механизм блокировки дифференциала транспортного средства

Формула изобретения

Механизм блокировки дифференциала транспортного средства, содержащий блокирующее устройство, управляющий орган, отличающийся тем, что в блокирующем устройстве и управляющем органе использованы элементы стояночной тормозной системы, включающие рычаг управления стояночной тормозной системой, храповой механизм, гибкую тягу, тормозные колодки, тормозные барабаны, жестко соединенные с полуосевыми шестернями дифференциала, причем рычаг управления стояночной тормозной системой кинематически связан с храповым механизмом с возможностью фиксации и жестко соединен с осью, установленной на опорах с возможностью вращения, при этом на оси посредством шлицевого соединения установлены с возможностью осевого перемещения и введения в электромагнит сцепные муфты, кинематически связанные со шлицами поворотных рычагов, которые соединены гибкой тягой с тормозными колодками, кинематически связанными с тормозными барабанами, при этом возвратные пружины установлены между сцепной муфтой и электромагнитом, установленным жестко на кузове транспортного средства и электрически соединенным с переключателем, первый выход которого соединен с первым входом, а второй выход - со вторым входом электромагнита.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в транспортных средствах повышенной проходимости.

Известен самоблокирующийся дифференциал повышенного трения автомобиля ГАЗ-66 (технический паспорт автомобиля ГАЗ-66), призванный блокировать привод колес ведущего моста при буксовании за счет использования момента трения между полуосевыми шестернями, компенсирующего разность крутящих моментов на полуосях, возникающую за счет разности моментов сил сцепления колес с дорожным покрытием. Недостатком этого дифференциала является то, что по причине неизбежного межколесного кинематического рассогласования привод оказывается заблокированным практически в течение всего периода движения машины, что приводит к непроизводительным затратам энергии, износу ходовой части и привода. Ухудшаются управляемость и устойчивость транспортного средства при движении по асфальту. Это связано с тем, что на отстающем колесе момент в несколько раз больше и оно стремится как бы "вытолкнуть" автомобиль из поворота, увеличивается расход топлива.

Известны также дифференциалы с полной блокировкой, имеющие муфту, жестко соединяющую (блокирующую) корпус дифференциала и полуосевую шестерню. Привод муфты может быть механический, гидравлический, а управление блокировкой осуществляется водителем (блокировка межосевого дифференциала на ВАЗ-21213, ВАЗ-2121, Ершов Б.В. изд. "Вища школа", Киев, 1985 г.), после преодоления труднопроходимого участка водителю необходимо сразу отключить блокировку, что требует от него дополнительного внимания, иначе на шины и трансмиссию будут действовать избыточные нагрузки, а автомобиль будет хуже управляем.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является устройство "самоблокирующийся дифференциал колесного транспортного средства" (Патент РФ №2162974, F 16 Н 48/30, 10.02.01 г. Бюл. №4), содержащее дифференциальную передачу, центральные колеса которой жестко соединены с полуосями ведущих колес, и блокирующее устройство, которое включает сцепную муфту и управляющий орган. Управляющий орган состоит из датчиков угловой скорости и схемы измерения частного отделения угловых скоростей и сравнения его с заданным критическим значением, которое подсчитывается по формуле. Выход упомянутой схемы через выпрямитель подключен к сервоприводу. Ведущая полумуфта сцепной муфты соединена с водилом дифференциальной передачи. Ее ведомая полумуфта установлена на шлицах одной из полуосей с возможностью осевого перемещения и кинематически связана с сервоприводом. Недостатком данного устройства является сложность конструкции, так как в состав устройства входят схемы измерения частного от деления угловых скоростей и сравнения его с заданным критическим значением, усилитель, реле времени, сервопривод, сцепная муфта. В связи со сложностью конструкции устройство имеет низкие эксплуатационные качества. К недостаткам этого самоблокирующего дифференциала колесного транспортного средства следует отнести также то, что блокировка дифференциала осуществляется в дискретном режиме, при этом продолжительность блокировки определяется параметрами реле времени. Если сложный участок не закончился, то начинается буксование, после чего сигналы от датчиков угловой скорости включают механизм блокировки дифференциала снова. Этот процесс происходит до окончания сложного участка дороги. Такой режим работы дифференциала снижает эффективность блокировки, что отрицательно сказывается на уровне проходимости транспортного средства.

Цель изобретения - упрощение конструкции, а следовательно, повышение эксплуатационных качеств.

