Механизм блокировки дифференциала транспортного средства (варианты)

 

Использование относится к транспортному машиностроению, а именно к устройствам для блокировки дифференциалов транспортных средств. Сущность изобретения: в том, что в механизме блокировки по первому варианту вал связан посредством двух реверсивных обгонных муфт и двух зубчатых рядов с одним выходным звеном дифференциала, а посредством третьего зубчатого ряда - с венцом ведомой шестерни передачи, подводящей ведущий момент к дифференциалу. Таким же образом с одним выходным звеном упомянутый вал связан и по второму варианту, но кроме того, посредством соответствующего зубчатого ряда он связан с другим выходным звеном. По третьему варианту в механизме блокировки каждый из двух валов связан с выходными звеньями посредством соответствующих зубчатых рядов и соответствующей реверсивной обгонной муфты, установленной на каждом из упомянутых валов. По четвертому варианту корпус механизма блокировки установлен коаксиально с выходным звеном и снабжен тормозом, а вал посредством двух реверсивных обгонных муфт и двух зубчатых рядов связан с упомянутым выходным звеном, а посредством третьего зубчатого ряда - с упомянутым венцом. 4 с. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к устройствам для блокировки дифференциалов транспортных средств, и может быть использовано для блокировки межосевых и межколесных дифференциалов.

Известен механизм блокировки дифференциала, использованный в системе блокировки межосевого дифференциала, содержащий автоматическую кулачковую муфту свободного хода, ведущая полумуфта которой связана с корпусом межосевого дифференциала с возможностью осевого перемещения, а ведомая жестко связана с передней полуосью последнего, и устройство принудительного выключения автоматической блокировки (пат. US N 4280583 по М. кл. B 60 K 17/34, 1981).

Недостатком этого механизма блокировки является то, что он не обеспечивает автоматическую блокировку дифференциала в случае возрастания буксования колес заднего моста, что будет приводить к потере скорости движения и производительности транспортного средства. Кроме того, при движении транспортного средства по неровной поверхности механизм блокировки не позволяет колесам переднего моста ускорять свое вращение. В результате возможно возникновение паразитной циркулирующей мощности между ведущими мостами, дополнительно нагружающей ходовую систему, трансмиссию и повышающей износ шин.

Известен механизм блокировки дифференциала, использованный в самоблокирующемся дифференциале транспортного средства, содержащий две обгонные муфты, ведомые элементы которых связаны с соответствующими выходными звеньями дифференциала, а ведущие связаны посредством сепараторов соответствующих подшипников качения с корпусом дифференциала, установленным на этих подшипниках (пат. России N 2009901 по М. кл. B 60 K 17/16, 1994).

Недостатком этого механизма является то, что обеспечиваемая им величина момента блокировки небольшая, так как ограничена силами трения между телами качения подшипников и его кольцами. К тому же, с уменьшением силы сцепления буксующего колеса с дорогой, будет снижаться и величина момента блокировки, а следовательно, и момента, передаваемого на колесо с хорошим сцеплением, потому что будут уменьшаться упомянутые силы трения, зависящие от радиальной нагрузки на подшипник, снижающийся с уменьшением величины крутящего момента, подводимого к корпусу дифференциала, обусловленным снижением момента сопротивления со стороны буксующего колеса. Это будет приводить к потере скорости движения и производительности транспортного средства.

Известен механизм блокировки дифференциала, использованный в ведущем мосту транспортного средства Шубина, содержащий две пары соосно расположенных и связанных друг с другом обгонной муфтой валов, другие концы которых посредством зубчатых рядов постоянного зацепления связаны с соответствующими полуосями, и четыре дополнительные обгонные муфты, посредством которых шестерни зубчатых рядов, размещенные на полуосях, связаны с последними, при этом передаточное отношение одного зубчатого ряда на каждой полуоси меньше передаточного отношения другого зубчатого ряда на этой же полуоси и зубчатого ряда связи конца другого вала с другой полуосью (авт. св. СССР N 1191321 по М. кл. B 60 K 17/16, 17/32, 1985).

Недостатком этого механизма является то, что при использовании его для блокировки межосевого дифференциала не обеспечивается ограничение буксования колес ведущих мостов предельно допустимой величиной. Во-первых, потому, что передаточные отношения зубчатых рядов, связанных между собой сочлененными посредством обгонной муфты валами, не имеют тех оптимальных значений, которые обеспечили бы автоматическую блокировку дифференциала в момент, когда буксование колес одного из ведущих мостов достигает предельно допустимой величины. И во-вторых, потому, что при увеличении буксования колес одного из ведущих мостов, когда при вращении частоты вращения полуоси дифференциала над частотой вращения другой полуоси более допустимой величины наступит блокировка обгонной муфты, сочленяющей один вал, связанный другим концом с большой шестерней, с другим валом, связанным другим концом с малой шестерней, произойдет разблокировка обгонной муфты, установленной на отстающей полуоси и связанной с шестерней, размещенной на этой же полуоси и образующей с упомянутой малой шестерней зубчатый ряд. В результате скорость движения и производительность транспортного средства будут снижаться.

Известен механизм блокировки дифференциала транспортного средства, принятый в качестве прототипа, содержащий два зубчатых ряда постоянного зацепления, ведущие шестерни которых связаны с соответствующими полуосями транспортного средства, а ведомые установлены на валу и связаны с ведущими элементами управляемых реверсивных обгонных муфт, расположенных на последнем, третий зубчатый ряд постоянного зацепления, ведущая шестерня которого связана с венцом ведомой шестерни главной передачи, а ведомая установлена на упомянутом валу и связана с элементом управления в виде втулки с выступами на торцах для взаимодействия с телами качения обгонных муфт (авт. св. СССР N 846329 по М. кл. B 60 K 17/16, 1981).

Недостатком этого механизма является то, что при использовании его для блокировки межосевого дифференциала передаточные отношения зубчатых рядов, ведущие шестерни которых связаны с выходными звеньями дифференциала, не имеют тех оптимальных значений, которые обеспечили бы автоматическую блокировку дифференциала в момент, когда буксирование колес одного из ведущих мостов достигнет предельно допустимой величины. В результате скорость движения и производительность транспортного средства будут снижаться. Кроме того, данный механизм позволяет получать только кратковременную блокировку полуосей, которая будет сопровождаться ударными динамическими нагрузками, возникающими при соединении данным механизмом выходных звеньев дифференциала, вращающихся с разными угловыми скоростями. После кратковременной блокировки следует разблокирование, но если причина повышенного буксования колес одного из ведущих мостов сохраняется, кратковременная блокировка с ударными динамическими нагрузками будет повторяться многократно. Это будет снижать надежность и долговечность узлов транспортного средства. Недостатком данного механизма является также то, что не обеспечивается принудительное отключение его от дифференциала, поэтому при движении транспортного средства по неровному пути возможна блокировка дифференциала механизмом. Это будет сопровождаться возникновением паразитной циркулирующей мощности между ведущими мостами, дополнительно нагружающей ходовую систему, трансмиссию и повышающей износ шин.

Задача изобретения создание механизма блокировки дифференциала транспортного средства, обеспечивающего снижение буксования колес и динамических нагрузок.

Технический результат повышение производительности, надежности и срока службы.

Указанный технический результат достигается тем, что в варианте по п. 1 механизма блокировки дифференциала транспортного средства, содержащего корпус, два зубчатых ряда постоянного зацепления, включающих ведущие шестерни, одна из которых связана с одним из выходных звеньев дифференциала, и ведомые шестерни, размещенные на валу, расположенные на последнем две реверсивные обгонные муфты, из которых одна своим ведущим элементом связана с одной из упомянутых ведомых шестерен, а ведомым элементом с упомянутым валом, третий зубчатый ряд постоянного зацепления, ведомая шестерня которого размещена на том же валу, а ведущая соединена с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи, для передачи ведущего момента к дифференциалу, ведущая шестерня другого из упомянутых первыми двух зубчатых рядов связана с тем же упомянутым выходным звеном, ведомая шестерня третьего зубчатого ряда связана с упомянутым валом, а другая обгонная муфта связана с этим валом своим ведущим элементом, а ведомым с другой ведомой шестерней двух зубчатых рядов, упомянутых первыми, причем зубчатый ряд, связывающий ведущий элемент одной обгонной муфты с выходным звеном дифференциала, выполнен с передаточным отношением, которое больше передаточного отношения третьего зубчатого ряда, а зубчатый ряд, связывающий ведомый элемент другой обгонной муфты с тем же выходным звеном, выполнен с передаточным отношением, меньшим передаточного отношения третьего зубчатого ряда, связывающего упомянутый вал с упомянутым венцом. При этом связь ведомой шестерни третьего зубчатого ряда с валом выполнена посредством фрикционной муфты; зубчатый ряд, ведомая шестерня которого связана с ведущим элементом одной обгонной муфты, выполнен с передаточным отношением, выраженным зависимостью: а другой зубчатый ряд, ведомая шестерня которого связана с ведомым элементом другой обгонной муфты, выполнен с передаточным отношением, выраженным зависимостью: где i₁ и i₂ передаточные отношения зубчатых рядов, связывающих упомянутое выходное звено дифференциала соответственно с ведущим элементом одной и ведомым элементом другой обгонных муфт i передаточное отношение зубчатого ряда, связывающего венец с валом ω_a и ω_д угловые скорости соответственно венца и выходного звена, с которым кинематически связаны обе обгонные муфты; ω₁, ω₂, ω₃, угловые скорости ведомых шестерен, связанных соответственно с ведущим элементом одной обгонной муфты, ведомым элементом другой обгонной муфты и валом; S₀ расчетный параметр, выражаемый зависимостью: S₀= i_д, если выходное звено дифференциала, кинематически связанное с обеими обгонными муфтами, соединено с полуосевой шестерней последнего, имеющей диаметр, который, по крайней мере, не больше диаметра другой полуосевой шестерни;
S₀=1/i_д, если данное условие не выполняется;
i_д передаточное число дифференциала;
V расчетный параметр, выражаемый зависимостью:
б₀ буксование колес при наиболее вероятной тяговой нагрузке транспортного средства на типичном поверхностном фоне;
б_доп задаваемое предельно допустимое буксование колес.

