РАЗДАТОЧНАЯ КОРОБКА ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ С УПРАВЛЯЕМЫМ ФРИКЦИОННЫМ СЦЕПЛЕНИЕМ
AUTOMOTIVE TRANSFER BOX FOR CONTROLLED FRICTION CLUTCH

Изобретение представляет собой автомобильную раздаточную коробку, состоящую из кожуха, первичного вала с приводом к первой ведомой оси, управляемого фрикционного сцепления и передачи смещения для приведения в движение второго ведомого моста, причем передача смещения состоит из первой шестерни, приводимой в движение управляемым фрикционным сцеплением, второй шестерни, находящейся в зацеплении с первой, и третьей шестерни, находящейся в зацеплении со второй, причем фрикционное сцепление приводится в действие за счет вращающихся относительно друг друга рамповых колец, и каждое рамповое кольцо снабжено ножничным рычагом, который своим внешним концом перемещается по управляющему кулачку.
Раздаточные коробки применяются в различных сочетаниях. Они могут быть с межосевым дифференциалом или без него, с блокировкой дифференциала или подключаемым приводом второго ведомого моста, с пониженной передачей или без нее. Как правило, они встроены в осевом направлении. Наряду с мягким сцеплением использование фрикционного сцепления позволяет осуществлять постоянное управление его моментом вращения. Оно должно быть максимально точным и быстрым.
Раздаточная коробка данного типа известна из WO 01/59331 А1, где в передачу смещения входит зубчатая цепь, а ножничные рычаги взаимодействуют с кулисой барабанного типа, вращающейся вокруг оси, расположенной поперек первичного вала. Это невыгодно, по крайней мере, с кинематической точки зрения, не в последнюю очередь по той причине, что концы ножничного рычага описывают круги на кулисе барабанного типа. Кроме того, кулиса барабанного типа обуславливает такое положение рулевого привода, которое оставляет мало места для расположения раздаточной коробки, что, прежде всего, отрицательно сказывается в случае короткой длины конструкции раздаточной коробки без дифференциала и/или ступени понижающей передачи. Наконец, ножничные рычаги не позволяют выполнить передачу смещения в виде зубчатого привода, так как они соударялись бы с валом промежуточной шестерни. Зубчатый привод состоит из определенного числа (в большинстве случаев, трех, но могут быть также два или четыре) находящихся в зацеплении друг с другом шестерен и имеет определенные преимущества по сравнению с цепным приводом.
Тем самым, задачей изобретения является создание раздаточной коробки, имеющей пригодные для размещения размеры благодаря особому расположению элементов, приводящих в движение ножничные рычаги, и для которой возможна реализация передачи смещения при помощи шестерен.
В соответствии с изобретением это достигается за счет расположения управляющего контура на управляющем кулачке, имеющем две рабочие поверхности, смещенные относительно друг друга в окружном направлении, и возможность вращения вокруг оси, параллельной оси первичного моста, причем управляющий кулачок расположен на второй шестерне или ее валу с возможностью вращения. Управляющий кулачок с его двумя поверхностями и параллельным направлением его оси вращения кинематически оптимален и позволяет придать распределительной коробке с рулевым приводом удобные размеры для размещения. Расположение управляющего кулачка на промежуточной шестерне решает проблему соударения, позволяет до минимума уменьшить пространство, требуемое для размещения элементов управления, и обеспечивает точное расположение управляющего кулачка вала на большом диаметре. Далее, если поверхности расположены в одной плоскости (пункт 2 формулы изобретения), то экономится еще больше места, и управляющий кулачок становится особенно простым элементом конструкции. Благодаря тому, что рабочие поверхности увеличиваются в радиальном направлении, весь управляющий кулачок отводится под рабочие поверхности. При большой радиальной протяженности рабочей поверхности, образующейся в любом случае из-за расположения на промежуточной шестерне, для самой рабочей поверхности обеспечивается обширное пространство для хода, позволяющее осуществлять точное управление сцеплением.
Требования искробезопасности в значительной степени удовлетворены, если управляющие рабочие поверхности поднимаются, вращаясь в направлении, противоположном направлению вращения второй шестерни (пункт 3 формулы изобретения). Другими словами, открывающее направление ротации управляющей рабочей поверхности соответствует направлению вращения второй шестерни, а блокирующее направление вращения ему противоположно. Таким образом, управляющий кулачок вовлекается во вращение, то есть открывается сцепление, например, если подшипник между управляющим кулачком и второй шестерней сломан и заедает. Благодаря этому предотвращается жесткое сцепление привода второго ведомого вала, критичное в отношении безопасности вождения.
