МОСТ ВЕДУЩИЙ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к области автомобиле- и тракторостроения, машиностроения, транспорта.
К наиболее близким аналогам полезной модели можно отнести ведущий мост HL2/11, HL2/13, HL4/28, HL4/29, HL4/05 «Mercedes-Benz» [Pont. // Revue Technique Diesel №156, стр.62-65; Pont. // Revue Technique Diesel №166, стр.59-62; Грузовые автомобили Mercedes-Benz LK, инструкция по эксплуатации и техническому обслуживанию, руководство по ремонту, каталог деталей / Сизов М.П., Евсеев Д.И. - СПб.: ООО «Диез», 2006. - 448 с.], Scania R770 [Pont. // Revue Technique Diesel №234, стр.73-77], патент РФ №29881 МКИ В60К 17/32, опубл. 10.06.2003.
Конструкции ведущих мостов HL4/28, HL4/29 «Mercedes-Benz» имеют тип картера ведущего моста «Спайсер» (т.е. картер ведущего моста образован картером главной передачи, а кожухи полуосей в него запрессованы), используется двухопорная установка ведущей шестерни. Ведомая шестерня при помощи крепления фланцевого типа установлена на левой чашке дифференциала. Повышение жесткости конструкции в указанных мостах данного производителя достигается установкой упорного винта, ограничивающего перемещения ведомого колеса при передаче максимального момента (максимальную деформацию колеса). В мостах используется симметричный, шестеренчатый тип дифференциала, с возможностью его принудительной блокировки, имеющей пневмопривод. Блокировка осуществляется за счет соединения полумуфты включения блокировки, находящейся на шлицах полуоси, с полумуфтой, находящейся на правой чашке дифференциала при помощи кулачков, расположенных на торцах этих полумуфт. Под давлением воздуха поршень блокировки перемещается и воздействует через распорную трубку на подвижную полумуфту, которая входит в зацепление с полумуфтой, расположенной на чашке дифференциала. Для регулировки подшипников ведущей шестерни используется два полукольца. Преднатяг подшипников дифференциала обеспечивается при помощи специальных регулировочных гаек.
К недостаткам данной конструкции ведущего моста можно отнести использование упорного винта; регулировка преднатяга подшипников дифференциала при помощи гаек, поскольку в них всегда присутствуют или возникают в процессе эксплуатации зазоры; большая нагруженность правого подшипника дифференциала по сравнению с левым.
В мостах автомобилей Scania (R560, R642, R660, R770 и др.) используется тип картера ведущего моста «Банжо» (т.е. картер ведущего моста образован балкой моста, к которой отдельно крепится картер главной передачи) с двухопорной установкой ведущей шестерни. Наружные кольца конических подшипников ведущей шестерни установлены в отдельном картере главной передачи. Ведомая шестерня при помощи крепления фланцевого типа установлена на левой чашке дифференциала. В этих мостах также используется симметричный, шестеренчатый тип дифференциала, с возможностью его принудительной блокировки. Она осуществляется за счет соединения подвижной полумуфты, расположенной на левой чашке дифференциала, с левой полуосевой шестерней. В приводе используется рабочий цилиндр с механизмом вытяжного типа, включающим поршень, его направляющую и вилку, соединенную с подвижной полумуфтой.
Недостатком конструкции мостов автомобилей Scania является использования типа картера «Банжо», поскольку эта конструкции картера менее жесткая, чем «Спайсер», что приводит к повышенному шуму при работе моста и увеличению вероятности нарушения регулировок шестерен главной передачи и дифференциала.
Смазка деталей дифференциала в мостах HL2/11, HL2/13, HL4/28, HL4/29, HL4/05; R770 и других осуществляется масляным туманном через отверстия в его корпусе, дополнительных приспособлений для смазки этих деталей нет.
