ДИФФЕРЕНЦИАЛ - "ИВАН" Российский патент 1999 года по МПК F16H48/28 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и предназначено в основном для использования в тракторах и автомобилях.

Известен дифференциал, содержащий корпус и крышку корпуса, имеющими на торцах опорные ступицы дифференциала и размещенные в них блоки полудифференциалов, изготовленные заодно с силовыми коническими шестернями и силовыми торцевыми ступицами и последние каждая опирается на два конических подшипника, установленных в опорных ступицах дифференциала, и между силовыми коническими шестернями помещается центральный диск, в котором вмонтированы сателлитные конические шестерни и который выполнен заодно с ведомой конической шестерней, входящей в зацепление с ведущей конической шестерней приводного вала, установленного в корпусе (см. книгу В.И.Анохин. Отечественные автомобили. - М.: 1964, фиг. 311.

Однако известный дифференциал имеет существенный недостаток, так как в случае уменьшения сцепления с дорогой одного колена автомобиля и его буксования будет медленнее вращаться или останавливается второе колесо и вследствие этого затормаживается, то есть замедляет вращение или останавливается полудифференциал привода этого колеса и в последнем случае вращается только полудифференциал привода буксующего колесе и при этом с угловой скоростью в два раза быстрее центрального диска и для прекращения буксования под это колесо подсыпают шероховатый материал для повышения его сцепления с дорогой или буксируют автомобиль на участок дороги с хорошим сцеплением и колесами автомобиля или трактора.

Известен также дифференциал, содержащий корпус и крышку корпуса с опорными ступицами дифференциала и размещенные в них блоки полудифференциалов, изготовленные заодно с силовыми коническими шестернями и силовыми ступицами и при этом последние выполнены с внутренними шлицами и каждая опирается на два конических подшипника, установленных в опорных ступицах дифференциала, и силовые конические шестерни входят в зацепление с сателлитными коническими шестернями, вмонтированными в центральный диск, который для лучшей устойчивости может выполняться заодно или соединяться жестко с полуосями диска, опирающимися на подшипники, установленные в силовых торцевых ступицах, и при этом центральный диск изготовлен заодно с ведомой конической шестерней, входящей в зацепление с ведущей конической шестерней приводного вала, установленного на подшипниках в корпусе и имеющего на конце шлицы, и в таком дифференциале для предупреждения или прекращения буксования одного из колес на участке дороги с плохим сцеплением останавливается транспорт и выполняется блокировка при помощи шлицевой втулки, перемещаемой под воздействием рычага и мускульной силы, ступицы одного полудифференциала с центральным диском и это вызывает вращение с ними заодно силовой конической шестерни другого полудифференциала и так как это обеспечивает блокировку обоих идущих колес таким дифференциалом, то эти колеса будут вращаться с одинаковыми угловыми скоростями и это не позволит пробуксовать одному из колес, они могут буксовать только вместе, и если одно из колес имеет хорошее сцепление, то движение транспорта продолжится, см. конструкцию дифференциала трактора Т-40 AM Липецкого тракторного завода.

Однако известный дифференциал имеет существенный недостаток из-за того, что для предупреждения буксования одного из колес приходится останавливать трактор для блокировки колее, а после этого при трогании с места из за резкого возрастания необходимого усилия сцепления колес с дорогой могут пробуксовать оба колеса, что вызовет повреждение дороги и к тому же полудифференциалы могут разрушиться, если своевременно не выключить их блокировку при выезде транспорта на участок дороги с хорошим сцеплением, так как при движении транспорта на поворотах или по неровностям дороги полудифференциалы должны вращаться с разными угловыми скоростями, и при этом повышается износ резиновых покрышек колес и возрастает опасность и трудности работы водителя.

Целью настоящего изобретения является создание дифференциала с автоматической блокировкой полудифференциалов при буксовании одного из ведущих колес данного дифференциала и автоматическое выключение блокировки при выезде транспорта на участок дороги с хорошим сцеплением, который не мешает движению транспорта на поворотах и перекатыванию ведущих колес по неровностям дороги с разными угловыми скоростями и обеспечивает повышение долговечности дифференциала и резиновых покрышек колес, улучшает сохранность дорог, облегчает труд водителя и повышает его безопасность.