Указанный технический результат достигается тем, что в варианте по п. 4 механизма блокировки дифференциала транспортного средства, содержащего корпус, два зубчатых ряда постоянного зацепления, ведущие шестерни которых связаны с соответствующими выходными звеньями дифференциала, а ведомые размещены на валу, расположенные на последнем две реверсивные обгонные муфты, из которых одна своим ведущим элементом связана с одной из упомянутых ведомых шестерен, а ведомым элементом с упомянутым валом, третий зубчатый ряд постоянного зацепления, имеющий ведущую и размещенную на упомянутом валу ведомую шестерни, ведущая шестерня третьего зубчатого ряда связана с соответствующим выходным звеном дифференциала, с которым посредством соответствующего зубчатого ряда связана первая из упомянутых обгонных муфт, а ведомая шестерня третьего зубчатого ряда связана с ведомым элементом другой из упомянутых обгонных муфт, ведущий элемент которой соединен с упомянутым валом, с которым связана другая ведомая шестерня двух зубчатых рядов, упомянутых первыми, причем зубчатый ряд, связывающий ведущий элемент одной обгонной муфты с одним из выходных звеньев дифференциала, выполнен с передаточным отношением, которое больше, а зубчатый ряд, связывающий ведомый элемент другой обгонной муфты с тем же выходным звеном, выполнен с передаточным отношением, которое меньше передаточного отношения зубчатого ряда, связывающего упомянутый вал с другим выходным звеном дифференциала. При этом связь с валом другой ведомой шестерни двух зубчатых рядов, упомянутых первыми, выполнена посредством фрикционной муфты, величины передаточных отношений зубчатых рядов, ведомые шестерни которых соединены соответственно с ведущим элементом одной обгонной муфты, валом и ведомым элементом другой обгонной муфты, связаны зависимостью:

где i₁, i₂ и i₃ передаточные отношения зубчатых рядов, ведомые шестерни которых соответственно связаны с ведущим элементом одной обгонной муфты, валом и ведомым элементом другой обгонной муфты ω_a и ω_в
ω₁, ω₂, ω₃ угловые скорости соответственно первого выходного звена дифференциала, с которым кинематически связаны обе обгонные муфты, и второго выходного звена;
угловые скорости ведомых шестерен, связанных соответственно с ведущим элементом одной обгонной муфты, валом и ведомым элементом другой обгонной муфты;
V знаменатель геометрической прогрессии, выражаемый зависимостью:
б₀ буксование колес при наиболее вероятной тяговой нагрузке транспортного средства на типичном поверхностном фоне;
S_доп задаваемое предельно допустимое буксование колес.

Указанный технический результат достигается тем, что в варианте по п. 7 механизма блокировки дифференциала транспортного средства, содержащего корпус, два зубчатых ряда постоянного зацепления, ведущие шестерни которых установлены на соответствующих выходных звеньях дифференциала, и одна из них связана с соответствующим выходным звеном, а ведомые размещены на валу, из которых одна шестерня связана с реверсивной обгонной муфтой, расположенной на последнем, другую реверсивную обгонную муфту и третий зубчатый ряд постоянного зацепления, включающий ведущую и ведомую шестерни, другая ведомая шестерня, размещенная на упомянутом валу, связана с последним, ведущая шестерня третьего зубчатого ряда связана с одним из выходных звеньев, а ведомая с упомянутой другой обгонной муфтой, расположенной на дополнительном валу, который связан с другим выходным звеном дифференциала дополнительным зубчатым рядом постоянного зацепления, ведущая шестерня которого установлена на этом звене и образует связанный с ним блок с другой ведущей шестерней одного из двух упомянутых первыми зубчатых рядов, а ведомая связана с дополнительным валом. При этом связь упомянутого блока шестерен с соответствующим выходным звеном дифференциала выполнена посредством фрикционной муфты, ведущая шестерня третьего зубчатого ряда связана с соответствующим выходным звеном дифференциала, с которым связана ведущая шестерня зубчатого ряда из двух упомянутых первыми, у которого ведомая шестерня соединена с валом, причем зубчатые ряды, ведомые шестерни которых связаны с соответствующими обгонными муфтами, выполнены с передаточными отношениями, выраженными зависимостью:
i₁-i₂=iV,
где i₁ и i₂ передаточные отношения зубчатых рядов, ведомые шестерни которых связаны с соответствующими обгонными муфтами
i передаточное отношение зубчатых рядов, ведомые шестерни которых связаны с соответствующими валами ω_a и ω_в
ω₁ и ω₂ угловые скорости выходных звеньев дифференциала;
угловые скорости ведомых шестерен, связанных с соответствующими обгонными муфтами;
угловые скорости валов;
V расчетный параметр, выраженный зависимостями: если ведомые элементы обгонных муфт связаны с соответствующими валами, а ведущие с соответствующими ведомыми шестернями;
если ведущие элементы обгонных муфт связаны с соответствующими валами, а ведомые с соответствующими ведомыми шестернями;
б₀ буксование колес при наиболее вероятной тяговой нагрузке транспортного средства на типичном поверхностном фоне;
б_доп задаваемое предельно допустимое буксование колес.

Указанный технический результат достигается тем, что в варианте по п. 10 механизма блокировки дифференциала транспортного средства, содержащего корпус, два зубчатых ряда постоянного зацепления, одни шестерни которых размещены на валу, а другая шестерня одного из них установлена на выходном звене дифференциала, две реверсивные обгонные муфты и третий зубчатый ряд постоянного зацепления, ведомая шестерня которого размещена на валу, а ведущая связана с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи, для передачи ведущего момента к дифференциалу, корпус установлен коаксиально с упомянутым выходным звеном и снабжен тормозом, размещенные на упомянутом валу шестерни связаны с последним, другая шестерня другого зубчатого ряда из двух упомянутых первыми установлен на упомянутом выходном звене, на котором расположены обе упомянутые обгонные муфты, связанные с последним соответственно одна ведущим, а другая ведомым элементами, причем шестерни зубчатых рядов, установленные на этом же звене, связаны соответственно одна с ведомым элементом одной, а другая с ведущим элементом другой обгонных муфт, при этом зубчатый ряд, шестерня которого связана с ведомым элементом одной обгонной муфты, выполнен с передаточным отношением, которое меньше величины обратной передаточному отношению третьего зубчатого ряда, связывающего упомянутый вал с упомянутым венцом, а зубчатый ряд, шестерня которого связана с ведущим элементом другой обгонной муфты, выполнен с передаточным отношением, которое больше величины, обратной передаточному отношению третьего зубчатого ряда, связывающего упомянутый вал с упомянутым венцом. Причем зубчатый ряд, шестерня которого связана с ведомым элементом одной обгонной муфты, выполнен с передаточным отношением, выраженным зависимостью:

а другой зубчатый ряд, шестерня которого связана с ведущим элементом другой обгонной муфты, выполнен с передаточным отношением, выраженным зависимостью:

где i₁ и i₂ передаточные отношения зубчатых рядов, связывающих соответственно ведомый элемент одной и ведущий элемент другой обгонных муфт с упомянутым валом
i передаточное отношение третьего зубчатого ряда ω₁ и ω₂
ω_o и ω_m угловые скорости шестерен, связанных соответственно с ведомым элементом одной и ведущим элементом другой обгонных муфт;
угловые скорости соответственно венца и вала;
S₀ расчетный параметр, выражаемый зависимостями:
S₀= i_д, если обе обгонные муфты установлены на выходном звене дифференциала, соединенном с полуосевой шестерней последнего, имеющей диаметр, который по крайней мере не больше диаметра другой полуосевой шестерни;
S₀=1/i_д, если данное условие не выполняется;
i передаточное число дифференциала;
V расчетный параметр, выраженный зависимостью:

б₀ буксование колес при наиболее вероятной тяговой нагрузке транспортного средства на типичном поверхностном фоне;
б_доп задаваемое предельно допустимое буксование колес.

Связь в варианте по п. 1 ведущей шестерни другого из упомянутых первыми двух зубчатых рядов с тем же упомянутым выходным звеном позволяет кинематически согласовать вращение ведомой шестерни другого из упомянутых первыми двух зубчатых рядов с вращением того же выходного звена, с которым кинематически согласовано вращение ведомой шестерни первого зубчатого ряда.

Связь в варианте по п. 1 ведомой шестерни третьего зубчатого ряда с упомянутым валом дает возможность кинематически согласовать вращение вала с вращением венца.

