КОНИЧЕСКИЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛ С ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ БЛОКИРОВКОЙ КУЗЕВАНОВА Российский патент 1997 года по МПК F16H48/26 

Настоящее изобретение относится к области зубчатых передач для сообщения вращательного движения, в частности к дифференциалам с гидравлическим сопротивлением для транспортных средств.

Блокировка дифференциалов, используемых в силовой передаче транспортных средств, повышает их проходимость. Блокировка дифференциала с гидравлическим сопротивлением имеет наиболее предпочтительную характеристику, так как коэффициент блокировки ее зависит от разности угловых скоростей выходных валов.

Известен дифференциал с гидравлическим сопротивлением [1] в которой блокирующий плунжерный насос включен между выходным валом и корпусом. В корпусе имеются радиальные отверстия в виде блока цилиндров, в которых расположены плунжеры. На шлицы выходного вала насажена кулачковая звездочка. Плунжеры прижаты к кулачкам пружинами. В плунжере установлено клапанное устройство с калиброванным отверстием, предназначенное для выпуска сжимаемой жидкости. В блоке цилиндров предусмотрены впускные отверстия с клапанами, через которые жидкость из корпуса дифференциала попадает в камеры цилиндров. Специальное устройство обеспечивает постоянную подачу жидкости в корпус дифференциала. При прямом движении и отсутствии забегания одной из шестерен плунжерный насос не работает. При вращении колес с различными угловыми скоростями кулачки последовательно набегают на плунжеры, которые, совершая возвратно-поступательное движение, проталкивают жидкость через калиброванные отверстия. Повышенное давление жидкости приводит к возрастанию сопротивления вращения забегающей шестерни. Величина этого сопротивления зависит от величины калиброванного отверстия и величины относительно угловой скорости шестерни.

Основным недостатком дифференциала с гидравлическим сопротивлением является сложная конструкция дифференциала: и цилиндры плунжерных насосов: выполненные в корпусе дифференциала: трудно поддаются реставрации при износе.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является блокируемый конический дифференциал [2] содержащий корпус: в котором размещены конические шестерни: взаимодействующие друг с другом через два сателлита: установленных на одной оси: расположенной перпендикулярно геометрической оси конических шестерен. На конических шестернях установлен блокирующий механизм, выполненный в виде фрикционных муфт: каждая из которых выполнена в виде пакета фрикционных шайб: расположенных между поверхностями конических шестерен и корпуса. На поверхности хвостовой части конических шестерен и на боковой поверхности чашки корпуса выполнены соответственно шлицы и пазы, в которые вставлены фрикционные шайбы. При изменени тяговых усилей на входных валах пакет фрикционных шайб блокирующего механизма чжимается 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 диференциала мал в связи с недостаточной величиной осевых сил. Конструкция дифференциала сложна, так как необходимо дополнительное выполнение шлицов и пазов соответственно на конических шестернях и корпусе.

Цель изобретения создание простого и надежного блокирующего устройства, вставляемого в корпус конического двухсателлитного дифференциала без изменения его конструкции. Это достигается тем, что в гидравлической 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 совершить прямолинейные возвратно-поступательные перемещения на оси сателлитов, так как высота ее в плоскости оси сателлитов меньше расстояния между противолежащими сателлитами на величину, обеспечивающую расхождение вершины зубьев с одной стороны, при полном зацеплении с зубьями шестерни с другой стороны при прямолинейном перемещении на 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 и полном зацеплении с зубьями второй шестерни с другой стороны. Осевое отверстие вставки выполнено как цилиндр прямодействующего поршневого гидравлического насоса, разделенный на две рабочие камеры дроссельными кольцом. Рабочие камеры сообщаются с жидкостной средой посредством обратного клапана. Ось сателлитов выполнена как неподвижные поршни-вытеснители.

При буксовании автомобиля одним колесом в дифференциале происходит взаимное перемещение шестерен. От взаимодействия с зубьями шестерен вставка совершает возвратно-поступательные перемещения, вытесняя при этом жидкость из одной рабочей камеры в другую через калиброванное отверстие дросселя. Происходит преобразование механической энергии в энергию потока. Скорость протекания жидкости через калиброванное отверстие ограничивает скорость забегания шестерни.

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.

Сущность настоящего изобретения поясняется подробным описанием устройства гидравлической блокировки для конкретного варианта выполнения и чертежами:
фиг. 1 изображает общий вид дифференциала со вставкой в разрезе плоскости оси шестерен перпендикулярно плоскости оси сателлитов;
фиг. 2 общий вид с гидравлической блокировкой в разрезе плоскости оси сателлитов со схематическим изображением зубчатого зацепления;
фиг. 3 общий вид гидравлической блокировки в разрезе оси сателлитов;
фиг. 4 зубчатая вставка с зубьями с двух сторон с одного конца (вид сбоку в разрезе А-А);
фиг. 5 то же, что на фиг. 4 (вид сверху);
фиг. 6 9 схематическое изображение вставки при различных положениях относительно конических шестерен с диаграммой наверху (вид спереди).