Указанная цель достигается тем, что на полуосях диска, соединенных жестко или выполненных заодно с центральным диском, жестко крепятся малые блокировочные круглые шестерни с наружными зубьями, с обеих сторон которых на полуосях диска на подшипниках установлены эксцентрики, на которые подшипниками опираются зубчатые ролики, имеющие шестерни с внутренними зубьями и шестерни с наружными зубьями, из которых первые входят в зацепление с малыми блокировочными шестернями, а вторые - c большими блокировочными круглыми шестернями, выполненными с внутренними зубьями заодно с блоками полудифференциалов, и это обеспечивает автоматическую блокировку полудифференциалов, так как при заторможенности одного из них, вызываемой попыткой его остановить, малая блокировочная круглая шестерня передает ему усилие от центрального диска через шестерни зубчатого ролика на большую круглую блокировочную шестерню заторможенного дифференциала и вызывает его вращение вследствии заклинивания шестерен зубчатого ролика с блокировочными шестернями и это обеспечивает автоматическую блокировку полудифференциалов при попытке буксования одного из колес, связанных с данным дифференциалом, но так как механизм блокировки является планетарным и имеет две степени свободы, то он позволяет обеспечить вращение одного полудифференциала с опережением центрального диска и вращение другого полудифференциала с таким же отставанием по угловой скорости от центрального диска, что не препятствует выполнению дифференциалом предназначенной роли при движении транспорта на поворотах и по неровностям дороги и, значит, в этом случае он обеспечивает и автоматическое выключение блокировки полудиффереациалов и соответственно колес транспорта и в дифференциале обеспечено уравновешивание центробежных сил планетарных механизмов автоматической блокировки полудифференциалов и так как последнее совершается без остановки транспорта, то поэтому транспорт не теряет скорости и не будет возникать высоких возрастаний усилий, как при резком увеличении скорости при трогании транспорта с места, сцепления колес с дорогой и из-за этого не будут возникать большие усилия и нагрузки на деталях полудифференциала и из-за этого долговечность его возрастет, проходимость транспорта повысится и сохранность дорог значительно улучшится, работа водителя облегчается и повышается безопасность его труда.

Изобретение поясняется чертежами, фиг. 1 и фиг. 2, где на фиг. 1 оно показано в продольном разрезе, а на фиг. 2 оно изображено в поперечных совмещенных разрезах А-А и В-В, выполненных на фиг. 1, и на фиг. 2 разрез А-А занимает левую половину чертежа, а разрез В-В - правую его половину от вертикальной оси дифференциала.

Дифференциал содержит корпус 1 и крышку корпуса 2 и в первом помещается блок полудифференциала 3 и во второй размещается такой же блок полудифференциала 4, которые выполнены заодно один с силовой конической шестерней 5 и другой с такой же силовой конической шестерней 6 и оба имеют силовые торцевые ступицы 7 с внутренними шлицами 8, и при этом корпус 1 и крышка корпуса 2 соединены при помощи фланцев 9 и имеют на торцах опорные ступицы дифференциала 10, в которых установлено по два конических подшипника 11 и 12, на которые опираются силовые торцевые ступицы 7, в которых установлено по одному подшипнику 13, на которые полуосями диска 14 опирается выполненный с ними заодно или соединенный жестко центральный диск 15, изготовленный заодно с ведомой конической шестерней 16 и в нем вмонтированы сателлитные конические шестерни 17, и ведомая коническая шестерня 16 центрального диска 15 входит в зацепление с ведущей конической шестерней 18 приводного вала 19, выполненного со шлицами 20 на конце и установленного в корпусе 1 на подшипниках 21, и на полуосях диска 14 закреплены жестко малые блокировочные круглые шестерни 22 с наружными зубьями, с обеих сторон которых на этих полуосях диска 14 сидят (на неуказанных подшипниках скольжения) эксцентрики 23, на которых на подшипниках скольжения (или на игольчатых подшипниках) 24 установлены зубчатые ролики 25, имеющие шестерни с внутренними зубьями 26 и шестерни с наружными зубьями 27 и первые из них входят в зацепление с малыми блокировочными круглыми шестернями 22, а вторые - с большими блокировочными круглыми шестернями 29, выполненными с внутренними зубьями заодно с блоками полудифференциалов 3 и 4, и для уменьшения центробежных сил эксцентрики 23 имеют облегчающие прирези 29 и для уравновешивания центробежных сил зубчатых роликов 25 и эксцентриков 23 с последними заодно выполнены или соединены жестко противовесы 30, а перекрестной штриховкой отражена заторможенность 31 блока полудифференциала 4, и стрелкой С показано направление вращения малой блокировочной круглой шестерни 22 и стрелками С₁ и С₂ указано соответственно направление вращения шестерен 25 и 27, выполненных заодно с зубчатым роликом 25, и стрелкой - С₃ показано вращение большой блокировочной круглой шестерни 28 заодно с ее полудифференциалом 4, и выполнены следующие обозначения: О-О отражает продольную ось дифференциала, О₁ - О₁ - показывает оси эксцентриков в полудифференциалах 3 и 4 и буквой Р указано действие силы в точке И заторможенности 31 блока полудифференциала 4, а как известно, дифференциал входит в составную и главную часть ведущего моста транспорта, полуоси колес которого (на чертежах они не показаны) соединяются с внутренними шлицами 8 силовых торцевых ступиц 7 полудифференциалов 3 и 4.

