ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ Российский патент 1997 года по МПК B60K17/16 

Изобретение относится к машиностроению и касается дифференциального механизма, используемого в трансмиссиях транспортных средств для распределения крутящего момента между колесами.

В ведущих мостах колесных транспортных средств обычно используются конические дифференциальные механизмы (SU, авт.св. N 1016596, кл. F 16 H 1/40, 1981; патенты SU N 3365984, 3470768, 4289047, 4577530, 4733578, кл. 74-173).

Одной из проблем, возникающих при использовании подобных дифференциальных механизмов, является ограничение их дифференциального действия при неодинаковом сцеплении колес с опорной поверхностью при движении транспортных средств по обледенелым дорогам или бездорожью.

Известен самоблокирующийся дифференциальный механизм, содержащий корпус, в котором расположены конические зубчатые колеса и сателлиты с коническими зубьями, при этом на зубьях сателлитов выполнены цилиндрические поверхности, сопряженные с двумя выполненными в корпусе выступами, равноудаленными от плоскости симметрии механизма, перпендикулярной оси вращения зубчатых колес, причем сателлиты установлены на плавающей оси (авт. св. N 1604639, кл. B 60 K 17/20, 1988).

В этом дифференциальном механизме при возникновении разницы в частоте вращения зубчатых колес происходит поворот сателлитов относительно корпуса, сопровождающийся значительным трением зубьев о корпус, благодаря чему крутящий момент, действующий на ведомые валы механизма, существенно перераспределяется между ними.

Однако этот дифференциальный механизм имеет большие радиальные размеры из-за сравнительно большой длины сателлитов, поскольку на них помимо участка, имеющего зацепление с зубчатыми колесами, имеется участок, сопряженный с корпусом и расположенный на большом радиусе по сравнению с первым упомянутым участком.

Известен дифференциальный механизм, содержащий корпус, в котором расположены конические зубчатые колеса и сателлит с зубьями и опорным элементом сопряженными с одной из них торцовой поверхностью (US, патент N 3964346, кл. F 16 H 1/44, 1976).

Задача изобретения создание компактного самоблокирующегося дифференциального механизма, имеющего небольшие радиальные габариты, удовлетворительные блокирующие свойства и достаточную надежность.

Для этого в дифференциальном механизме, содержащем корпус, в котором расположены конические зубчатые колеса и по меньшей мере один сателлит с коническими зубьями, упомянутый сателлит снабжен опорными элементами, сопряженными с конической наружной поверхностью его зубьев и с их торцовой поверхностью.

При повороте сателлита, происходящим относительно корпуса в случае появления разности частоты вращения ведомых зубчатых колес, зубья сателлита трутся наружной конической поверхностью и коническими торцами об опорные элементы, создавая большой момент трения, что обеспечивает необходимое перераспределение нагрузок на ведомые зубчатые колеса, при этом площадь трущихся поверхностей получается достаточной и на сателлите и на опорных элементах. Так как опорные элементы сателлита контактируют с его зубьями в промежутке между участками сателлита, зацепленными с ведомыми зубчатыми колесами, то использование упомянутых опорных элементов не увеличивает радиальные размеры дифференциального механизма, благодаря чему он получается компактным. Причем, поскольку опорные элементы сателлита сопряжены с конической наружной поверхностью его зубьев и с их торцовой поверхностью, то они фиксируют сателлит в радиальном направлении, благодаря чему для него не требуется больше никакой опоры. Кроме того, такая конструкция механизма обеспечивает в нем повышенный момент трения вследствие эффекта заклинивания, обусловленного контактом сателлита с опорными элементами по двум коническим поверхностям, расположенным под углом друг к другу и образующая между собой клин.

Один из упомянутых опорных элементов сателлита может быть выполнен в виде втулки, установленной в корпусе дифференциального механизма напротив промежутка между ведомыми зубчатыми колесами перпендикулярно их оси и имеющей внутри выступ с конической внутренней поверхностью, сопряженной с конической наружной поверхностью зубьев сателлит, а другой в виде кольца, установленного внутри первого упомянутого опорного элемента и сопряженного с торцовой поверхностью зубьев сателлита.

Каждый опорный элемент сателлита может быть выполнен в виде сухаря, имеющего впадину, образованную согнутой поверхностью, сопряженной с конической наружной поверхностью зубьев сателлита, и поверхностью, контактирующей с торцами этих зубьев, при этом тыльная поверхность сухаря, обращенная в противоположную сторону от зубьев сателлита, сопряжена с выступом, выполненным внутри корпуса. Причем упомянутые выступы внутри корпуса, сопряженные с упомянутыми сухарями, могут быть выполнены в виде гребней, расположенных параллельно оси конических зубчатых колес и постепенно сужающихся в сторону этой оси, а каждый сухарь может быть выполнен в виде стержня с цилиндрической тыльной поверхностью, контактирующей с гребнем.

На фиг. 1 представлен продольный разрез блокирующегося дифференциального механизма со специальными опорными элементами для сателлита; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 разрез В-В на фиг. 1.

