Механизм компенсации продольных смещений ведущего моста
MECHANISM OF COMPENSATION FOR LONGITUDINAL DISPLACEMENTS OF THE LEADING BRIDGE

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к трансмиссиям транспортных средств.
Известно устройство для стабилизации крутящего момента в трансмиссии агрегата, совершающего угловые колебания вокруг приводного вала, содержащее закрепленную на остове транспортного средства двигательную установку, качающийся на оси ведущий мост с редуктором для передачи крутящего момента к ведущим колесам, соединенный с двигательной установкой карданной передачей, отличающееся тем, что в цепи трансмиссии предусмотрены два соосно установленных вала, на обращенных друг к другу концах которых предусмотрены шлицы, выполненные с разными углами наклона к оси валов, которые соединены между собой шлицевой втулкой с приводом, перемещаемой в осевом направлении пропорционально углу поворота ведущего моста относительно продольной оси ведущего вала редуктора моста (Пат. RU №2518508 С1. МПК B60G 7/00, F16D 3/14, B60G 9/00, F16F 15/00. Опубл. 10.06.2014, Бюл. №16).
Недостатком устройства является невозможность компенсации изменений крутящего момента в трансмиссии агрегата при смещении ведущего моста в продольном направлении.
Известен также компенсатор угловых колебаний ведущего моста мобильного агрегата, содержащий закрепленную на остове транспортного средства двигательную установку, присоединенный к рессорам ведущий мост с коническим редуктором для передачи крутящего момента к колесам, соединенный с двигательной установкой карданной передачей, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным симметричным дифференциальным редуктором, ведущее звено которого связано с двигательной установкой, одно ведомое звено связано с ведущим валом редуктора ведущего моста, а второе ведомое звено связано с корпусом ведущего моста, причем передаточные отношения от ведущего звена дифференциального редуктора к ведущему валу редуктора моста и от ведущего звена дифференциального редуктора к корпусу ведущего моста равны между собой (RU №144076, МПК В60K 17/32, B60G 9/00. Опубл. 10.08.2014.
Недостатком известного устройства является невозможность компенсации изменений крутящего момента в трансмиссии агрегата при смещении ведущего моста в продольном направлении.
Известно также устройство для стабилизации крутящего момента на ведущих колесах транспортного средства, содержащее закрепленную на остове транспортного средства двигательную установку, присоединенный с помощью подшипников к рессорам ведущий мост с коническим редуктором для передачи крутящего момента к колесам, соединенный с двигательной установкой карданной передачей, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным коническим редуктором, корпус которого жестко связан с рессорой, ведомая шестерня жестко связана с остовом ведущего моста, а ведущая шестерня посредством телескопической карданной передачи соединена с рамой транспортной машины, при этом передаточное отношение основного редуктора ведущего моста равняется передаточному отношению дополнительного редуктора (Пат. RU №2549503). Недостатком известного устройства является невозможность компенсации изменений крутящего момента в трансмиссии агрегата при смещении ведущего моста в продольном направлении.
Известно также устройство для снижения динамической нагруженности трансмиссии транспортного средства, содержащее закрепленные на остове транспортного средства двигательную установку и соединенный с ней карданной передачей ведущий мост, закрепленный с возможность угловых колебаний относительно продольной оси редуктора ведущего моста, отличающееся тем, что оно снабжено расположенным соосно ведущему валу редуктора дополнительным телескопическим карданным валом, один конец которого шарнирно закреплен на корпусе транспортного средства без возможности поворота относительно его продольной оси, а второй конец выполнен в виде втулки с винтовыми пазами, взаимодействующими с упорами, закрепленными на корпусе ведущего моста, при этом ведущий вал редуктора выполнен из двух частей, сопряженных между собой винтовыми шлицами, при этом наружная часть снабжена упорным подшипником, взаимодействующим с упомянутой втулкой, а винтовые линии пазов втулки и шлицов ведущего вала выполнены с одинаковыми шагами (Пат. RU №2558159, Опубл. 27.07.2015). Недостатком известного устройства является невозможность компенсации изменений крутящего момента в трансмиссии агрегата при смещении ведущего моста в продольном направлении.