Патент РФ №29881 МКИ В60К 17/32, опубл. 10.06.2003, относящийся к ведущему мосту транспортного средства, который содержит угловую передачу, состоящую из ведущей шестерни и ведомого зубчатого колеса, одновременно закрепленного на корпусе дифференциала и его крышке. В данном мосту присутствуют следующие недостатки. Во-первых, здесь предложено консольное расположение ведущей шестерни, которое всегда с точки зрения жесткости установки хуже, чем двухопорное. Во-вторых, произведена установка конических роликовых подшипников ведущей шестерни, являющихся ее опорами, в разных деталях. Один подшипник установлен в картере главной передачи, а другой - в муфте подшипников, соединенной болтовым соединением с картером главной передачи. Это решение приводит к использованию большего количества деталей в мосту, к дополнительной точной обработке наружных и внутренних поверхностей муфты подшипников (стакана), что важно для обеспечения необходимой соосности деталей, т.е. повышению трудоемкости изготовления деталей моста, а также данное решение приводит к дополнительному снижению жесткости установки ведущей шестерни, поскольку разъемное резьбовое соединение деталей выполняется с зазором. Известно, что снижение жесткости установки способствует повышению вероятности нарушения регулировок шестерен главной передачи, а значит, приводит к уменьшению срока их службы или к дополнительному обслуживанию (увеличению трудоемкости обслуживания).
В качестве прототипа принят ведущий мост автомобиля Renault Midlum [Ponts. // Revue Technique Diesel №228, стр.67-72, - см. приложение к заявке], включающий картер, главную передачу с двухопорной установкой ведущей шестерни, шестеренчатый симметричный дифференциал с чашкой и крышкой, к которым одновременно осуществлено бесфланцевое крепление ведомого колеса, имеющий принудительную блокировку дифференциала с пневмоприводом, поршень которой воздействует на элемент включения блокировки, и систему смазки.
В ведущих мостах Renault Midlum используется тип картера «Спайсер» и двухопорное расположение ведущей шестерни. Наружные кольца конических подшипников установлены в муфте, закрепленной на картере ведущего моста. Крепление ведомой шестерни зубчатого венца осуществляется сразу к двум чашкам дифференциала. В мостах используется симметричный, шестеренчатый тип дифференциала, с возможностью его принудительной блокировки, имеющей пневмопривод. Смазка деталей дифференциала в мостах Renault Midlum осуществляется масляным туманном через отверстия в его корпусе, дополнительных приспособлений для смазки этих деталей нет. Привод блокировки включает в себя рабочий цилиндр с поршнем, причем рабочий цилиндр крепится к картеру моста при помощи болтов, направляющую поршня и вилку включения блокировки, воздействующую на полумуфту, соединенную с полуосью. Блокировка осуществляется за счет соединения полумуфты включения блокировки, находящейся на шлицах полуоси, с полумуфтой, расположенной на правой чашке дифференциала при помощи кулачков, расположенных на торцах полумуфт.
В данной конструкции устранены часть недостатков, присущих мостам Mercedes-Benz. Но, на наш взгляд, существенным недостатком этого моста является то, что необходимо дополнительно изготовить муфту подшипников (стакан), а все ее внутренние и наружные поверхности требуется выполнять с высокими степенями точности для обеспечения соосности, что приводит к повышению трудоемкости изготовления деталей моста, а также к снижению жесткости установки ведущей шестерни.
Кроме того, в конструкциях мостов Renault Midlum, для обеспечения блокировки дифференциала необходимо изготавливать две полумуфты блокировки, что приводит к увеличению деталей в мосту.
Крепление рабочего цилиндра к картеру моста при помощи болтов приводит к уменьшению жесткости конструкции привода блокировки.
Как уже отмечалось, уменьшение жесткости в конструкции моста приводит к уменьшению срока службы шестерен главной передачи и увеличению трудоемкости его обслуживания.
Эти недостатки устраняются предлагаемыми решениями.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является совершенствование конструкции ведущего моста транспортного средства, заключающееся в уменьшение трудоемкости его обслуживания.
Технический результат - повышение жесткости главной передачи, дифференциала и механизма привода, более надежная подача смазки к трущимся поверхностям дифференциала и механизма блокировки.