Чрезвычайная простота привода управляющего кулачка достигается по мере дальнейшей разработки изобретения благодаря тому, что кулачок без возможности проворачивания связан с четвертой шестерней или составляет с ней единое целое, причем четвертая шестерня находится в зацеплении с выходной шестерней редукторного электродвигателя (пункт 4 формулы изобретения).
Далее изобретение описывается и объясняется при помощи чертежей. На них изображены:
- фиг.1: сечение раздаточной коробки согласно изобретению;
- фиг.2: аксонометрический частичный боковой вид спереди;
- фиг.3: аксонометрический частичный боковой вид сзади.
На фиг.1 цифрой 1 обозначается совокупный кожух раздаточной коробки. Он состоит из первичного вала 2, вторичного вала 3, фрикционного сцепления 4 с собственным приводом и передачей смещения. Первичный вал 2 связан в левой части чертежа с приводным источником, то есть, например, с не изображенной на чертеже коробкой передач автомобиля, а в правой части чертежа посредством фланца 5 с не изображенным на чертеже первым ведомым мостом. На первичном валу 2 находится сцепление 4 и первая шестерня 6 передачи смещения. Эта шестерня находится в зацеплении со второй шестерней 7, расположенной на промежуточном валу 9 и, в свою очередь, находящейся в зацеплении с третьей шестерней 8, закрепленной на вторичном валу 3 без возможности проворачивания, от которого приводится в движение второй мост автомобиля. Валы 2, 3 и 9 общепринятым способом расположены в кожухе 1 и герметизированы. Их количество и расположение в данном случае указаны лишь для примера.
Сцепление 4 представляет собой многодисковое сцепление, внешняя часть которого (11) связана с первичным валом 2 без возможности проворачивания, а его внутренняя часть 12 связана с первой шестерней 6 без возможности проворачивания. Между обеими частями 11 и 12 сцепления расположен пакет 13 дисков, диски которого поочередно связаны с одной (11) или другой (12) частью сцепления без возможности проворачивания. К пакету 13 дисков подсоединена прижимная поверхность 14, на которую может давить блок рамповых колец.
Блок рамповых колец состоит из первого рампового кольца 15 со стороны прижимной пластины 14, второго рампового кольца 16 со стороны первой шестерни 6 и расположенных между ними шариков 17. Так как рамповые кольца вращаются только для приведения в действие сцепления, но сами находятся на вращающихся деталях, то предусмотрены подшипники, в частности игольчатые подшипники, воспринимающие осевые усилия. В приведенном примере шарики взаимодействуют с поднимающейся в направлении вдоль окружности бороздкой, которая на чертеже не изображена в деталях. Возможны, однако, и другие варианты конструкции. Существенным является то, что вращение обоих рамповых колец 15 и 16 в противоположном друг другу направлении разводит их в осевом направлении.
На каждом из рамповых колец 15, 16 установлен ножничный рычаг, или таковой образует с ними одно целое, второй ножничный рычаг 20 можно увидеть на фиг.2 и фиг.3. Концы ножничного рычага повторяют движения управляющего кулачка 25, который посредством игольчатого подшипника 26 установлен на промежуточном валу 9 второй шестерни 7. Так как вторая шестерня 7 образует одно целое с промежуточным валом 9, то управляющий кулачок 25, собственно, расположен на второй шестерне 7. Четвертая шестерня 27 крепко соединена с управляющим кулачком 25 или даже является с ним одним целым и находится в зацеплении с ведомым зубчатым колесом 30 редукторного электродвигателя 31, только обозначенного на чертеже.
На фиг.2 и 3 представлены исполнительные механизмы сцепления 4 с двух различных точек обзора, без кожуха и передачи смещения. От каждого из рамповых колец 15, 16 отходят ножничные рычаги 19, 20. На их концах находятся ролики 33, 34, которые повторяют движения управляющего кулачка 25. Управляющий кулачок представляет собой толстую пластину, контур которого образует две симметричных по центру и смещенных относительно друг друга по полукругу рабочих поверхности 35, 36, по которым при повороте кулачка распределительного вала катятся ролики 33, 34, а ножничные рычаги 19, 20 при этом поворачиваются во встречном направлении. При этом рамповые кольца 15, 16 также поворачиваются во встречном направлении и включают в определенной степени многодисковое сцепление 4. В указанном положении ножничных рычагов 19, 20 сцепление выключено. Если управляющий кулачок 25 на фиг.2 поворачивается по часовой стрелке, сцепление включается. Указатель направления в виде стрелки 37 указывает направление вращения промежуточного вала 9, на котором расположен управляющий кулачок 25. Если игольчатый подшипник 26 имеет дефект или заедает, то управляющий кулачок 25 проворачивается против часовой стрелки и приводит сцепление в положение, указанное на фиг.2, при котором оно не передает крутящий момент. Таким образом, в случае наличия дефекта сцепление само по себе принимает самое надежное положение.