САМОБЛОКИРУЮЩИЙСЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛ Российский патент 2004 года по МПК F16H48/20 F16H48/16 B60K17/16 

Изобретение относится к области машиностроения и, в частности, к ведущим мостам авто- и мототранспорта, снабжаемым дифференциальными механизмами для обеспечения нежесткой кинематической связи между обоими колесами моста.

Нежесткая кинематическая связь обоих колес ведущего моста вызвана неодинаковыми угловыми скоростями при поворотах транспортного средства, а также разной кривизной следа отдельных колес как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях, неодинаковыми радиусами качения колес ввиду неизбежного допуска на изготовление шин и разного их износа, или неодинаковой нагрузки на колеса (см. Лефаров А.Х. Дифференциалы автомобилей и тягачей. М.: Машиностроение, 1972).

Традиционные конструкции ведущих мостов с дифференциальными механизмами достаточно сложны, дороги в изготовлении и для маломощных видов транспорта (мотовездеходы, микролитражные автомобили, мини-тракторы) экономически неоправданны.

Известен самоблокирующийся дифференциал, содержащий корпус, ведущее и ведомое зубчатые колеса, выходные полуоси, связанные с ведомым зубчатым колесом двумя роликовыми механизмами свободного хода (МСХ), и механизм согласования работы МСХ. Механизмы свободного хода имеют тела заклинивания, выполненные в виде роликов, расположенных между обоймами. Причем одни обоймы представляют собой многогранную внутреннюю поверхность, а другие выполнены в виде втулок. Механизм согласования выполнен в виде двух сепараторов, установленных на полуосях с зазором в окружном направлении, и упругих элементов кольцевой формы, поджимающих ролики к втулкам. Вращение зубчатых колес приводит к набеганию внутренних многогранных поверхностей обойм на ролики МСХ, заклинивая тот из них, который кинематически связан с полуосью, испытывающей большее сопротивление вращению.

К недостаткам данного устройства следует отнести, во-первых, высокие контактные напряжения в МСХ, обусловленные действием больших нормальных сил (в 10...20 раз превосходящих тангенциальные силы для передачи крутящего момента) и контактом роликов с ведущим и ведомым элементов по линии. Во-вторых, данные МСХ требуют высокой точности изготовления и сборки с целью равномерного распределения нагрузки на ролики. Небольшой износ рабочих поверхностей приводит к существенному изменению угла заклинивания и выходу механизма из строя. Все эти недостатки обуславливают невысокую долговечность дифференциала и низкую нагрузочную способность (прототип: а.с. №1490356, МКИ F 16 Н 1/38, В 60 К 17/20).

Предлагаемым изобретением решается задача повышения нагрузочной способности дифференциала и увеличения его срока службы.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в следующем: снижение контактных напряжений в механизмах свободного хода вследствие контакта упругих пластин с внутренней обоймой (звездочкой) по поверхности, обеспечение благодаря механизму согласования работы механизмов свободного хода в виде зубчатой передачи четкого процесса срабатывания данного механизма, простота конструкции.

Указанный технический результат достигается тем, что в самоблокирующемся дифференциале, содержащем корпус, ведущее и ведомое зубчатые колеса, выходные полуоси, два механизма свободного хода, связывающие последние с ведомым зубчатым колесом и имеющие тела заклинивания, обоймы и механизм согласования работы механизмов свободного хода, новым является то, что в механизме свободного хода тела заклинивания представляют собой пакеты упругих пластин, одними концами установленные на осях с возможностью вращения в обойме, а другими концами контактирующие со звездочкой, представляющей собой блок храповых дисков, жестко соединенных между собой и смещенных друг относительно друга на угловой шаг, равный отношению углового шага храпового диска к количеству дисков, каждая обойма жестко связана с венцом шестерни внутреннего зацепления, концентрично расположенной относительно полуосей, а на последних расположен механизм согласования работ механизмов свободного хода, представляющий собой блоки шестерен наружного зацепления, жестко связанные между собой и имеющие возможность осевого перемещения вдоль полуосей для последующего зацепления большей шестерни блока с венцом шестерни внутреннего зацепления или меньшей шестерни с венцом шестерни внутреннего зацепления через паразитное колесо.

Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена кинематическая схема дифференциала, а на фиг.2 - конструкция механизма свободного хода.