Этот технический результат достигается тем, что в мосту ведущем транспортного средства, включающем картер, главную передачу, с двухопорной установкой ведущей шестерни, шестеренчатый симметричный дифференциал с чашкой и крышкой, к которым одновременно осуществлено бесфланцевое крепление ведомого колеса, имеющем принудительную блокировку дифференциала с пневмоприводом, поршень которой воздействует на элемент включения блокировки, и систему смазки, передняя опора ведущей шестерни выполнена в виде двух роликовых подшипников одинакового типоразмера, установленных непосредственно в картер, в который запрессованы кожухи полуосей, в чашке или крышке дифференциала выполнены полые ребра жесткости, имеющие полости с отверстиями, используемыми в качестве элементов системы смазки деталей дифференциала и его блокировки, расположенные на диаметрально противоположных сторонах, чашка имеет шлицевое соединение с муфтой включения блокировки и полость, в которой осуществлено соединение кулачков полуосевой шестерни и муфты включения блокировки вилкой, установленной на оси поршня принудительной блокировки, и взаимодействующей с муфтой включения блокировки, а поршень установлен в полости над местом запрессовки кожуха полуоси со стороны чашки дифференциала; вилка механизма блокировки непосредственно взаимодействует с муфтой включения блокировки или взаимодействует через упорный подшипник.
Задача решена путем создания двух полых ребер жесткости в чашке или крышке дифференциала с отверстиями, расположенных на диаметрально противоположных сторонах чашки и исполняющих роль ковшей. При вращении корпуса дифференциала масло поступает не только к деталям дифференциала, а одновременно, и к деталям механизма блокировки, в том числе, упорному подшипнику, назначением которого является уменьшение износа вилки включения блокировки дифференциала.
Чашка дифференциала также используется при решении задачи обеспечения принудительной блокировки дифференциала, поскольку именно в ней выполнена полость, в которой происходит соединение кулачков соответствующей полуосевой шестерни и муфты включения блокировки. Данная полость имеет местные углубления и в ней нет радиальных отверстий, поэтому при эксплуатации транспортного средства частицы износа зубьев блокировки будут в ней накапливаться, а не попадать в общую масляную ванну, что тоже способствует увеличению ресурса шестерен главной передачи. Кроме того, на внутренней части чашки дифференциала имеются шлицы, по которым при включении водителем блокировки перемещается муфта включения механизма блокировки для соединения с кулачками соответствующей полуосевой шестерни.
Предлагаемая конструкция ведущего моста транспортного средства представлена на продольном (фиг.1) и вертикальном (фиг.2) разрезах, включающих картер 1, главную передачу, с двухопорной установкой ведущей шестерни 2, шестеренчатый симметричный дифференциал с чашкой 3 и крышкой 4, к которым одновременно осуществлено бесфланцевое крепление ведомого колеса 5, имеющий принудительную блокировку дифференциала с пневмоприводом и систему смазки,
Данный ведущий мост имеет тип картера «Спайсер», т.е. несущий картер 1 ведущего моста образован картером главной передачи, а кожухи 6 полуосей 7 в него запрессованы.
Ведущая шестерня 2 имеет двухопорное расположение. Ее задней опорой является роликовый подшипник 8 с короткими цилиндрическими роликами, а передней опорой - два радиально упорных роликовых подшипника 9. Для увеличения жесткости конструкции наружные кольца роликовых подшипников установлены непосредственно в картер 1 ведущего моста. Подшипники 9 имеют одинаковый типоразмер. Для передачи осевой нагрузки, возникающей в зацеплении, служит гайка 10, установленная в картере 1. Внутренние кольца подшипников 9 удерживаются фланцем 11 при помощи шайбы 12 и гайки 13. Для предотвращения вытекания масла из картера в гайке 10 установлена манжета 14. Преднатяг подшипников 9 ведущей шестерни 2 регулируется полукольцами 15. Расстояние между внутренними кольцами подшипников 9 обеспечивается втулкой 16.
Преимуществом данного способа установки ведущей шестерни является высокая жесткость вала ведущей шестерни 2, поскольку можно использовать подшипники 9 большого размера, диаметры наружных колец которых больше наружного диаметра шестерни, и как следствие, иметь шейку вала под подшипники большего диаметра. Кроме того, поскольку подшипники 9 одинакового типоразмера, упрощается технологическая обработка вала ведущей шестерни и картера ведущего моста.