Поставленная цель достигается тем, что в блокирующем устройстве и управляющем органе использованы элементы стояночной тормозной системы, включающие рычаг управления стояночной тормозной системой, храповой механизм, гибкую тягу, тормозные колодки, жестко соединенные с полуосевыми шестернями дифференциала, причем рычаг управления стояночной тормозной системой кинематически связан с храповым механизмом с возможностью фиксации и жестко соединен с осью, установленной на опорах с возможностью вращения, при этом на оси выполнены шлицевые соединения и установлены с возможностью осевого перемещения и введения в электромагнит сцепные муфты, кинематически связанные со шлицами поворотных рычагов, которые соединены гибкой тягой с тормозными колодками, кинематически связанными с тормозными барабанами, при этом установлены возвратные пружины между сцепными муфтами и электромагнитом, установленным жестко на кузове транспортного средства и электрически соединенным с переключателем, первый выход которого соединен с первым входом, а второй выход - со вторым входом электромагнита

На фиг.1 схематично показан механизм блокировки дифференциала, который содержит блокирующее устройство, содержащее тормозной барабан 8, жестко соединенный с полуосью 7 и полуосевой шестерней 13, тормозные колодки 9, соединенные гибкой тягой 17 с поворотным рычагом 20; на фиг.2 - электросхема переключателя.

Управляющий орган содержит рычаг 27 управления стояночной тормозной системой, кинематически связанный с храповым механизмом (зубчатый сектор 24, собачка 25, тяга управления собачкой 26) с возможностью фиксации и жестко соединенный с осью 28, установленной на опорах 19 с возможностью вращения, при этом на оси 28 выполнены шлицевые соединения и установлены с возможностью осевого перемещения и ведения в электромагнит сцепные муфты 21, кинематически связанные со шлицами поворотных рычагов 20 и оси 28. При этом возвратная пружина 23 установлена между сцепной муфтой 21 и электромагнитом 22, установленным жестко на кузове транспортного средства.

Механизм блокировки дифференциала работает следующим образом.

Ситуация 1. Маневрирование без буксования.

Переключатель находится н нейтральном положении, электрический ток в обмотке электромагнита 22 отсутствует. Сцепные муфты 21 под воздействием возвратной пружины 23 находятся в зацеплении с поворотным рычагом 20, соединяя его с помощью шлицевого соединения с осью 28.

При повороте рычага 27 управления стояночной тормозной системой его вращение через ось 28, сцепные муфты 21, поворотные рычаги 20, гибкие тяги 17 передается тормозным колодкам 9, механизм блокировки дифференциала при этом работает в режиме ручного тормоза.

Ситуация 2. Сложные дорожные условия движения.

Буксование, например буксует левое ведущее колесо. Переключатель устанавливается в соответствующее положение, о чем сигнализирует контрольная лампа, на обмотку электромагнита 22 подается ток, электромагнит 22, преодолевая усилие возвратной пружины 23, втягивая сцепную муфту 21, освобождая поворотный рычаг 20 правого колеса. Усилие рычага 27 управления стояночной тормозной системой передается только тормозным колодкам 9 левого колеса, которые через тормозной барабан 8, жестко соединенный с полуосью 7 и полуосевой шестерней 13 дифференциала, частично его блокируют. При этом величина крутящего момента, передаваемая главной передачей через дифференциальную передачу на отстающее правое колесо, увеличивается, улучшая проходимость транспортного средства.

Принимаем во внимание, что для симметричного дифференциала К_б= =1,

где К_б - коэффициент блокировки,

M ₁ - крутящий момент на отстающем колесе,

М ₂ - крутящий момент на забегающем колесе.

Например, при K_б=3 момент на отстающем колесе (не буксующем) будет в 3 раза больше, чем буксующем (забегающем).

Действительно, заявляемый механизм блокировки дифференциала по сравнению с прототипом конструктивно проще, поскольку не содержит сцепную муфту дифференциала, схему измерения частного от деления угловых скоростей и сравнения его с заданным критическим значением, усилитель, которые являются сложными электронными устройствами. Механизм блокировки блокирует дифференциал на весь период прохождения сложного участка дороги, а не в дискретном режиме, как это имеет место в прототипе, поэтому эффективность работы механизма блокировки выше. Все технические устройства, входящие в механизм блокировки, широко используются в машиностроении, и заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стационарном технологическом оборудовании.