Дифференциал работает следующим образом: приводной вал 19 через конец со шлицами 20 получает через передачу крутящий момент от двигателя и ведущей конической шестерней 18 передает вращение ведомой конической шестерне 16 центрального диска 15, сателлитные конические шестерни 17 которого распределяют его крутящий момент поровну силовым коническим шестерням 5 и 6 и заставляют их вращаться вместе с силовыми торцевыми ступицами 7, которые своими внутренними шлицами 8 передают свой крутящий момент непосредственно или через передачу на полуоси колес ведущего моста и вызывают вращение этих колес, но при отсутствии блокировки полудифференциалов в случае буксования одного из колес будет вращаться соответственно только соединенный с этим колесом, например, полудифференциал 3, а полудифференциал 4 останавливается одновременно с остановившимся колесом, на который будет действовать крутящий момент такой же крутящий момент как и на полу дифференциал 3, уменьшенный из-за снижения силы сцепления при буксовании колеса последнего, а так как другое колесо не может преодолеть сопротивление движению и остановилось, то это равнозначно затормаживанию 31 полудифференциала 4 и тогда по ведомой конической шестерне 6 последнего будут перекатываться сателлитные конические шестерни 17 (не вращающиеся при движений транспорта на прямом и ровном участке дороги) и будут заставлять вращаться ведомую коническую шестерню 5 полудифференциала 3 с угловой скоростью большей в два раза по сравнению с центральным диском 15, однако в предложенном дифференциале этого не произойдет, так как вращающаяся заодно с центральным диском 15 малая блокировочная круглая шестерня 22 входит в зацепление с шестерней с внутренними зубьями 26 зубчатого ролика 25 и заставляет вращаться последний, который в свою очередь шестерней с наружными зубьями 37 входит в зацепление с большой круглой блокировочной шестерней 28 и вынуждает ее вращаться вместе с полудифференциалом 4, который через свою силовую ступицу 7 с внутренними шлицами 8 может передавать весь крутящий момент от центрального диска 15 к звеньям буксующего колеса, так как в дифференциале происходит автоматическая кинематическая (не связанная с затормаживанием шестерен) блокировка полудифференциалов 3 и 4, потому что каждый из последних содержит планетарный блокировочный механизм, включающий малую блокировочную круглую шестерню 22, большую блокировочную круглую шестерню 28 и установленный на подшипниках на эксцентриках 23 зубчатый ролик 25, который имеет шестерню с внутренними зубьями 26 и шестерню с наружными зубьями 27, входящими соответственно в зацепление с указанными блокировочными круглыми шестернями, и так как планетарный механизм имеет две степени свободы, то полудифференциал 4 будет вращаться, когда ему передается вращение его силовой конической шестерней 6 или передает ему крутящий момент на блокировочную круглую шестерню 28 шестерня с наружными зубьями 27 зубчатого ролика 25, если шестерня с внутренними зубьями 26 последнего будет обкатывать малую блокировочную круглую шестерню 32 как при вращении последней, так и при остановленной, жестко связанной через полуось диска 14 с центральным диском 15, но при вращении малой блокировочной шестерни 22 невозможно обкатывание шестернями 26 и 27 зубчатого ролика 25 одновременно вращающейся малой блокировочной круглой шестерни 22 и остановленной большой блокировочной круглой шестерни 28 и поэтому в этом случае происходит заклинивание всех шестерен планетарного механизма блокировки полудифференциала 4, который вследствие этого будет вращаться с угловой скоростью центрального диска 15 заодно с ним и вынуждает через последний вращаться с такой же угловой скоростью полудифференциал 3, не позволяя перекатывать его силовой конической шестерней 5 сателлитные конические шестерни 17 центрального диска 15 по силовой конической шестерне 6 полудифференциала 4 и, следовательно, в этом случае происходит автоматическая блокировка полудифференциалов 3 и 4, обеспечивающая вращение их и связанных с ними колес с одинаковыми угловыми скоростями, что способствует продолжению движения транспорта, если его колесо, связанное с полудифференциалом 4, имеет достаточное усилие сцепления с дорогой, а при выезде транспорта на участок дороги с хорошим сцеплением под обоими колесами при движении на поворотах и неровностям дороги, когда колеса ведущего моста будут вращаться с разными угловыми скоростями, полудифференциалы 3 и 4 своими большими блокировочными шестернями 28 будут перемещать в планетарном движении шестерни с наружными зубьями 27 зубчатых роликов 25, шестерни с внутренними зубьями 26 которых будут обкатывать вращающиеся малые блокировочные круглые шестерни 22, позволяя при этом, например, полудифференциалу 3 вращаться с большей угловой скоростью относительно центрального диска 15 и полудифференциалу 4 настолько с меньшей, и вследствие этого дифференциал автоматически выходит из режима блокировки и начинает работать как обычный дифференциал, а зубчатые ролики 25 с шестернями 26 и 27 и блокировочные шестерни 22 и 28 не имеют нагрузок, кроме преодоления минимальных сил трения на их холостое перемещение только при поворотах или движения транспорта по неровностям дороги; из этого следует, что дифференциал выходит тоже автоматически из блокировки, а значит, в дифференциале совершается автоматическая кинематическая блокировка полудифференциалов, исключающая затормаживание шестерен механизма блокировки повышением сил трения от воздействия на них и эта блокировка совершается без остановки транспорта и практически с минимальной или без потери скорости транспорта, а поэтому не будет возникать резкого увеличения сил сцепления колес с дорогой и это сохранит последниюю от быстрого разрушения и создаст небольшие нагрузки на детали дифференциала, что приведет к снижению их износа и вероятности разрушения и повысить его долговечность, облегчит работу водителя и повысит безопасность его труда вследствие автоматической блокировки полудифференциалов.