Ведомое колесо 5 установлено сразу на чашку 3 и крышку 4 дифференциала, образующих его корпус. Это существенно повышает жесткость установки шестерен главной передачи и позволяет исключить из конструкции упорный винт для ведомой шестерни, который используется в мостах других транспортных средств.
Дифференциал симметричный, шестеренчатый, установлен на одинаковых роликовых конических подшипниках 17. Регулировка зацепления шестерен главной передачи по высоте зубьев и предварительный натяг подшипников 17 осуществляется регулировочными кольцами 18, обеспечивающими высокую надежность и стабильность выполненных регулировок в процессе эксплуатации, что важно для создания большого ресурса деталей.
Конструкция шестеренчатого симметричного дифференциала и принцип его работы широко освещены в технической литературе. Данный шестеренчатый дифференциал состоит из следующих деталей: чашки 3 и крышки 4 дифференциала, четырех сателлитов 19, установленных на крестовине 20 дифференциала и входящих в зацепление с шестернями 21 и 22 полуосей 7 заднего моста. Между чашкой 3, крышкой 4 и сателлитами 19 для повышения долговечности деталей установлены опорные шайбы 23 сателлитов 19. Для этой же цели, между чашкой 3 и крышкой 4 и соответствующими шестернями 21, 22 полуосей 7 расположены опорные шайбы 24. Повышение срока службы чашки 3 и крышки 4 дифференциала и опорных шайб 23, 24 осуществляется путем непрерывной подачи масла к трущимся поверхностям опорных шайб 23 и 24 через каналы в шестернях 21 и 22, а также в зазоры между сателлитами 19 и крестовиной 20. Способ подвода масла к деталям шестеренчатого дифференциала, т.е. к опорным шайбам 23 и 24, а также к коническим парам 19, 21 и 19, 22 отличается от аналогов конструкций и будет рассмотрен ниже. В дальнейшем описании, там, где это не вызывает противоречий и двоякого толкования, детали 19, 20, 21, 22, 23, 24 для сокращенной записи будут называться деталями шестеренчатого дифференциала.
Чашка 3 и крышка 4 дифференциала предварительно соединяются и центрируются между собой при помощи нижних призонных болтов 25 и крестовины 20, т.к. она имеет плотную посадку в корпусе дифференциала. Крепление ведомого колеса 5 бесфланцевого типа осуществляется при помощи верхних болтов 26.
В разработанной конструкции ведущего моста используется оригинальная чашка 3 дифференциала, внешний вид которой представлен на фиг.3 и фиг.4, вследствие чего корпус дифференциала выполнен несимметричной конструкции. Это позволяет обеспечить следующие технические решения:
1) установить наружное кольцо соответствующего конического подшипника 17 дифференциала в стенке опоры заднего подшипника 8 ведущей шестерни 2;
2) организовать механизм блокировки дифференциала путем соединения соответствующей полуосевой шестерни 22, представленной на фиг.5, и имеющий на торце кулачки со скосами α, отдельно показанные на фиг.6, с муфтой 27 включения блокировки дифференциала, представленной на фиг.7, и имеющей ответные выступы (кулачки) с аналогичными скосами под углом α, показанные на фиг.8 Соединение муфты 27 включения блокировки с полуосевой шестерней 22 отличается от прототипа, поскольку там блокировка осуществляется двумя полумуфтами, одна из которых соединена с чашкой дифференциала, а другая с полуосью. Следовательно, предложенное нами техническое решение позволяет уменьшить количество деталей механизма блокировки. Кроме того, имеются принципиальные отличия в остальных элементах и деталях блокировки, описание которых будет представлено ниже.
3) близкий ресурс левого и правого подшипников дифференциала, поскольку расстояния от сил, возникающих в зацепление шестерен, до подшипников 17 может быть выбрано одинаковым.