Самоблокирующийся дифференциал состоит из корпуса 1, ведущего 2 и ведомого 3 зубчатых колес, ведущего вала 4, выходных полуосей 5, двух механизмов свободного хода, связывающие последние с ведомым зубчатым колесом 3, и механизма согласования работы механизмов свободного хода. Механизмы свободного хода имеют тела заклинивания, расположенные между обоймами. Причем обоймы 6, представляющие собой многогранную внутреннюю поверхность, имеют отверстия для установки пакетов упругих пластин. Другие обоймы выполнены в виде звездочек 7, по отношению друг к другу они расположены концентрично, но жестко не соединены. Тела заклинивания выполнены в виде пакетов упругих пластин 8, одни концы которых установлены на осях с возможностью вращения в обойме 6, а другие концы контактируют со звездочкой 7. Звездочка представляет собой блок храповых дисков, жестко соединенных между собой и смещенных относительно друг друга на угловой шаг, равный отношению углового шага храпового диска к количеству дисков. Каждому храповому диску соответствует своя упругая пластина пакета заклинивающих пластин 8, имеющих общую ось вращения. Каждая обойма 6 жестко связана с венцом шестерни внутреннего зацепления 9, концентрично расположенной относительно полуосей 5. На полуосях расположен механизм согласования работы механизмов свободного хода, представляющий собой блоки 10 шестерен наружного зацепления, жестко связанные между собой и имеющие возможность осевого перемещения вдоль полуосей для последующего зацепления большей шестерни 11 блока с венцом шестерни внутреннего зацепления 9 или меньшей шестерни 12 с венцом шестерни внутреннего зацепления 9 через паразитное колесо 13.

Устройство работает следующим образом. При приложении крутящего момента к ведущему колесу 2 в случае одинаковой скорости вращения выходных полуосей крутящий момент передается на ведомое колесо 3, ведущий вал 4, звездочки 7. Далее от звездочек пакетами пластин 8 момент передается на обоймы 6 с шестернями внутреннего зацепления 9, а от них через большую шестерню 11 блока 10 шестерен на выходные полуоси 5.

В случае поворота, например, налево скорость правой полуоси становится выше, обойма относительно звездочки вращается быстрее, т.е. вхолостую. Весь момент передается через левый механизм свободного хода.

При включении заднего хода блок 10 шестерен перемещается в осевом направлении, в зацепление входит меньшая шестерня 12 блока и через паразитное колесо 13 передает крутящий момент на венец шестерни внутреннего зацепления 9 с понижающим передаточным отношением. При этом большая шестерня 11 выходит из зацепления с венцом шестерни внутреннего зацепления 9.

Предложенная конструкция дифференциала обладает следующими преимуществами по сравнению с известными решениями:

Во-первых, в качестве механизма свободного хода предложен храповой механизм, позволяющий на порядок увеличить нагрузочную способность по сравнению с роликовыми механизмами.

Во-вторых, предлагаемая конструкция храповика позволяет обеспечить минимальный шаг механизма, резко снижает ударные явления при заклинивании, имеет четкий процесс заклинивания и расклинивания.

В-третьих, такой дифференциал мало чувствителен к неточностям изготовления и сборки, допускает износ пластин без нарушения работоспособности, характеристик и рабочих усилий.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к ведущим мостам авто- и мототранспорта, снабжаемым дифференциальными механизмами для обеспечения нежесткой кинематической связи между обоими колесами моста. Самоблокирующийся дифференциал состоит из корпуса 1, ведущего 2 и ведомого 3 зубчатых колес, ведущего вала 4, выходных полуосей 5, двух механизмов свободного хода, связывающих последние с ведомым зубчатым колесом 3, механизма согласования работы механизмов свободного хода. Механизмы свободного хода имеют тела заклинивания, расположенные между обоймами 6 и 7 и выполненные в виде пакетов упругих пластин. Пластины одними концами установлены на осях с возможностью вращения в обойме 6, а другими концами контактируют с обоймой-звездочкой 7, выполненной из жестко соединенных между собой блоков храповых дисков. На полуосях 5 расположен механизм согласования работы механизмов свободного хода, представляющий собой блоки 10 шестерен наружного зацепления, жестко связанные между собой и имеющие возможность осевого перемещения вдоль полуосей для последующего зацепления большей шестерни 11 блока с венцом шестерни внутреннего зацепления 9 или меньшей шестерни 12 с венцом шестерни внутреннего зацепления 9 через паразитное колесо 13. Технический результат - снижение контактных напряжений в механизмах свободного хода вследствие контакта упругих пластин с внутренней обоймой (звездочкой) по поверхности, обеспечение четкого процесса срабатывания механизма согласования работы механизмов свободного хода, простота конструкции. 2 ил.

Самоблокирующийся дифференциал, содержащий корпус, ведущее и ведомое зубчатые колеса, выходные полуоси, два механизма свободного хода, связывающие последние с ведомым зубчатым колесом и имеющие тела заклинивания, обоймы и механизм согласования работы механизмов свободного хода, отличающийся тем, что в механизме свободного хода тела заклинивания представляют собой пакеты упругих пластин, одними концами установленные на осях с возможностью вращения в обойме, а другими концами контактирующие со звездочкой, представляющей собой блок храповых дисков, жестко соединенных между собой и смещенных относительно друг друга на угловой шаг, равный отношению углового шага храпового диска к количеству дисков; каждая обойма жестко связана с венцом шестерни внутреннего зацепления, концентрично расположенной относительно полуосей, а на последних расположен механизм согласования работ механизмов свободного хода, представляющий собой блоки шестерен наружного зацепления, жёстко связанные между собой и имеющие возможность осевого перемещения вдоль полуосей для последующего зацепления большей шестерни блока с венцом шестерни внутреннего зацепления или меньшей шестерни с венцом шестерни внутреннего зацепления через паразитное колесо.