АВТОМОБИЛЬНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛ Российский патент 2000 года по МПК F16H48/20 B60K17/16 

Известен конический дифференциальный механизм в приводе ведущих колес автомобиля, трактора или других транспортных машин /см., например, "Политический словарь", Москва 1977, под редакцией академика И.И. Артоболевского, стр. 147; "ВАЗ 21213, 21214, устройство и эксплуатация", авторы Игнатов А.П., Новокшонов К.В., Пятков К.В./. Дефференциал дает возможность ведущим колесам автомобиля вращаться с равной скоростью, что исключает проскальзывание одного из колес при повороте автомобиля или при движении по неровному участку дороги, когда колеса проходят путь разной длины. Он включает в себя полуоси с коническими шестернями, связанными коническими сателлитами, шарнирно установленными в коробке дифференциала. Однако, дифференциалам как отечественного, так и зарубежного производства свойственен существенный недостаток. Стоит одному из колес моста оказаться в среде с большим сопротивлением - "застрять", как другое колесо, находясь в среде с малым сопротивлением и не имея достаточных сцепных свойств, начинает быстро вращаться - буксовать. При этом машина остается либо неподвижной, либо перемещаться с очень маленькой скоростью. Для выхода из подобной ситуации в мировом автомобиле- и тракторостроении предусмотрена муфта блокировки дифференциала, обеспечивающая соединение полуоси и корпуса дифференциала. В результате дифференциал выключается, т.е. обе полуоси ведущего моста начинают вращаться как одно целое, и на оба колеса передается крутящий момент одной величины. Это улучшает проходимость автомобиля или трактора. Однако, существующей блокировке дифференциала тоже присущ серьезный недостаток. Во-первых, ручную блокировку можно осуществить только на тракторе, т.к. мост ведущих колес находится в непосредственной близости от тракториста. Что же касается массового легкового автомобиля, то ручная блокировка применима только к дифференциалу раздаточной коробки с целью передачи крутящего момента одной величины на оба ведущих колеса. Между тем, на легковом автомобиле с двумя ведущими мостами, например ВАЗ 21213, 21214, блокировка мостовых дифференциалов была бы намного эффективнее блокировки дифференциала раздаточной коробки, но до сих пор выполнение этой задачи было нереальным. Во-вторых, реализация блокировочного устройства связана с существенным усложнением ведущего моста. Кроме того, в большегрузных автомобилях типа "КАМАЗ" это возможно лишь с использованием электрического или гидравлического командно-исполнительного устройства. В-третьих, включение блокирующего устройства дифференциала исключает его функциональное предназначение.

Известен "Блокирующийся дифференциал" /а.с. 1181905 A. B 60 K 17/20/, автор Р.М. Игнатищев, содержащий корпус, две полуоси, синусошариковые ряды с коронами и втулками, систему управления и зубчатую пару, ведущая шестерня которой установлена в корпусе, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем обеспечения регулировки коэффициента блокировки дифференциала, ведомое зубчатое колесо связано с водилом синусошариковой передачи, один конец первой полуоси выполнен полым с внутренней цилиндрической поверхностью, конец второй полуоси размещен в полости первой полуоси, синусошариковые ряды размещены в коаксиальном зазоре, внутренние втулки с синусоидальными беговыми дорожками соединены с второй полуосью с возможностью осевого перемещения, короны соединены с одним концом первой полуоси с возможностью осевого перемещения, причем между пакетом корон и внутренней торцовой поверхностью утолщенной части первой полуоси размещен поршень с подводом рабочей среды системы управления с другого конца первой полуоси.

При чрезвычайной сложности, отсутствии применимости к существующим машинам налицо случай, когда мост ведущих колес создан под блокирующее устройство, а не наоборот. Ясно, что дороги в жизнь такому дифференциалу нет.

Задачей заявляемого технического решения является устранение всех отмеченных выше недостатков, а также повышение комфортности в управлении машиной в связи с наличием в дифференциале автоматического устройства для кинематической связи полуосей без заключения дифференциала и отсутствием рычага включения блокирующего устройства.

Решение задачи достигается тем, что в автомобильном дифференциале одна из полуосей с конической шестерней имеет осевое развитие в виде цилиндра, окруженного замкнутым пазом эллиптической формы полукруглого сечения, другая полуось с конической шестерней имеет осевое развитие в виде охватывающего цилиндр стакана с внутренними пазами полукруглого сечения по его образующим, при этом каждый внутренний паз стакана сочетается с замкнутым пазом цилиндра посредством шара.

Новизна изобретения усматривается в том, что обе полуоси имеют такую взаимную кинематическую связь /помимо сателлитов/, которая обеспечивает их мягкое автоматическое сцепление без выключения дифференциала.

