ДИФФЕРЕНЦИАЛ КОЛЕСНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2009 года по МПК F16H48/20 B60K17/16 

Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к самоблокирующимся дифференциалам. Может быть применено и в раздаточной коробке, и в колесных редукторах, обеспечивая автомобилю полный привод в постоянном действии.

Известен самоблокирующийся дифференциал, содержащий корпус и установленные внутри него полуосевые шестерни, связанные посредством зубчатого зацепления с сателлитами, которые установлены на шипах крестовины, фрикционные муфты, поверхности трения которых связаны одна с сателлитом, а другая с шипом крестовины (аналог - Лефратов А.Х. Дифференциалы автомобилей и тягачей. М.: «Машиностроение», 1972, с.83-84, рис.44).

Недостатком данного дифференциала является сложность конструкции, вызванная наличием опорных шайб и их соединения с сателлитом и шипом крестовины, что увеличивает металлоемкость дифференциала.

Известен механизм блокировки дифференциала транспортного средства, содержащий кулачковую муфту, выполненную из двух частей, одна из которых подвижна в осевом направлении и кинематически связана с органами управления, а другая неподвижная снабжена коаксиально установленным кольцом с торцевыми кулачками, имеющими профилированные вершины (аналог - а.с. СССР №659423, В60К 17/20).

Недостатками механизма являются повышенные динамические нагрузки при включении дифференциала, сложность изготовления разрезного кольца и сборки механизма блокировки.

Известно устройство блокировки дифференциала колесного транспортного средства, содержащее связанные посредством зубчатого зацепления с сателлитами подпружиненную в осевом направлении полуось с соединительными зубьями и приводимый давлением рабочего агента силовой цилиндр (аналог - а.с.№1047741, В60К 17/20).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции устройства блокировки дифференциала, что снижает надежность его работы.

Известен самоблокирующийся конический дифференциал, имеющий блокирующее устройство в виде вставки с зубьями с двух противоположных сторон, установленной на оси сателлитов и взаимодействующей с зубьями противолежащих шестерен, при пробуксовке, блокируя их вращение (прототип - патент RU 2090793 С1, Кузеванов В.М.). Недостатком данного решения является невозможность различить пробуксовку от совершаемого поворота транспортным средством, что представляет опасность для движения и последнее присуще всем самоблокирующимся устройствам в той или иной степени.

Задача изобретения - создать механическую систему управления дифференциалом, способную отличать пробуксовку от нормального режима движения транспортного средства и препятствовать ей с большой эффективностью.

Поставленная задача достигается тем, что в известном дифференциале, содержащем корпус и установленные внутри него полуосевые шестерни, связанные посредством зубчатого зацепления с сателлитами, предусмотрены кулачки, имеющие опору, которые приводят в действие толкатели с роликами, также находящиеся в корпусе дифференциала. Вторая часть механизма крепится на корпусе редуктора и представляет собой упорный подшипник. Причем подвижная обойма этого подшипника выполнена с кулачковой поверхностью, с которой взаимодействуют ролики толкателей. Сепаратор на внутренней части имеет поверхности со спиральными канавками или диаметральным каналом со сквозными отверстиями (в зависимости от применяемой смазки). Муфта, соединенная шлицами с корпусом дифференциала и опирающаяся на тарельчатую пружину с расчетным усилием, прижимает сепаратор к неподвижной обойме.

Сравнение заявляемого технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявляемого решения не была известна. Следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый экономический эффект, следовательно, предложенное решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.

Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

На фиг.1 - кинематическая схема колесного редуктора с предлагаемым дифференциалом;

На фиг.2 - общий вид редуктора в сборе;

На фиг.3 - общий вид предлагаемого дифференциала;

На фиг.4 - общий вид, сечение;

На фиг.5 - общий вид без подшипников (сечение под углом 90°);

На фиг.6 - общий вид без подшипников, сечение;

На фиг.7 - сечение плоскостью по центру сателлитов перпендикулярно основной оси;

На фиг.8 - блок шестерней и кулачков в зацеплении;

На фиг.9 - взрыв-схема дифференциала.

Дифференциал включает коробку 1, полуосевые шестерни 2, опору 3, сателлиты 4, муфту 5, сепаратор 6, обойму упорного подшипника 7, обойму упорного подшипника с кулачковой поверхностью 8, толкатели 9, ролики 10, тарельчатую пружину 11, кулачки двухстороннего зацепления 12, регулировочные шайбы 13, шарики упорного подшипника 14, кулачки одностороннего зацепления 15, крепежные болты 16, штифты 17, главную пару шестерен 18, корпус редуктора 19.

Для кинематической схемы - колеса 20, дорожное покрытие 21.

