Вездеход и его передаточный механизм - RU2672843C2

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Это изобретение относится к области техники транспортных средств, и, в частности, к вездеходу и его передаточному механизму.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Вездеход относится к транспортному средству, способному передвигаться на любых местностях и свободно передвигаться на местности, где движение обычного транспортного средства затруднено. В Китае вездеход широко известен как ATV (мотовездеход). Мотовездеход имеет конструкцию, которая очень похожа на мотоцикл, и многие его компоненты могут быть взаимозаменяемыми с компонентами мотоцикла, поэтому мотовездеход также называется квадроциклом. Такой вид транспортного средства имеет множество применений и не ограничен дорожными условиями, поэтому широко используется в Северной Америке и Западной Европе, и диапазон использования с каждым годом показывает тенденцию к росту.

[0003] Сделана ссылка на Фигуру 1, которая представляет собой схематический вид, показывающий конструкцию оси мотовездехода традиционной технологии.

[0004] Как показано на Фигуре 1, в традиционной технологии ось мотовездехода традиционной технологии включает в себя левую полуось и правую полуось, и ось не обеспечена какими-либо дифференциальными механизмами. Таким образом, сила, выдаваемая двигателем на полуоси, равномерно распределяется на полуоси с двух сторон, чтобы позволять левому колесу и правому колесу, соответственно соединенным с левой полуосью и правой полуосью, двигаться с одинаковой скоростью.

[0005] При повороте мотовездехода расстояние движения колеса с внешней стороны больше, чем расстояние движения колеса с внутренней стороны; или при движении мотовездехода по прямой линии на неровной дороге длины кривых движения колес с двух сторон также отличаются; или даже если дорога является очень ровной и прямолинейной, из-за размерной погрешности при изготовлении шин разных степеней износа, разных испытываемых нагрузок или разных давлений накачки шин радиусы качения шин практически не могут быть абсолютно равными, и если скорости колес с двух сторон равны, неизбежно будет возникать эффект проскальзывания колес при качении, т.е. шина с одной стороны проскальзывает относительно шины с другой стороны, что ускоряет износ шин и уменьшает эффективность передачи.

[0006] С учетом этого необходимо оптимизировать конструкцию оси мотовездехода традиционной технологии, для того чтобы ось мотовездехода позволяла вращение полуосей с двух сторон с разными скоростями при передаче мощности на полуоси с двух сторон, и для того, чтобы колеса с двух сторон преодолевали неравное расстояние при выполнении максимально чистого качения и для предотвращения проскальзывания колеса с одной стороны.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении передаточного механизма вездехода для того, чтобы передаточный механизм вездехода позволял вращение полуосей с двух сторон с разными скоростями при передаче мощности на полуоси с двух сторон, для того, чтобы колеса с двух сторон преодолевали неравное расстояние при выполнении максимально чистого качения, и для уменьшения истирания шин о поверхность земли и предотвращения проскальзывания колеса с одной стороны. Кроме того, другая задача настоящего изобретения заключается в обеспечении вездехода, использующего вышеописанный передаточный механизм.

[0008] Для осуществления вышеописанных технический решений обеспечен передаточный механизм вездехода (мотовездехода) согласно настоящему изобретению, который включает в себя ось независимой подвески, и ось включает в себя левую полуось и правую полуось, на соединении левой полуоси и правой полуоси дополнительно обеспечен винтовой дифференциальный механизм с механической блокировкой для приведения левой полуоси и правой полуоси в состояние работы дифференциала при нормальном движении транспортного средства и для автоматического приведения левой полуоси и правой полуоси в состояние блокировки дифференциала при проскальзывании транспортного средства с одной стороны.

[0009] Таким образом, дифференциальный механизм находится в состоянии работы дифференциала, когда транспортное средство находится в состояниях нормального движения, таких как, движение по прямой линии, поворот и т.д., чтобы позволять колесам преодолевать неравное расстояние, двигаясь путем максимально чистого качения, и предотвращать боковое опрокидывание и боковое проскальзывание транспортного средства. Дифференциальный механизм находится в состоянии блокировки дифференциала при проскальзывании колеса с одной стороны, чтобы позволять передачу крутящего момента на одной стороне на крутящий момент на другой стороне, тем самым позволяя транспортному средству выходить из состояния пробуксовки.

