АВТОМОБИЛЬНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛ Российский патент 2000 года по МПК F16H48/20 

Известен дифференциальный механизм в приводе ведущих колес автомобиля, трактора или других транспортных машин /см., например, "Политехнический словарь", Москва, 1977, под редакцией академика И.И. Артоболевского, стр.147; "ВАЗ 21218, 21214, устройство и эксплуатация", авторы Игнатов А.П., Новокшонов H.B., Пятков К.В./. Дифференциал дает возможность ведущим колесам автомобиля вращаться с разной скоростью, что исключает проскальзывание одного из колес при повороте автомобиля или при движении по неровному участку дороги, когда колеса проходят путь разной длины. Однако, дифференциалам как отечественного, так и зарубежного производства свойственен существенный недостаток. Стоит одному на ведущих 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 бистро вращаться - буксовать. При этом, машина остается либо неподвижной, либо перемещается с очень малой 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 моста. 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.

Во избежание отмеченных недостатков предложен "Автомобильный дифференциал Ващенко" /заявка N 98115866/20/017414/ с приоритетом 17 августа 1998 г/, в котором шестерня одной из полуосей имеет осевое развитие в виде цилиндра, окруженного замкнутым пазом эллиптической формы полукруглого сечения, охваченного стаканом с внутренними пазами полукруглого сечения по его образующим, как осевым развитием шестерни другой полуоси, при этом каждый внутренний паз стакана сочетается с эллиптическим пазом цилиндра посредством шара. В результате обе полуоси имеют такую взаимную кинематическую связь /помимо сателлитов/, которая обеспечивает их мягкое автоматическое сцепление без выключения дифференциала и даже с его участием.

Однако, использование предложенного решения применительно к существующим образцам дифференциалов без их существенного изменения возможно лишь в том случае, если внутреннее пространство дифференциала свободно от оси сателлитов, которые расположены консольно в коробке дифференциала.

Задачей предлагаемого технического решения является реализация шарового механизма по заявке N 98115866 применительно к дифференциалам, содержащим ось сателлитов.

Решение задачи достигается тем, что ось сателлитов снабжена двумя порознь замкнутыми пазами эллиптической формы полукруглого сечения для сочетания с пазами полукруглого сечения соответствующих сателлитов по образующим их посадочных отверстий посредством шаров.

Новизна изобретения усматривается в том, что ось сателлитов содержит два шаровых механизма, работающих встречно. В результате она не вращается вокруг своей продольной оси, а все крепежно- фиксирующие устройства ее исключаются. Меняется и принцип раскручивания "застрявшей" полуоси. Если в "Автомобильном дифференциале Ващенко" по заявке N 98115866 "застрявшая" полуось раскручивалась посредством шаровой передачи от "буксующей" полуоси, то в автомобильном дифференциале встречное вращение сателлитов приводит к их взаимному торможению и заклиниванию шестерен левой и правой полуосей, в результате чего частоты их вращений уравниваются.

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. Сателлиты 7 и 8 шарнирно расположены на оси сателлитов 9, которая в свою очередь шарнирно установлена в корпусе ведомой шестерни 2 - коробке дифференциала. Шестерни 5 и 6 соответственно левой 3 и правой 4 полуосей посредством сателлитов 7 и 8 объединены в конический дифференциал, существующий в настоящее время. Ось сателлитов 9 снабжена двумя порознь замкнутыми пазами 10 и 11 эллиптической формы полукруглого сечения. По образующим посадочных отверстий 12 сателлитов 7 и 8 расположены пазы 13 полукруглого сечения для сочетания с эллиптическими пазами 10 и 11 посредством шаров 14. Число шаров 14 в шаровой передаче каждого сателлита равно числу прямолинейных пазов 13 в посадочном отверстии 12. Таким образом образован предлагаемый шаровой механизм /передача/.

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. При чрезмерном сопротивлении левому или правому колесу соответствующая шестерня 5 полуоси 3 или 6 полуоси 4 замедляет свое вращенние или вовсе останавливается. Под действием ведомой шестерни 2 сателлиты 7 и 8, перекатываясь по остановившейся шестерне, приходят во встречное вращение, каждый из которых под действием шарового механизма испытывает самоторможение относительно оси сателлитов. Происходит зто следующим образом. За половину оборота сателлита 7 - 8 относительно оси сателлитов 9 шар 14, увлекаемый пазом 13, проходит по всей его длине, считая от начала паза. При этом шар 14 оказывает вращающее воздействие на ось сателлитов 9 посредством замкнутого эллиптического паза 10, что сопровождается тормозной реакцией определенного усилия. За вторую половину относительного оборота сателлита шар 14 возвращается в исходное положение по пазу 13, повторяя такое же воздействие на ось сателлитов 9. Так выглядит одно колебание шара. От числа колебаний шара в единицу времени зависит величина усилия торможения. Чем больше частота вращения сателлитов 7 и 8, что соответствует резкому увеличению сопротивления одному из колес, тем больше усилие самоторможения сателлитов. В результате заторможенного вращения сателлитов проявляется эффект заклинивания ими конических шестерен 5 и 6. "Застрявшая" полуось начинает проворачиваться, а частота вращения сателлитов уменьшается. При полной остановке сателлитов на обе полуоси передается вращающий момент одинаковой величины. Итак, технологическая цепь действия автомобильного дифференциала выглядит следующим образом: чрезмерная нагрузка на колесо - остановка конической шестерни полуоси - перекатывание сателлитов с одновременным их самоторможением - заклинивание конических шестерен полуосей - прокручивание "застрявшей" полуоси - выравнивание частот вращения колес. После раскрутки закрепощенной полуоси наступает обычный режим промежуточных сопротивлений, который сопровождается поступательно-возвратным движением шаров, носящим колебательный характер.

Изобретение относится к транспортному машиностроению. Автомобильный дифференциал выполнен коническим. Ось сателлитов дифференциала имеет два замкнутых паза эллиптической формы полукруглого сечения. По образующим посадочных отверстий сателлитов выполнены пазы полукруглого сечения для сочетания с замкнутыми пазами оси сателлитов посредством шаров. Такое выполнение позволяет расширить функциональные возможности дифференциала. 1 ил.

Автомобильный дифференциал, включающий конический дифференциал, отличающийся тем, что ось сателлитов имеет два замкнутых паза эллиптической формы полукруглого сечения, а по образующим посадочных отверстий сателлитов выполнены пазы полукруглого сечения для сочетания с замкнутыми пазами оси сателлитов посредством шаров.