Дифференциальный механизм, показанный на фиг. 1, содержит корпус 1, в котором соосно расположены одинаковые ведомые конические зубчатые колеса 2 и 3 а также сателлиты 4 с коническими зубьями 5, которые имеют зацепление одновременно с обоими зубчатыми колесами 2 и 3. Оси сателлитов 4 расположены перпендикулярно осям зубчатых колес 2 и 3. Между торцами зубчатых колес 2 и 3 и корпусом 1 расположены пакеты фрикционных дисков 6 и 7. Диски 6 поочередно связаны со ступицей 8 зубчатого колеса 2 и с корпусом 1, а диски 7 тоже поочередно связаны со ступицей 9 зубчатого колеса 3 и с корпусом. Диски 6 и 7 сжаты между торцами зубчатых колес и корпусом 1 за счет усилия, возникающего в зацеплении сателлитов 4 с зубчатыми колесами 2 и 3.

Каждый сателлит 4 снабжен установленными в корпусе 1 индивидуальными опорными элементами, сопряженными с конической наружной поверхностью 10 (фиг. 2) его зубьев 5 и с их торцевой поверхностью 11.

Эти опорные элементы одинаковые. Каждый из них выполнен в виде сухаря 12, расположенного параллельно оси зубчатых колес 2 и 3. Сухарь представляет собой стержень, имеющий фигурную впадину 13 (фиг. 3), образованную вогнутой конической поверхностью, сопряженной с конической наружной поверхностью 10 (фиг. 2) зубьев 5 сателлита 4, и другой вогнутой конической поверхностью, контактирующей с торцевой поверхностью 11 зубьев 5. Тыльная поверхность 14 сухаря 12, обращенная в противоположную сторону от зубьев сателлита 4, выполнена цилиндрической и сопряжена с цилиндрической поверхностью продольных выступов 15 внутри корпуса 1, выполненных в виде гребней, расположенных параллельно оси конических зубчатых колес 2 и 3 и сужающихся в сторону этой оси.

Каждый сухарь 12 зафиксирован в корпусе 1 в продольном направлении с помощью крышки 16 (фиг. 1) корпуса, расположенной соосно с ведомыми зубчатыми колесами 2 и 3 и соединенной с корпусом болтами 17.

Поскольку сухари 12 расположены на таком же расстоянии от оси корпуса 1, на каком расположены сателлиты 4, то они не увеличивают габариты дифференциального механизма. В то же время их наличие позволяет за счет трения об эти сухари зубьев сателлитов 4 сохранять крутящий момент на ведомом зубчатом колесе, не связанном с бегущим колесом транспортного средства.

При вращении корпуса 1, являющегося ведущим звеном дифференциального механизма, усилие от корпуса 1 передается к сухарям 2, а от них к сопряженным с ними зубьям 5 сателлитов 4. От сателлитов 4 усилие передается к зацепленным с ними зубчатым колесам 2 и 3, создавая на ступицах 8 и 9 крутящие моменты, которые действуют на ведомые валы (не показаны), которые могут быть связаны со ступицами зубчатых колес 2 и 3 шлицевыми соединениями.

Если при движении транспортного средства по дороге, с которой его колеса имеют плохое сцепление, одно из колес начинает буксовать, например, колесо, имеющее привод от зубчатого колеса 2, то зубчатое колесо 2 при его вращении опережает корпус 1 и тогда сателлиты 4 поворачиваются в сухарях 12. При повороте сателлитов их зубья 5 трутся о поверхность впадин 13 в сухарях 12 своей наружной поверхностью 10 и торцевой поверхностью 11. При трении зубьев 5 сателлитов 4 о сухари 12 создается усилие, из-за которого изменяются усилия, действующие на ведомые зубчатые колеса 2 и 3 от сателлитов 4, способствуя сохранения крутящего момента на зубчатом колесе 3. Кроме того, этому способствует перераспределение крутящих моментов между зубчатыми колесами 2 и 3, осуществляемое с помощью фрикционных дисков 6 и 7, которые снимают часть крутящего момента с опережающего зубчатого колеса 2 и через корпус 1 передают его на отстающее зубчатое колесо 3.

Использование: в механизмах, предназначенных для распределения крутящего момента между колесами транспортного средства. Сущность изобретения: дифференциальный механизм содержит корпус, являющийся ведущим звеном, ведомые конические зубчатые колеса и зацепленный с ними сателлит с коническими зубьями. Сателлит снабжен особыми опорными элементами, выполненными в виде сухарей, расположенных в корпусе параллельно оси зубчатых колес, имеющих впадину, с поверхностью которой сопряжены коническая наружная поверхность зубьев сателлита и их торцевая поверхность. Трение зубьев сателлита и сухаря, происходящее при повороте сателлита, помогает сохранить крутящий момент на одном из колес транспортного средства при буксовании другого колеса. 1 з.п., ф-лы, 4 ил.

1. Дифференциальный механизм, содержащий корпус, в котором расположены конические зубчатые колеса и сателлит с зубьями и опорным элементом, сопряженными с одной из их торцевых поверхностей, отличающийся тем, что при этом каждый опорный элемент сателлита выполнен в виде сухаря, имеющего впадину, образованную вогнутой поверхностью, сопряженной с конической наружной поверхностью зубьев сателлитов и поверхностью, контактирующей с торцами этих зубьев, при этом тыльная поверхность сухаря, обращенная в противоположную сторону от зубьев сателлита, сопряжена с выступом, выполненным внутри корпуса. 2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что упомянутые выступы внутри корпуса, сопряженные с упомянутыми сухарями, выполнены в виде гребней, расположенных параллельно оси конических зубчатых колес, а тыльная поверхность сухарей для контакта с упомянутыми выступами выполнена цилиндрической.