ОТКЛЮЧАЕМЫЙ КОЛЕСНЫЙ УЗЕЛ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
DETACHABLE WHEEL ASSEMBLY OF VEHICLE

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в ведущих мостах транспортных средств, для передачи крутящего момента при движении в условиях бездорожья и по дорогам общего пользования.
Известен колесный узел транспортного средства, содержащий верхний редуктор, в картере которого размещена пара конических шестерен, одна из которых соединена через дифференциал с двигателем, а другая, ведомая, через шлицевую муфту соединена с хвостовиком ведущей шестерни конической пары нижнего редуктора, соединенного с колесом. Шлицевая муфта снабжена устройством фиксации в двух положениях: в первом положении ведомый вал верхнего редуктора соединен с хвостовиком ведущей шестерни нижнего редуктора зубьями шлицевой втулки - момент от двигателя передается на колеса; во втором положении ведомый вал верхнего редуктора разъединен с хвостовиком ведущей шестерни нижнего редуктора (шлицевая муфта зафиксирована в нижнем положении) - момент от двигателя не передается на колеса, а вращение колес в ведомом режиме при движении транспортного средства приводит к принудительному вращению шестерен конической пары нижнего редуктора [1].
Недостатком конструкции известного колесного узла транспортного средства является то, что даже при движении по дорогам общего пользования происходит потеря мощности из-за постоянного вращения колесом шестерен конической пары нижнего редуктора, приводящая к снижению долговечности, уменьшению кпд, а также увеличению расхода топлива.
Кроме того, представленная конструкция не позволяет оперативно управлять процессом соединения-разъединения ведомого вала верхнего редуктора с хвостовиком ведущей шестерни нижнего редуктора из-за отсутствия механизма дистанционного управления шлицевой муфтой, что требует от оператора транспортного средства выполнения определенного набора операций непосредственно с колесным узлом при обязательной остановке транспортного средства, что снижает эффективность изобретения.
Известна также конструкция конечной передачи ведущего моста транспортного средства, содержащая корпус с присоединенной к нему осью, с которой соединена ведущая полуось с установленной на ней солнечной шестерней, соединенной сателлитами, расположенными на осях, закрепленных в щеках водила, с коронной шестерней, установленной на оси. Между подшипниками ступицы колеса установлено устройство подвода рабочей среды, которое соединено посредством каналов. Водило и крышка выполнены с возможностью соединения посредством двухвенцовой зубчатой муфты с механизмом управления. Один из венцов зубчатой муфты расположен в дополнительном зубчатом отверстии, выполненном в крышке, а другой венец зубчатой муфты выполнен с возможностью соединения-разъединения с зубчатым отверстием, принадлежащим щеке водила, соединенной со ступицей колеса [2].
Наличие отдельного устройства подвода рабочей среды, дополнительных наружных и внутренних каналов и арматуры их соединения с зубчатой муфтой, а также установка муфты к торцу водила требуют увеличения осевой длины колесной передачи при достаточно значительной материалоемкости и трудоемкости изготовления.
Известна конструкция колесной передачи ведущего моста транспортного средства, содержащая планетарную передачу, заключенную в корпусе с неподвижной осью, в отверстии которой установлена ведущая полуось с солнечной шестерней планетарной передачи, связанной с сателлитами, смонтированными на осях водила и охватываемыми коронной шестерней, зафиксированной от осевого перемещения. Ступица коронной шестерни опирается на зубчатую муфту, установленную на конец неподвижной оси, на которой через затянутые гайкой подшипники установлена также ступица колеса, соединенная с крышкой. Водило и ступица колеса соединены постоянно, а коронная шестерня выполнена с возможность соединения-разъединения со ступицей коронной шестерни при помощи механизма управления, установленного в отверстии неподвижной оси [3].
Недостатком известного технического решения является сложная конструкции отключения колесного узла, обусловленная наличием планетарной передачи, что усложняет конструкцию устройства, а соответственно и увеличивает трудоемкость и материалоемкость изготовления.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является отключаемый колесный узел транспортного средства, содержащий установленную в корпусе неподвижную ось, в отверстии которой на подшипниках расположена ведущая полуось, на шлицевом конце которой установлена зубчатая муфта с наружными зубьями, ступицу колеса с внутренними зубьями, размещенную на оси посредством подшипников и соединенную с крышкой, и механизм управления, установленный в отверстии неподвижной оси, включающей в себя гильзу с поршнем и предварительно сжатую пружину, размещенную между крышкой и зубчатой муфтой, каналы для подвода рабочей среды, соединенные с механизмом управления [4].
Недостатком конструкции этого изобретения является затрудненное соединение наружных зубьев муфты с внутренними зубьями ступицы, обусловленное моментом трения, возникающего из-за наличия осевого усилия предварительно сжатой пружины, а соответственно, и свободного углового перемещения наружных и внутренних зубьев; усложненной конструкции механизма управления за счет установки дополнительной гильзы.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение нормального соединения зубчатой муфты и ступицы колеса, упрощение конструкции и повышение долговечности.