Дифференциал имеет хорошие технико-экономические показатели, в нем осуществляется автоматическая блокировка полудифференциалов кинематическим путем при помощи планетарных механизмов блокировки размещающихся в полудифференциалах и при этом не применяются тормозные устройства и производится она без остановки транспорта при его движении по дороге с плохим сцеплением под одним из колес и происходит это без вмешательства водителя и блокировочный механизм не вызывает заметных затрат работы на преодоление сил трения его холостой работы на поворотах и при движении транспорта по неровностям дороги, а на прямолинейных участках ровной дороги в нем отсутствуют взаимные перемещения деталей и трения даже в подшипниках не возникает и поэтому его применение обеспечивает быстрое преодоление участка дороги с появлением мест с плохим сцеплением для одного из колес и это не вызывает резкого возрастания сил сцепления под другим колесом ввиду инерции движения автотранспорта или тракторов и вследствие этого не появляются чрезмерно большие нагрузки на деталях дифференциала и все это способствует как меньшему разрушению дороги, так уменьшению износа деталей дифференциала и вероятности их поломки и приводит к повышению долговечности дифференциала, а так как он обеспечивает автоматическую блокировку ведущих колес без остановки транспорта, то поэтому работа водителя облегчается и безопасность его труда повышается и возрастает надежность работы транспорта и повышается его экономичность.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности для использования в тракторах и автомобилях. Дифференциал содержит: блоки полудифференциалов с силовыми и сателлитными коническими шестернями, центральный диск с полуосями и ведомой конической шестерней, приводной вал с ведущей конической шестерней, малые блокировочные шестерни, зубчатые ролики, имеющие шестерни с внутренними и наружными зубьями, большие блокировочные шестерни с внутренними зубьями, выполненные заодно с блоками полудифференциалов. По обеим сторонам малых блокировочных шестерен, закрепленных на полуосях диска, установлены эксцентрики с облегчающими прорезями и противовесами. Опертые на эксцентрики зубчатые ролики зацепляются с малыми и большими блокировочными шестернями. Блокировка полудифференциалов при пробуксовывании одного из колес и выключение блокировки происходит автоматически. Повышается долговечность дифференциала, безопасность, экономичность, облегчается труд водителя. 2 ил.

Дифференциал содержит корпус и крышку корпуса, имеющие на торцах опорные ступицы дифференциала, и помещенные в них блоки полудифференциалов, изготовленные заодно с силовыми коническими шестернями и силовыми коническими ступицами и последние имеют внутренние шлицы и опираются каждая на два конических подшипника, установленных в опорных ступицах дифференциала, и силовые конические шестерни входят в зацепление с сателлитными коническими шестернями, вмонтированными в центральный диск, выполненный заодно или соединенный жестко с полуосями диска, опирающимися на подшипники, установленные в силовые торцевые ступицы, и при этом центральный диск изготовлен заодно с ведомой конической шестерней, входящей в зацепление с ведущей конической шестерней приводного вала, установленного на подшипниках в корпусе и имеющего на конце шлицы, отличающийся тем, что на полуосях диска жестко закреплены малые блокировочные круглые шестерни с наружными зубьями, с обеих сторон которых на полуосях диска на подшипниках установлены эксцентрики, на которые подшипниками опираются зубчатые ролики, имеющие шестерни с внутренними зубьями и шестерни с наружными зубьями, первые из них входят в зацепление с малыми блокировочными круглыми шестернями, а вторые - с большими блокировочными круглыми шестернями, выполненными с внутренними зубьями заодно с блоками полудифференциалов, и эксцентрики имеют облегчающие прорези и выполнены заодно или соединены жестко с противовесами.