КОЛЕСНОЕ ШАССИ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к конструкциям колесных шасси.
Известно колесное шасси трактора, содержащее трансмиссию и ходовую часть в виде дисковых колес с пневматическими шинами. Его трансмиссия включает два ведущих моста, один из которых содержит главную передачу и дифференциал, а другой конечную передачу и дифференциал. Дифференциалы состоят из корпуса цилиндрической формы (чашки), в котором размещены конические шестерни, закрепленные на полуосях, крестовина и сателлиты, выполненные в виде четырех конических шестерен, закрепленных на крестовине и находящихся в зацеплении с коническими шестернями, закрепленными на полуосях. (См. кн. Родичев В.А. Тракторы. Учеб. для нач. проф. образования. 2-е изд. стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2002. - С.120, 142, 143, 163, 164).
Недостатками известного шасси трактора являются сложность конструкции и значительная материалоемкость. Указанные недостатки обусловлены тем, что в известном шасси конструкция дифференциала включает две конические шестерни, закрепленные на полуосях, а также четыре конические шестерни-сателлиты. Конические шестерни сложны в изготовлении и требуют значительное количество материала на их изготовление, что усложняет конструкцию и увеличивает материалоемкость дифференциала и, следовательно, известного шасси в целом.
Наличие муфты блокировки дифференциала в конструкции ведущего моста дополнительно к дифференциалу также усложняет конструкцию, увеличивает материалоемкость и габаритные размеры ведущего моста шасси.
Известно шасси легкового автомобиля, содержащее пневматические колеса, задний ведущий мост, включающий главную передачу и дифференциал, передний комбинированный мост, включающий главную передачу, дифференциал и карданные шарниры. Дифференциалы заднего ведущего моста и переднего комбинированного моста содержат конические шестерни-сателлиты, находящиеся в постоянном зацеплении с коническими шестернями, установленными на полуосях мостов. (Шасси легковых автомобилей ВАЗ. См. кн. Вахламов В.К. Конструкция, расчет и эксплуатационные свойства автомобилей: учеб. Пособие для студ. высш. учеб. заведений. - М.: Издательский центр «Академия», 2009. - С.334-335, 344-346).
Недостатками известного шасси автомобиля являются сложность конструкции и значительная материалоемкость. Указанные недостатки обусловлены тем, что в известном шасси конструкция дифференциала включает две конические шестерни, закрепленные на полуосях, а также четыре конические шестерни-сателлиты. Конические шестерни сложны в изготовлении и требуют значительное количество материала на их изготовление, что усложняет конструкцию и увеличивает материалоемкость дифференциала и, следовательно, известного шасси в целом.
7
Наиболее близким по достигаемому эффекту является колесное шасси, включающее дифференциал, кинематически связанный с полуосями, содержащий корпус, выполненный в виде чашки с размещенными в ней соосно внутренней и наружной звездочками, расположенное между ними водило с сухарями. Внутренняя и наружная звездочки имеют кулачки, а сухари, установлены в два ряда с возможностью скольжения по поверхностям внутренней и наружной звездочек и в отверстиях водила, причем поверхность сухарей, контактирующая с кулачками внутренней звездочки, выполнена в форме сопряженных участков, вогнутых с кривизной, соответствующей дуге кулачка внутренней звездочки, и расположенного между ними выпуклого (Патент на изобретение RU №2235931, МПК F16H 48/20, F16H 48/14, опубликовано 10. 09. 2004 - прототип).
Недостатками известного шасси принятого за прототип являются сложность конструкции и значительная материалоемкость. Указанные недостатки обусловлены тем, что конструкция дифференциального механизма известного шасси включает наружную звездочку и водило.
Кроме того известный дифференциальный механизм сложен в изготовлении поскольку поверхность сухарей, контактирующая с кулачками внутренней звездочки, выполнена в форме трех сопряженных участков, причем два из которых вогнутые и выполняются с кривизной, соответствующей дуге кулачка внутренней звездочки, а третий - между ними выпуклый.
Технический результат, достигаемый заявленным решением, заключается в упрощении конструкции дифференциала колесных шасси и ее изготовления.
Технический результат достигается тем, что в колесном шасси, включающем дифференциал, кинематически связанный с полуосями, содержащий корпус, выполненный в виде чашки с расположенными в ней соосно-внутренней звездочкой и сухарями, установленными в два ряда и скользящими по поверхности внутренней звездочки, согласно полезной модели внутренняя звездочка выполнена в виде двух частей, каждая из которых в поперечном сечении имеет свою наружную поверхность в форме «храповика», расположенных зеркально относительно друг друга, образуя с чашкой клиновидные щели, в которых расположены сухари, а сухари выполнены бочкообразной формы.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 приведено схематично колесное заднеприводное шасси, вид сверху; на фиг.2 приведено схематично колесное полноприводное шасси, вид сверху; на фиг.3 приведен схематично дифференциал, местный вид I на фиг.2; на фиг.4 - тоже, при движении шасси вперед, в разрезе по А-А, на фиг.3; на фиг.5 - тоже, при движении шасси вперед, в разрезе по Б-Б, на фиг.3; на фиг.6 - тоже, при движении шасси назад, в разрезе по А-А, на фиг.3; на фиг.7 - тоже, при движении шасси назад, в разрезе по Б-Б, на фиг.3.
