ГИДРООБЪЕМНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛ Российский патент 1999 года по МПК F16H48/20 B60K17/10 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано в трансмиссиях механических передач, в частности, в гусеничных транспортных средствах.

Известны зубчатые дифференциалы с коническими шестернями с механической блокировкой полуосей, предотвращающей их взаимное проворачивание (патент США N 3901102, кл. F 16 H 1/38, F 16 H 1/42, 1975).

Однако такое устройство не позволяет регулировать разницу угловых скоростей, что необходимо для гусеничных транспортных средств, и не допускает разницу крутящих моментов полуосей в разблокированном положении.

Известны зубчатые дифференциалы с управляемым торможением полуосей с помощью прижимных дисков (патент США N4679463, кл. F 16 H 1/45, 1987).

Этому устройству также присущи недостатки: невозможность жесткого регулирования разницы угловых скоростей полуосей при разных моментах сопротивления, невозможность передачи на полуоси моментов разного знака (разворот на месте).

Описание гидрообъемных дифференциалов в патентной литературе не обнаружено.

Задачей изобретения является обеспечение жесткого регулирования разницы угловых скоростей полуосей независимо от разницы моментов сопротивления этих полуосей с сохранением средней скорости их вращения и с возможностью вращения полуосей в разных направлениях при неподвижном ведущем вале дифференциала, причем вышеупомянутое регулирование не должно приводить к заметному снижению КПД дифференциала.

Указанный технический результат достигается за счет того, что гидрообъемный дифференциал содержит корпус с подшипниковыми опорами для размещения ведущего вала и двух полуосей, зубчатое зацепление ведущего вала со статором дифференциала, причем в корпусе дифференциала установлены две гидросцепные муфты с общим статором, которым является статор дифференциала, и двумя роторами, соединенными с полуосями, на корпусе установлен коловратный гидронасос переменной производительности с приводом от отдельного вала, при этом упомянутый насос снабжен предохранительным клапаном, краном и в нем установлен промежуточный элемент с возможностью диаметрального перемещения, причем одноименные полости давлений гидросцепных муфт соединены трубопроводом с краном, а другие одноименные полости соединены между собой трубопроводами через коловратный гидронасос и в этих трубопроводах установлены демпферы колебаний рабочего давления жидкости.

На фиг. 1 представлена общая схема дифференциала; на фиг.2 - поперечный разрез гидросцепных муфт и гидронасоса с гидравлическими связями.

Гидрообъемный дифференциал (фиг. 1) содержит корпус 1 с подшипниковыми опорами для размещения ведущего вала 2 и полуосей 3 и 4, зубчатое зацепление ведущего вала 2 с вращающимся статором дифференциала 5, включающее в себя шестерню 6, закрепленную на валу 2 и контактирующую с ней шестерню 7, закрепленную на вращающемся статоре дифференциала 5.

В корпусе дифференциала установлены две гидросцепные муфты с общим статором 5, которым является статор дифференциала, и двумя роторами 8 и 9, которые соединены с полуосями 3 и 4 соответственно. На корпусе 1 установлен коловратный гидронасос 10 переменной производительности с приводом от отдельного вала 11. Входная и выходная гидравлические магистрали гидронасоса 10 соединены с магистралями статора 5 трубопроводами 12 и 13 с помощью неподвижных кольцевых шайб 14 с кольцевыми выточками 15 и уплотнениями 16.

Насос 10 (фиг. 2) содержит корпус 17 с размещенным внутри пустотелым ротором 18, вращающимся в подшипниковых опорах 17 и соединенным с валом 11, внутри ротора размещен свободно перемещаемый в диаметральном направлении вал 19, на котором закреплены лопасти 20, контактирующие с ротором 18 через вкладыши 21.

Между ротором 18 и корпусом 17 размещен цилиндрический промежуточный элемент 22, перемещаемый в диаметральном направлении в направляющих 23 корпуса 17 с помощью штока 24. В корпусе 17 установлены предохранительный клапан 25 и кран 26, соединяющие между собой полости высокого и низкого давлений насоса.

Роторы 8 и 9 выполнены пустотелыми, внутри них размещены свободно перемещаемые в диаметральном направлении валы 27 и 28, на которых закреплены лопасти 29 и 30, контактирующие с роторами через вкладыши 31 и 32 соответственно.