Гидравлическая блокировка является составной частью конического дифференциала (фиг. 1, 2), в корпусе 1 которого расположены два сателлита 2 и две противолежащие шестерни 3. Устройство гидравлической блокировки, расположенное между противолежащими шестернями 3, состоит (фиг. 3) из зубчатой вставки 4, посаженной на сборную ось, состоящую из двухступенчатого штока 5 и стакана 6, которые являются одновременно поршнями-вытеснителями и осью сателлитов 2. Осевое отверстие вставки 4 выполнено (фиг. 4, 5) как цилиндр прямодействующего гидравлического насоса 7, разделенный дроссельным кольцом 8 на две рабочие камеры 9, сообщающиеся через канал 10 с масляной средой редуктора посредством обратного клапана 11. В дроссельном кольце 8 имеется калиброванное отверстие 12, которым может являться кольцевая щель между штоком 5 и кольцом 8. С одного конца на противоположных сторонах вставки 4 имеются зубья 13. При четном количестве зубьев сателлита 2 зубья 13 вставки 4 расположены на противоположных сторонах со смещением, равным половине шага зубьев шестерни 3. Ширина вставки 4 (фиг. 3) от впадины 14 зубьев 13 с одной стороны до вершин 13 с другой стороны равна расстоянию между вершинами зубьев противолежащих шестерен 3, а боковые грани 15 зубьев 13 вставки 4 выполнены с возможностью бокового смешения вставки 4 на угол, позволяющий вставке 4 прямолинейно переместиться в плоскости оси сателлитов до расхождения вершин зубьев 13 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 13 вставки 4 имеются с двух сторон, с двух концов для удобства сборки вставка 4 может быть выполнена разборной.

Устройство гидравлической блокировки позволяет устанавливать его в существующие конические двухсателлитные дифференциалы без изменения их конструкции.

Конический дифференциал с гидравлической блокировкой работает следующим образом
При прямолинейном движении автомобиля вставка 4 остается неподвижной относительно корпуса 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 зубьев противоположной стороны. От выталкивающих осевых сил в зубчатом зацеплении вставка 4 поворачивается на оси и входит в зацепление с противолежащей шестерней 3, которая вращается относительно первой и противоположную сторону (фиг. 7). Вставка 4, как подвижный цилиндр прямодействующего насоса 7, при прямолинейном перемещении на неподвижной оси, у которой утолщение двухступенчатого штока 5 и стакан 6 являются поршнями-вытеснителями, выдавливает масло из одной камеры 9 в другую (фиг. 8). Рабочие камеры 9 всегда заполнены маслом, так как утечка через капиллярные щели между цилиндром 7 и поршнями 5, 6 компенсируется обратным клапаном 11, подсасывающим масло через канал 10 при разряжениях в камерах 9. Осевые силы, возникающие от взаимодействия боковых граней зубьев, не могут вывести вставку 4 из зацепления, так как зубья 13 противоположной стороны вставки 4 находится на вершинах зубьев противолежащей шестерни 3. Для выхода из зацепления вставку 4 необходимо прямолинейно переместить на оси на такое расстояние, чтобы против зубьев 13 вставки 4 встали межзубовые впадины этой шестерни 3. После расхождения вершин вставка 4, вновь повернувшись на оси, входит в зацепление с противолежащей шестерней 3 (фиг. 9).

Итак, при забегании одной из шестерен 3, при возвратно-поступательном перемещении вставки 4, при вытеснении масла из одной рабочей камеры 9 в другую через калиброванное отверстие 12 дросселя 8 происходит преобразование механической энергии в энергию потока. Скорость протекания масла через калиброванное отверстие 12 ограничивает скорость прямолинейного перемещения вставки 4, ограничивая тем самым скорость забегающей шестерни 3. При повороте автомобиля или обкатывании колесом препятствия скорость забегания шестерни 3 мала и масло успевает продавливаться из камеры в камеру через калиброванное отверстие 12. Блокировка не оказывает влияния на управляемость автомобиля, но предотвращает буксование одним колесом.

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: в коническом дифференциале с гидравлической блокировкой блокирующий механизм выполнен в виде зубчатой вставки с отверстием. Образующая поверхность отверстия выполняет роль цилиндра прямодействующего гидравлического насоса с гидравлическим сопротивлением. Зубчатая вставка установлена между двумя коническими шестернями и при разных угловых скоростях упомянутых шестерен имеет возможность возвратно-поступательного перемещения на оси сателлитов и работает как гидравлический насос. При этом ось сателлитов выполняет функцию, по крайней мере, одного поршня-вытеснителя. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Конический дифференциал с гидравлической блокировкой, содержащий корпус, две конические шестерни, два сателлита и блокирующий механизм, введенный во взаимодействие с коническими шестернями, отличающийся тем, что блокирующий механизм выполнен в виде зубчатой вставки с отверстием, образующая поверхность которого выполняет роль цилиндра прямодействующего гидравлического насоса с гидравлическим сопротивлением, установленной с возможностью при разных угловых скоростях конических шестерен возвратно-поступательного перемещения на оси сателлитов, выполняющей функцию по крайней мере одного поршня-вытеснителя. 2. Дифференциал по п. 1, отличающийся тем, что ось сателлитов состоит из двухступенчатого штока и стакана. 3. Дифференциал по п. 1, отличающийся тем, что цилиндр поршневого насоса разделен на две рабочие камеры, сообщающиеся с жидкостной средой посредством по крайней мере одного обратного клапана. 4. Дифференциал по п. 1, отличающийся тем, что зубчатая вставка имеет по крайней мере по одному зубу 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 вставки зависит от четности зубьев сателлитов. 5. Дифференциал по п. 1, отличающийся тем, что зубья зубчатой вставки и ее высота в плоскости оси сателлитов вы- полнены с учетом расхождения вершин зубьев вставки с вершинами зубьев противолежащей шестерни с одной стороны при прямолинейном перемещении вставки на оси в полном зацеплении с зубьями второй шестерни с другой стороны.