КОНИЧЕСКИЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛ С ВИНТОВОЙ БЛОКИРОВКОЙ Российский патент 1997 года по МПК F16H48/20 

Изобретение относится к зубчатым передачам для сообщения вращательного движения, в частности к дифференциалам с повышенным внутренним трением для транспортных средств.

Блокировка дифференциалов, используемых в силовой передаче транспортных средств, повышает их проходимость. Несмотря на многообразие схем блокируемых дифференциалов наибольшее распространение получили дифференциалы повышенного трения с постоянным коэффициентом блокировки как наиболее простые конструктивно.

Известен червячно-винтовой дифференциал [1] Механизм представляет собой червячный редуктор с кинематическими свойствами обычных конических дифференциалов. Силовая связь между полуосями осуществляется двумя полуосевыми червячными шестернями и червячными сателлитами. Сателлиты связаны между собой обычными цилиндрическими шестернями, жестко связанными с ними, а средней частью, с червячными шестернями. Силовая связь между сателлитами и корпусом осуществляется через опоры сателлитов, выполненных в приливах корпуса. Коэффициент блокировки червячно-винтового дифференциала находится в прямой зависимости от угла подъема спирали червяка.

Недостатком червячно-винтового дифференциала является сложная технология изготовления, т.к. требует очень точного выполнения.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является блокируемый конический дифференциал, содержащий корпус, в котором размещены конические шестерни, взаимодействующие друг с другом через два сателлита, установленных на одной оси, расположенной перпендикулярно геометрической оси конических шестерен [2] На конических шестернях установлен блокирующий механизм, выполненный в виде фрикционных муфт, каждая из которых выполнена в виде пакета фрикционных шайб, расположенных между опорными поверхностями конических шестерен и корпуса. На поверхности хвостовой части конических шестерен и на боковой поверхности чашки корпуса выполнены соответственно шлицы и пазы, в которых вставлены фрикционные шайбы. При изменении тяговых усилий на выходных валах пакет фрикционных шайб блокирующего механизма сжимается под действием осевых сил, возникающих в зацеплении зубьев конических шестерен и сателлитов. При этом увеличивается сила трения между коническими шестернями и корпусом и осуществляется блокировка дифференциала. Коэффициент блокировки дифференциала мал в связи с недостаточной величиной осевых сил. Конструкция дифференциала сложна, так как необходимо дополнительно выполнение шлицов и пазов соответственно на конических шестернях и корпусе.

Цель изобретения создание простого и надежного блокирующего устройства, вставляемого в корпус конического двухсалиттового дифференциала без изменения его конструкции.

Это достигается тем, что в винтовой блокировке дифференциала, согласно изобретению, блокирующее устройство выполнено в виде зубчатой вставки, расположенной на оси сателлитов между двумя противолежащими шестернями. Вставка, кроме возвратно-вращательного движения, имеет возможность совершать прямолинейные возвратно-поступательные перемещения на оси сателлитов, так как высота ее в плоскости оси сателлитов меньше расстояния между противолежащими сателлитами на величину, обеспечивающую расхождение вершин зубьев одной стороны, при полном зацеплении с зубьями шестерни с другой стороны при прямолинейном перемещении в плоскости оси сателлитов. Для взаимодействия с зубьями шестерен у вставки с двух противоположных сторон по крайней мере с одного конца или по крайней мере с одной стороны с двух концов имеется не менее одного зуба. Зубья и их расположение выполнены с расчетом, обеспечивающим расхождение вершин зубьев вставки с вершинами зубьев противолежащей шестерни с одной стороны при прямолинейном перемещении вставки в плоскости оси сателлитов в полном зацеплении с зубьями второй шестерни с другой стороны. В осевом отверстии вставки с двух сторон имеется резьба с разным направлением винтовой линии, в которую ввернуты две винтовые втулки, свободно посаженные на ось, но ограниченные от осевого перемещения.

При вращении одной из шестерен с большей угловой скоростью, зубчатая вставка, переходя из зацепления с одной шестерней в зацепление с другой, совершает в зацеплении прямолинейные перемещения на оси сателлитов. При этом происходит преобразование прямолинейного движения вставки во вращательное движение винтовых втулок, что и является постоянным внутренним трением, зависимым от угла подъема резьбы.

Кромки зубьев не испытывают нагрузки в момент перехода из зацепления с одной шестерней в зацепление с другой, так как зубья нагружены только при прямолинейном перемещении вставки при полном зацеплении зубьев.

На фиг. 1 изображает общий вид дифференциала со вставкой в разрезе плоскости оси шестерен перпендикулярно плоскости оси сателлитов; на фиг. 2 - общий вид дифференциала с винтовой блокировкой в разрезе плоскости оси сателлитов со схематическим изображением зубчатого зацепления; на фиг. 3 - общий вид винтовой блокировки в разрезе оси сателлитов; на фиг. 4 зубчатая вставка с зубьями с двух сторон с одного конца, вид сбоку в разрезе А-А) на фиг. 5 то же, вид сверху; на фиг. 6 9 изображение вставки при различных положениях относительно конических шестерен с диаграммой перемещения наверху, вид спереди.

