Кулачковая муфта блокировки дифференциала Российский патент 2021 года по МПК B60K17/02 F16D11/14 

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

Известна муфта, имеющая торцевые зубья и содержащая установленные на валах ведущую и ведомую полумуфты, одна из которых установлена с возможностью осевого перемещения, а вторая жестко закреплена на ведущем валу. Для надежного включения в эту муфту встроены дополнительные центрирующие элементы (см. Поляков В.С и др. Справочник по муфтам. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1974, с. 145, рис. IV.4).

Недостатком такой муфты является невозможность применения в межколесных дифференциалах автомобилей из-за сложности конструкции, ввиду наличия дополнительных сложных центрирующих элементов, необходимых для надежного включения муфты при незначительной несоосности оси неподвижной полумуфты и оси жестко закрепленной полумуфты.

Известна кулачковая муфта механизма блокировки межколесного дифференциала транспортного средства, на торце которой нарезаны зубья, взаимодействующие с зубьями, нарезанными на торце чашки коробки дифференциала. Муфта состоит из двух полумуфт, одна из которых подвижно установлена на полуоси с возможностью осевого перемещения, а другая неподвижная объединена с чашкой дифференциала (RU 69460 U1, МПК B60K 17/16 (2006.01), опубл. 27.1.2007).

Недостатком данной конструкции является низкая надежность включения муфты из-за того, что зубья одной из полумуфт могут не войти в соединение со впадинами другой полумуфты. Это может произойти ввиду наличия смещения оси полуоси, где установлена подвижная муфта, относительно оси чашки дифференциала, где находится неподвижная полумуфта.

Также известна, выбранная в качестве ближайшего аналога по совокупности существенных признаков и получаемому техническому результату, муфта блокировки межколесного дифференциала, состоящая из двух полумуфт, подвижной и неподвижной, содержащих торцевые зубья, и имеющая отверстие для установки стопорного кольца, паз для вилки включения, внутренние шлицы для установки муфты на чашку дифференциала и полуось, торцевые зубья полумуфт которой выполнены под углом к оси муфты и параллельно друг к другу, а их толщина уменьшается к основанию (RU №175068 U1, МПК B60K 17/02 (2006.01), F16D 11/10 (2006.01), опубл. 17.11.2017).

Недостатком устройства является сложность конструкции профиля торцевых зубьев полумуфт, что усложняет их проектирование и изготовление, т.к. режущий инструмент (фреза или резцовая головка) для правильного зацепления и контакта зубьев полумуфт движется по очень сложной траектории, рассчитываемой методами трехмерной графики и несколькими математическими приближениями.

Задача, решаемая изобретением, заключается в упрощении конструкции профиля зубьев муфты для более простого проектирования и изготовления торцевых зубьев полумуфт, обеспечивая при этом высокие показатели по надежности включения.

Для упрощения проектирования профиля зуба и его изготовления в производстве необходимо:

- чтобы зубья были нарезаны без уклона к продольной оси полумуфт, но тогда возникает возможность не включения блокировки из-за отсутствия самоцентрирования полумуфт, т.к. между полумуфтами дифференциалов всегда имеется отклонение осей, которая не позволяет самоцентрироваться полумуфтам;

- чтобы упростить изготовление зубьев необходимо применить прецизионную штамповку, но это увеличивает стоимость изготовления.

Поставленная задача была решена следующим образом.

В кулачковой муфте блокировки дифференциала, состоящей из двух полумуфт, выполненных с торцевыми зубьями, подвижной, установленной на полуоси, и неподвижной, соединенной с чашкой дифференциала, торцевые и боковые поверхности зубьев которых выполнены параллельно друг другу, и имеющей отверстие для установки стопорного кольца, паз для вилки включения, внутренние шлицы для установки муфты на чашку дифференциала и на полуось, торцевые и боковые поверхности торцевых зубьев подвижной и неподвижной полумуфт выполнены перпендикулярно к оси муфты, а на торцевой поверхности вершин зубьев обеих полумуфт имеются широкие скосы.

