной формулой 4×4, 6×4 и т.д.
Известны приводы ведущих колес автомобилей, содержащие ведущие мосты, расположенные в них главные передачи, дифференциалы и полуоси (валы привода ведущих колес). [1. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета. М.: Машиностроение, 1989. - 304 с. 2. Некрасов В.И. Многоступенчатая трансмиссия. Конструкция, конструирование и расчет: Учеб. пособие. - Курган, Изд-во Курганского гос. ун-та, 2001. - 155 с.]
Полноприводные автомобили находят широкое применение, особенно при эксплуатации в условиях бездорожья или на дорогах без твердого покрытия. Наиболее часто используют автомобили с колесной формулой 4×4 и 6×6.
В настоящее время используют два вида разделения потока мощности: мостовой и бортовой.
При бортовой схеме трансмиссии поток мощности от двигателя передается на КП (коробку передач), а от нее - на двухступенчатую РК (раздаточную коробку), в которой коническим симметричным дифференциалом распределяется поровну на бортовые редукторы привода колес. Такая компоновка трансмиссии применяется для бронетранспортеров и специализированных автомобилей, которым необходима свободная средняя часть кузова.
Мостовая схема трансмиссии, при которой один основной вал подает крутящий момент к ведущим мостам и далее к колесам, получила наибольшее распространение.
Привод ведущих колес может быть дифференциальным, блокированным и смешанным (с отключаемым приводом переднего моста).
Блокированный привод обеспечивает высокую проходимость автомобиля, конструктивно прост, но при этом из-за несоответствия кинематики колес при повороте ухудшает управляемость автомобиля, вызывает увеличенный расход топлива и износ шин.
Дифференциальный привод обеспечивает соответствие кинематики колес при повороте, устраняет недостатки, присущие блокированному приводу.
Недостаток такого привода заключается в том, что он конструктивно сложнее и для достижения высокой проходимости в тяжелых дорожных условиях необходимо предусматривать или принудительную блокировку простых дифференциалов, или устанавливать сложные дифференциалы повышенного трения. Для обеспечения полного дифференциального привода всех ведущих колес автомобиля требуется установить несколько дифференциалов, число которых только на единицу меньше числа ведущих колес.
Анализ кинематики поворота автомобиля с колесной формулой 4×4 показывает, что два колеса, расположенных на одной диагонали, например правое переднее и левое заднее, совершают такой же путь, как и колеса, расположенные на другой диагонали - левое переднее и правое заднее.
Диагональная схема трансмиссии может обеспечить упрощение конструкции привода ведущих колес автомобиля [2. с. 145-147].
Наиболее близкой к предлагаемой конструкции является схема диагонального привода четырех ведущих колес по патенту №2013225 [2. Рис. 148, с. 146. Автор В.И. Некрасов]. Вал выхода КП через коническую пару передает крутящий момент на первый дифференциал, а от него парой шестерен - на второй дифференциал. Первый дифференциал карданными передачами соединяет колеса правой диагонали, а второй дифференциал колеса левой диагонали.
Недостатки описанной конструкции заключаются в том, что она требует применения двух дифференциалов и диагонального расположения карданных передач, что усложняет компоновку автомобиля.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эксплуатационных и компоновочных характеристик автомобиля.
Поставленная задача решается за счет повышения надежности при упрощении конструкции путем установки одного симметричного дифференциала на корпусе ведущего моста при диагональной схеме трансмиссии.
Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что диагональный привод колес ведущих мостов содержит полуоси, главные и карданные передачи, при этом на балке переднего ведущего моста закреплен корпус центрального редуктора и главных передач, в опорах верхней части этого корпуса установлен ведущий вал с закрепленной на нем ведущей цилиндрической шестерней, находящейся в зацеплении с ведомым цилиндрическим колесом, на котором закреплен корпус симметричного дифференциала, он установлен в опорах средней части корпуса центрального редуктора, правое колесо симметричного дифференциала валом связано с конической главной передачей и полуосью привода левого переднего колеса, а карданной передачей - с главной передачей и полуосью привода правого заднего колеса; левое колесо дифференциала трубчатым валом связано с конической главной передачей и полуосью привода правого переднего колеса, а цилиндрической передачей и карданной передачей - с главной передачей и полуосью привода левого заднего колеса.
На фиг. 1 изображен вид сверху на диагональный привод колес ведущих мостов. Колеса не обозначены - показаны полуоси привода колес: I - левая верхняя и правая нижняя, II - левая нижняя и правая верхняя.
На фиг. 2 показан вид спереди на передний ведущий мост. Ведущий вал привода мостов слева вверху.
На балке 1 переднего ведущего моста закреплен корпус 2 центрального редуктора и главных передач переднего моста. В опорах верхней части корпуса 2 установлен ведущий вал 3 с закрепленной на нем ведущей цилиндрической шестерней 4, находящейся в зацеплении с ведомым цилиндрическим колесом 5. Корпус 6 симметричного дифференциала с закрепленным на нем ведомым цилиндрическим колесом 5 установлен в опорах средней части корпуса 2. Внутри корпуса 6 симметричного дифференциала установлена ось 7 с сателлитами 8, которые находятся в зацеплении с левым 9 и правым 10 колесами дифференциала. Левое колесо 9 дифференциала 6 трубчатым валом 11 соединено с большой ведущей конической шестерней 12, которая зацеплена с ведомым колесом 13 главной передачи, расположенным на полуоси 14 привода правого переднего колеса. Правое колесо 10 дифференциала 6 закреплено на валу 15 привода малой ведущей конической шестерни 16, которая зацеплена с ведомым колесом 17 главной передачи, расположенным на полуоси 18 привода левого переднего колеса.
Вал 15 первой карданной передачей 19 соединен с ведущим валом 20 (хвостовиком), на котором закреплена ведущая коническая шестерня 21, зацепленная с ведомым коническим колесом 22, установленным на полуоси 23 привода правого заднего колеса. Ведущая цилиндрическая шестерня 24 закреплена на трубчатом валу 11 и зацеплена с ведомым цилиндрическим колесом 25, которое закреплено на валу 26 привода второй карданной передачи 27. Вал 26 второй карданной передачей 27 соединен с ведущим валом 28 (хвостовиком), на котором закреплена ведущая коническая шестерня 29, зацепленная с ведомым коническим колесом 30, установленным на полуоси 31 привода левого заднего колеса. Ведущие валы 20 и 28 с закрепленными на них шестернями 21 и 29, ведомые конические колеса 22 и 30 с полуосями 23 и 31 установлены в балке 32 заднего ведущего моста.
Муфту полной блокировки дифференциала 6 можно установить между ведомыми коническими колесами 13 и 17 переднего ведущего моста. Также для повышения проходимости автомобиля возможна установка фрикционных дисков между колесами 13 и 17, изменяя силу прижатия дисков можно регулировать степень блокировки дифференциала. Рассмотренную конструкцию диагонального привода колес ведущих мостов можно применять как для автомобилей с колесной формулой 4×4, так и для автомобилей с колесной формулой 6×4: с приводом на передний и средний мосты, с приводом на заднюю тележку ведущих мостов как при зависимой, так и при независимой установке ведущих колес.
Устройство работает следующим образом.
Крутящий момент от КП или РК поступает на ведущий вал 3 и ведущую цилиндрическую шестерню 4, от нее - на ведомое цилиндрическое колесо 5 и корпус симметричного дифференциала 6. От оси 7 сателлитами 8 крутящий момент поровну распределяется на левое 9 и правое 10 колеса дифференциала. Первая половина крутящего момента, поступившего на дифференциал 6, реализуется 1-й диагональю: от левого колеса 9 трубчатым валом 11 передается на большую ведущую коническую шестерню 12, далее - на ведомое коническое колесо 13 и полуось 14 привода правого переднего колеса. От трубчатого вала 11 парой цилиндрических шестерен 24 и 25 крутящий момент передается на вал 26, вторую карданную передачу 27 и вал 28. Ведущий вал (хвостовик) 28 с закрепленной на нем ведущей конической шестерней 29 передает крутящий момент на ведомое коническое колесо 30 и полуось 31 привода левого заднего колеса.
Вторая половина крутящего момента реализуется II диагональю: от правого колеса 10 дифференциала 6 валом 15 усилие передается на малую ведущую коническую шестерню 16, ведомое коническое колесо 17 главной передачи, полуось 18 привода левого переднего колеса. Также от вала 15 первой карданной передачей 19 крутящий момент передается на вал 20, закрепленную на нем ведущую коническую шестерню 21, ведомое коническое колесо 22 и полуось 23 привода правого заднего колеса.
Повышение проходимости автомобиля в сложных дорожных условиях можно обеспечить изменением степени блокировки дифференциала при установке между ведомыми коническими колесами 13 и 17 фрикционных дисков с нажимным устройством; для полной блокировки дифференциала возможна установка муфты для принудительного соединения этих колес.
Обозначения:
1 - балка переднего ведущего моста;
2 - корпус центрального редуктора и главных передач переднего моста;
3 - ведущий вал;
4 - ведущая цилиндрическая шестерня;
5 - ведомое цилиндрическое колесо;
6 - корпус симметричного дифференциала;
7 - ось сателлитов;
8 - сателлиты;
9 - левое колесо дифференциала;
10 - правое колесо дифференциала;
11 - трубчатый вал привода ведущей конической шестерни;
12 - большая ведущая коническая шестерня главной передачи привода правого переднего колеса;
13 - ведомое колесо главной передачи привода правого переднего колеса;
14 - полуось привода правого переднего колеса;
15 - вал привода малой ведущей конической шестерни;
16 - малая ведущая коническая шестерня главной передачи привода левого переднего колеса;
17 - ведомое колесо главной передачи привода левого переднего колеса;
18 - полуось привода левого переднего колеса;
19 - первая карданная передача (условно показана только ось);
20 - ведущий вал (хвостовик) привода ведущей конической шестерни правого заднего колеса;
21 - ведущая коническая шестерня привода правого заднего колеса;
22 - ведомое коническое колесо привода правого заднего колеса;
23 - полуось привода правого заднего колеса;
24 - ведущая цилиндрическая шестерня трубчатого вала 11;
25 - ведомое цилиндрическое колесо;
26 - вал привода второй карданной передачи;
27 - вторая карданная передача;
28 - ведущий вал (хвостовик) привода ведущей конической шестерни левого заднего колеса;
29 - ведущая коническая шестерня привода левого заднего колеса;
30 - ведомое коническое колесо привода левого заднего колеса;
31 - полуось привода левого заднего колеса;
32 - балка заднего ведущего моста