[0010] Предпочтительно винтовой дифференциальный механизм с механической блокировкой включает себя корпус, левую торцевую крышку и правую торцевую крышку;

между левой стороной корпуса и левой торцевой крышкой обеспечена шестерня левой полуоси, между правой стороной корпуса и правой торцевой крышкой обеспечена шестерня правой полуоси, левая планетарная шестерня зацеплена с шестерней левой полуоси с внешней стороны, и правая планетарная шестерня зацеплена с шестерней правой полуоси с внешней стороны, и левая планетарная шестерня зацеплена с правой планетарной шестерней; и

шестерня левой полуоси, шестерня правой полуоси, левая планетарная шестерня и правая планетарная шестерня представляют собой винтовые шестерни.

[0011] Предпочтительно левая торцевая крышка образована как одно целое торцевой крышкой и ведомой конической шестерней.

[0012] Предпочтительно количество левых планетарных шестерен и количество правых планетарных шестерен составляют три, и три левых планетарных шестерни и три правых планетарных шестерни неравномерно распределены в периферийном направлении соответственно, и три левых планетарных шестерни соответственно попарно зацеплены с тремя правыми планетарными шестернями.

[0013] Предпочтительно винтовой дифференциальный механизм с механической блокировкой дополнительно обеспечен механизмом блокировки дифференциала и механизмом переключения блокировки;

когда колесо с одной стороны транспортного средства проскальзывает, и разница скоростей вращения между колесами с двух сторон достигает заданного значения, механизм переключения блокировки запускает механизм блокировки дифференциала для блокировки дифференциального механизма; и когда скорость транспортного средства выше заданного значения, механизм переключения блокировки отключает механизм блокировки дифференциала для разблокировки дифференциального механизма.

[0014] Предпочтительно механизм блокировки включает в себя внутренний кулачок в соединении с шестерней правой полуоси, и внешний кулачок, который взаимодействует с внутренним кулачком и является подвижным вдоль осевого направления оси,

между внешним кулачком и правой торцевой крышкой обеспечен узел фрикционных дисков; узел блокировки дифференциала дополнительно включает в себя центробежный зубчатый вал, расположенный на корпусе и зацепленный с внешним кулачком;

механизм переключения блокировки включает в себя два центробежных блока, расположенных с двух сторон центробежного зубчатого вала, и вращаемый качающийся блок во взаимодействии с центробежными блоками в требуемом положении;

когда колесо с одной стороны проскальзывает, и разница скоростей вращения между колесами с двух сторон достигает заданного значения, центробежные блоки отклоняются и отцепляются от центробежного зубчатого вала, и один из центробежных блоков зацепляется с качающимся блоком для торможения центробежного зубчатого вала; и

когда скорость транспортного средства выше заданного значения, качающийся блок отклоняется, и два центробежных блока возвращаются в исходное положение, чтобы крепко удерживать центробежный зубчатый вал для обеспечения вращения центробежного зубчатого вала вместе с корпусом.

[0015] Дополнительно представлен вездеход согласно настоящему изобретению, который включает в себя двигатель и передаточный механизм, соединенный с двигателем, и передаточный механизм применяет вышеописанный передаточный механизм.

[0016] Поскольку передаточный механизм имеет вышеописанные технические эффекты, вездеход, включающий в себя передаточный механизм, также будет иметь такие же технические эффекты, которые здесь не описаны.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0017] Фигура 1 представляет собой схематический вид, показывающий конструкцию оси мотовездехода традиционной технологии;

[0018] Фигура 2 представляет собой схематический вид, показывающий конструкцию варианта выполнения передаточного механизма согласно настоящему изобретению;

[0019] Фигура 3 представляет собой разобранный вид, показывающий винтовой дифференциальный механизм с механической блокировкой на Фигуре 2;

[0020] Фигура 4 представляет собой вид, показывающий состояние, в котором механизм блокировки на Фигуре 3 запускается механизмом переключения блокировки; и

[0021] Фигура 5 представляет собой вид, показывающий состояние, в котором механизм блокировки на Фигуре 3 отключается механизмом переключения блокировки.

