КОНИЧЕСКИЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛ С ПОВЫШЕННЫМ ВНУТРЕННИМ ТРЕНИЕМ Российский патент 2003 года по МПК F16H48/20 

Заявляемое изобретение относится к транспортным средствам, в частности к дифференциальным механизмам.

Известен дифференциал с повышенным внутренним трением (см. М.А. Бухарин, В. С. Прохоров, М. М. Щукин. Автомобили. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1973 г. , стр. 253-261, рис. Х.4), содержащий обойму, в пазах которой расположены плунжеры, которые своими концами соприкасаются с внутренней поверхностью обоймы, связанной шлицами с одной полуосью и с наружной поверхностью обоймы, связанной шлицами с другой полуосью.

К недостаткам данной конструкции дифференциала можно отнести то, что весь момент от двигателя к колесам идет через кулачки и поверхности указанных обойм. Изготовление вышеуказанных элементов требует высокой точности, а это влечет за собой дополнительные затраты, но, несмотря на это, износостойкость кулачковых дифференциалов всего лишь удовлетворительная.

Известен также конический дифференциал (см. книгу под ред. проф. А.Ф. Андропова, "Автомобиль Москвич - 412", М.: Машиностроение, 1973 г., стр. 222, рис. 100), содержащий полуосевые шестерни, сателлиты, взаимодействующие с полуосевыми шестернями и установленные на общей оси, закрепленной в корпусе.

Благодаря своей простоте и надежности данная конструкция дифференциала получила широкое распространение.

К основному недостатку вышеуказанного дифференциала относится его малое внутреннее трение, что приводит к пробуксовыванию одного из колес при плохом его сцеплении с дорогой. При этом снижается проходимость транспортного средства.

Этот дифференциал является наиболее близким к заявляемому техническому решению и принят за ближайший аналог (прототип).

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является улучшение проходимости транспортного средства за счет повышения внутреннего трения в дифференциале.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве содержится корпус с соосно расположенными полуосевыми шестернями, сателлиты, установленные на закрепленной в корпусе общей оси и находящиеся в зацеплении с полуосевыми шестернями.

Особенностью заявляемого технического решения является то, что конический дифференциал с повышенным внутренним трением снабжен тремя кулачковыми втулками, размещенными на общей оси между сателлитами, причем у крайних втулок, жестко соединенных с сателлитами, кулачки выполнены с одного торца, а у средней втулки кулачки выполнены на обоих торцах, и она установлена с возможностью осевого перемещения для взаимодействия с кулачками крайних втулок.

Также, заявляемый дифференциал может быть снабжен наружной втулкой, установленной на кулачковых втулках, и герметизирующими уплотнениями, при этом образовавшиеся полости между наружной втулкой и кулачковыми втулками соединены между собой посредством зазоров между осью сателлитов и средней кулачковой втулкой, причем образовавшиеся полости могут быть заполнены рабочим телом.

При исследовании отличительных признаков описываемого конического дифференциала с повышенным внутренним трением не выявлено каких-либо аналогичных известных решений.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволило выявить совокупную существенность по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На чертежах представлено:
- на фиг. 1 изображен конический дифференциал с повышенным внутренним трением, продольный разрез;
- на фиг.2 - схема взаимодействия кулачковых втулок в дифференциале при работе, три положения а, б, в;
- на фиг.3 - дифференциал фиг.1 снабжен дополнительной наружной втулкой, герметизирующими уплотнениями и образованными полостями, заполненными рабочим телом, продольный разрез.

Конический дифференциал с повышенным внутренним трением (фиг.1) содержит корпус 1 с соосно установленными в нем полуосевыми шестернями 2 и 3. Сателлиты 4, 5 установлены на общей оси 6, закрепленной в корпусе 1, и находятся в зацеплении с полуосевыми шестернями 2 и 3. На общей оси 6 установлены три кулачковых втулки 7, 8, 9 между сателлитами 4, 5, причем у крайних втулок 7 и 9, жестко соединенных с сателлитами 4 и 5 соответственно, кулачки 10 и 11 выполнены с одного торца, а у средней втулки 8 кулачки 12 и 13 выполнены с обоих торцов. Средняя втулка 8 имеет возможность перемещаться в осевом направлении на общей оси 6 (например, по шлицам).

Вышеуказанный дифференциал может быть снабжен дополнительно наружной втулкой 14, установленной на кулачках 7, 8, 9, герметизирующими уплотнениями 15, 16, 17, 18, 19, при этом образованные полости 20 и 21 между наружной втулкой 14 кулачковыми втулками 7 и 8, 8 и 9 соединены между собой посредством зазоров между общей осью 6 и средней кулачковой втулкой 8. Полости 20 и 21 заполнены рабочим телом (например, через канал 22 в общей оси 6, после чего канал 22 закрывается пробкой 23).