Колесное шасси включает раму 1 с шарнирами 2, на которой расположены двигатель 3, сцепление 4, коробка передач 5. В раме 1 закреплены ось 6, полуось 7 и полуось 8, на которых установлены колеса 9. Причем на оси 6 колеса 9 закреплены с возможностью вращения, на полуоси 7 колесо 9 закреплено жестко. На полуоси 8 колесо 9 закреплено жестко. Коробка передач 5 кинематически связана с главной передачей 10 и дифференциалом 11, который в свою очередь кинематически связан с полуосью 7 и полуосью 8. Дифференциал 11 (фиг.3) содержит корпус, выполненный в виде чашки 12 и крышки 13. На крышке 13 закреплена ведомая шестерня (не показана) главной передачи 10. В чашке 12 расположена соосно в ней внутренняя звездочка 14 и сухари 15, установленные в два ряда и скользящие по поверхности внутренней звездочки 14, причем внутренняя звездочка 14 выполнена в виде двух частей 16 и 17, каждая из которых в поперечном сечении имеет свою наружную поверхность в форме «храповика», расположенных зеркально относительно друг друга, образуя с чашкой 12 клиновидные щели 18, в которых расположены сухари 15. Сухари 15 выполнены в виде бочкообразных роликов (фиг.3).
Колесное шасси работает следующим образом. В момент начала движения с места (фиг.4 и фиг 5.) вращение от двигателя 3, через сцепление 4, коробку передач 5, главную передачу 10, корпус в виде чашки 12 дифференциала 11 и полуось 8 передается на колесо 9 и колесное шасси начинает движение. При этом колеса 9 на оси 6 и полуоси 7 вращаются в режиме ведомых колес. Сухари 15 в клиновидных щелях 18 частей 16 и 17, внутренней звездочки 14 дифференциала 11 свободно перемещаются.
При прямолинейном движении заднеприводного шасси по ровной дороге колеса 9 проходят одинаковое расстояние пути. Колесо 9, закрепленное жестко на полуоси 8 работает как ведущее, а колеса 9, закрепленные на оси 6 и полуоси 7, работают как ведомые, т.е сухари 15 выкатываются из узких частей клиновидных июлей 18 и свободно вращаются (фиг.1).
При прямолинейном движении полноприводного шасси по ровной дороге колеса 9, закрепленные жестко на обеих полуосях 8, работают как ведущие, а колеса 9, закрепленные на обеих полуосях 7, работают как ведомые т.е. сухари 15 выкатываются из узких частей клиновидных щелей 18 и свободно вращаются (фиг.2).
При прямолинейном движении заднеприводного шасси по неровной дороге колесо 9, закрепленное жестко на полуоси 8 работает как ведущее (фиг.1), обеспечивая движение колесного шасси. Колеса 9, установленные на оси 6 и полуосях 7 и 8, из-за разного сопротивления качению на скользкой или неровной дороге, встречают разные сопротивления и проходят разные пути. При увеличении сопротивления вращению внутренней звездочки 14 ее вращение будет замедляться относительно чашки 12. Звездочка 14 увлекает за собой сухари 15, части 16, тем самым закатывая их в узкую часть клиновидной щели 18 и заклинивает их там. Образуется жесткое соединение чашки 12 и внутренней звездочки 14, внутреннее колесо 9, установленное на полуоси 7, становится ведущим. При этом сухари 15 части 17 внутренней звездочки 14 выкатываются из узких частей клиновидных щелях 18 и свободно вращаются. При уменьшении сопротивления вращению колес 9 вращение внутренней звездочки 14 будет ускоряться относительно чашки 12. Звездочка 14 увлекает за собой сухари 15, части 16, тем самым выкатывая их из узкой части клиновидной щели 18 и расклинивает их там. В результате обеспечивается разная скорость вращения и качения без проскальзывания и буксования колес 9 при движении по неровной дороге.
При прямолинейном движении полноприводного шасси по неровной дороге колеса 9, закрепленные жестко на полуосях 8 работают как ведущие (фиг.2), обеспечивая движение колесного шасси. Колеса 9, установленные на полуосях 7 и 8, из-за разного сопротивления качению на скользкой или неровной дороге, встречают разные сопротивления и проходят разные пути. При увеличении сопротивления вращению внутренней звездочки 14 ее вращение будет замедляться относительно чашки 12. Звездочка 14 увлекает за собой сухари 15, части 16, тем самым закатывая их в узкую часть клиновидной щели 18, заклинивает их там. Образуется жесткое соединение чашки 12 и внутренней звездочки 14, внутреннее колесо 9, установленное на полуоси 7, становится ведущим. При этом сухари 15 части 17 внутренней звездочки 14 выкатываются из узких частей клиновидных щелях 18 и свободно вращаются. При уменьшении сопротивления вращению колес 9 вращение внутренней звездочки 14 будет ускоряться относительно чашки 12. Звездочка 14 увлекает за собой сухари 15, части 16, тем самым выкатывая их из узкой части клиновидной щели 18 и расклинивает их там. Обеспечивается разная скорость вращения и качения без проскальзывания и буксования колес 9 при движении по неровной дороге.
