Устройство автоматического отключения передних колес от трансмиссии
Полезная модель относится к области транспортной техники, касается привода ведущих колес на легковых и грузовых автомобилях с блокированным приводом мостов.
Устройство позволяет повысить топливную экономичность, снизить шум от трансмиссии и более удобно при эксплуатации.
Устройство содержит корпус, жестко связанный со ступицей ведущего колеса, кулачковую и ведущую муфты, тормозок и фиксатор.
При движении с недостаточным сцеплением колес с дорогой от шарнира равных угловых скоростей приводится во вращение кулачковая муфта, которая зажимает пальцы между своими гранями и внутренней поверхностью корпуса. Это приводит к передаче крутящего момента передним колесам.
При отключении переднего моста разрывается силовая связь между ступицей и шарниром равных угловых скоростей для уменьшения сопротивлению движению автомобиля.
Полезная модель относится к области транспортной техники и может быть использована в приводе ведущих колес легкового или грузового автомобилей малой грузоподъемности с блокированным приводом мостов.
Известно устройство для отключения привода передних колес, [Орлов Э.Н., Варченко Е.Р., Автомобили УАЗ: Техническое обслуживание и ремонт/ под редакцией В.Ф.Чирканова, - М.: Транспорт, 1999. - 255 с.] содержащее ступицу передних колес, муфту отключения колес, болт муфты, ведущий фланец.
Данное устройство надежно, но не удобно в эксплуатации при движении транспортного средства в различных дорожных условиях, необходима переналадка, включающая большое число различных операций. Кроме того, при снятии защитного колпака в полость ступицы попадают частицы пыли и песка, вызывающие ускоренный абразивный износ деталей ступицы.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство автоматического отсоединения ведущего колеса (колес) транспортного средства от трансмиссии при его движении накатом [Патент РФ 2029347], содержащее полуось ведущего моста, тормозной барабан, ведущее колесо, роликовую муфту свободного хода одностороннего действия с внутренней звездочкой и механизм блокировки муфты.
Недостатком данного устройства является сложность изготовления деталей, и то, что при передаче крутящего момента возникают большие контактные напряжения на роликах муфты свободного хода, и как следствие, низкий ресурс узла.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение топливной экономичности автомобиля в неполноприводном режиме и удобство при эксплуатации.
Указанный результат достигается тем, что в устройстве автоматического отключения колес от трансмиссии, содержится корпус, тормозок, пальцы, кулачковая и ведущая муфты, планки, оси, пружины тормозков, упорный винт, неподвижный стакан и фрикционные накладки. В корпусе на внутренней стороне по диаметру нарезаны зубья, с которыми взаимодействуют пальцы кулачковой муфты.
На фиг.1 приведена схема устройства автоматического отключения передних колес от трансмиссии, на фиг.2 - вид А фиг.1; на фиг 3 - разрез Б-Б, на фиг.4 - разрез В-В; на фиг 5 - вид Б; на фиг 6 - вид В
Предлагаемое устройство состоит из корпуса 1, жестко закрепленного на ступице ведущего колеса 2 шпильками 3. По внутреннему диаметру корпуса 1 нарезаны зубья треугольной формы. При передаче крутящего момента в зацепление с зубьями корпуса входят пальцы 4. В осевом направлении эти пальцы перемещаются за счет смещения относительно скошенных граней кулачковой муфты 5. Муфта 5 находится в шлицевом соединении с шарниром 6 равных угловых скоростей и крепится к нему болтом 7, вворачиваемым в тело шарнира. На кулачковую муфту 5 надета ведущая муфта 8. Соединение муфт обеспечивается винтами 9, вкрученными в муфту 5 и находящихся в пазах муфты 8. В ведущей муфте 8 выполнены четыре прорези, сквозь которые пропущены пальцы 4. Так же в муфте 8 есть пазы, в которые помещаются упругие пластины 10. Эти пластины своими концами опираются на пальцы 4. Упругие пластины 10 необходимы для удержания пальцев 4 от самопроизвольного вхождения в зацепление с зубцами корпуса 1 за счет сил тяжести или вибраций, возникающих при движении автомобиля.
Для работы предлагаемого автоматического устройства отключения передних колес от трансмиссии необходимо наличие неподвижной детали.
Таковой является стакан 11, который своим шлицем входит в углубление неподвижной цапфы 12 и зажимается гайками 13, 14.
К неподвижному стакану 11 прижимается тормозок 15 приклеенной фрикционной накладкой 16. Тормозок 15 состоит из двух частей, разрезанного цилиндра, которые с обоих торцов стягиваются пружинами 17, обе половины тормозка 15 находятся в соединении с ведущей муфтой 8 посредством оси 18 и планки 19. Ось 18 приварена к ведущей муфте 8 и входит в прорезь планки 19, приваренной к тормозку 15.