[0022] Ссылочные позиции на Фигурах 1-5:

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0023] Аспект настоящего изобретения заключается в обеспечении передаточного механизма вездехода для того, чтобы передаточный механизм вездехода позволял вращение полуосей с двух сторон с разными скоростями при передаче мощности на полуоси с двух сторон, для того, чтобы колеса с двух сторон преодолевали неравное расстояние при выполнении максимально чистого качения, и для уменьшения истирания шины о поверхность земли и предотвращения проскальзывания колеса с одной стороны. Кроме того, другой аспект настоящего изобретения заключается в обеспечении вездехода, использующего вышеописанный передаточный механизм.

[0024] Для лучшего понимания специалистом в области техники технических решений настоящего изобретения настоящее изобретение далее дополнительно подробно описана в сочетании с чертежами и вариантами выполнения.

[0025] Сделана ссылка на Фигуру 2, которая представляет собой схематический вид, показывающий конструкцию варианта выполнения передаточного механизма согласно настоящему изобретению.

[0026] В варианте выполнения, который показан на Фигуре 2, обеспечен передаточный механизм вездехода согласно настоящему изобретению, который включает в себя ось, и ось включает в себя левую полуось 101 и правую полуось 102. На соединении левой полуоси 101 и правой полуоси 102 дополнительно обеспечен винтовой дифференциальный механизм с механической блокировкой, чтобы позволять левой полуоси 101 и правой полуоси 102 находиться в состоянии работы дифференциала при нормальном движении транспортного средства, и чтобы автоматически позволять левой полуоси 101 и правой полуоси 102 находиться в состоянии блокировки дифференциала при проскальзывании колеса с одной стороны.

[0027] Таким образом, дифференциальный механизм находится в состоянии работы дифференциала, когда транспортное средство находится в состояниях нормального движения, таких как, движение по прямой линии, поворот и т.д., чтобы позволять колесам преодолевать неравное расстояние, двигаясь путем максимально чистого качения, и предотвращать боковое опрокидывание и боковое проскальзывание транспортного средства. Дифференциальный механизм находится в состоянии блокировки дифференциала при проскальзывании колеса с одной стороны, чтобы позволять передачу крутящего момента на одной стороне на крутящий момент на другой стороне, что позволяет вездеходу выходить из состояния пробуксовки.

[0028] В конкретном решении, которое показано на Фигуре 3, которая представляет собой разобранный вид, показывающий винтовой дифференциальный механизм с механической блокировкой на Фигуре 2, винтовой дифференциальный механизм с механической блокировкой включает в себя корпус 1, левую торцевую крышку 3 и правую торцевую крышку 24. Между левой стороной корпуса 1 и левой торцевой крышкой 3 обеспечена шестерня 4 левой полуоси, между правой стороной корпуса 1 и правой торцевой крышкой 24 обеспечена шестерня 5 правой полуоси. Левая планетарная шестерня 6 зацеплена с шестерней 4 левой полуоси с внешней стороны шестерни 4 левой полуоси, правая планетарная шестерня 7 зацеплена с шестерней 5 правой полуоси с внешней стороны шестерни 5 правой полуоси, и левая планетарная шестерня 6 зацеплена с шестерней 5 правой полуоси. Шестерня 4 левой полуоси, шестерня 5 правой полуоси, левая планетарная шестерня 6 и правая планетарная шестерня 7 представляют собой винтовые шестерни.

[0029] Кроме того, как показано на Фигуре 3, вышеописанная левая торцевая крышка может быть образована как одно целое торцевой крышкой и ведомой конической шестерней. По сравнению с традиционной технологией такая конструкция может повышать степень интеграции винтового дифференциального механизма с механической блокировкой, сокращать процедуры установки или отсоединения и предотвращать снижение стабильности работы дифференциального механизма вследствие погрешности установки.