Связь в варианте по п. 1 другой обгонной муфты с этим валом своим ведущим элементом, а ведомым с другой ведомой шестерней двух зубчатых рядов, упомянутых первыми, обеспечивает блокировку вала с упомянутым выходным звеном, когда последнее замедляет свое вращение вследствие повышенного буксования колес ведущего моста, связанного с другим выходным звеном дифференциала.

Выполнение в варианте по п. 1 зубчатого ряда, связывающего ведущий элемент одной обгонной муфты с выходным звеном дифференциала, с передаточным отношением, которое больше, а зубчатого ряда, связывающего ведомый элемент другой обгонной муфты с тем же выходным звеном, с передаточным отношением, которое меньше передаточного отношения третьего зубчатого ряда, связывающего упомянутый вал с упомянутым венцом, обеспечивает в режиме автоматической блокировки дифференциала состояние его разблокировки, по крайней мере, при равных между собой угловых скоростях выходных звеньев последнего.

Связь в варианте по п. 1 ведомой шестерни третьего зубчатого ряда с валом посредством фрикционной муфты позволяет при включенной муфте получать режим автоматической блокировки дифференциала, при котором обеспечивается вращение этого вала, кинематически согласованное с вращением венца ведомой шестерни зубчатой передачи, подводящей ведущий момент к дифференциалу, а при выключенной муфте получать режим разблокировки.

Выполнение в варианте по п. 1 зубчатого ряда, ведомая шестерня которого связана с ведущим элементом одной обгонной муфты, с передаточным отношением, выраженным зависимостью:

а другого зубчатого ряда, ведомая шестерня которого связана с ведомым элементом другой обгонной муфты, с передаточным отношением, выраженным зависимостью:
обеспечивает автоматическую блокировку дифференциала в момент, когда буксование колес одного из ведущих мостов достигает предельно допустимой величины. На весь период времени, пока не устранена причина повышенного буксования колес одного из ведущих мостов, между упомянутым венцом и выходным звеном дифференциала в результате автоматической блокировки соответствующей обгонной муфты включается передача с постоянным передаточным отношением, состоящая из последовательно соединенных третьего зубчатого ряда и соответствующего зубчатого ряда из двух упомянутых первыми.

Связь в варианте по п. 4 ведущей шестерни третьего зубчатого ряда с тем выходным звеном дифференциала, с которым посредством соответствующего зубчатого ряда связана первая из упомянутых обгонных муфт, а ведомой шестерни третьего зубчатого ряда с ведомым элементом другой из упомянутых обгонных муфт, ведущий элемент которой соединен с упомянутым валом, обеспечивает блокировку вала с упомянутым звеном, когда последнее замедляет свое вращение вследствие повышенного буксования колес ведущего моста, связанного с другим выходным звеном дифференциала.

Связь в варианте по п. 4 другой ведомой шестерни двух зубчатых рядов, упомянутых первыми, с упомянутым валом обеспечивает кинематически согласованное вращение последнего с вращением одного из выходных звеньев дифференциала.

Выполнение в варианте по п. 4 зубчатого ряда, связывающего ведущий элемент одной обгонной муфты с одним из выходных звеньев дифференциала, с передаточным отношением, которое больше, а зубчатого ряда, связывающего ведомый элемент другой обгонной муфты с тем же выходным звеном, с передаточным отношением, которое меньше передаточного отношения зубчатого ряда, связывающего упомянутый вал с другим выходным звеном дифференциала, обеспечивает в режиме автоматической блокировки дифференциала состояние его разблокировки, по крайней мере, при равных между собой угловых скоростях выходных звеньев последнего.

Выполнение в варианте по п. 4 связи с валом другой ведомой шестерни двух зубчатых рядов, упомянутых первыми, посредством фрикционной муфты позволяет при включенной муфте получать режим автоматической блокировки дифференциала, при котором обеспечивается вращение этого вала, кинематически согласованное с вращением одного из выходных звеньев дифференциала, а при выключенной муфте получать режим разблокировки.

Связь в варианте по п. 4 величин передаточных отношений зубчатых рядов, ведомые шестерни которых соединены соответственно с ведущим элементом одной обгонной муфты, валом и ведомым элементом другой обгонной муфты, зависимостью:

обеспечивает автоматическую блокировку дифференциала в момент, когда буксование колес одного из ведущих мостов достигает предельно допустимой величины. На весь период времени, пока не устранена причина повышенного буксования колес одного из ведущих мостов, между выходными звеньями дифференциала в результате автоматической блокировки соответствующей обгонной муфты включается передача с постоянным передаточным отношением, состоящая из последовательно соединенных зубчатого ряда, ведомая шестерня которого связана с валом посредством фрикционной муфты и зубчатого ряда, ведомая шестерня которого связана с заблокированной на весь указанный период времени обгонной муфтой.

Связь в варианте по п. 7 другой ведомой шестерни, размещенной на упомянутом валу, с последним обеспечивает вращение этого вала и связанного с ним элемента расположенной на нем упомянутой обгонной муфты, кинематически согласованное с вращением одного из выходных звеньев дифференциала.

Связь в варианте по п. 7 ведущей шестерни третьего зубчатого ряда с одним из выходных звеньев, а ведомой с упомянутой другой обгонной муфтой, обеспечивает вращение элемента этой муфты, связанного с упомянутой ведомой шестерней, кинематически согласованное с вращением одного из выходных звеньев.

Расположение в варианте по п. 7 другой обгонной муфты на дополнительном валу, который связан с другим выходным звеном дифференциала дополнительным зубчатым рядом постоянного зацепления, ведущая шестерня которого установлена на этом звене, а ведомая связана с дополнительным валом, обеспечивает элементу этой муфты, связанному с последним, вращение, кинематически согласованное с вращением другого выходного звена.

Образование в варианте по п. 7 блока из ведущей шестерни дополнительного зубчатого ряда и другой ведущей шестерни одного из двух упомянутых первыми зубчатых рядов позволяет осуществить связь этих шестерен с соответствующим выходным звеном посредством одной фрикционной муфты.

Связь в варианте по п. 7 упомянутого блока шестерен с соответствующим выходным звеном дифференциала посредством фрикционной муфты обеспечивает при включенной фрикционной муфте режим автоматической блокировки дифференциала, при котором достигается совместное вращение этого блока шестерен с соответствующим выходным звеном, а при выключенной муфте режим разблокировки.

Связь в варианте по п. 7 ведущей шестерни третьего зубчатого ряда с тем выходным звеном дифференциала, с которым связана ведущая шестерня зубчатого ряда из двух упомянутых первыми, у которого ведомая шестерня соединена с валом, позволяет выполнить конструктивно одинаково узлы, включающие каждый обгонную муфту и связанные с ее элементами соответствующие шестерню и вал, что улучшает технологичность конструкции механизма.

Выполнение в варианте по п. 7 зубчатых рядов, ведомые шестерни которых связаны с соответствующими обгонными муфтами, с передаточными отношениями, выраженными зависимостью:
i₁=i₂ iV,
обеспечивает автоматическую блокировку дифференциала в момент, когда буксование колес одного из ведущих мостов достигает предельно допустимой величины. На весь период времени, пока не устранена причина повышенного буксования колес одного из ведущих мостов, в результате автоматической блокировки соответствующей обгонной муфты между выходными звеньями дифференциала включается передача с постоянным передаточным отношением, состоящая из двух зубчатых рядов, соединенных одним из валов, на котором размещены ведомые шестерни последних.

Установка в варианте по п. 10 корпуса коаксиально с упомянутым выходным звеном дифференциала позволяет первому вращаться вокруг этого звена. Снабжение корпуса тормозом обеспечивает его фиксацию относительно неподвижного элемента транспортного средства при включенном тормозе и получение тем самым режима автоматической блокировки. При выключении тормоза корпус получает свободу вращения, что обеспечивает режим разблокировки.

Связь в варианте по п. 10 размещенных на упомянутом валу шестерен с последним обеспечивает вращение других шестерен двух упомянутых первыми зубчатых рядов, кинематически согласованное с вращением венца ведомой шестерни зубчатой передачи, подводящей ведущий момент к дифференциалу. Установка на упомянутом выходном звене другой шестерни другого зубчатого ряда из двух упомянутых первыми делает механизм блокировки, благодаря связи его только с одним выходным звеном, более компактным.

Расположение в варианте по п. 10 обеих обгонных муфт на выходном звене дифференциала уменьшает при свободном вращении корпуса инерционную массу, связанную с валом.

Связь в варианте по п. 10 обеих обгонных муфт с упомянутым выходным звеном соответственно одной ведущим, а другой ведомым элементами, и связь установленных на этом же звене шестерен зубчатых рядов, соответственно, одной с ведомым элементом одной, а другой с ведущим элементом другой обгонных муфт позволяет обеспечить путем блокировки соответствующей обгонной муфты блокировку дифференциала как при ускорении упомянутого выходного звена, вызванном повышенным буксованием колес ведущего моста, связанного с этим звеном, так и при замедлении последнего в результате повышенного буксования колес ведущего моста, связанного с другим выходным звеном.

Выполнение в варианте по п. 10 зубчатого ряда, шестерня которого связана с ведомым элементом одной обгонной муфты, с передаточным отношением, которое меньше, а зубчатого ряда, шестерня которого связана с ведущим элементом другой обгонной муфты, с передаточным отношением, которое больше величины, обратной передаточному отношению третьего зубчатого ряда, связывающего упомянутый вал с упомянутым венцом, обеспечивает в режиме автоматической блокировки дифференциала состояние его разблокировки, по крайней мере, при равных между собой угловых скоростях выходных звеньев последнего.