4) смазку деталей шестеренчатого дифференциала, шлицевого соединения чашки дифференциала 3 с муфтой 27 блокировки, а также упорного подшипника 28 в приводе блокировки дифференциала. Данное техническое решение осуществляется за счет использования ребер жесткости на чашке 3 и крышке 4 дифференциала в качестве элементов системы смазки дифференциала.
Рассмотрим конструкцию чашки 3 дифференциала (фиг.3, фиг.4). Снаружи на ней имеются ребра жесткости А и Б. Ребра А - два широких, больших по наружному диаметру, полых ребра, расположенных противоположно и выполняющих роль ковшей, зачерпывающих масло из картера ведущего моста для смазки деталей дифференциала и механизма блокировки. Ребра Б - четыре узких ребра, меньших по наружному диаметру, служащих только для увеличения жесткости конструкции.
Работа ведущего моста происходит следующим образом. Ведущая шестерня 2 при ее вращении приводит во вращение ведомое зубчатое колесо 5, а вместе с ним корпус дифференциала, состоящего из чашки 3 и крышки 4. С корпуса дифференциала вращение передается на крестовину 20, сателлиты 19, откуда на полуосевые шестерни 21, 22, которые в свою очередь вращают полуоси 7, являющиеся приводом колес транспортного средства.
При вращении корпуса дифференциала масло через отверстия в широких ребрах жесткости А попадает вовнутрь чашки 3 дифференциала. Далее по канавкам с внутренней стороны чашки 3 и крышки 4 дифференциала масло подается к сателлитам 19, крестовине 20, полуосевым шестерням 21 и 22, опорным шайбам 23 и 24. Кроме того, в чашке 3 выполнен канал для подвода масла к шлицевому соединению ее с подвижной муфтой включения блокировки. Оттуда через шлицевые соединения и радиальные отверстия в муфте 27 включения блокировки масло поступает для смазки подшипника 28 блокировки дифференциала. Обратно в картер масло возвращается через радиальные отверстия в хомуте 29.
Блокировка дифференциала включается водителем на полностью остановленном транспортном средстве. Привод блокировки дифференциала пневматический. Сжатый воздух воздействует на поршень 30 (фиг.2), установленный на оси 31 механизма блокировки дифференциала, который при этом перемещается влево. С другой стороны на оси 31 установлена вилка 32 включения механизма блокировки дифференциала, которая через хомут 29 воздействует на упорный подшипник 28. Упорный подшипник 28, позволяющий предотвратить износ вилки 32, одним кольцом установлен на муфте вилки 33 механизма блокировки дифференциала, удерживаемой на муфте 27 включения блокировки дифференциала упругим кольцом 34, а другим - непосредственно на муфте 27 включения блокировки дифференциала. Таким образом, при перемещении поршня 30 влево вместе с ним перемещаются ось 31, вилка 32, упорный подшипник 28 и муфта 27 включения блокировки, связанная шлицевым соединением с чашкой 3 дифференциала, до соединения с соотвествующей полуосевой шестерней 22, при помощи кулачков, расположенных на торцах муфты 27 и шестерни 22. На кулачках (фиг.6, фиг.8) имеются скосы под углом α, при передаче крутящего момента на которых возникают осевые силы, стремящиеся вывести муфту 27 включения блокировки из зацепления. Угол подбирается таким образом, чтобы при передаче крутящего момента, равного 2/3 от разрушающего для полуоси, муфта 27 включения блокировки полностью выходила их зацепления и блокировка автоматически выключалась, чем обеспечивается ограничение крутящего момента, передаваемого на ведущее колесо.
При выключении блокировки водителем происходит уменьшение давления воздуха в полости с правой стороны поршня 30 (фиг.2). Под действием пружины 35, одновременно с поршнем 30, вправо перемещаются вилка 32, упорный подшипник 28 и муфта 27 включения блокировки. Для регулирования хода муфты 27 включения блокировки в приводе используется набор регулировочных колец 36.
Таким образом, расширяется арсенал технических средств, т.е. ведущих мостов транспортных средств, имеющих высокий ресурс работы, позволяющих за счет использования принудительной блокировки дифференциала, повысить проходимость автомобиля на опорных поверхностях с низкой несущей способностью или недостаточными сцепными свойствами.