Муфта блокировки дифференциала Российский патент 2020 года по МПК F16D11/10 F16H48/22 B60K17/02 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к межколесным и межосевым дифференциалам ведущих мостов транспортных средств.

Известна кулачковая муфта блокировки дифференциала, состоящая из двух полумуфт, подвижной, установленной на шлицах чашки дифференциала, и неподвижной, в качестве которой используется полуосевая шестерня, которая имеет на торцевой поверхности специальные отверстия. В эти отверстия, при включении механизма блокировки, входят специальные штифты - пальцы, соединенные с подвижной муфтой, блокируя тем самым дифференциал (ЕР 0343146 А2, МПК4 F16H 57/04, F16H 1/40, опубл. 23.11.1989).

Недостаток заключается в сложности такой конструкции ввиду наличия большого количества деталей, участвующих в процессе блокировки, требуется высокая точность изготовления, а значит имеет место высокая стоимость деталей.

Известна муфта блокировки дифференциала передачи крутящего момента в автомобилях Вольво, состоящая из двух полумуфт, которые имеют торцевые зубья, параллельные друг другу, подвижной, установленной на шлицах полуоси, и неподвижной, установленной на шлицах чашки дифференциала и зафиксированной от осевого перемещения с одной стороны внутренним кольцом подшипника, а с другой - стопорным кольцом, вставленным в наружную кольцевую проточку чашки дифференциала («Грузовые автомобили VOLVO FH12. Выпуск с 1993 г. Эксплуатация, обслуживание и ремонт, изд. Терция, Санкт-Петербург, 2004 г. стр. 135).

Также известна муфта блокировки межколесного дифференциала, состоящая из двух полумуфт, которые имеют торцевые зубья, параллельные друг другу, подвижной, установленной на шлицах полуоси, и неподвижной, установленной на шлицах чашки дифференциала и зафиксированной от осевого перемещения стопорным усиком кольца, вставленным в наружную кольцевую проточку неподвижной муфты и отверстие чашки дифференциала. Торцевые зубья обеих полумуфт выполнены под углом к оси муфты и параллельно друг к другу (RU №175068 U1, МПК B60K 17/02 (2006.01), F16D 11/10 (2006.01), опубл. 17.11.2017).

Известные решения имеют недостаточную изгибную прочность зубьев, т.к. у основания зубьев в местах перехода в основное тело полумуфт имеются радиусы, которые из-за своего малого значения и резкого перехода от зуба к телу муфты создают концентраторы напряжения, приводящие к разрушению зуба.

Задача, решаемая изобретением, заключается в увеличении изгибной прочности зубьев полумуфт.

Для увеличения изгибной прочности зубьев полумуфт необходимо:

- увеличить толщину зуба, но это уменьшит число зубьев при неизменных геометрических размерах, что приведет к увеличению контактных напряжений на зубьях и, как следствие, уменьшению долговечности муфт;

- увеличить радиальные размеры полумуфт, что недопустимо из-за ограниченного пространства расположения муфты.

Поставленная задача решается следующим образом..

В муфте блокировки дифференциала, состоящей из двух полумуфт, подвижной и неподвижной, торцевые зубья которых выполнены параллельно друг другу, а их толщина уменьшается в сторону основания, кроме того, торцевые зубья подвижной и неподвижной полумуфт выполнены параллельно оси муфты и имеют фаски, а в нижней точке торцевых зубьев выполнены проточки.

Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что торцевые зубья подвижной и неподвижной полумуфт выполнены параллельно оси муфты и имеют фаски, а в нижней точке торцевых зубьев выполнены проточки позволяют получить заявленный технический результат во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны данного изобретения.

Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из уровня техники.

Заявляемое техническое решение поясняется следующими чертежами:

фиг. 1 - муфта блокировки дифференциала в сборе, общий вид в разрезе;

фиг. 2 - муфта во включенном состоянии, вид в разрезе сборе;

фиг. 3 - полумуфта, вид на проточку;

фиг. 4 - подвижная полумуфта в аксонометрической проекции;

фиг 5, 6 - вид на торцевую часть полумуфт с выполнением зубьев режущей головкой или фрезерованием.

Муфта блокировки дифференциала состоит из двух полумуфт с торцевыми зубьями 1, параллельными друг другу, подвижной полумуфты 2, установленной на шлицах полуоси 3 и неподвижной полумуфты 4, соединенной или объединенной с чашкой 5 дифференциала. Во впадине у основания торцевых зубьев 1 подвижной и неподвижной полумуфт 2 и 4 выполнены проточки 6, определенного размера и формы.

Зубья 1 полумуфт 2 и 4 могут быть изготовлены либо фрезерованием по окружности с радиусом R, совпадающим с радиусом обрабатывающей фрезы (фиг. 5), либо фрезерованием по прямой линии (фиг. 6).

Соотношение размеров проточки зубьев муфты показано на фиг. 4:

r=от h до 5h, где:

r - радиус проточки торцевого зуба полумуфты;

h - высота проточки, выполненной в основании торцевого зуба полумуфты.

Такое соотношение размеров было выбрано опытным путем, и соответствует наиболее высоким показателям изгибной прочности зубьев полумуфт.

Муфта блокировки дифференциала работает следующим образом.

В исходном состоянии между зубьями подвижной полумуфты 2 и неподвижной полумуфты 4 имеется зазор, обеспечивающий свободное вращение с разными угловыми скоростями чашки 5 дифференциала и полуоси 3.

При включении механизма блокировки дифференциала (не показано) происходит перемещении подвижной полумуфты 2 вдоль полуоси 3. Зубья подвижной полумуфты 2 и неподвижной полумуфты 4 входят в зацепление, обеспечивая совместное вращение чашки 5 дифференциала и полуоси 3 с одинаковой угловой скоростью, блокируя тем самым дифференциал. После этого во впадине у основания торцевых зубьев 1 подвижной полумуфты 2 и неподвижной полумуфты 4 при значительном крутящем моменте возникают изгибающие напряжения. Но так как в этом месте максимальных напряжений имеется проточка 6, то максимальные напряжения равномерно перераспределяются, что способствует их значительному снижению в опасном сечении зубьев. Это повышает прочность зубьев, а значит и прочность полумуфт.

Заявленная муфта имеет простую надежную конструкцию, высокую нагрузочную способность.

Техническое решение возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании с использованием современных технологий и материалов.

Изобретение относится к зубчатым муфтам для блокировки дифференциала. Муфта состоит из двух полумуфт с торцевыми зубьями (1), подвижной полумуфты (2), установленной на шлицах полуоси (3) и неподвижной полумуфты (40), соединенной или объединенной с чашкой (5) дифференциала. Во впадине у основания торцевых зубьев (1) подвижной и неподвижной полумуфт (2 и 4) выполнены проточки (6), имеющие следующее соотношение размеров: r=от h до 5h, где: r - радиус проточки торцевого зуба полумуфты, h - высота проточки, выполненной в основании торцевого зуба полумуфты. Достигается увеличения изгибной прочности зубьев полумуфт. 6 ил.

Муфта блокировки дифференциала, состоящая из двух полумуфт, подвижной и неподвижной, торцевые зубья которых выполнены параллельно друг другу, а их толщина уменьшается в сторону основания, отличающаяся тем, что торцевые зубья подвижной и неподвижной полумуфт выполнены параллельно оси муфты и имеют фаски, а в нижней точке торцевых зубьев выполнены проточки.