УЗЕЛ ПРИВОДА ВЕДУЩЕГО ВАЛА АВТОМОБИЛЯ
DRIVE SHAFT DRIVE UNIT OF VEHICLES

Настоящее изобретение относится к узлам привода ведущего вала автомобиля.
Более конкретно изобретение касается узлов привода первого ведущего вала, например переднего моста, содержащих гидростатический насос, соединенный с ведущим валом, для отбора мощности с целью обеспечения привода второго вала, например заднего моста.
Предметом изобретения являются также узлы привода, в которых главный двигатель, представляющий собой, как правило, тепловой двигатель, располагается в поперечном направлении, то есть так, что его выходная ось параллельна валу ведущего моста и, следовательно, поперек продольного направления транспортного средства.
Ранее уже предлагались узлы типа иллюстрируемого на фиг. 1, состоящие из главного двигателя 20, коробки передач 30, дифференциала 40, ведущего вала 50 и гидростатического насоса 10.
Двигатель 20 приводит в действие коробку передач 30, которая, в свою очередь, приводит в действие дифференциал 40. Вал 50 разделен на две полуоси 52, 54, связанных с соответствующими карданами 53, 55. Полуоси 52, 54 соединены с дифференциалом 40. Гидростатический насос 10 выполнен с возможностью соединения с выходным валом коробки передач 30 и обеспечивает гидравлическое питание второго вала или второй силовой передачи, а точнее, например, заднего моста автомобиля, если вал 50 образует собой передний мост. Как можно здесь видеть, в системе, известной из уровня техники, по меньшей мере одна из полуосей, 54, закреплена в двух подшипниках 60, 62, один из которых, 62, выполняет функцию промежуточного подшипника.
Промежуточный подшипник 62 обеспечивает надежное закрепление полуоси 54, несмотря на ее значительную длину, обусловленную боковым смещением дифференциала 40 вследствие поперечного расположения двигателя 20, то есть такого, при котором его выходной вал параллелен продольной оси вала 50.
Один из примеров такого известного узла раскрыт в документе FR-2621280.
Таким образом, целью настоящего изобретения является усовершенствование подобных известных систем.
Для достижения этой цели согласно изобретению предложен узел привода ведущего вала автомобиля, содержащий двигатель типа теплового двигателя, связанный с коробкой передач, которая, в свою очередь, соединена с дифференциалом, и вал, разделенный на две полуоси, соединенные с дифференциалом, отличающийся тем, что он включает в себя гидравлическую машину, связанную с коробкой передач или с дифференциалом с возможностью приведения ее в действие посредством этой связи, причем гидравлическая машина образует подшипник для одной из полуосей.
Благодаря включению в состав гидравлической машины опорного подшипника достигается эффективное ограничение вибраций и колебаний вала, в частности, в случаях, когда коробка передач смещена с одной стороны к одному из концов двигателя, из-за чего образуются две полуоси разной длины - одна длиннее, а другая короче.
Благодаря установке гидравлической машины, связанной с коробкой передач или с дифференциалом с возможностью приведения ее в действие посредством этой связи, обеспечивается рекуперация энергии, а в ряде случаев даже ее полное восстановление с помощью гидравлической машины.
Предметом настоящего изобретения являются также гидравлические машины, включающие в себя описанный выше подшипник.
Остальные признаки, цели и преимущества настоящего изобретения явствуют из чтения нижеследующего детального описания, приводимого со ссылками на приложенные чертежи, представленные в качестве примеров, не имеющих ограничительного характера, где:
- фиг. 1 (она была рассмотрена выше) представляет собой схематическое изображение приводного узла, известного из предшествующего уровня техники;
- фиг. 2 представляет собой вил в продольном разрезе, иллюстрирующий подузел приводного узла согласно изобретению в соответствии с первой модификацией осуществления;
- фиг. 3 и 4 представляют собой схематические иллюстрации двух модификаций осуществления согласно изобретению;
- фиг. 5-8 отображают четыре варианта осуществления согласно изобретению в плоскостях разреза, проходящих через ось подшипника, образуемого гидравлической машиной, где иллюстрируется, в частности, монтаж подшипников качения, выполняющих функции указанного подшипника и герметичных уплотнений.
В общей конфигурации предлагаемого узла повторяются принципы, раскрытые выше при рассмотрении фиг. 1. Далее по тексту эта общая конфигурация не раскрывается. В нижеследующем описании упор будет сделан на уточнении сведений об элементах, которыми изобретение отличается от уровня техники, показанного на фиг. 1.