Известно также устройство для стабилизации крутящего момента на ведущих колесах транспортного средства, содержащее закрепленные на остове транспортного средства двигательную установку, редуктор для передачи крутящего момента к колесам, соединенный с двигательной установкой телескопическим карданным валом, а с остовом транспортного средства - посредством рессор, причем один конец карданного вала выполнен подвижным в продольном направлении посредством шлицов, отличающееся тем, что шлицы телескопического карданного вала выполнены винтовыми, направление винтовых линий которых противоположно направлению вращения карданного вала при движении вперед, если подвижный в горизонтальном направлении конец рессоры расположен сзади, и совпадают с направлением вращения карданного вала, если подвижный конец рессоры расположен спереди, при этом шаг винтовых линий шлицов определяется формулой Н=2πR/i, где Н - шаг винтовых линий шлицов, м; R - радиус ведущего колеса, м; i - передаточное число между карданным валом и ведущим колесом (Пат. RU №2481967, В60K 17/32. Опубл. 20.05.2013).
Недостатком известного устройства является невозможность компенсации изменений крутящего момента в трансмиссии агрегата при смещении ведущего моста в поперечном относительно продольной оси направлении.
Известно также устройство для стабилизации крутящего момента в трансмиссии колесного транспортного средства, содержащее закрепленную на его остове двигательную установку, установленный на упругих элементах ведущий мост с редуктором для передачи крутящего момента к ведущим колесам, в цепи трансмиссии предусмотрен карданный вал с двумя шлицевыми соединениями на концах, одно из которых винтовое, а второе - прямое, и привод продольного перемещения средней части карданного вала, отличающееся тем, что одна часть винтовой пары соединена с входным валом редуктора ведущего моста без возможности осевого смещения относительно него, а другая часть связана с приводом продольного перемещения средней части карданного вала, обеспечивающим ее перемещение в осевом направлении на величину 8 согласно математической зависимости (Пат. RU №2601509, Опубл. 10.11.2016).
Недостатком известного устройства является сложность конструкции.
Известно также принятое за прототип устройство для компенсации угловых колебаний ведущего моста транспортного средства при повороте относительно продольной оси двигательной установки, содержащее элемент переменной длины, один конец которого соединен шарнирно с корпусом ведущего моста, а другой с остовом транспортного средства, причем ведущий мост с редуктором установлен с возможностью поворота корпуса ведущего моста относительно оси ведущих колес, отличающееся тем, что элемент переменной длины является тягой, выполненной в виде винта с гайкой, причем оси шарниров тяги параллельны оси ведущих колес, винт тяги имеет возможность вкручиваться в гайку для поворота корпуса ведущего моста относительно оси ведущих колес при наезде колесом на неровность, шаг винтовых линий винта и гайки определяется формулой
p
h=2R/j,
где h - шаг винтовой линии;
R - расстояние от оси ведущих колес до оси шарнирной тяги на корпусе ведущего моста;
p
j - передаточное число редуктора (пат. RU №2192971. В60K 17/32, B60G 9/00, B60G 7/00. Опубл. 10.10. 2001).
к
к
к
Недостатком известного устройства является то, что оно применимо для ведущих мостов, которые не перемещающихся в продольном направлении относительно рамы машины в процессе деформации рессор. Если же мост смещается относительно рамы, например за счет крепления второго конца рессор посредством серьги, то угловое рассогласование ведущих колес произойдет на величину Δϕ=δ/R, где δ - перемещение ведущих мостов в продольном направлении относительно рамы, R - радиус ведущих колес машины. При этом произойдет поворот остова ведущего моста относительно оси ведущих колес на угол:
м
Δϕ=δ/R,
где R - расстояние от оси ведущих колес до оси шарнирной тяги на корпусе ведущего моста.
к
к
м
к
м
Поскольку R не равно R, то и Δϕ≠Δϕ, что будет сопровождаться изменением величины крутящего момента на ведущих колесах. Чтобы величина крутящего момента на ведущих колесах не менялась, необходимо обеспечение выполнения условия Δϕ=Δϕ, которое конструктивно сложно реализовать в прототипе.
Задача, на решение которой направлено изобретение - повышение надежности транспортного средства за счет снижения динамической нагруженности его трансмиссии при движении по неровностям.