Выполнение в варианте по п. 10 зубчатого ряда, шестерня которого связана с ведомым элементом одной обгонной муфты, с передаточным отношением, выраженным зависимостью:

а другого зубчатого ряда, шестерня которого связана с ведущим элементом другой обгонной муфты, с передаточным отношением, выраженным зависимостью:
ω₁ < ω₃ < ω₂ (1)
обеспечивает автоматическую блокировку дифференциала в момент, когда буксование колес одного из ведущих мостов достигает предельно допустимой величины. На весь период времени, пока не устранена причина повышенного буксования колес одного из ведущих мостов, между упомянутыми венцом и выходным звеном дифференциала в результате автоматической блокировки соответствующей обгонной муфты включается передача с постоянным передаточным отношением, состоящая из последовательно соединенных третьего зубчатого ряда и зубчатого ряда из двух упомянутых первыми, связанного с заблокированной обгонной муфтой.

Достигаемое во всех описанных вариантах ограничение буксования колес способствует повышению производительности транспортного средства, а обеспечение постоянной на весь период повышенного буксования колес одного из ведущих мостов блокировки дифференциала улучшает плавность работы механизма блокировки, что способствует повышению надежности и срока службы узлов транспортного средства.

Вышеприведенные зависимости для варианта по п. 1 получены следующим образом.

В режиме автоматической блокировки дифференциала состояние его разблокировки выполняется при следующем неравенстве угловых скоростей:

Условием наступления блокировки одной или другой обгонных муфт, а следовательно, и блокировки дифференциала является выполнение одного из равенств:
ω₁ и ω₂
Выразим угловые скорости ω_a размещенных на валу ведомых шестерен двух зубчатых рядов, упомянутых первыми, через угловую скорость выходного звена, с которым они кинематически связаны:
ω₃
Выразим угловую скорость ω_д ведомой шестерни зубчатого ряда, связывающего при включенной фрикционной муфте венец с валом, через угловую скорость ω₃ = ω_д/i. (6) венца:
ω_a-(1+S_o)ω_д+S_oω_в = 0, (7)
Для записи уравнения кинематической зависимости выходных звеньев и упомянутого венца, соединенного с водилом дифференциала, воспользуемся известным уравнением кинематической зависимости элементов планетарного ряда со смешанным зацеплением (см. книгу: И.Б. Барский. Конструирование и расчет тракторов. М: Машиностроение, 1980, с. 94), после преобразования которого получим:
ω_в
где ω_a(1-б_доп) угловая скорость другого выходного звена дифференциала, не связанного с механизмом блокировки;
S₀ расчетный параметр, выражаемый зависимостями:
S₀ i_д, (8)
если выходное звено дифференциала, кинематически связанное с обеими обгонными муфтами, соединено с полуосевой шестерней последнего, имеющей диаметр, который, по крайней мере, не больше диаметра другой полуосевой шестерни;
S₀ i/i_д, (9)
если данное условие не выполняется.

Введение параметра S₀ делает вид уравнения (7) не зависящим от соотношения диаметров полуосевых шестерен, с которыми связаны соответствующие выходные звенья.

Поскольку в литературе (см. книгу: В.В. Гуськов. Тракторы. Часть 2. Теория. Минск, 1977, с. 82-83) принято для характеристики степени несимметричности дифференциала использовать передаточное число дифференциала, в уравнении (7) с учетом частных случаев, соответствующих выражениям (8) и (9), вместо характеристики планетарного ряда использовано численно равное ей передаточное число дифференциала i_д.

Запишем уравнения связи угловых скоростей выходных звеньев дифференциала для случая использования его в качестве межосевого через равенство действительных скоростей ведущих мостов при движении транспортного средства по ровной поверхности и предельно допустимом буксовании колес одного из мостов. Допускаем при этом, что возможное неравенство радиусов качения колес ведущих мостов скомпенсировано соответствующим изменением передаточных отношений приводов этих колес. В таком случае будем иметь:
ω_a(1-б_доп) = ω_в(1-б_o), (10)
если предельно допустимого буксования достигли колеса ведущего моста, кинематически связанного с выходным звеном дифференциала, имеющим угловую скорость ω_a;
ω_a(1-б_o) = ω_в(1-б_доп), (11)
если предельно допустимого буксования достигли колеса ведущего моста, кинематически связанного с выходным звеном дифференциала, имеющим угловую скорость ω_в.
Рассмотрим случай предельно допустимого буксования колес одного из ведущих мостов, соответствующий уравнению (10).

Блокироваться будет обгонная муфта, ведущий элемент которой кинематически связан с выходным звеном дифференциала.

Выразив величину ω_в из уравнения (10) и подставив в уравнение (7) с учетом выражения (4), получим:

Блокировка соответствующей обгонной муфты наступит, когда выполнится равенство (2). Тогда, приравняв правые части уравнений (6) и (12), получим:

Рассмотрим случай предельно допустимого буксования колес одного из ведущих мостов, соответствующих уравнению (II).

Блокироваться будет обгонная муфта, ведомый элемент которой кинематически связан с выходным звеном дифференциала.

Выразив величину ω из уравнения (II) и подставив в уравнение (7) с учетом выражения (5), получим:

Блокировка соответствующей обгонной муфты наступит, когда выполнится равенство (3). Тогда, приравняв правые части уравнений (6) и (14), получим:

Для компактной записи введем расчетный параметр:
тогда можно записать:

Вышеприведенные зависимости для варианта по п. 4 получены следующим образом.

В режиме автоматической блокировки дифференциала состояние его разблокировки выполняется при следующем неравенстве угловых скоростей:
ω₃ > ω₂ > ω₁ (18)
Условием наступления блокировки одной или другой обгонных муфт, а следовательно, и блокировки дифференциала является выполнение одного из равенств:

Выразим угловые скорости ω₁, ω₂ и ω_в ведомых шестерен зубчатых рядов через угловые скорости соответствующих выходных звеньев дифференциала, с которыми они кинематически связаны:
ω
Запишем уравнения связи угловых скоростей выходных звеньев дифференциала для случая использования его в качестве межосевого через равенство действительных скоростей ведущих мостов при движении транспортного средства по ровной поверхности и предельно допустимом буксовании колес одного из мостов. Допускаем при этом, что возможное неравенство радиусов качения колес ведущих мостов скомпенсировано соответствующим изменением передаточных отношений приводов этих колес. В таком случае будем иметь:

если предельно допустимого буксования достигли колеса ведущего моста, кинематически связанного с выходным звеном дифференциала, имеющим угловую скорость ω_a(1-б_доп) = ω_в(1-б_o), (24)
ω_a
если предельно допустимого буксования достигли колеса ведущего моста, кинематически связанного с выходным звеном дифференциала, имеющим угловую скорость ω_a(1-б_о) = ω_в(1-б_доп), (25)
Рассмотрим случай предельно допустимого буксования колес одного из ведущих мостов, соответствующих уравнению (24).

Блокироваться будет обгонная муфта, ведущий элемент которой кинематически связан с выходным звеном дифференциала.

Выразим величину ω_a из уравнения (24):
ω_a
Блокировка соответствующей обгонной муфты наступит, когда выполнится равенство (19). Тогда приравняв правые части выражений (21) и (22) с учетом выражения (26), получим:

Рассмотрим случай предельно допустимого буксования колес одного из ведущих мостов, соответствующий уравнению (25).

Блокироваться будет обгонная муфта, ведомый элемент которой кинематически связан с выходным звеном дифференциала.

Выразим величину из уравнения (25):
ω_a/
Блокировка соответствующей обгонной муфты наступит, когда выполнится равенство (20). Тогда, приравняв правые части выражений (22) и (23) с учетом выражения (30), получим:

С учетом выражений (28) и (32) можно записать:
i₁/i₂ i₂/i₃ V
где V знаменатель геометрической прогрессии, определяемый по формуле (29).

Вышеприведенные зависимости для варианта по п. 7 получены следующим образом.

В режиме автоматической блокировки дифференциала состояние его разблокировки выполняется при следующих неравенствах угловых скоростей:

если ведомые элементы обгонных муфт связаны с соответствующими валами;

если ведомые элементы обгонных муфт связаны с соответствующими ведомыми шестернями.

Условием наступления блокировки одной или другой обгонных муфт, а следовательно, и блокировки дифференциала является выполнение одного из равенств:

Выразим угловые скорости шестерен, размещенных на соответствующих валах и связанных с соответствующими обгонными муфтами, через угловые скорости соответствующих выходных звеньев, с которыми они кинематически связаны (при включенной фрикционной муфте):

Выразим угловые скорости валов через угловые скорости соответствующих выходных звеньев, с которыми они кинематически связаны (при включенной фрикционной муфте):

Запишем уравнения связи угловых скоростей выходных звеньев дифференциала для случая использования его в качестве межосевого через равенство действительных скоростей ведущих мостов при движении транспортного средства по ровной поверхности и предельно допустимом буксовании колес одного из мостов. Допускаем при этом, что возможное неравенство радиусов качения колес ведущих мостов скомпенсировано соответствующим изменением передаточных отношений приводов этих колес. В таком случае будем иметь:
ω_a(1-б_доп) = ω_в(1-б_о), (44)
если предельно допустимого буксования достигли колеса ведущего моста, кинематически связанного с выходным звеном дифференциала, имеющим угловую скорость ω_a;
ω_a(1-б_о) = ω_в(1-б_доп), (45)
если предельно допустимого буксования достигли колеса ведущего моста, кинематически связанного с выходным звеном дифференциала, имеющим угловую скорость ω_в.