Винтовая блокировка является составной частью конического дифференциала (фиг. 1,2) в корпусе 1 которого расположены два сателлита 2 и две противолежащие шестерни 3. Устройство винтовой блокировки, расположенной между противолежащими шестернями 3, состоит (фиг.5) из зубчатой вставки 4, посаженной на сборной оси, состоящей из двухступенчатого пальца 5 и стакана 6, которые являются одновременно осью сателлитов 2. С двух сторон осевого отверстия вставки 4 имеется резьба 7 с разным направлением винтовой линии и углом подъема резьбы в зависимости от коэффициента блокировки. В резьбу 7 ввернуты две винтовые втулки 8, составляющие винтовые пары с резьбой 7, между которыми находится упорная шайба 9. Винтовые втулки 8 внутренним диаметром свободно посажены на двухступенчатый палец 5, но ограничены от осевого перемещения утолщением пальца 5 и торцом стакана 6 или торцевыми плоскостями сателлитов 2. С одного конца на противоположных сторонах вставки 4 имеются зубья 10 (фиг. 4, 5). При четном количестве зубьев сателлита 2 зубья 10 вставки 4 расположены на противоположных сторонах со смешением, равным половине шага зубьев шестерни 3. Ширина вставки 4 (фиг.3) от межзубовой впадины 11 зубьев 10 с одной стороны до вершин зубьев 10 с другой стороны равна расстоянию между вершинами зубьев противолежащих шестерен 3, а боковые грани 12 зубьев 10 вставки 4 выполнены с возможностью бокового смещения вставки 4 на угол, позволяющий вставке 4 прямолинейно переместиться в плоскости оси сателлитов до расхождения вершин зубьев 10 вставки 4 с вершинами зубьев шестерни 3 с одной стороны при полном зацеплении с зубьями шестерни 3 с другой стороны. При устройстве блокировки, где зубья 10 вставки 4 имеются с двух сторон с двух концов, для удобства сборки вставка 4 может быть выполнена разборной.

Устройство винтовой блокировки позволяет устанавливать ее в существующие конические двухсателлитовые дифференциалы без изменения их конструкций.

Винтовая блокировка дифференциала работает следующим образом.

При прямолинейном движении автомобиля вставка 4 остается неподвижной относительно корпуса 1 и вращается вместе с ним. При буксовании автомобиля одним колесом (на фиг.6 9 буксует правое колесо), когда в дифференциале происходит взаимное перемещение шестерен 3, вставка 4 может находиться в любом положении. Например (фиг. 6), вставка 4 находится в зацеплении с одной из шестерен 3 после прямолинейного перемещения на оси в сторону кругового движения зубьев этой шестерни 3 до расхождения вершин противоположной стороны. От выталкивающих осевых сил в зубчатом зацеплении вставка 4 поворачивается на пальце 5 вместе с винтовыми втулками 8 и входит в зацепление с противолежащей шестерней 3, которая вращается относительно первой шестерни 3 в противоположную сторону (фиг. 7). После этого вставка 4, перемещаясь прямолинейно в плоскости оси сателлитов в обратном направлении, вращает внутри себя винтовые втулки 8 (фиг.8). Из-за разных направлений винтовой линии резьбы втулки 8 вращаются в разные стороны и силы, стремящие повернуть вставку 4 в сторону вращения, равны нулю. Осевые силы, возникающие от взаимодействия боковых граней 12 зубьев 10, не могут вывести вставку 4 из зацепления, так как зубья 10 противоположной стороны вставки 4 находятся на вершинах зубьев противолежащей шестерни 3. Для выхода из зацепления вставку 4 необходимо переместить в плоскости оси сателлитов на такое расстояние, чтобы против зубьев 10 вставки 4 встали межзубовые впадины этой шестерни 3. После расхождения вершин вставка 4, вновь повернувшись на пальце 5 вместе с резьбовыми втулками 8, входит в зацепление с противолежащей шестерней 3 (фиг.9). Итак, вставка 4, совершая возвратно-поступательное перемещение при забегании одной из шестерен 3, переходя в зацепление то с одной, то с другой шестерней 3, вращая при этом внутри себя резьбовые втулки 8, испытывает сопротивление преобразования поступательного движения во вращательное, что и является постоянным внутренним трением дифференциала.

Винтовая блокировка обеспечивает перераспределение сил тяги между ведущими колесами.

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: дифференциал содержит две шестерни, два сателлита и блокирующий механизм. Последний выполнен в виде винтовых втулок и зубчатой вставки с осевым отверстием. На образующей поверхности отверстия с противоположных ее сторон выполнена резьба с разным направлением навивки винтовой линии. В резьбу ввернуты две винтовые втулки, которые свободно насажены для возвратно-поступательного перемещения с ограничением на ось сателлитов. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Конический дифференциал с винтовой блокировкой, содержащий корпус, две шестерни, два сателлита и блокирующий механизм, введенный во взаимодействие с коническими шестернями, отличающийся тем, что блокирующий механизм выполнен в виде зубчатой вставки с осевым отверстием, имеющей на поверхности, образующей отверстие, с противоположных ее сторон резьбу с разным направлением винтовой линии, и винтовых втулок, свободно посаженных на ось сателлитов с ограничением осевого перемещения для размещения на них зубчатой вставки с возможностью возвратно-поступательного перемещения в плоскости оси сателлитов при разных угловых скоростях конических шестерен. 2. Дифференциал по п.1, отличающийся тем, что ось сателитов состоит из двухступенчатого пальца и стакана. 3. Дифференциал по п.2, отличающийся тем, что винтовые втулки ограничены от осевого перемещения утолщением пальца и торцом стакана или торцевыми плоскостями сателлитов. 4. Дифференциал по п.1, отличающийся тем, что зубчатая вставка имеет не менее одного зуба с двух противоположных сторон по крайней мере с одного конца или по крайней мере с одной стороны с двух концов, при этом взаимное расположение зубьев на противоположных сторонах вставок зависит от четности зубьев сателлитов. 5. Дифференциал по пп. 1 и 4, отличающийся тем, что зубья зубчатой вставки и ее высота в плоскости оси сателлитов выполнены с учетом расхождения вершин зубьев вставки с вершинами зубьев противолежащей шестерни с одной стороны при прямолинейном перемещении вставки в плоскости оси сателлитов в полном зацеплении с зубьями второй шестерни с другой стороны.