[0030] Количество вышеописанных левых планетарных шестерен 6 и количество правых планетарных шестерен 7 может составлять три. Три левых планетарных шестерни 6 и три правых планетарных шестерни 7 неравномерно распределены в периферийном направлении соответственно. Три левых планетарных шестерни 6 соответственно попарно зацеплены с тремя правыми планетарными шестернями 7. Таким образом, может быть обеспечено стабильное зацепление шестерен винтового дифференциального механизма, что позволяет передаточному механизму осуществлять стабильную передачу, и стоимость его изготовления является невысокой. Очевидно, что количество вышеописанных левых планетарных шестерен 6 и количество вышеописанных правых планетарных шестерен 7 не ограничено тремя и может составлять четыре или более, однако стоимость изготовления немного возрастет.

[0031] При движении транспортного средства по прямой линии левые планетарные шестерни 6 и правые планетарные шестерни 7 в корпусе 1 вращаются вместе с корпусом 1, не вращаясь вокруг своих осей, что соответственно вызывает вращение шестерни 4 левой полуоси и шестерни 5 правой полуоси вместе с корпусом 1, тем самым вызывая движение транспортного средства в направлении вперед или назад.

[0032] При повороте транспортного средства налево скорость вращения шестерни 5 правой полуоси превышает скорость вращения корпуса 1, правые планетарные шестерни 7, зацепленные с шестерней 5 правой полуоси, вращаются в обратном направлении вокруг своих осей, при этом вращаясь вместе с корпусом 1, и вызывают вращение левых планетарных шестерен 6, попарно зацепленных с правыми планетарными шестернями 7, в прямом направлении вокруг своих осей при вращении с корпусом 1, собственное вращение левых планетарных шестерен 6 в прямом направлении позволяет скорости вращения шестерни 4 левой полуоси быть ниже скорости вращения корпуса 1, что вызывает поворот транспортного средства. При повороте транспортного средства вправо рабочий процесс, который не описан здесь более подробно, противоположен вышеописанному рабочему процессу.

[0033] При проскальзывании транспортного средства с левой стороны скорость вращения шестерни 4 левой полуоси очевидно выше, чем скорость вращения корпуса 1 дифференциального механизма, левые планетарные шестерни 6, зацепленные с шестерней 4 левой полуоси, могут вращаться в обратном направлении вокруг своих осей на высокой скорости, и при этом вызывать вращение трех правых планетарных шестерен 7, попарно зацепленных с левыми планетарными шестернями 6, в прямом направлении вокруг своих осей вокруг шестерни 5 правой полуоси. Так как пара зацепленных шестерен, имеющая больший угол винтовой линии, имеет большую силу внутреннего трения, большие углы давления шестерен также вызывают давление планетарных шестерен на торцевую крышку при зацеплении шестерен, и зацепление винтовых шестерен может дополнительно создавать большую осевую силу, каждая из шестерен в блоке шестерен может создавать осевую силу, которая давит на ведомую коническую шестерню, корпус 1 или правую торцевую крышку 24. Результирующая сила этих сил может ограничивать вращение всего блока планетарных шестерен вокруг своей оси, в связи с этим скорость вращения шестерни 4 левой полуоси, значительно более высокая, чем скорость вращения корпуса 1 дифференциального механизма, ограничивается, и крутящий момент передается на шестерню 5 правой полуоси, тем самым достигается задача ограничения проскальзывания колеса с левой стороны и задача передачи крутящего момента на колесо с правой стороны, посредством чего достигается функция ограничения проскальзывания. При проскальзывании транспортного средства с правой стороны рабочий процесс, который не описан здесь более подробно, противоположен вышеописанному рабочему процессу.

[0034] Из вышеописанного рабочего процесса может быть известно, что с использованием вышеописанного дифференциального механизма с винтовыми шестернями и путем целесообразного конфигурирования блока планетарных шестерен может быть обеспечено не только дифференциальное движение при повороте, но также крутящий момент с одной стороны может передаваться на другую сторону при возникновении проскальзывания с одной стороны, таким образом, достигается функция ограничения проскальзывания.

[0035] Дорожные условия для движения мотовездехода являются сравнительно трудными, однако с применением вышеописанного винтового дифференциального механизма мотовездеход имеет возможность соответствовать требованиям безопасности при повороте, и мотовездеход мало подвержен боковому опрокидыванию, боковому проскальзыванию и повреждению шин, тем самым обеспечивается передача качения шины, и значительно повышается эффективность передачи.