Тем не менее, имеет смысл напомнить что, как уже сказано выше, изобретение относится к приводному узлу, содержащему:
- главный двигатель, например, двигатель теплового типа,
- коробку передач, приводимую в действие главным двигателем,
- дифференциал, приводимый в действие коробкой передач,
- вал, разделенный на две полуоси и соединенный с дифференциалом,
- два кардана, соединенных с соответствующими двумя полуосями,
- гидравлическую машину, предназначенную, предпочтительно, для приведения во вращение второго вала и связанную с коробкой передач или с дифференциалом.
По тексту настоящей заявки термин «кардан» или синонимичное ему выражение «карданный шарнир» употребляются в их обычном смысле, принятом в автомобилестроении, обозначая механизм, обеспечивающий передачу вращательного движения на ведущие и управляемые колеса с обеспечением при этом вращающегося соединения между двумя валами, ведущим и ведомым, оси которых являются пересекающимися, при этом обеспечивается возможность углового смещения ведомого вала во всех направлениях относительно ведущего вала.
Кроме того, по тексту настоящей заявки используется выражение «полуось», обозначающее тот участок вала, который перекрывает ведущий вал не по всей его длине и проходит не целиком между двумя ведущими колесами, а лишь по части ведущего вала, между дифференциалом и соответствующим карданом, а также выражения «короткий вал» и «длинный вал», обозначающие такие участки ведущего вала разной длины.
На приложенной фиг. 2 изображен подшипник 100 согласно настоящему изобретению, закрепленный на гидравлической машине 10 и выполняющий функцию подшипника для полуоси 50 механической трансмиссии и, тем самым, карданного подшипника для кардана 55. Гидравлическая машина 10 приводится в действие с помощью трубчатого вала 12 через выход коробки передач 30 или дифференциала 40.
Полуось 50, связанная с карданом 55 (в данном случае это правый кардан), помещена в трубчатый вал 12 соосно с этим последним.
Подшипник 100 установлен на гидравлической машине 10, на которой рядом с карданом 55 закреплена также с возможностью поворота полуось 50.
Целесообразно, чтобы наружный трубчатый вал 12 был соединен с коронной шестерней или корпусом дифференциала 40, а внутренний вал 50 - с сателлитом этого дифференциала.
В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, можно предусмотреть выполнение подшипника 100 в виде шарикоподшипника.
В качестве гидравлической машины 10 используется предпочтительно машина с радиальными поршнями.
Такие машины раскрыты, например, в документах FR 2872227 FR 2940672.
Общая конфигурация таких машин с радиальными поршнями хорошо известна специалистам в данной области и потому ниже детально не описывается. Однако следует напомнить, что гидравлические двигатели с радиальными поршнями содержат обычно помещенный в камеру картера гидромеханический преобразователь, состоящий из: кулачка с несколькими рабочим выступами; блока цилиндров, установленного в картере с возможностью относительного вращения; вала, связанного с возможностью вращения с блоком цилиндров; поршней, получающих направленное перемещение с возможностью радиального скольжения в соответствующих цилиндрах блока цилиндров и опирающихся на выступы кулачка; и распределителя, выполненного таким образом, чтобы он последовательно и контролируемо подавал в поршни рабочую жидкость, поступающую из источника под давлением, в результате чего, учитывая, что количество поршней отлично от количества сформированных на кулачке выступов, последовательный прижим поршней к кулачкам вызывает вращение блока цилиндров и связанных с ним элементов относительно картера.
Подобные системы являются реверсивными. Это означает, что, если вал или механически связанный с ним элемент приводится во вращение каким-либо внешним механическим органом, то при взаимодействии поршней и кулачка с несколькими выступами в цилиндрах создаются последовательные силы давления, вследствие чего гидромеханический преобразователь будет действовать уже не как двигатель, а как гидравлический насос.
Один из примеров такой гидравлической машины, включающей в себя наружный кулачок с несколькими выступами, связанный с блоком цилиндров, и внутренние радиальные поршни, раскрыт в документе FR 2872227.
Один из примеров такой гидравлической машины, включающей в себя внутренний кулачок с несколькими выступами, связанный с блоком цилиндров, и наружные радиальные поршни, раскрыт в документе FR 2940672.
Следует иметь в виду, что на стороне гидравлической машины 10 имеется длинный вал 50, связанный с карданом 55 и соединяющий одно из колес с коробкой передач 30, проходя через указанную гидравлическую машину 10.
Кроме того, два кардана, левый 53 и правый 55, имеют, по существу, одну и ту же длину и выполняются, предпочтительно, одинаковыми или, по меньшей мере, по существу, одинаковыми.
Следует также заметить, что машина 10, служащая промежуточным подшипником трансмиссии, располагается таким образом, чтобы хвостовики левого 53 и правого 55 карданов находились на одинаковом расстоянии от продольной оси транспортного средства, с тем чтобы оба кардана 53 и 55 были одинаковыми или, по меньшей мере, по существу, одинаковыми.
На приложенной фиг. 3 представлен один из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3 для простоты наружный вал 12, обеспечивающий привод гидравлической машины 10, не показан.
Полуось 54 образована в данном случае двумя соосными сегментами 540, 545, один из которых, 540, соединен какими-либо подходящими средствами, например шлицованным наконечником 541, с сателлитом дифференциала 40, а второй, 545, -с карданом 55. Эти два сегмента 540, 545 механически соединены друг с другом наружной шпоночной муфтой 520, которая, в свою очередь, может совершать направленное вращение на гидравлической машине 10 с помощью двух подшипников 522, 524.
Шпоночная муфта 520 находится в зацеплении с двумя шлицованными наконечниками 542 и 546, предусмотренными на смежных концах двух соответствующих сегментов 540 и 545.
И в этом случае тоже, как видно на фиг. 3, сегмент 545, связанный с карданом 55, закреплен с возможностью поворота на подшипнике 100, установленном на картере гидравлической машины 10.
В соответствии с вариантами осуществления, представленными на фиг. 2 и 3, дифференциал 40 может быть встроен в коробку передач 30.
На приложенной фиг. 4 иллюстрируется вариант осуществления настоящего изобретения, в котором дифференциал 40 смещен вправо. Согласно этому варианту на гидравлической машине 10, содержащей подшипник 100, закреплена полуось 52, связанная с левым карданом 53.
Как видно на фиг. 4, имеются шестерня 32 вторичного вала коробки передач 30 и шестерня 34 выходного вала коробки передач, соединенная с коронной шестерней дифференциала 40 через трубчатый вал 12.
Указанный наружный трубчатый вал 12 служит валом отбора мощности для передачи крутящего момента от гидравлической машины 10 к дифференциалу 40.
На фиг. 4 схематически изображены блок цилиндров 15 и кулачок 16 с несколькими рабочими выступами, образующие собой гидравлическую машину 10 с разделенными поршнями, как раскрыто выше.
Если говорить точнее, на фиг. 4 схематически изображена гидравлическая машина 10 в виде пакета нескольких соосных секций, в данном случае 3-х секций Т1, Т2 и ТЗ, в каждой из которых находятся блок цилиндров 15 и связанный с ним кулачок 16 с несколькими выступами и которые обжаты двумя торцевыми крышками 18 и 19.
Отдельные секции, предпочтительно, смещены в угловом направлении, что позволяет добиться более плавного функционирования машины с постоянной угловой скоростью.
Благодаря модульному исполнению машины 10 в виде пакета нескольких секций удается увеличить ее рабочий объем.
Подшипник 100 показан на фиг. 4 схематически. На практике он крепится, предпочтительно, на одной из крышек 18, 19 или, в более общем случае, на каком-либо из компонентов машины 10.
На каждом из чертежей фиг. 5-8, иллюстрирующих четыре варианта осуществления настоящего изобретения, имеются:
- элемент 16 картера гидравлической машины,
- промежуточный вал 12, образованный полым трубчатым валом, который обеспечивает связь с возможностью вращения между гидравлической машиной 10 и коробкой передач 30 или дифференциалом 40, при этом средства привода между полым трубчатым валом 12 и вращающейся частью гидравлической машины 10 не показаны. Они могут быть выполнены с помощью приводных шлицев или пальцев либо сложной системы типа механизма Олдема,
- полуось 54, проходящая через трубчатый промежуточный вал 12, приводимая в движение дифференциалом 40 и соединенная с карданом 55,
- подшипник качения 100, служащий опорой для полуоси 54.
В соответствии с вариантами осуществления, показанными на фиг. 5-7, гидравлическая машина 10 включает в себя крышку 19, закрепленную на элементе 16 картера с помощью резьбовых средств 17 или любых иных эквивалентных средств. Между этой крышкой 19 и одним из торцов элемента 16, в направлении поперек оси вращения 0-0 на фиг. 5 и 6, вставлено герметичное уплотнение 191, например, плоская прокладка или уплотнительное кольцо, помещенное в паз, либо введена уплотняющая паста или любое другое уплотнительное средство, помещаемое между двумя поверхностями стыка. В соответствии с вариантом осуществления, представленным на фиг. 7, герметичность соединения крышки 19 и элемента 16 обеспечивается с помощью аналогичного уплотнительного кольца 192, установленного как радиальное уплотнение.
В варианте осуществления по фиг. 8 предусмотрена только крышка 19, надеваемая на элемент 16. Однако, как видно на фиг. 8, элемент 16 картера имеет эквивалентную участок 193, выполненный как единое целое.
Трубчатый промежуточный вал 12 поддерживается с возможностью вращения подшипником качения 120, который выполнен, предпочтительно, в виде шарикоподшипника, размещаемого во всех четырех вариантах осуществления, иллюстрируемых на фиг. 5-8, между наружной поверхностью вала 12 и элементом 16.
Согласно двум вариантам осуществления, представленным на фиг. 5 и 8, подшипник качения 100, служащий опорой для полуоси 54, вставляется между наружной поверхностью полуоси 54 и элементом картера гидравлической машины 10, а конкретнее - крышкой 19 на фиг. 5 и выполненным как единое целое эквивалентным участком 193 на фиг. 8. В этом случае в качестве подшипника качения 100 используется, предпочтительно, шарикоподшипник. Кроме того, показанный на фиг. 8 подшипник качения 100 выполнен, предпочтительно, герметичным.
Что же касается двух вариантов осуществления по фиг. 6 и 7, то здесь подшипник качения, служащий опорой для полуоси 54, вставлен между наружной поверхностью полуоси 54 и внутренней поверхностью трубчатого промежуточного вала 12, который, в свою очередь, поддерживается подшипником качения 120. В данном случае в качестве подшипника качения 100 используется, предпочтительно, игольчатый подшипник.
Кроме этого, в четырех вариантах осуществления по фиг. 5-8 предусмотрены специальные уплотнительные средства, связанные, соответственно, с полуосью 54 и с промежуточным валом 12.
В соответствии с вариантами осуществления, представленными на фиг. 5-7, уплотнительные средства 150, связанные с полуосью 54, образованы уплотнительной манжетой 152, помещенной между полуосью 54 и крышкой 19, а при использовании варианта по фиг. 8 эти уплотнительные средства 150 выполнены в виде уплотнительной манжеты 154, помещенной между полуосью 54 и трубчатым валом 12.
В соответствии с вариантами осуществления, представленными на фиг. 5-8, уплотнительные средства 125, связанные с промежуточным валом 12, выполнены в виде уплотнительной манжеты 126, помещенной между этим промежуточным валом 12 и элементом 16 картера гидравлической машины 10.
Следует отметить что, как видно на фиг. 8, полуось 54 удерживается в осевом направлении на гидравлической машине 10 с помощью удерживающего кольцевого зажима 102, входящего в ответный паз участка 193 картера гидравлической машины 10.
Можно предусмотреть различные конфигурации для обеспечения связи между полуосью 54 и соответствующим карданом 55, как это видно из сравнительного изучения фиг. 4-8.
Из рассмотрения фиг. 5-8 специалисту в данной области должно быть понятно, что помимо того, что подшипник качения 100, закрепленный непосредственно или опосредованно на картере гидравлической машины 100, служит поворотной опорой для полуоси 54, предусмотрены также уплотнительные средства 125 между промежуточным валом 12 и картером гидравлической машины, а также связанные с полуосью 154 уплотнительные средства 150 между этой полуосью 154 и картером гидравлической машины 10.
Совершенно очевидно, что настоящее изобретение не ограничивается описанными выше вариантами его осуществления, а распространяется на самые разнообразные модификации, отвечающие его сущности.
Так, в частности, благодаря изобретению предложено техническое решение, состоящее в размещении машины, содержащей кулачок с несколькими выступами, вблизи от выхода коробки передач, вследствие чего достигается экономия места по сравнению с существующими конструкциями, известными из предшествующего уровня техники.