При повороте заднеприводного шасси внутреннее по отношению к центру поворота колесо 9, встречающее большее сопротивление движению, чем наружное колесо 9, вращается медленнее, и вместе с ним замедляет свое вращение внутренняя звездочка 14 (фиг.3). При повороте колесного шасси внутреннее по отношению к центру поворота колесо 9 связанное полуосью 7 (фиг.2) с внутренней звездочкой 14 дифференциала 11 двигается по меньшему радиусу, чем колесо, связанное с постоянно ведущей полуосью 8 и чашкой 12 дифференциала 11. Следовательно, частота вращения внутреннего колеса 9 меньше, а это значит, внутренняя звездочка 14 будет проворачиваться относительно чашки 12, увлекая за собой сухари 15, тем самым выкатывая их из узкой части клиновидной щели18 (фиг.7). Жесткое соединение размыкается, и внутреннее колесо 9 становится ведомым. Вторая часть 17 внутренней звездочки 14 при этом в работу вступать не будет, так как основное направление вращение колеса будет постоянно выкатывать сухари 15 из клиновидной щели 18 (фиг.5).
При повороте в другую сторону внутренним по отношению к центру поворота будет то колесо 9, которое соединено с постоянно ведущей полуосью 8 и чашкой 12 дифференциала 11. Наружное по отношению к центру поворота колесо 9 будет двигаться по большему радиусу, его частота вращения будет выше частоты вращения внутреннего колеса 9. Следовательно, внутренняя звездочка 14 будет проворачиваться по ходу движения относительно чашки 12, увлекая за собой сухари 15, тем самым выкатывая их из узкой части клиновидной щели 18 (фиг.7). Жесткое соединение размыкается, и наружное колесо 9 становится ведомым. Сухари 15, находящиеся в части 17 звездочки 14, выкатываются из узких частей клиновидных щелях 18 и свободно вращаются в течение всего времени маневра.
При повороте полноприводного шасси (фиг.2) работа межколесных дифференциалов аналогична работе дифференциала заднеприводного шасси (фиг.1).
При движении заднеπриводного колесного шасси задним ходом коробка передач 5 обеспечивает вращение полуоси 8 (фиг.1) в обратную сторону. Крутящий момент, передающийся от двигателя на полуоси 8 и закрепленные на них колеса 9, будет направлен тоже в обратную сторону, обеспечивая движение колесного шасси задним ходом. Колеса 9 установленные на полуоси 7 и оси 6 при прямолинейном движении задним ходом являются ведомыми. В случае осуществления криволинейного движения при движении задним ходом или возникновении разных сопротивлений вращению колес 9 на неровной дороге или на скользких ее участках колеса 9, закрепленные на полуосях 7 становятся тоже ведущими. Обеспечивается изменение состояния колес 9 из ведомых в ведущие за счет конструкции внутренней звездочки 14, которая выполнена виде двух частей 16 и 17, зеркально расположенных относительно друг друга.
Поскольку при движении колесного шасси вперед, при увеличении сопротивления движению, заклиниваются сухари 15, части 16, внутренней звездочкой 14, то при движении назад корпус в виде чашки 12 соединенный с ведущей полуосью 8 вращается в обратную сторону (фиг.1) и корпуса в виде чашек 12, соединенные с ведущими полуосями 8вращаются в обратную сторону (фиг.2). При увеличении сопротивления движению колес 9 заклиниваются сухари 15 части 17 внутренней звездочкой 14 по аналогии с движением шасси вперед. При этом сухари 15 части 16 внутренней звездочки 14 выкатываются из узких частей клиновидных щелях 18 и свободно вращаются.
При движении полноприводного колесного шасси задним ходом коробка передач 5 обеспечивает вращение обеих полуосей 8 (фиг.2) в обратную сторону. Крутящий момент, передающийся от двигателя на полуоси 8 и закрепленные на них колеса 9, будет направлен тоже в обратную сторону, обеспечивая движение колесного шасси задним ходом. При этом работа межколесных дифференциалов аналогична работе дифференциала заднеприводного шасси (фиг.1).
В случае если колесо 9 на полуоси 7 и колесо 9 на полуоси 8 подвергаются разному сопротивлению качению, то крутящий момент на колесе 9 на полуоси 8 будет подаваться без изменения величины, а колесо 9 на полуоси 7 будет в зависимости от сопротивления качению со стороны дороги, постоянно обеспечивая одинаковый крутящий момент на колеса 9. Таким образом, исключается вредное перераспределение величины крутящего момента между колесами.
Применение полезной модели позволит упростить конструкцию дифференциального механизма, упростить его изготовление, снизить его материалоемкость, а также предотвратить перераспределение величины крутящего момента между колесами, т.е. исключить операцию блокировки или самоблокировки дифференциала.