[0036] В другом варианте выполнения вышеописанный винтовой дифференциальный механизм с механической блокировкой дополнительно обеспечен механизмом блокировки дифференциала и механизмом переключения блокировки. При проскальзывании колеса с одной стороны (потере силы сцепления), и когда разница скоростей вращения между левой полуосью 101 и правой полуосью 102 достигает заданного значения, механизм переключения блокировки блокирует механизм блокировки дифференциала, чтобы позволять левой полуоси 101 и правой полуоси 102 находиться в состоянии блокировки дифференциала. Когда скорость транспортного средства выше заданного значения, механизм переключения блокировки отключает механизм блокировки для разблокировки дифференциального механизма, чтобы позволять левой полуоси 101 и правой полуоси 102 находиться в состоянии работы дифференциала.

[0037] В конкретном решении механизм блокировки включает в себя внутренний кулачок 8 в соединении с шестерней 5 правой полуоси посредством шлицевого соединения, и внешний кулачок 9, который взаимодействует с внутренним кулачком 8 и является подвижным вдоль осевого направления оси. Между внешним кулачком и правой торцевой крышкой обеспечен узел фрикционных дисков, и включает в себя фрикционный диск 10 с внутренним зацеплением, гладкий фрикционный диск 11 и фрикционный диск 12 с внешним зацеплением, расположенные в порядке слева направо. Механизм блокировки дополнительно включает в себя центробежный зубчатый вал 16, расположенный на корпусе 1, и центробежный зубчатый вал 16 зацеплен с внешним кулачком 9. Механизм переключения блокировки включает в себя два центробежных блока 14, расположенных с двух сторон центробежного зубчатого вала 16, и вращаемый качающийся блок 20 во взаимодействии с центробежными блоками 14 в требуемом положении. Между качающимся блоком 20 и центробежными блоками 14 дополнительно может быть расположена возвратная пружина 15 кручения.

[0038] Далее описан рабочий процесс, когда колесо с одной стороны полностью теряет силу сцепления (в случае выхода из стоя функции ограничения проскальзывания).

[0039] При проскальзывании колеса с правой стороны шестерня 4 левой полуоси находится в состоянии покоя, а шестерня 5 правой полуоси находится в состоянии вращения, и в общем скорость вращения шестерни 5 правой полуоси в два раз выше, чем скорость вращения корпуса 1. Шестерня 5 правой полуоси вызывает вращение внутреннего кулачка 8 и внешнего кулачка 9 с одинаковой скоростью. В то же время внешний кулачок 9 вызывает вращение центробежного зубчатого вала 16 в обратном направлении вокруг своей оси. Когда центробежный зубчатый вал 16 достигает заданной скорости вращения, два центробежных блока 14 преодолевают силу упругости центробежной пружины 15 кручения и отклоняются, и один из центробежных блоков 14 упирается в опорную точку качающегося блока 20, и зацепляется с качающимся блоком 20 так, что центробежный зубчатый вал 16 тормозится, и дополнительно тормозится внешний кулачок 9, что позволяет перемещение внешнего кулачка 9 в осевом направлении вправо вдоль винтовой канавки кулачка на торцевой поверхности для прижатия к фрикционному диску 10 с внутренним зацеплением, гладкому фрикционному диску 11 и фрикционному диску 12 с внешним зацеплением в указанной последовательности до плотного прижатия к правой торцевой крышке 24. В это время мощность передается на правую торцевую крышку 24 через корпус 1, и затем передается на узел фрикционных дисков, и затем на шестерню 5 правой полуоси для уменьшения скорости вращения шестерни 5 правой полуоси, и, в конечном счете, синхронизации с корпусом 1. Левые планетарные шестерни 6 и правые планетарные шестерни 7 останавливают вращение вокруг своих осей, и шестерня 4 левой полуоси увеличивает скорость вращения для синхронизации с корпусом 1 для выхода колеса с левой стороны из состояния пробуксовки.