Одноименные полости 33 муфт полуосей (высокого или низкого давлений в зависимости от направления вращения) соединены трубопроводом 34 с краном 35. Другие одноименные полости 36 муфт полуосей соединены между собой трубопроводами 12 и 13 через зоны высокого или низкого давлений 37 и 38 насоса 10. В трубопроводах 12 и 13 установлены демпферы колебаний рабочего давления жидкости 39, одновременно исполняющие роль гидрокомпенсаторов термических расширений жидкости (в трубопроводе 12 демпфер 39 на чертежах не показан). Жидкость за счет возможных утечек через уплотнения поступает в полость корпуса 1 и с помощью трубопровода с обратными клапанами поступает в магистраль низкого давления дифференциала (на чертежах не показан).

Устройство работает следующим образом. Возможны 4 режима работы:
1) Кран 26 закрыт, кран 35 открыт, элемент 22 занимает нейтральное соосное с ротором и внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 17 положение, насос 10 работает как гидрозамок, муфты полуосей сцеплены, угловые скорости полуосей одинаковые и не зависят от разницы моментов сопротивления полуосей;
2) Кран 26 закрыт, кран 35 открыт, элемент 22 смещен в диаметральном направлении, жидкость за счет вращения ротора 18 насоса 10 перекачивается по трубопроводам 12 и 13, заставляя роторы 8 и 9 вращаться относительно статора в разных направлениях, а с учетом одного направления вращения статора дифференциала 5 полуоси 3 и 4 вращаются с разными скоростями, при этом, если моменты сопротивления полуосей равны, то крутящий момент на ведущем валу 11 должен компенсировать только гидравлические и механические потери внутри устройства, так как давления на входе и выходе с насоса 10 будут равны;
3) Кран 35 закрыт, дифференциал заблокирован независимо от положения элемента 22 и крана 26 (при несоосном положении элемента 22 срабатывает предохранительный клапан 25 при вращающемся роторе 18 с валом 11);
4) Краны 35 и 26 открыты - устройство работает как обычный зубчатый конический дифференциал без блокировки, обеспечивая свободный переток жидкости по трубопроводам 34, 12, 13, при этом моменты, прилагаемые к роторам 8 и 9 с ведущего вала 2, будут равны вследствие равенства давлений в одноименных полостях муфт независимо от разности угловых скоростей полуосей.

Возможные пульсации давлений в устройстве сглаживаются демпферами 39.

Работа и состав устройства не изменяются, если статор дифференциала 5 будет разделен на 2 части, которые будут вращаться с одинаковыми скоростями от отдельных приводов.

Если вал 11 вращается, а вал 2 неподвижен, то при диаметральном смещении элемента 22 полуоси будут вращаться в разных направлениях (разворот на месте).

Использование: в энергетическом машиностроении, в частности, в трансмиссиях гусеничных и колесных транспортных средств. Сущность изобретения: в корпусе дифференциала, содержащего подшипниковые опоры для размещения ведущего вала и двух полуосей, размещен статор, связанный зубчатой передачей с ведущим валом. В корпусе установлены две гидросцепные муфты с общим статором и двумя роторами, соединенными с полуосями, при этом одноименные полости давлений между ротором и эксцентрической внутренней поверхностью статора соединены трубопроводом с краном. Другие одноименные полости соединены трубопроводом через установленный на корпусе коловратный гидронасос переменной производительности с приводом от отдельного вала, а в трубопроводах установлены демпферы колебаний рабочего давления жидкости. Технический результат - обеспечение жесткого регулирования разницы угловых скоростей полуосей независимо от разницы моментов сопротивления этих полуосей с сохранением средней скорости их вращения и с возможностью вращения полуосей в разных направлениях при неподвижном ведущем вале. 2 ил.

Гидрообъемный дифференциал, содержащий корпус с подшипниковыми опорами для размещения ведущего вала и двух полуосей, зубчатое зацепление ведущего вала со статором дифференциала, отличающийся тем, что в корпусе дифференциала установлены две гидросцепные муфты с общим статором, которым является статор дифференциала, и двумя роторами, соединенными с полуосями, на корпусе установлен коловратный гидронасос переменной производительности с приводом от отдельного вала, при этом упомянутый насос снабжен предохранительным клапаном, краном и в нем установлен промежуточный элемент с возможностью диаметрального перемещения, причем одноименные полости давлений гидросцепных муфт соединены трубопроводом с краном, а другие одноименные полости соединены между собой трубопроводами через коловратный гидронасос и в этих трубопроводах установлены демпферы колебаний рабочего давления жидкости.