Рассмотрим случай предельно допустимого буксования колес одного из ведущих мостов, соответствующий уравнению (44) и неравенствам (34) и (35).

Блокироваться будет та обгонная муфта, ведущий элемент которой связан с выходным звеном дифференциала, кинематически связанным с тем ведущим мостом, колеса которого достигли предельно допустимого буксования.

Выразив величину ω_a из уравнения (44) и подставив в уравнение (40), получим:

Блокировка соответствующей обгонной муфты наступит, когда неравенство (34) превратится в равенство (38). Тогда приравняв правые части выражений (42) и (46), получим:

Рассмотрим случай предельно допустимого буксования колес одного из ведущих мостов, соответствующий уравнению (45) и неравенствам (34) и (35).

Блокироваться будет та обгонная муфта, ведущий элемент которой связан с выходным звеном дифференциала, кинематически связанным с тем ведущим мостом, колеса которого достигли предельно допустимого буксования.

Выразив величину ω_в из уравнения (45) и подставив в уравнение (41), получим:

Блокировка соответствующей обгонной муфты наступит, когда неравенство (35) превратится в равенство (39). Тогда приравняв правые части выражений (43) и (48), получим:

Рассмотрим случай предельно допустимого буксования колес одного из ведущих мостов, соответствующий уравнению (44) и неравенствам (36) и (37).

Блокироваться будет та обгонная муфта, ведущий элемент которой через соответствующий вал связан с выходным звеном дифференциала, кинематически связанным с тем ведущим мостом, колеса которого достигли предельно допустимого буксования.

Выразив величину ω_в из уравнения (44) и подставив в уравнение (41), получим:

Блокировка соответствующей обгонной муфты наступит, когда неравенство (37) превратится в равенстве (39). Тогда приравняв правые части выражений (43) и (50), получим:

Рассмотрим случай предельно допустимого буксования колес одного из ведущих мостов, соответствующий уравнению (45) и неравенствам (36) и (37).

Блокироваться будет та обгонная муфта, ведущий элемент которой через соответствующий вал связан с выходным звеном дифференциала, кинематически связанным с тем ведущим мостом, колеса которого достигли предельно допустимого буксования.

Выразив величину ω_a из уравнения (45) и подставив в уравнение (40), получим:

Блокировка соответствующей обгонной муфты наступит, когда неравенство (36) превратится в равенство (38). Тогда приравняв правые части выражений (42) и (52), получим:

Уравнения (47), (49), (51) и (53) можно обобщить выражением:
i₁ i₂ iV,
где V расчетный параметр, определяемый из зависимостей:

если ведомые элементы обгонных муфт связаны с соответствующими валами, и следовательно, имеют место неравенства (34) и (35);

если ведомые элементы обгонных муфт связаны с соответствующими ведомыми шестернями и, следовательно, имеют место неравенства (36) и (37).

Вышеприведенные зависимости для варианта по п. 10 получены следующим образом.

В режиме автоматической блокировки дифференциала состояние его разблокировки выполняется при следующем неравенстве угловых скоростей:
ω₁ > ω_a > ω₂, (57)
где ω_a угловая скорость выходного звена дифференциала, на котором расположены обгонные муфты.

Условием наступления блокировки одной или другой обгонных муфт, а следовательно, и блокировки дифференциала является выполнение одного из равенств:

Выразим угловые скорости шестерен, размещенных на выходном звене, через угловую скорость упомянутого венца, с которым эти шестерни кинематически связаны:

Для записи уравнения кинематической зависимости выходных звеньев и упомянутого венца, соединенного с водилом дифференциала, воспользуемся уже упоминавшимся выше уравнением кинематической зависимости элементов планетарного ряда со смешанным зацеплением, после преобразования которого получим:
ω_a-(1+S_o)ω_д+S_oω_в = 0, (62)
где ω_в угловая скорость выходного звена дифференциала, не связанного с механизмом блокировки;
S₀ расчетный параметр, определяемый по формулам:
S₀=i_д,
если выходное звено дифференциала, связанное с обеими обгонными муфтами, соединено с полуосевой шестерней последнего, имеющей диаметр, который по крайней мере не больше диаметра другой полуосевой шестерни:
S₀=1/i_д, (64)
если данное условие не выполняется.

По причине, приведенной выше, в уравнении (62) с учетом частных случаев, соответствующих выражениям (63) и (64), вместо характеристики планетарного ряда использовано численно равное ей передаточное число дифференциала i_д.

Запишем уравнения связи угловых скоростей выходных звеньев дифференциала для случая использования его в качестве межосевого через равенство действительных скоростей ведущих мостов при движении транспортного средства по ровной поверхности и предельно допустимом буксовании колес одного из мостов. Допускаем при этом, что возможное неравенство радиусов качения колес ведущих мостов скомпенсировано соответствующим изменением передаточных отношений приводов этих колес. В таком случае будем иметь:
ω_a(1-б_доп) = ω_в(1-б_o), (65)
если предельно допустимого буксования достигли колеса ведущего моста, кинематически связанного с выходным звеном дифференциала, имеющим угловую скорость ω_a;
ω_a(1-б_о) = ω_в(1-б_доп), (66)
если предельно допустимого буксования достигли колеса ведущего моста, кинематически связанного с выходным звеном дифференциала, имеющим угловую скорость ω_в.

Рассмотрим случай предельно допустимого буксования колес одного из ведущих мостов, соответствующий уравнению (65).

Блокироваться будет обгонная муфта, ведущий элемент которой связан с выходным звеном дифференциала.

Выразив величину ω_в из уравнения (65) и подставив в уравнение (62), получим:

Блокировка соответствующей обгонной муфты наступит, когда выполнится равенство (58). Тогда, приравняв правые части уравнений (60) и (67), получим:

Рассмотрим случай предельно допустимого буксования колес одного из ведущих мостов, соответствующий уравнению (66).

Блокироваться будет обгонная муфта, ведомый элемент которой связан с выходным звеном дифференциала.

Выразив величину ω_в из уравнения (66) и подставив в уравнение (62), получим:

Блокировка соответствующей обгонной муфты наступит, когда выполнится равенство (59). Тогда, приравняв правые части уравнений (61) и (69), получим:

Для компактной записи введем расчетный параметр:
тогда можно записать:

На фиг. 1 показан первый вариант механизма блокировки дифференциала транспортного средства;
на фиг. 2 второй вариант механизма блокировки;
на фиг. 3 третий вариант механизма блокировки;
на фиг. 4 четвертый вариант механизма блокировки.

Механизм блокировки дифференциала (фиг. 1) связан с межосевым дифференциалом посредством трех зубчатых пар, состоящих из зубчатых колес 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6. Зубчатое колесо 1 связано с венцом 7 ведомой шестерни зубчатой передачи, подводящий ведущий момент к дифференциалу. Зубчатые колеса 2, 4 и 6 установлены на валу 8. Зубчатые колеса 3 и 5 закреплены на выходном звене 9 дифференциала, связанном с приводом заднего ведущего моста (на чертеже не показан). При этом другое выходное звено 10 дифференциала связано с приводом переднего ведущего моста (на чертеже не показан).

Зубчатые колеса 4 и 6 связаны соответственно с ведомым элементом 11 реверсивной обгонной муфты 12 и ведущим элементом 13 реверсивной обгонной муфты 14. Муфты 12 и 14 расположены на валу 8 и связаны соответственно ведущим 15 и ведомым 16 элементами с валом 8. Зубчатое колесо 2 связано с этим валом посредством фрикционной муфты 17.

В качестве реверсивных обгонных муфт 12 и 14 используются известные обгонные храповые муфты двойного действия. Ведомый элемент в каждой муфте выполнен в виде храповика. В ведущем элементе каждой муфты установлена ось 18, на которой закреплена собачка 19 с двумя концами (на чертеже не показаны). Ось 18 имеет эксцентричный выступ 20 для взаимодействия с тормозной шайбой 21, к которой она постоянно поджимается пружиной 22, установленной в ведущем элементе каждой муфты. Тормозные шайбы 21 обеих муфт закреплены на корпусе 23, в котором установлен со свободой вращения вал 8. Корпус 23 закреплен на неподвижном элементе транспортного средства (на чертеже не показан).

Устройство работает в следующих режимах: в режиме без блокирования дифференциала и в режиме без блокирования дифференциала и в режиме автоматического блокирования дифференциала.

В режиме без блокирования дифференциала фрикционная муфта 17 выключена. Это исключает передачу крутящего момента между венцом 7 и обгонными муфтами 12 и 14 и устраняет тем самым возможность возникновения паразитной циркулирующей мощности между ведущими мостами при крутых поворотах транспортного средства и движение его по существенно неровной поверхности.

Для включения режима автоматического блокирования дифференциала включается фрикционная муфта 17.

Рассмотрим работу устройства при движении транспортного средства вперед.

Собачки 19 обеих муфт 12 и 14 своими передними по направлению вращения ведущих элементов муфт концами постоянно прижимаются к соответствующим ведомым элементам 11 и 16 в виде храповиков моментом трения, возникающим в результате трения эксцентричного выступа 20 каждой оси 18 о соответствующую тормозную шайбу 21. Если буксование колес ни одного из ведущих мостов не достигло предельно допустимой величины, ведомые элементы 11 и 16 соответствующих обгонных муфт 12 и 14 вращаются, благодаря рассчитанным по вышеприведенной методике передаточным отношениям зубчатых рядов, связанных с обгонными муфтами, быстрее соответствующих ведущих элементов 15 и 13. В результате обе обгонные муфты оказываются разблокированными, а следовательно, разблокированным будет и дифференциал.

При достижении буксования колес, например переднего ведущего моста, предельно допустимой величины ведомый элемент 11 муфты 12, вследствие замедления вращения выходного звена 9 дифференциала, отстанет и сравняется по скорости с соответствующим ведущим элементом 15. Собачка 19 этой муфты войдет в зацепление с ее ведомым элементом 11 в виде храповика. Произойдет блокирование обгонной муфты 12 и, следовательно, блокирование дифференциала, который из механизма с двумя степенями свободы превратится в механизм с одной степенью свободы, способный передавать крутящие моменты на выходные звенья пропорционально сцепным свойствам колес соответствующих ведущих мостов.

Если, наоборот, буксование колес заднего ведущего моста достигает предельно допустимой величины, то ведущий элемент 13 муфты 14, вследствие ускорения вращения выходного звена 9 дифференциала, нагонит соответствующий ведомый элемент 16. Собачка 19 этой муфты войдет в зацепление с ее ведомым элементом 16 в виде храповика. Произойдет блокирование обгонной муфты 14 и, следовательно, блокирование дифференциала.

Когда повышенное буксование переднего ведущего моста прекратится, ведомый элемент 11 заблокированной обгонной муфты 12 обгонит соответствующий ведущий элемент 15, произойдет разблокирование этой муфты и, следовательно, дифференциала. Если задний ведущий мост прекратит повышенное буксование, ведущий элемент 13 заблокированной обгонной муфты 14 отстанет от соответствующего ведомого элемента 16, произойдет разблокирование этой муфты и, следовательно, дифференциала.

При движении транспортного средства назад направление вращения ведущих и ведомых элементов обеих реверсивных обгонных муфт меняется на обратное. В результате собачки 19 обеих муфт под действием вышеупомянутого момента трения будут теперь прижиматься к соответствующим ведомым элементам другими концами. В остальном принцип работы устройства остается прежним.

Механизм блокировки дифференциала (фиг. 2) связан с межосевым дифференциалом посредством трех зубчатых пар, состоящих из зубчатых колес 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6. Зубчатое колесо 1 закреплено на выходном звене 9 дифференциала, связанном с приводом заднего ведущего моста (на чертеже не показан), а зубчатые колеса 3 и 5 закреплены на выходном звене 10, связанном с приводом переднего ведущего моста (на чертеже не показан). Зубчатые колеса 2, 4 и 6 установлены на валу 8, причем зубчатое колесо 2 связано с последним посредством фрикционной муфты 17, а зубчатые колеса 4 и 6 связаны соответственно с ведущим элементом 15 реверсивной обгонной муфты 12 и ведомым элементом 16 реверсивной обгонной муфты 14, установленных на валу 8 и связанных с ним соответственно ведомым 11 и ведущим 13 элементами.

В качестве реверсивных обгонных муфт 12 и 14 используются известные обгонные храповые муфты двойного действия. Ведомый элемент в каждой муфте выполнен в виде храповика. В ведущем элементе каждой муфты установлена ось 18, на которой закреплена собачка 19 с двумя концами (на чертеже не показаны). Ось 18 имеет эксцентричный выступ 20 для взаимодействия с тормозной шайбой 21, к которой она постоянно поджимается пружиной 22, установленной в ведущем элементе каждой муфты. Тормозные шайбы 21 обеих муфт закреплены на корпусе 23, в котором смонтирован со свободой вращения вал 8. Корпус 23 закреплен на неподвижном элементе транспортного средства (на чертеже не показан).

Устройство работает в следующих режимах: в режиме без блокирования дифференциала и в режиме автоматического блокирования дифференциала.

В режиме без блокирования дифференциала фрикционная муфта 17 выключена. Это исключает передачу крутящего момента между выходным звеном 9 дифференциала и обгонными муфтами 12 и 14 и устраняет тем самым возможность возникновения паразитной циркулирующей мощности между ведущими мостами при крутых поворотах транспортного средства и движения его по существенно неровной поверхности.

Для включения режима автоматического блокирования дифференциала включается фрикционная муфта 17.

Рассмотрим работу устройства при движении транспортного средства вперед.

Собачки 19 обеих муфт 12 и 14 своими передними по направлению вращения ведущих элементов муфт концами постоянно прижимаются к соответствующим ведомым элементам 11 и 16 в виде храповиков моментом трения, возникающим в результате трения эксцентричного выступа 20 каждой оси 18 о соответствующую тормозную шайбу 21. Если буксование колес ни одного из ведущих мостов не достигло предельно допустимой величины, ведомые элементы 11 и 16 соответствующих обгонных муфт 12 и 14 вращаются благодаря рассчитанным по вышеприведенной методике передаточным отношениям зубчатых рядов, связанных с обгонными муфтами, быстрее соответствующих ведущих элементов 15 и 13. В результате обе обгонные муфты оказываются разблокированным, а следовательно, разблокированным будет и дифференциал.

При достижении буксования колес, например переднего ведущего моста, предельно допустимой величины ведущий элемент 15 муфты 12, кинематически связанный с ускоряющим вращение выходным звеном 10 дифференциала, нагонит отстающий ведомый элемент 11 этой муфты, кинематически связанный с замедляющим вращение выходным звеном 9 дифференциала. Собачка 19 муфты 12 войдет в зацепление с ее ведомым элементом 11 в виде храповика. Произойдет блокирование обгонной муфты 12 и, следовательно, блокирование дифференциала, который из механизма с двумя степенями свободы превратится в механизм с одной степенью свободы, способный передавать крутящие моменты на выходные звенья пропорционально сцепным свойствам колес соответствующих ведущих мостов.

Если, наоборот, буксование колес заднего ведущего моста достигнет предельно допустимой величины, то ведущий элемент 13 муфты 14, кинематически связанный с ускоряющим вращение выходным звеном 9 дифференциала, нагонит отстающий ведомый элемент 16 этой муфты, кинематически связанный с замедляющим вращение выходным звеном 10 дифференциала. Собачка 19 муфты 14 войдет в зацепление с ее ведомым элементом 16 в виде храповика. Произойдет блокирование обгонной муфты 14 и, следовательно, блокирование дифференциала.

Когда повышенное буксование одного из ведущих мостов прекратится, то ведомый элемент заблокированной обгонной муфты обгонит ее ведущий элемент, и последняя разблокируется, а следовательно, разблокируется и дифференциал.

При движении транспортного средства назад направление вращения ведущих и ведомых элементов обеих реверсивных обгонных муфт меняется на обратное. В результате собачки 19 обеих муфт под действием вышеупомянутого момента трения будут теперь прижиматься к соответствующим ведомым элементам другими концами. В остальном принцип работы устройства остается прежним.

Механизм блокировки дифференциала (фиг. 3) связан с межосевым дифференциалом посредством четырех зубчатых пар, состоящих из зубчатых колес 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6, 24 и 25. Зубчатые колеса 1 и 24 образуют блок 26, соединенный посредством фрикционной муфты 17 с выходным звеном 10 дифференциала, связанным с приводом переднего ведущего моста (на чертеже не показан). Зубчатые колеса 3 и 5 соединены с выходным звеном 9, связанным с приводом заднего ведущего моста (на чертеже не показан). Зубчатые колеса 2 и 6 связаны соответственно с ведущими элементами 15 и 13 соответствующих реверсивных обгонных муфт 12 и 14, ведомые элементы 11 и 16 которых связаны соответственно с валами 8 и 27, с которыми соединены соответственно зубчатые колеса 4 и 25.

В качестве реверсивных обгонных муфт 12 и 14 используются известные обгонные храповые муфты двойного действия. Ведомый элемент в каждой муфте выполнен в виде храповика. В ведущем элементе каждой муфты установлена ось 18, на которой закреплена собачка 19 с двумя концами (на чертеже не показаны). Ось 18 имеет эксцентричный выступ 20 для взаимодействия с тормозной шайбой 21, к которой она постоянно поджимается пружиной 22, установленной в ведущем элементе каждой муфты. Тормозные шайбы 21 обеих муфт закреплены на корпусе 23, в котором установлены со свободой вращения валы 8 и 27. Корпус 23 закреплен на неподвижном элементе транспортного средства (на чертеже не показан).

Устройство работает в следующих режимах: в режиме без блокирования дифференциала и в режиме автоматического блокирования дифференциала.

В режиме без блокирования дифференциала фрикционная муфта 17 выключена. Это исключает передачу крутящего момента между выходным звеном 10 дифференциала и обгонными муфтами 12 и 14 и устраняет тем самым возможность возникновения паразитной циркулирующей мощности между ведущими мостами при крутых поворотах транспортного средства и движения его по существенно неровной поверхности.

Для включения режима автоматического блокирования дифференциала включается фрикционная муфта 17.

Рассмотрим работу устройства при движении транспортного средства вперед.

Собачки 19 обеих муфт 12 и 14 своими передними по направлению вращения ведущих элементов муфт концами постоянно прижимаются к соответствующим ведомым элементам 11 и 16 в виде храповиков моментом трения, возникающим в результате трения эксцентричного выступа 20 каждой оси 18 о соответствующую тормозную шайбу 21. Если буксование колес ни одного из ведущих мостов не достигло предельно допустимой величины, ведомые элементы 11 и 16 соответствующих обгонных муфт 12 и 14 вращаются благодаря рассчитанным по вышеприведенной методике передаточным отношениям зубчатых рядов, связанных с обгонными муфтами, быстрее соответствующих ведущих элементов 15 и 13. В результате обе обгонные муфты оказываются разблокированными, а следовательно, разблокированным будет и дифференциал.

При достижении буксования колес, например переднего ведущего моста, предельно допустимой величины ведущий элемент 15 муфты 12, кинематически связанный с ускоряющим вращение выходным звеном 10 дифференциала, нагонит отстоящий ведомый элемент 11 этой муфты, кинематически связанный с замедляющим вращение выходным звеном 9 дифференциала. Собачка 19 муфты 12 войдет в зацепление с ее ведомым элементом 11 в виде храповика. Произойдет блокирование обгонной муфты 12 и, следовательно, блокирование дифференциала, который из механизма с двумя степенями свободы превратится в механизм с одной степенью свободы, способный передавать крутящие моменты на выходные звенья пропорционально сцепленным свойствам колес соответствующих ведущих мостов.

Если, наоборот, буксование колес заднего ведущего моста достигает предельно допустимой величины, то ведущий элемент 13 муфты 14, кинематически связанный с ускоряющим вращение выходным звеном 9 дифференциала, нагонит отстающий ведомый элемент 16 этой муфты, кинематически связанный с замедляющим вращение выходным звеном 10 дифференциала. Собачка 19 муфты 14 войдет в зацепление с ее ведомым элементом 16 в виде храповика. Произойдет блокирование обгонной муфты 14 и, следовательно, блокирование дифференциала.

Когда повышенное буксование одного из ведущих мостов прекратится, то ведомый элемент заблокированной обгонной муфты обгонит ее ведущий элемент, и последняя разблокируется, а следовательно, разблокируется и дифференциал.

При движении транспортного средства назад направление вращения ведущих и ведомых элементов обеих реверсивных обгонных муфт меняется на обратное. В результате собачки 19 обеих муфт под действием вышеупомянутого момента трения будут теперь прижиматься к соответствующим ведомым элементам другими концами. В остальном принцип работы устройства останется прежним.

Механизм блокировки дифференциала (фиг. 4) связан с межосевым дифференциалом посредством трех зубчатых пар, состоящих из зубчатых колес 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6. Зубчатое колесо 1 связано с венцом 7 ведомой шестерни зубчатой передачи, подводящей ведущий момент к дифференциалу. Зубчатые колеса 2, 4 и 6 закреплены на валу 8. Зубчатые колеса 3 и 5 установлены на выходном звене 10 дифференциала, связанном с приводом переднего ведущего моста (на чертеже не показан). При этом другое выходное звено 9 дифференциала связано с приводом заднего ведущего моста (на чертеже не показан).

Зубчатые колеса 3 и 5 связаны соответственно с ведомым элементом 11 реверсивной обгонной муфты 12 и ведущим элементом 13 реверсивной обгонной муфты 14. Муфты 12 и 14 расположены на выходном звене 10 дифференциала и связаны соответственно ведущим 15 и ведомым 16 элементами с выходным звеном 10.

В качестве реверсивных обгонных муфт 12 и 14 используются известные обгонные храповые муфты двойного действия. Ведомый элемент в каждой муфте выполнен в виде храповика. В ведущем элементе каждой муфты установлена ось 18, на которой закреплена собачка 19 с двумя концами (на чертеже не показаны). Ось 18 имеет эксцентричный выступ 20 для взаимодействия с тормозной шайбой 21, к которой она постоянно поджимается пружиной 22, установленный в ведущем элементе каждой муфты. Тормозные шайбы 21 обеих муфт закреплены на корпусе 23, в котором установлен со свободой вращения вал 8. Корпус 23 установлен коаксиально с выходным звеном 10 и снабжен тормозом 28, например ленточным.

Устройство работает в следующих режимах: в режиме без блокирования дифференциала и в режиме автоматического блокирования дифференциала.

В режиме без блокирования дифференциала (ленточный тормоз 28 отпущен) корпус 23 имеет свободу вращения вокруг звена 10 дифференциала. В результате свободного планетарного движения вала 8 вместе с зубчатыми колесами 2, 4 и 6 вокруг выходного звена 10 исключается передача крутящего момента между венцом 7 и обгонными муфтами 12 и 14 и устраняется тем самым возможность возникновения паразитной циркулирующей мощности между ведущими мостами при крутых поворотах транспортного средства и движения его по существенно неровной поверхности.

Для включения режима автоматического блокирования дифференциала ленточный тормоз 28 затягивается.

Рассмотрим работу устройства при движении транспортного средства вперед.

Собачки 19 обеих муфт 12 и 14 своими передними по направлению вращения ведущих элементов муфт концами постоянно прижимаются к соответствующим ведомым элементам 11 и 16 в виде храповиков моментом трения, возникающим в результате трения эксцентричного выступа 20 каждой оси 18 о соответствующую тормозную шайбу 21. Если буксование колес ни одного из ведущих мостов не достигло предельно допустимой величины, ведомые элементы 11 и 16 соответствующих обгонных муфт 12 и 14 вращаются благодаря рассчитанным по вышеприведенной методике передаточным отношением зубчатых рядов, связанных с обгонными муфтами, быстрее соответствующих ведущих элементов 15 и 13. В результате обе обгонные муфты оказываются разблокированными, а следовательно, разблокированным будет и дифференциал.

При достижении буксования колес, например переднего ведущего моста, предельно допустимой величины ведущий элемент 15 муфты 12 вследствие ускоренного вращения выходного звена 10 дифференциала нагонит соответствующий ведомый элемент 11, и собачка 19 муфты 12 войдет в зацепление с ее ведомым элементом 11 в виде храповика. Произойдет блокирование обгонной муфты 12 и, следовательно, блокирование дифференциала, который из механизма с двумя степенями свободы превратится в механизм с одной степенью свободы, способный передавать крутящие моменты на выходные звенья пропорционально сцепным свойствам колес соответствующих ведущих мостов.

Если, наоборот, буксование колес заднего ведущего моста достигнет предельно допустимой величины, то ведомый элемент 16 муфты 14, вследствие замедления вращения выходного звена 10 дифференциала, отстанет и сравняется по скорости с ее ведущим элементом 13. Собачка 19 муфты 14 войдет в зацепление с ее ведомым элементом 16 в виде храповика. Произойдет блокирование обгонной муфты 14 и, следовательно, блокирование дифференциала.

Когда повышенное буксование переднего ведущего моста прекратится, ведущий элемент 15 заблокированной обгонной муфты 12 отстанет от соответствующего ведомого элемента 11, произойдет разблокирование этой муфты и, следовательно, дифференциала. Если задний ведущий мост прекратит повышенное буксование, ведомый элемент 16 заблокированной обгонной муфты 14 обгонит соответствующий ведущий элемент 13, произойдет разблокирование этой муфты и, следовательно, дифференциала.

При движении транспортного средства назад направление вращения ведущих и ведомых элементов обеих реверсивных обгонных муфт меняется на обратное. В результате собачки 19 обеих муфт под действием вышеупомянутого момента трения будут теперь прижиматься к соответствующим ведомым элементам другими концами. В остальном принцип работы устройства остается прежним.

Формула изобретения

1. Механизм блокировки дифференциала транспортного средства, содержащий корпус, два зубчатых ряда постоянного зацепления, включающих ведущие шестерни, одна из которых связана с одним из выходных звеньев дифференциала, и ведомые шестерни, размещенные на валу, расположенные на последнем две реверсивные обгонные муфты, из которых одна своим ведущим элементом связана с одной из ведомых шестерен, а ведомым элементом с валом, третий зубчатый ряд постоянного зацепления, ведомая шестерня которого размещена на том же валу, а ведущая соединена с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи, для передачи ведущего момента к дифференциалу, отличающийся тем, что ведущая шестерня другого из упомянутых первыми двух зубчатых рядов связана с тем же выходным звеном, ведомая шестерня третьего зубчатого ряда связана с валом, а другая обгонная муфта связана с этим валом своим ведущим элементом, а ведомым с другой ведомой шестерней двух зубчатых рядов, упомянутых первыми, причем зубчатый ряд, связывающий ведущий элемент одной обгонной муфты с выходным звеном дифференциала, выполнен с передаточным отношением, которое больше передаточного отношения третьего зубчатого ряда, а зубчатый ряд, связывающий ведомый элемент другой обгонной муфты с тем же выходным звеном, выполнен с передаточным отношением, которое меньше передаточного отношения третьего зубчатого ряда, связующего вал с венцом.

2. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что связь ведомой шестерни третьего зубчатого ряда с валом выполнена посредством фрикционной муфты.

3. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что зубчатый ряд, ведомая шестерня которого связана с ведущим элементом одной обгонной муфты, выполнен с передаточным отношением, выраженным зависимостью

а другой зубчатый ряд, ведомая шестерня которого связана с ведомым элементом другой обгонной муфты, выполнен с передаточным отношением, выраженным зависимостью

где i₁ и i₂ передаточные отношения зубчатых рядов, связывающих выходное звено дифференциала соответственно с ведущим элементом одной и ведомым элементом другой обгонных муфт, i₁= ω_a/ω₁; i₂= ω_a/ω₂;
i передаточное отношение зубчатого ряда, связывающего венец с валом, i = ω_д/ω₃;
ω_д и ω_а - угловые скорости соответственно венца и выходного звена, с которым кинематически связаны обе обгонные муфты;
ω₁, ω₂, ω₃ - угловые скорости ведомых шестерен, связанных соответственно с ведущим элементом одной обгонной муфты, ведомым элементом другой обгонной муфты и валом;
S₀ расчетный параметр, выражаемый следующими зависимостями: S₀ i_д, если выходное звено дифференциала, кинематически связанное с обеими обгонными муфтами, соединено с полуосевой шестерней последнего, имеющей диаметр, который по крайней мере не больше диаметра другой полуосевой шестерни; S₀ 1/i_д, если данное условие не выполняется, где i_д передаточное число дифференциала;
V расчетный параметр, выражемый зависимостью

где δ_o - буксование колес при наиболее вероятной тяговой нагрузке транспортного средства на типичном поверхностном фоне;
δ_доп - задаваемое предельно допустимое буксование колес.

4. Механизм блокировки дифференциала транспортного средства, содержащий корпус, два зубчатых ряда постоянного зацепления, ведущие шестерни которых связаны с соответствующими выходными звеньями дифференциала, а ведомые размещены на валу, расположенные на последнем две реверсивные обгонные муфты, из которых одна своим ведущим элементом связана с одной из ведомых шестерен, а ведомым элементом с валом, третий зубчатый ряд постоянного зацепления, имеющий ведущую и размещенную на валу ведомую шестерни, отличающийся тем, что ведущая шестерня третьего зубчатого ряда связана с соответствующим выходным звеном дифференциала, с которым посредством соответствующего зубчатого ряда связана первая из упомянутых обгонных муфт, а ведомая шестерня третьего зубчатого ряда связана с ведомым элементом другой обгонной муфты, ведущий элемент которой соединен с валом, с которым связана другая ведомая шестерня двух зубчатых рядов, упомянутых первыми, причем зубчатый ряд, связывающий ведущий элемент одной обгонной муфты с одним из выходных звеньев дифференциала, выполнен с передаточным отношением, которое больше, а зубчатый ряд, связывающий ведомый элемент другой обгонной муфты с тем же выходным звеном, выполнен с передаточным отношением, которое меньше передаточного отношения зубчатого ряда, связывающего вал с другим выходным звеном дифференциала.

5. Механизм по п. 4, отличающийся тем, что связь с валом другой ведомой шестерни двух зубчатых рядов, упомянутых первыми, выполнена посредством фрикционной муфты.

6. Механизм по п. 4, отличающийся тем, что величины передаточных отношений зубчатых рядов, ведомые шестерни которых соединены соответственно с ведущим элементом одной обгонной муфты, валом и ведомым элементом другой обгонной муфты, связаны зависимостью

где i₁, i₂ и i₃ передаточные отношения зубчатых рядов, ведомые шестерни которых соответственно связаны с ведущим элементом одной обгонной муфты, валом и ведомым элементом другой обгонной муфты, i₁= ω_a/ω₁; i₂= ω_b/ω₂; i₃= ω_a/ω₃;
ω_a и ω_b - угловые скорости соответственно первого выходного звена дифференциала, с которым кинематически связаны обе обгонные муфты, и второго выходного звена;
ω₁, ω₂, ω₃ - угловые скорости ведомых шестерен, связанных соответственно с ведущим элементом одной обгонной муфты, валом и ведомым элементом другой обгонной муфты;
V знаменатель геометрической прогрессии, выражаемой зависимостью

где δ_o- буксование колес при наиболее вероятной тяговой нагрузке транспортного средства на типичном поверхностном фоне;
δ_доп - задаваемое предельно допустимое буксование колес.

7. Механизм блокировки дифференциала транспортного средства, содержащий корпус, два зубчатых ряда постоянного зацепления, ведущие шестерни которых установлены на соответствующих выходных звеньях дифференциала и одна из них связана с соответствующим выходным звеном, а ведомые размещены на валу, из которых одна шестерня связана с реверсивной обгонной муфтой, расположенной на последнем, другую реверсивную обгонную муфту и третий зубчатый ряд постоянного зацепления, включающий ведущую и ведомую шестерни, отличающийся тем, что другая ведомая шестерня, размещенная на валу, связана с последним, ведущая шестерня третьего зубчатого ряда связана с одним из выходных звеньев, а ведомая с другой обгонной муфтой, расположенной на дополнительном валу, который связан с другим выходным звеном дифференциала дополнительным зубчатым рядом постоянного зацепления, ведущая шестерня которого установлена на этом звене и образует связанный с ним блок с другой ведущей шестерней одного из двух упомянутых первыми зубчатых рядов, а ведомая связана с дополнительным валом.

8. Механизм по п. 7, отличающийся тем, что связь блока шестерен с соответствующим выходным звеном дифференциала выполнена посредством фрикционной муфты.

9. Механизм по п. 7, отличающийся тем, что ведущая шестерня третьего зубчатого ряда связана с соответствующим выходным звеном дифференциала, с которым связана ведущая шестерня зубчатого ряда из двух упомянутых первыми, у которого ведомая шестерня соединена с валом, причем зубчатые ряды, ведомые шестерни которых связаны с соответствующими обгонными муфтами, выполнены с передаточными отношениями, выраженными зависимостью
i₁ i₂ iV,
где i₁ и i₂ передаточные отношения зубчатых рядов, ведомые шестерни которых связаны с соответствующими обгонными муфтами, i₁= ω_a/ω₁; i₂= ω_b/ω₂;
i передаточное отношение зубчатых рядов, ведомые шестерни которых связаны с соответствующими валами
ω_a и ω_b - угловые скорости выходных звеньев дифференциала;
ω₁ и ω₂ - угловые скорости ведомых шестерен, связанных с соответствующими обгонными муфтами;
угловые скорости валов;
V расчетный параметр, выраженный зависимостью

если ведомые элементы обгонных муфт связаны с соответствующими валами, а ведущие с соответствующими ведомыми шестернями, и зависимостью

если ведущие элементы обгонных муфт связаны с соответствующими валами, а ведомые с соответствующими ведомыми шестернями;
δ_o - буксование колес при наиболее вероятной тяговой нагрузке транспортного средства на типичном поверхностном фоне;
δ_доп - задаваемое предельно допустимое буксование колес.

10. Механизм блокировки дифференциала транспортного средства, содержащий корпус, два зубчатых ряда постоянного зацепления, одни шестерни которых размещены на валу, а другая шестерня одного из них установлена на выходном звене дифференциала, две реверсивные обгонные муфты и третий зубчатый ряд постоянного зацепления, ведомая шестерня которого размещена на валу, а ведущая связана с венцом ведомой шестерни зубчатой передачи, для передачи ведущего момента к дифференциалу, отличающийся тем, что корпус установлен коаксиально с выходным звеном и снабжен тормозом, размещенные на валу шестерни связаны с последним, другая шестерня другого зубчатого ряда из двух упомянутых первыми установлена на выходном звене, на котором расположены обе обгонные муфты, связанные с последним соответственно одна ведущим, а другая ведомым элементами, причем шестерни зубчатых рядов, установленные на этом же звене, связаны соответственно одна с ведомым элементом одной, а другая с ведущим элементом другой обгонных муфт, при этом зубчатый ряд, шестерня которого связана с ведомым элементом одной обгонной муфты, выполнен с передаточным отношением, которое меньше величины обратный передаточному отношению третьего зубчатого ряда, связывающего вал с венцом, а зубчатый ряд, шестерня которого связана с ведущим элементом другой обгонной муфты, выполнен с передаточным отношением, которое больше величины, обратной передаточному отношению третьего зубчатого ряда, связывающего вал с венцом.

11. Механизм по п. 10, отличающийся тем, что зубчатый ряд, шестерня которого связана с ведомым элементом одной обгонной муфты, выполнен с передаточным отношением, выраженным зависимостью

а другой зубчатый ряд, шестерня которого связана с ведущим элементом другой обгонной муфты, выполнен с передаточным отношением, выраженным зависимостью

где i₁ и i₂ передаточные отношения зубчатых рядов, связывающих соответственно ведомый элемент одной и ведущий элемент другой обгонных муфт с упомянутым валом; i₁= ω_m/ω₁, i₂= ω_m/ω₂;
i передаточное отношение третьего зубчатого ряда, i = ω_д/ω_m;
ω₁ и ω₂ - угловые скорости шестерен, связанных соответственно с ведомым элементом одной и ведущим элементом другой обгонных муфт;
ω_д и ω_m - угловые скорости соответственно венца и вала;
S₀ расчетный параметр, выражаемый зависимостями S₀ i_д, если обе обгонные муфты установлены на выходном звене дифференциала, соединенном с полуосевой шестерней последнего, имеющей диаметр, который по крайней мере не больше диаметра другой полуосевой шестерни, S_о 1/i_д, если данное условие не выполняется, где i_д - передаточное число дифференциала;
V расчетный параметр, выраженный зависимостью

где δ_o - буксование колес при наиболее вероятной тяговой нагрузке транспортного средства на типичном поверхностном фоне;
δ_доп - задаваемое предельно допустимое буксование колес.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4