Перечисленные отличительные существенные признаки, заключающиеся в том, что торцевые и боковые поверхности торцевых зубьев подвижной и неподвижной полумуфт выполнены перпендикулярно к оси муфты, а на торцевой поверхности вершин зубьев обеих полумуфт имеются широкие скосы, в совокупности с известными, позволяют получить 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 - кулачковая муфта блокировки дифференциала в сборе, общий вид в разрезе!

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

фиг. 3 - полумуфта, вид сбоку с вырезом;

фиг. 4 - подвижная полумуфта в аксонометрической проекции;

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

Кулачковая муфта блокировки дифференциала состоит из двух полумуфт 1 и 2, имеющих торцевые зубья 3. Подвижная полумуфта 1 установлена на полуоси 4, а неподвижная полумуфта 2 соединена с чашкой дифференциала 5 (или объединена совместно с ней).

Торцевые 6 и боковые 7 поверхности зубьев 3 параллельны друг другу и перпендикулярны к оси 8 муфты. На торцевой поверхности 6 и 7 вершин 9 зубьев обеих муфт имеются широкие скосы 10.

Зубья 3 полумуфт 1 и 2 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 зубьев муфты показано на фиг. 3:

b=от а/2 до а/5;

d=от b/2 до b/5;

с=от h/10 до h/5;

где:

а - толщина торцевого зуба полу муфты;

b - ширина скоса торцевого зуба полумуфты;

d - высота скоса торцевого зуба полумуфты;

h - высота профиля торцевого зуба полу муфты.

Такое соотношение размеров было выбрано опытным путем, и соответствует наиболее высоким характеристикам технологичности изготовления и надежности зацепления.

Кулачковая муфта блокировки дифференциала работает следующим образом.

В исходном состоянии между зубьями подвижной полумуфты 1 и неподвижной полумуфты 2 имеется зазор, обеспечивающий свободное вращение с разными угловыми скоростями чашки 5 дифференциала и полуоси 4.

При включении механизма блокировки дифференциала происходит перемещении подвижной полумуфты 1 вдоль полуоси 4. Зубья 3 подвижной полумуфты 1 и неподвижной полумуфты 2 входят в зацепление, обеспечивая совместное вращение чашки 5 дифференциала и полуоси 4 с одинаковой угловой скоростью, блокируя, тем самым, дифференциал.

При наличии смещения А оси 11 полуоси 4, относительно оси 12 чашки 5 дифференциала, зубья подвижной муфты 1, благодаря наличию скосов 10, скользят по скосам 10 или по торцевым поверхностям 6 вершин 9 зубьев неподвижной муфты 2, тем самым направляя торцевые зубья подвижной муфты 1 во впадину неподвижной муфты 2, что приводит к включению блокировки дифференциала.

При отключении механизма блокировки подвижная полумуфта 1 возвращается в исходное положение, выводя из зацепления зубья подвижной полумуфты 1 и неподвижной полумуфты 2.

Заявленная муфта имеет простую и надежную конструкцию, не зависящую от смещения осей между подвижной и неподвижной полумуфтами, обеспечивает быстрое сцепление зубьев полумуфт и включение блокировки.

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

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к муфтам. Кулачковая муфта блокировки дифференциала состоит из двух полумуфт (1 и 2), имеющих торцевые зубья (3). Подвижная полумуфта (1) установлена на полуоси (4), а неподвижная полумуфта (2) соединена с чашкой дифференциала (5). Торцевые (6) поверхности зубьев (3) параллельны друг другу и перпендикулярны к оси (8) муфты. На торцевой поверхности (6) вершин (9) зубьев обеих муфт с левой и правой стороны каждого зуба имеются широкие скосы (10). Достигается надежность включения. 6 ил.

Кулачковая муфта блокировки дифференциала, состоящая из двух полумуфт, выполненных с торцевыми зубьями, подвижной, установленной на полуоси, и неподвижной, соединенной с чашкой дифференциала, торцевые и боковые поверхности зубьев которых выполнены параллельно друг другу, и имеющая отверстие для установки стопорного кольца, паз для вилки включения, внутренние шлицы для установки муфты на чашку дифференциала и на полуось, отличающаяся тем, что торцевые поверхности торцевых зубьев подвижной и неподвижной полумуфт выполнены перпендикулярно к оси муфты, а на торцевой поверхности вершин зубьев обеих полумуфт с левой и правой стороны каждого зуба имеются широкие скосы.