Дифференциал работает следующим образом.

Во время прямолинейного движения автомобиля работает главная пара шестерен 18, вращая коробку 1. Шестерни полуосей 2, сателлиты 4, кулачки 12, 15, толкатели 9, ролики 10, обойма упорного подшипника с кулачковой поверхностью 8 находятся в неподвижном состоянии относительно коробки 1. Сепаратор 6 с шариками 14 вращается со среднеарифметической скоростью вращения по отношению к корпусу 19 и к коробке дифференциала 1. Муфта 5 с помощью тарельчатой пружины 11 прижимает сепаратор 6 к обойме упорного подшипника 7. Посредством спиральных каналов на поверхностях сепаратора 6 образуется пленка гипоидной смазки между сопрягаемыми поверхностями при увеличении скорости вращения коробки 1, уменьшается трение скольжения.

При совершении поворота или наезда на препятствие, а также во время потери сцепления с дорожным покрытием одного колеса шестерни полуосей 2, сателлиты 4 вращаются в разных направлениях. Кулачки 12, 15 делают возвратно-поступательные движения по радиусу, приводя в движение толкатели 9 с роликами 10, которые заставляют вращаться обойму с кулачковой поверхностью 8 в разные стороны, в зависимости от направления поворота совершаемого автомобилем. На сепаратор 6, сжимаемый обоймой 7 и муфтой 5, действуют равнозначные и разнополюсные силы трения и давления. Параллельно к нему подключается сила, передаваемая обоймой 8 через шарики 14 с разным знаком, в зависимости от направления движения автомобиля, заставляя сепаратор 6 уравнивать обороты с коробкой дифференциала 1 или с корпусом редуктора 19. У остановившихся между собой трущихся поверхностей смазка выдавливается за счет силы давления пружины 11. Согласно конструкции обойма с кулачковой поверхностью 8 не имеет достаточной силы, чтобы нарушить границы оборотов сепаратора 6 (граница 1 - корпус редуктора, всегда равная 0, граница 2 - обороты коробки дифференциала) из-за малого угла наклона спирали кулачковой поверхности. Следовательно, и весь дифференциальный механизм будет ограничен в своих действиях, но не заблокирован в заданном диапазоне, позволяющем транспортному средству без затруднения совершить достаточно малый радиус поворота.

Заявляемое решение в сравнении с прототипом позволяет полностью автоматизировать работу дифференциала колесного транспортного средства и повысить надежность работы устройства за счет присутствия механической логики, полученной предлагаемым конструктивным решением и способной различить поворот автомобиля от потери сцепления колеса с дорожным покрытием (пробуксовкой). Механизм не мешает совершать поворот или наезд на препятствие, но и предохраняет автомобиль от пробуксовки с большой эффективностью.

Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к самоблокирующимся дифференциалам, и может быть применено и в раздаточной коробке, и в колесных редукторах. Дифференциал колесного транспортного средства содержит корпус редуктора, главную передачу, коробку дифференциала с установленными в нее полуосевыми шестернями и кулачки. Полуосевые шестерни связаны посредством зубчатого зацепления с сателлитами. Кулачки находятся в спиральном зацеплении с полуосевыми шестернями с возможностью контакта с толкателями, имеющими ролики. Упорный подшипник закреплен на корпусе редуктора. Подвижная обойма этого подшипника выполнена с кулачковой поверхностью, с которой взаимодействуют ролики толкателей. Сепаратор имеет на внутренней части поверхности спиральные канавки или диаметральный канал со сквозными отверстиями. Муфта с помощью тарельчатой пружины прижимает сепаратор к неподвижной обойме упорного подшипника. Это позволяет создать механическую систему управления дифференциалом, способную отличать пробуксовку от нормального режима движения транспортного средства. 9 ил.

Дифференциал колесного транспортного средства, содержащий корпус редуктора, главную передачу, коробку дифференциала с установленными в нее полуосевыми шестернями, связанными посредством зубчатого зацепления с сателлитами, отличающийся тем, что предусмотрены кулачки, находящиеся в спиральном зацеплении с полуосевыми шестернями с возможностью контакта с толкателями, имеющими ролики, также находящимися в коробке дифференциала; на корпусе редуктора закреплен упорный подшипник, подвижная обойма которого выполнена с кулачковой поверхностью, с которой взаимодействуют ролики толкателей, а сепаратор имеет на внутренней части поверхности спиральные канавки или диаметральный канал со сквозными отверстиями, при этом в устройство включена муфта, соединенная шлицами с корпусом дифференциала, опирающаяся на тарельчатую пружину с расчетным усилием и прижимающая сепаратор к неподвижной обойме.