Решение данной задачи осуществлено следующим образом.
Отключаемый колесный узел транспортного средства, содержащий установленную в корпусе неподвижную ось, в отверстии которой установлена на подшипнике в расточке крышки ведущая полуось со шлицевым концом, соединенной со ступицей колеса, выполненной с внутренними зубьями и размещенной на оси посредством подшипников, зубчатую муфту с наружными зубьями, установленную на шлицевом конце ведущей полуоси с возможностью взаимодействия с внутренними зубъями ступицы колеса. Зубчатая муфта соединена с поршнем механизма управления, установленным в отверстии неподвижной оси, включающим в себя поршень и предварительно сжатую пружину. Каналы для подвода рабочей среды соединены с механизмом управления. Предварительно сжатая пружина одним концом упирается в торец зубчатой муфты, а другим - в стакан, закрепленный на ведущей полуоси и не имеющий контакта с крышкой. Поршень механизма управления расположен в расточке неподвижной оси.
Такое выполнение отключаемого колесного узла транспортного средства позволяет исключить соединение посредством момента трения ступицы колеса и ведущей полуоси, обеспечив зацепление зубьев зубчатой муфты с зубьями ступицы колеса в любом угловом их положении, что упрощает конструкцию устройства.
На чертеже представлен общий вид отключаемого колесного узла транспортного средства в отключенном состоянии.
Отключаемый колесный узел транспортного средства содержит установленную в корпусе 1 неподвижную ось 2, в отверстии 3 которой расположена ведущая полуось 4. Зубчатая муфта 6 установлена на ведущей полуоси 4 посредством шлицевого соединения 5 и снабжена наружными зубьями 7.
Ступица колеса 8 выполнена с внутренними зубьями 9 и соединена с крышкой 10. В расточке 11 установлен подшипник 12 ведущей полуоси 4. На ведущей полуоси 4 зафиксированный стакан 13, предварительно сжатая пружина 14 постоянно контактирующая с торцом 15 зубчатой муфты 6. Торец 16 зубчатой муфты 6 прижат к поршню 17, смонтированному в расточке 18 неподвижной оси 2. Подвод рабочей среды в подпоршневое пространство 19 происходит по каналам 20, связанным с внешним подводящим отверстием 21 в корпусе 1. Ступица колеса 8 установлена на подшипниках 22 неподвижной оси 2.
Отключаемый колесный узел транспортного средства работает в двух режимах.
Первый основной режим предполагает движение транспортного средства в нормальных дорожных условиях или при частичной его загрузке и характеризуется отсутствием давления во внешнем подводящем отверстии 21, а соответственно и в каналах 20. При этом под воздействием осевой силы, возникающей от предварительно сжатой пружины 14, поршень 17 смещен вправо, а наружные зубья 7 зубчатой муфты 6 не соединены с внутренними зубьями 9 ступицы колеса 8. Вращение ступицы колеса 8 от контакта с дорогой или вращение ее от ведущей полуоси 4 отсутствует, так как ведущая полуось 4 не соединена со ступицей колеса 8, т.е. ступица колеса 8 свободно вращается на подшипниках 22 неподвижной оси 2.
Второй режим предполагает движение в сложных дорожных условиях (бездорожье, снег, гололед, движение в гору и т.д.), когда оператор транспортного средства использует возможность дистанционного включения в работу ведущего моста.
При подаче давления, например воздуха, из пневмосистемы через внешнее подводящее отверстие 21, каналы 20 и подпоршневое пространство 19, поступает к поршню 17 и, воздействуя через него на торец 16 зубчатой муфты 6, дополнительно торцом 15 сжимает пружину 14. Зубчатая муфта 6, перемещаясь по шлицевому соединению 5, своими наружными зубьями 7 входит в зацепление с внутренними зубьями 9 ступицы колеса 8.
Таким образом, крутящий момент от ведущей полуоси 4 передается на ступицу колеса 8. Происходит включение ведущего моста в работу. Транспортное средство готово к преодолению условий бездорожья и развитию дополнительной тяги.
Заявляемое изобретение промышленно применимо и может быть изготовлено на стандартном оборудовании.
Источники информации
1. А.с. СССР №1579802; МПК В60К 17/30 // ОБ «Открытия, изобретения». - №27. - М., 1990. - С.78.
7
2. Патент РБ на полезную модель 2230. Колесная передача ведущего моста транспортного средства, МПК B60K 17/32, опубл. 2005.01.25.
8
3. Патент РБ на полезную модель 3699. Колесная передача ведущего моста транспортного средства, МПК B60K 17/00, опубл. 2006.12.28.
8
4. Патент РБ на изобретение 13396. Отключаемый колесный узел транспортного средства, МПК B60K 23/08, 17/34, опубл. 2007.11.30.