Технический результат - стабилизация крутящего момента на ведущих колесах транспортного средства при продольных и угловых смещениях ведущего моста относительно его рамы.
Указанный технический результат при осуществлении заявленного способа достигается тем, что механизм компенсации продольных смещений ведущего моста, содержащий двигательную установку, связанную карданной передачей с ведущим мостом, прикрепленным к рессорам с помощью подшипников, и имеющим на своем остове кривошип, к которому одним концом шарнирно прикреплена тяга с винтовой муфтой, согласно изобретению снабжен установленным на вертикальной оси, жестко прикрепленной к раме транспортного средства, и вращающимся вокруг нее дополнительным рычагом и шарнирно присоединенной к нему дополнительной тягой, другой конец которой шарнирно соединен с остовом ведущего моста, при этом второй конец тяги с винтовой муфтой также шарнирно прикреплен к дополнительному рычагу, а взаимосвязь между геометрическими параметрами выражается зависимостью:
а
где  - расстояние от оси вращения дополнительного рычага до точки крепления второго конца тяги с винтовой муфтой, мм;
lр - расстояние от оси вращения дополнительного рычага до точки крепления на нем дополнительной тяги, мм;
b - радиус кривошипа, мм;
K
R - радиус ведущих колес, мм.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид механизма, на фиг. 2 - место крепления ведущего моста транспортного средства к рессорам, на фиг. 3 - крепление тяги с винтовой муфтой к ведущему мосту
Механизм компенсации продольных смещений ведущего моста содержит двигательную установку 1, закрепленную на раме 2 и соединенную карданной передачей 3 с ведущим мостом 4, ведущие полуоси 5 которого передают крутящий момент на ведущие колеса 6 (фиг. 1). Остов моста 4 через подшипники 7 (фиг. 2) прикреплен к рессорам 8. На остове моста жестко закреплен кривошип 9. На раме 2 жестко закреплена вертикальная ось 10 с установленным на ней с возможностью вращения дополнительным рычагом 11. Кривошип 9 и дополнительный рычаг 11 соединены тягой 12 с винтовой муфтой 14. Остов моста 4 соединен дополнительной тягой 13 с дополнительным рычагом 11. Геометрические параметры дополнительного рычага 11 выполнены в соответствии с приведенной математической зависимостью.
Работа механизма осуществляется следующим образом.
При деформации рессор 8 происходит продольное смещение ведущего моста 4 относительно рамы 2. Ведущий мост 4 посредством тяги 13 поворачивает дополнительный рычаг 11, при этом тяга 12, связанная с дополнительным рычагом 11, посредством кривошипа 9 поворачивает остов ведущего моста 4 относительно оси ведущих колес 5, чем обеспечивается компенсация изменения вращающего момента на ведущих колесах 6 при продольных смещениях ведущего моста относительно рамы 2 транспортного средства.
Чтобы обеспечивалась полная компенсация изменения вращающего момента, должна обеспечиваться зависимость
а
где  - расстояние от оси вращения дополнительного рычага до точки крепления второго конца тяги с винтовой муфтой, мм;
1р - расстояние от оси вращения дополнительного рычага до точки крепления на нем дополнительной тяги, мм;
b - радиус кривошипа, мм;
K
R - радиус ведущих колес, мм.
Компенсация крутящего момента на ведущих колесах при угловых (в поперечной плоскости) смещениях ведущего моста относительно рамы транспортного средства реализуется посредством изменения длины тяги 12, обеспечиваемого винтовой муфтой 14.
За счет снабжения механизма компенсации продольных смещений ведущего моста дополнительным рычагом, установленным на вертикальной оси с возможностью вращения вокруг нее, и шарнирно присоединенной к нему дополнительной тягой, шарнирно соединенной другим концом с остовом ведущего моста, при этом второй конец тяги с винтовой муфтой также шарнирно прикреплен к дополнительному рычагу, а также выполнением геометрических параметров дополнительного рычага согласно упомянутой математической зависимости, обеспечивается стабилизация крутящего момента на ведущих колесах транспортного средства при продольных и угловых (в поперечной плоскости) смещениях ведущего моста относительно рамы транспортного средства.