По данным патентной и научно-технической литературы заявляемая конструкция не обнаружена, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого решения.

Промышленная применимость обусловлена тем, что автомобильный дифференциал может быть использован в автомобиле- и тракторостроении, а также в других транспортных машинах.

На чертеже представлена принципиальная схема автомобильного дифференциала. Он устроен следующим образом.

Главная передача, состоящая из ведущей шестерни 1 и ведомой шестерни 2, шарнирно охватывает левую полуось 3 и правую полуось 4, каждая из которых оканчивается, соответственно, коническими шестернями 5 и 6. Посредством сателлитов 7 и 8, шарнирно установленных в корпусе ведомой шестерни 2 /коробке дифференциала/, левая и правая шестерни 5 и 6 объединены в конический дифференциал, существующий в настоящее время. Осевым продолжением левой полуоси 3 и шестерни 5 является цилиндр 9, окруженный замкнутым пазом 10 эллиптической формы полукруглого сечения. Цилиндр 9 охвачен стаканом 11 с внутренними пазами 12 полукруглого сечения по его образующим, который в свою очередь является развитием правой полуоси 4 и ее шестерни 6. Каждый внутренний паз 12 стакана 11 сочетается с замкнутым эллиптическим пазом 10 посредством шара 13.

Работает автомобильный дифференциал следующим образом. При движении по ровной дороге, когда сопротивление для левого и правого ведущих колес примерно одинаково, дифференциал внешне себя не проявляет. Сателлиты 7 и 8 вокруг своих осей не вращаются и, подобно клиньям, увлекают за собой шестерни 5 и 6 при вращении ведомой шестерни 2 главной передачи. По этой же причине отсутствует относительное вращение цилиндра 9 и стакана 11, не считая малых перемещений шара 13 колебательного характера.

При чрезмерном сопротивлении левому колесу цилиндр 9 замедляет свое вращение или вовсе останавливается. Сателлиты 7 и 8 приходят во вращение и вращают шестерню 6 и стакан 11 с повышенной частотой. При этом, шар 13, увлекаемый стаканом 11, устремляется по эллиптическому пазу 10, одновременно оказывая вращающее воздействие на цилиндр 9.

При чрезмерном сопротивлении правому колесу стакан 11 замедляет свое вращение или останавливается совсем. Сателлиты 7 и 8 опять приходят во вращение, но в обратном направлении, и посредством шестерни 5 начинают с удвоенной частотой вращать цилиндр 9 с эллиптическим пазом 10. При этом, шар 13, упираясь в остановившийся паз 12 стакана 11, оказывает вращающее воздействие на него, одновременно совершая относительное перемещение по эллиптическому пазу 10 в обратном направлении. После раскрутки закрепощенной полуоси наступает режим промежуточных сопротивлений для нее, который сопровождается поступательно-возвратным перемещением шаров, носящим колебательный характер.

Итак, при незначительных различиях в частотах вращений полуосей /крутые повороты, неровные участки дороги/ предлагаемое устройство не создает препятствий для относительного вращения цилиндра 9 и стакана 11. По мере возрастания этих различий автомобильный дифференциал превращается в динамическую муфту.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволит сохранить функциональное назначение дифференциала и, одновременно, с его помощью осуществить силовую связь ведущих колес, что улучшает проходимость автомобиля и трактора.

Изобретение относится к транспортному машиностроению. Автомобильный дифференциал включает полуоси с коническими шестернями, связанными коническими сателлитами. Одна из полуосей с конической шестерней имеет осевое развитие в виде цилиндра, окруженного замкнутым пазом эллиптической формы полукруглого сечения. Другая ось с конической шестерней имеет осевое развитие в виде охватывающего цилиндр стакана с внутренними пазами полукруглого сечения по образующим. Каждый внутренний паз стакана сочетается с замкнутым пазом цилиндра посредством шара. Такое выполнение дифференциала повышает силовое замыкание полуосей, улучшает проходимость автомобиля или трактора. 1 ил.

Автомобильный дифференциал, содержащий конический дифференциал, включающий полуоси с коническими шестернями, связанными коническими полуосями, шарнирно установленными в корпусе ведомой шестерни, отличающийся тем, что одна из полуосей с конической шестерней имеет осевое развитие в виде цилиндра, окруженного замкнутым пазом эллиптической формы полукруглого сечения, другая полуось с конической шестерней имеет осевое развитие в виде охватывающего цилиндр стакана с внутренними пазами полукруглого сечения по его образующим, при этом каждый внутренний паз стакана сочетается с замкнутым пазом цилиндра посредством шара.