При прямолинейном движении транспортного средства и равномерной нагрузке на ведущие колеса благодаря одинаковым сцепным условиям обеих колес с дорогой корпус дифференциала 1 и полуосевые шестерни 2 и 3 вращаются с одинаковой угловой скоростью (как одно целое). При этом сателлиты 4 и 5 не вращаются.

При повороте транспортного средства происходит забегание наружного колеса относительно отстающего внутреннего из-за разности радиусов поворота, что приводит к разным угловым скоростям полуосевых шестерен 2 и 3, которые в свою очередь через зацепление обеспечивают вращение сателлитов 4 и 5 в противоположные стороны. При этом также вращаются в противоположные стороны и кулачковые втулки 7 и 9, жестко соединенные соответственно с сателлитами 4 и 5, поочередно воздействуя своими кулачками 10 и 11 на кулачки 12 и 13 средней кулачковой втулки 8, приводя ее при этом в возвратно-поступательное движение на общей оси 6 (фиг.2, положения а, б, в).

Возникающее при этом в дифференциале повышение внутреннего трения на процесс поворота существенного влияния не оказывает из-за малой угловой скорости сателлитов, не превышающей 20-30 оборотов в минуту.

При буксовании одного из колес транспортного средства угловая скорость сателлитов 4 и 5, а соответственно и кулачковых втулок 7 и 9, резко возрастает, также возрастает и скорость возвратно-поступательного движения средней кулачковой втулки 8, что ведет к возрастанию блокировки дифференциала, которая вынуждает вращаться небуксующее колесо транспортного средства. Величина коэффициента блокировки k_б данного дифференциала зависит от коэффициента трения μ между кулачками при их взаимодействии и от угла α профиля кулачка. Применяемая на практике величина коэффициента блокировки k_б составляет от 0,4 до 0,5. Заметное влияние на величину k_б оказывает вязкость масла, находящегося в картере.

Дифференциал, изображенный на фиг.3, по сравнению с дифференциалом на фиг. 1 помимо механической блокировки обладает еще и гидравлической, в которой коэффициент блокировки k_б не постоянный, а возрастает по мере увеличения угловой скорости вращения сателлитов, что обеспечивает хорошие условия поворота и увеличивает эффективность блокировки дифференциала при буксовании одного из колес. Гидравлическую часть блокировки ему создает наружная втулка 14, герметизирующие уплотнения 15, 16, 17, 18, 19 и заполненные рабочим телом полости 20, 21. При своем возвратно-поступательном движении средняя кулачковая втулка 8 как поршень перегоняет через зазоры между ней и осью 6 рабочее тело из одной полости в другую (21, 20). Суммарная площадь зазора должна обеспечивать необходимое дросселирование потока рабочего тела из полости в полость для получения необходимого коэффициента блокировки.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о возможности использования заявленного технического решения. Оно может быть использовано в межосевом и межколесном дифференциалах, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к дифференциальным механизмам. В корпусе конического дифференциала с повышенным внутренним трением для транспортного средства соосно расположены полуосевые шестерни и сателлиты. Три кулачковые втулки размещены на общей оси между сателлитами. У крайних втулок, жестко соединенных с сателлитами, кулачки выполнены с одного торца. У средней втулки кулачки выполнены на обоих торцах и она установлена с возможностью осевого перемещения для взаимодействия с кулачками крайних втулок. Помимо механической блокировки дифференциал может иметь и гидравлическую блокировку. Технический результат заключается в улучшении проходимости транспортного средства за счет повышения внутреннего трения в дифференциале. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Конический дифференциал с повышенным внутренним трением для транспортного средства, содержащий корпус с соосно расположенными полуосевыми шестернями, сателлиты, установленные на закрепленной в корпусе общей оси и находящиеся в зацеплении с полуосевыми шестернями, две кулачковые втулки, размещенные на общей оси между сателлитами, причем первая из них жестко соединена с сателлитом, на ее торце выполнены кулачки, взаимодействующие с кулачками, выполненными на торце второй втулки, установленной с возможностью осевого перемещения, отличающийся тем, что он снабжен установленной на общей оси между второй втулкой и другим сателлитом третьей втулкой, подобной первой, жестко соединенной с этим сателлитом и имеющей на торце кулачки для взаимодействия с кулачками, выполненными на другом торце второй втулки. 2. Конический дифференциал с повышенным внутренним трением для транспортного средства по п.1, отличающийся тем, что он может быть снабжен наружной втулкой, установленной на кулачковых втулках, и герметизирующими уплотнениями, при этом образовавшиеся полости между наружной втулкой и кулачковыми втулками соединены между собой посредством зазоров между общей осью сателлитов и средней кулачковой втулкой, причем образовавшиеся полости могут быть заполнены рабочим телом.