Для принудительного включения передних колес и соединения их с трансмиссией предназначен фиксатор. Фиксатор состоит из корпуса 20, пружины 21, рукоятки 22. Корпус 20 в собранном виде завинчивается в крышку 23. От самопроизвольного откручивания корпус удерживается шайбой 24. С противоположных граней корпуса 20 фиксатора имеются Г-образные пазы, сквозь которые проходит рукоятка 22. Шток 25 предназначен для жесткой связи ступицы 2 колеса и кулачковой муфты 5, когда надо принудительно включить передний мост.
Устройство работает следующим образом.
Для повышения устойчивости автомобиля на обледенелых дорогах рекомендуется включить режим принудительного привода переднего колеса (колес).
Это выполняется поворотом и движением рукоятки 22 вдоль поперечного паза с опусканием в сквозной продольный паз. Далее при вращении колеса ось штока 25 совпадает с осью отверстия на торце кулачковой муфты 5. Шток 25 опустится в отверстие, что приведет к совместному вращению ступицы 2 колеса и муфты 5, которая связана с шарниром 6 равных угловых скоростей.
В других случаях устройство работает без участия водителя.
При включении переднего моста в раздаточной коробке во вращение приходит шарнир 6 равных угловых скоростей. При вращении шарнира равных угловых скоростей с ним совместно вращается кулачковая муфта 5.
Неподвижная ведущая муфта 8 удерживает пальцы 4 от вращения вслед за муфтой 5. Неподвижность муфты 8 обеспечивается тормозками 15, прижатыми к неподвижному стакану 11 пружинами 17.
Вращение кулачковой муфты 5 относительно неподвижных пальцев 4 вызывает их скольжение по ее наклонным граням и приводит к их выдвижению. Когда большая часть скошенных граней пальцев 4 входит в зацепление с внутренней зубчатой поверхностью корпуса 1 жестко закрепленного на ступице ведущего колеса, пальцы 4 выступами упрутся в тормозок 15 и приподнимут его над стаканом 11. С этого момента силы трения в тормозке исчезнут, и не будут создавать дополнительных сопротивлений вращению передних колес.
Дальнейшее движение пальцев 4 происходит за счет несовпадения частоты вращения шарнира 6 равных угловых скоростей и ступицы 2 с закрепленным на ней корпусом 1. Пальцы 4, частично войдя в зацепление с зубцами корпуса 1, будут иметь одинаковую с корпусом скорость. Скорость вращения ступицы 2 меньше, чем у шарнира 6 и поэтому пальцы 4 продолжат выдвигаться.
Меньшая скорость вращения ступицы 2 передних колес (по сравнению с частотой вращения шарнира 6) обусловлена тем, что в плохих дорожных условиях задние колеса будут двигаться со скольжением (буксованием) и поэтому частота вращения шарнира 6 будет выше, чем у перекатывающихся передних колес.
Кроме того, между передними и задними колесами существует кинематическое несоответствие, обусловленное разной весовой нагрузкой приходящейся на передний и задний мосты. В результате деформация задних колес оказывается выше, чем у передних, а значит что ведомые колеса при прохождении одинакового пути с ведущими, сделают меньшее количество оборотов по сравнению с ними и шарниром 6 равных угловых скоростей.
Передача крутящего момента на передние колеса от шарнира 6 начнется только после полного ввода пальцев 4 в зубья корпуса 1. Момент полного ввода пальцев совпадает с моментами упора восьми винтов 9 в край прорези муфты 5.
Таким образом, при включении переднего моста происходит автоматическое соединение передних колес с трансмиссией.
При выключенном переднем мосте шарнир 6 останется неподвижным, и перекатывающееся переднее колесо переместит пальцы 4 по граням кулачковой муфты 5 в сторону впадин. Пальцы 4 при этом движении выходят из зацепления с корпусом 1. Связь между трансмиссией и ступицей 2 разрывается. Передние колеса перекатываются, не создавая сопротивления движению и не вовлекают во вращение элементы привода переднего моста.
Применение предлагаемого устройства позволяет получить топливную экономичность за счет снижения потерь мощности на холостое прокручивание элементов привода переднего моста в неполноприводном режиме движения, снизить уровень шума трансмиссии, поскольку уменьшается число вращающихся деталей и увеличить продолжительность движения накатом из-за уменьшения сопротивления движению, а так же повысить удобство при эксплуатации автомобиля.
Устройство автоматического отключения передних колес от трансмиссии включает ступицу ведущего колеса, шарнир равных угловых скоростей и отличается тем, что при вращении шарнира равных угловых скоростей с ним совместно вращается кулачковая муфта относительно неподвижных пальцев, вызывая их скольжение по ее наклонным граням и приводя к их выдвижению и вхождению в зацепление с внутренней зубчатой поверхностью корпуса, жестко закрепленного на ступице ведущего колеса.