[0040] При проскальзывании колеса с левой стороны шестерня 5 правой полуоси находится в состоянии покоя, внутренний кулачок 8, соединенный с шестерней 5 правой полуоси посредством шлицевого соединения, также находится в состоянии покоя, и внешний кулачок 9 во взаимодействии с внутренним кулачком 8 также находится в состоянии покоя. В это время корпус 1 вращается для приведения центробежного зубчатого вала 16 во вращении вокруг внешнего кулачка 9. Так как внешний кулачок 9 зацеплен с центробежным зубчатым валом 16, и скорости шестерен внешнего кулачка 9 и центробежного зубчатого вала 16 являются большими, центробежный зубчатый вал 16 вращается вокруг своей оси в прямом направлении на высокой скорости. Когда центробежный зубчатый вал 16 достигает заданной скорости вращения, два центробежных блока 14 преодолевают силу упругости центробежной пружины 15 кручения и отклоняются, и один из центробежных блоков 14 упирается в опорную точку качающегося блока 20 и зацепляется с качающимся блоком 20 для торможения центробежного зубчатого вала 16. Внешний кулачок 9 приводится центробежным зубчатым валом 16 во вращение вместе с корпусом 1 и перемещается в осевом направлении вправо для прижатия к фрикционному диску 10 с внутренним зацеплением, гладкому фрикционному диску 11 и фрикционному диску 12 с внешним зацеплением в указанной последовательности до прижатия к правой торцевой крышке 24. В это время мощность передается через корпус 1 на правую торцевую крышку 24, фрикционный узел, шестерню 5 правой полуоси в указанной последовательности для ускорения шестерни 5 правой полуоси и синхронизации с корпусом 1 для выхода колеса с правой стороны из состояния пробуксовки.

[0041] После блокировки вышеописанного дифференциального механизма, когда скорость транспортного средства выше, чем заданная скорость (например, 40 километров в час), качающийся блок 20 преодолевает силу кручения пружины 15 кручения под действием центробежной силы и отклоняется, и оставляет центробежные блоки 14 блокировки на определенном расстоянии, что позволяет центробежным блокам 14 возвращаться в исходное положение под действием пружины 15 кручения. Центробежный зубчатый вал 16 восстанавливает свободное движение, внешний кулачок 9 возвращается в исходное положение в осевом направлении влево и зацепляется с внутренним кулачком 8, и дифференциальный механизм разблокируется и ожидает следующего рабочего цикла.

[0042] Таким образом, можно увидеть, что с использованием механизма блокировки и механизма переключения блокировки, имеющих вышеописанные конструкции, при проскальзывании колеса с одной стороны может быть получено состояние блокировки дифференциала, которое позволяет вездеходу выходить из состояния пробуксовки в случае особых дорожных условий, таких как грязь, и автоматически восстанавливаться при нормальном движении, тем самым значительно улучшая устойчивость и адаптивность вездехода.

[0043] Кроме того, дополнительно предложено вездеходное автотранспортное средство согласно настоящему изобретению, который включает в себя двигатель и передаточный механизм, соединенный с двигателем. Передаточный механизм применяет описанный выше передаточный механизм.

[0044] Поскольку передаточный механизм имеет вышеописанные технические эффекты, вездеход, включающий в себя передаточный механизм, также будет иметь такие же технические эффекты, которые не описаны здесь более подробно.

[0045] Выше подробно описан вездеход и его передаточный механизм согласно настоящему изобретению. Принцип и варианты выполнения настоящего изобретения проиллюстрированы здесь путем конкретных примеров. Описание вышеизложенных вариантов выполнения предназначено только для облегчения понимания способа и концепции настоящего изобретения. Следует отметить, что специалистом в области техники может быть выполнено множество улучшений и преобразований в настоящем изобретении без отклонения от принципа настоящего изобретения, и эти улучшения и преобразования также попадают в объем охраны настоящего изобретения, определяемый формулой изобретения.

Реферат

Изобретение относится к передаточному механизму вездехода. Передаточный механизм включает в себя ось независимой подвески. Ось включает в себя левую полуось и правую полуось. На соединении левой полуоси и правой полуоси дополнительно обеспечен винтовой дифференциальный механизм с механической блокировкой, который приводит левую полуось и правую полуось в состояние работы дифференциала при нормальном движении транспортного средства и в состояние автоматической блокировки дифференциала при проскальзывании транспортного средства с одной стороны. Достигается повышение безопасности движения и уменьшение истирания шин. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула