Самоблокирующийся дифференциал с гидравлическим сопротивлением Советский патент 1984 года по МПК B60K17/20 

Изобретение относится к транспорному машиностроению в частности к дифференциальным механизмам с устройствами блокирования,

Известен самоблокирукяцийся дифференциал с гидравлическим сопротивлением, содержащий установленные в корпусе шестеренчатьй редуктор с коническими шестернями и блокировочное устройство, вьшолненное в виде гидромашин для подторма ривания относительного вращения корпуса и одной из шестерен редуктора Г 1 3.

Недостатками данного дифференциала являются незначительные блокировочные свойства и сложность конструкции гидромашины блокировки.

Цель изобретения - повьшение блокирующих свойств.

Поставленная цель достигается тем, что в самоблокирующемся дифференциале с гидравлическим сопротивлением, содержащем установленные в корпусе шестеренчатый редуктор с коническими шестернями и блокировочное устройство, вьшолненное в виде гидромашин для подтормаживания относительного вращения корпуса и одной из шестерен редуктора, гидромашины расположены с обеих сторон редуктора и каждая из них включает себя поршень в виде диска, установленный на шлицах ступицы одной из шестерен редуктора в образованной корпусом дифференциала, заполненной жидкостью полости, в которой на боковых поверхностях стенок выполнены чередующиеся впадины и выступы, а диск вьшолнен с дроссельными отверстиями и выступа на боковых поверхностях.

Кроме того, на вершинах выступов вьтолненных по крайней мере на одной стенке корпуса в полости, закреплены с возможностью вращения на осях конические ролики с направлением вершины конуса образующей к ос вращения дифференциала.

На вершинах выступов, выполненных по крайней мере на одной боковой поверхности диска, закреплены с возможностью вращения конические ролики с направлением вершины конуса образующей к оси вращения дифференциала.

Кроме того, выступы на стенках в полости корпуса распо южены друг против друга, а выступы на одной

боковой поверхности диска смещены относительно выступов на другой боковой поверхности диска на половину расстояния между вершинами 5 выступов.

Выступы на одной боковой поверхности диска размещены симметрично выступам на другой боковой поверхности диска, а выступы на одной стенке в полости корпуса смещены на половину расстояния между вершинами выступов относительно последних, выполненных на другой стенке в полости корпуса.

На фиг.1 изображен схематически предлагаемый дифференциал с блокировочным устройством, продольный разрез; на фиг.2 - кулачки поршня насоса, находящиеся в зацеплении в роликами корпуса насоса, развертка по окружности; на фиг.3-6 - то же, варианты выполнения; на фиг. 7-9 то же, первая - третья фазы взаимо- . действия соответственно; на фиг. 7 - то же, первая фаза взаимодействия.

Самоблокирующийся дифференциал С гидравлическим блокировочным устройством устроен следующим образом. 0

Корпус дифференциала состоит из

двух половин 1 и 2 (фиг.1) вместе с привинченными к ним крьш1ками 3 (на фиг.1 изображена только правая часть дифференциала, который симметричен, имеется еще и левая крышка, расположенная симметрично правой) , Цапфами 4 корпус дифференциала устанавливается в подшипниках карте- ра ведущего моста. На половине 1 корпуса дифференциала выполнен фланец 5, служащий для крепления ведомой шестерни главной передачи. Внутри корпуса дифференциала установлены

с две полуосевые шестерни 6 и 7 и

несколько сателлитов 8, установленных: на осях 9. Полуосевые шестерни 6 и 7 имеют осевые шлицевые отверстия, в которых установлены шлицевые концы полуосей 10. Полуосевые шестерни имеют гидравлические уплотнения 11 с обеих сторон ступицы. На участке ступиц между уплотнениями выполнены шлицы 12. В корпусе дифференциала.

который одновременно является и корпусом насоса, выполнены цилиндрические полости 13, на торцовой поверхности каждой из которых пЬ ркружности выполнены выступы 1А 3 (фиг. 1 и 2) с укрепленными в них на осях 15 коническими роликами 16. А так как полости 13 герметически закрыты крышками 3, на внутренних торцовых поверхностях каждой крышки 3, являющихся не соседними по отношению к торцовым поверхностям корпуса, на которых закреплены . ролики 16, тоже выполнены по окруж ности выступы 17. В проушинах на осях 18 закреплены конические ролики 19. Их вершины расположены njpo тив вершин роликов 16 (фиг.2), т.е. вершины роликов 19 расположены зеркально симметрично относительно роликов 16 или наоборот. В каждой полости 13 расположен поршень 20, установленный осевым шлицевым отверстием на шлицах 12 ступицы полуосей шестерни 6 или 7.По наружному диаметру каждого поршня выполнено гидравлическое уплотнение 21, а на торцовых поверхностях каждого поршня по окружности - выступы 22 (фиг.1 и 2) и 23. Вершины выступов 22 располагаются напротив впадин между выстуnaNffl 23 (фиг.2) и наоборот, вершины выступов 23 располагаются напротив впадин между выступами 22, т.е. выступы 22 смещены относительно выступов 23 на половину шага выступов. Действительно, ряд выступов 22 (фиг.2) располагается не напротив ряда выступов 23. Кроме того, в каждом поршне выполнено одно или несколько дроссельных отверстий 24, соединяющих между собой разделенные поршнем 20 левую и правую части полости 13 (фиг.1). Взаиморасположение винтов и роли ков механизма блокировки в момент, зафиксированный на фиг.1, наглядно представлено на фиг.2. Блокировочное устройство может быть выполнено и в других вариантах НапримерJролики . 16 и 19, закрепленные на корпусе насоса, могут быт смещены один относительно другого на половину их шага, в то время как выступы 22 и 23 поршня 20 располагаются зеркально симметрично,т.е. вердшны выступов находятся друг против друга (фиг.З). Ролики или заменяющие их выступы могут быть расположены на поршне 20 (торцовые поверхности поршня не являются соседними, так как разделе 364 толщей металла поршня), а выступы 22 и 23 могут быть выполнены на корпусе насоса. При этом зеркально симметричными,могут быть вершины выступов (фиг.4 или 5). Эти кулачки выполнены на торцо.вых поверхностях одного из элементов насоса, например корпуса (фиг.З) или поршня (фиг.4).. Выступы или ролики, расположенные на торцовых поверхностях другого элемента насоса, например поршня (фиг.З) или корпуса (фиг.4), в это время смещены один относительно другого на половину их шага. На корпусе насоса и на поршне могут быть вьшолнены и ролики и выступы. На одной торцовой поверхности корпуса насоса (фиг.6) закреплены ролики 16, на другой торцовой поверхности корпуса насоса выполнены выступы 23, на одной из торцовых поверхностей поршня 20 выполнены выступы 22, а на другой закреплены ролики 19. И в этом случае вершины выступов и роликов, расположенных на одном элементе насоса (в данном случае эти выступы 23 и ролики 16, расположенные на корпусе насоса) зеркально симметричны. А вершины выступов и роликов, расположенных на другрм элементе насоса, в данном случае на поршне 20, смещены один относительно другого на половину их шага. Во всех этих вариантах ролики вьтолнены с конической поверхностью, причем вершины конических поверхностей выступов, принадлежащих к одной и той же торцовой поверхности, находятся в одной точке, лежащей на оси вращения поршней и корпуса насоса. Это необходимо для того, чтобы при любом взаиморасположении РОЛИКОВ и выступов обеспечить им силовой контакт по прямой линии, а роликам, кроме того, обеспечить чистое перекатывание пб выступам без проскальзывания отдельных их участков по выступам. Корпус дифференциала получает вращение от шестерни, установленной на фланце 5 коробки дифференциала, и вращается вместе с осями 9 сателлитов 8. Сателлиты находятся в зацеплении с полуосевыми шестернями 6 и 7, которые и передают вращение от сателлитов на полуоси 10. При движении на поворотах или при пробуксовывании одного из колес между корпусом дифференциала и полуосевыми шестернями 6 и 7 появляется разность скоростей, вызI ванная тем, что полуосевые шестерни вращаются с различными скоростями, отличными друг от друга и от скорости вращения корпуса дифференциала. В это время поршень 20 проворачи вается вместе со своей полуосевой шестерней относительно корпуса дифференциала, которьй является и корпусом насоса. При этом он взаимодействует своими выступами 22 и 23 (фиг.1) с роликами 16 и 19, в резул тате чего одновременно с вращением совершает возвратно-поступательное перемещение вдоль своей оси вращени Возвратно-поступательное движени поршня происходит следующим образом Предположим, что исходным положе нием поршня 20 является крайнее пра вое его положение (фиг.1). На фиг.2 это соответствует крайнему нижнему положению поршня 20. Объемы левой и правой (фиг.1) частей полости 13, образованных торцовыми стенками кор пуса 2 и крьшпки 3 вместе с разделяю щим их поршнем 20, неравны. Объем левой части полости максимален, объем правой части минимален. На фиг.2 левая часть полости изображена сверху, а правая снизу. При появлении разности скоростей ь|ежду корпусом дифференциала и порш нем последний, проворачиваясь относительно корпуса дифференциала и взаимодействуя своими выступами 23 с роликами 19 коробки дифференциала перемещается влево-вверх в плоскост чертежа. Траектория перемещения поршня определяется профилем выступов 23 и радиусом кривизны роликов 19, в результате чего она представляет собой эквидистанту к профилю выступов, отстоящую от профиля на величину радиуса кривизны роликов. При этом движение поршня влево-ввер в плоскости чертежа представляет со бой геометрическую сумму двух одновременны; движений поршня. Движение поршня влево в плоскости чертежа (фиг,2 и 7) представляет собой вращение поршня вокруг своей оси. Движение поршня вверх в плоскости черт ,жа представляет собой поступательно перемещение поршня вдоль своей оси вращения, вызванное взаимодействием выступов 23 с роликами 19. На фиг.1 | это соответствует перемещению правого поршня 20 влево на птицах полуосей шестерни 7. В это время в левой части полости 13 (фиг.1, на фиг. 2 и 7 это соответствует верхней части полости 13) происходит сжатие рабочей жидкости и вытеснение ее через дроссельное отверстие 24 в правую часть этой полости (в дальнейшем при рассмотрении механизма блокировки на фиг. 8 и 9 будем оперировать только терминами верхняя часть полости 13 и нижняя часть .полости 13). Рабочая жидкость, вынужденная перетекать из верхней части полости 13 в нижнюю (а перетекает она через дроссельные отверстия, зазоры в ашицевом сопряжении и неплотности в уплотнениях по наружному диаметру поршня), оказывает противодействие перемещению поршня, тормозя, тем самьм, и его вращение, а значит и вращение полуосевой шестерни 7 относительно корпуса дифференциала.. Силы трения, возникающие в сопряжениях выступов с роликами и в шлицевом сопряжении поршня со ступицей полуосевой шестерни, тоже препятствует перемещению поршня и, таким образом, увеличивают тормозной момент на полуосевой шестерне. В процессе приближения поршня 20 к крайнему верхнему своему положению взаимодействие выступов с роликами происходит аналогично описанному и вытеснение жидкости из верхней части полости 13 происходит все время вплоть до самого прихода поршня 20 в крайнее верхнее его положение (фиг.8). При последующем перемещении поршня 20 влево, что продолжается, так как поршень продолжает вращаться, ёыступы 23 (фиг.9) выходят из силового контакта с роликами 19, а выступы 22 вступают в силовой контакт с роликами 16. В результате, снова начинается поступательное перемещение поршня, но уже вниз. Поршень перемещается влево-вниз з П.ПОСКОСТИ чертежа, сжимая рабочую жидкость, находящуюся в нижней части полости 13. Жидкость вынуждена перетекать в верхнюю часть полости 13 через дроссель и зазоры и оказывать, таким образом, противодействие перемещению поршня. Следовательно, и в этом случае рабочая жидкость оказьшает сопротивление перемещени поршня и создает на полуосевой шес терне тормозной момент. Процесс вытеснения рабочей жидкости из нижней части полости 13 в верхнюю часть продолжается до тех пор, пока поршень не приходит в свое нижнее крайнее положение (фиг.2). При -дальнейшем перемещении порш ня 20 влево выступы 22 выходят из силового контакта с роликами 16 (фиг.7), а выступы 23 вступают в силовой контакт с роликами 19. В дальнейшем последовательность движений поршня и работа блокирово ного устройства повторяется (фиг.8 9,2,7,8,9...) . При малых скоростях вращения поршня относительно корпуса дифференциала (это происходит на поворотах) перекачивание жидкости происходит с малой скоростью, при которой жидкость успевает почти св бодно перетекать через дроссель и зазоры. Противодействие рабочей жи кости при этом незначительно, тормозной момент на поршне небольшой и это не препятствует проявлению дифференциального эффекта. Но при буксовании одного из колес скорост вращения поршня относительно корпу са дифференциала увеличивается, Насос перекачивает жидкость быстре она уже не успевает свободно перет кать через дроссель и зазоры. Это вызывает значиГельное увеличение давления жидкости, которое препятствует перемещению, а значит и вращению поршня. Этим производится затормаживание поршня и связанной с ним полуосевой шестерни, что, в свою очередь, ограничивает пробуксовывание колеса. Так как в дифференциалах одновременно работаютнесколько поршней (как 1Шнимум, два), при некотором смещении их однн относительно другого блокировка дифференциала не прекращается в моменты, когда один из поршней находится в своем крайнем положении. В это время блокировка дифференциала производится другим (или другими) поршнями, не находяф1мисА в данный момент в крайних положениях. К тому же, профиль кулачков может быть подобран таким, чтобы сумма моментов трения, создаваемых поршнями, в любой момент времени была строго постоянной. Тогда в моменты, когда один из поршней находится в крайнем положении и из работы он выключен, тормозной момент других поршней (или другого), максимален и равен сумме моментов всех поршней в предьщупф е моменты. Блокировочное устройство имеет систему подпитки, необходимую для компенсации утечек рабочей жидкости (не показана). Применение предлагаемого блокировочного устройства позволит без увеличения габаритов и веса повысить проходимость машин. //////////////////////ш/м J J /////////////////////////w / фиг. 2 фш,3

/////////////////////////Л/////////////////

ч

Фиг,

Фш.5

N /////////////// :S s: v:$$$$ фиг.5 /////////////////////// «7w. 7

1. САМОБЛОКИРУЩИЙСЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛ С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ, содержащий установленные в корпусе шестеренчатый редуктор с коническими шестернями и блокировочное устройство, выполненное в виде гидромашин для подтормаживания относительного вращения корпуса и одной из шестерен редуктора, о тличающийся тем, что, с целью повышения блокирующих свойств, гидромашины расположены с обеих сторон редуктора и каждая из них включает в себя поршень в виде диска, установленный на шлицах ступицы одной из шестерен редуктора в образованной корпусом дифференциала, заполненной жидкостью полости, в которой на боковых поверхностях стенок выполнены чередуюш иеся впадины и выступы, а.диск выполнен с дроссельными отверстиями и выступами на боковых поверхностях. 2. Самоблокирующийся дифференциал ПОЛ.1, отличающийся тем. что на вершинах выступов, выполненных по крайней мере на одной стенке в полости корпуса, закреплены с возможностью вращения на осях.конические ролики с направлением вершины конуса образующей к оси вращения дифферен.циала. 3.Самоблокирующийся дифференциал ПОП.1, отличающийся тем, что на вершинах выступов, выполненных по крайней мере на одной боковой поверхности диска, закреплены с возможностью вращения конические ролики с направлением вершины конуса образующей к оси вращения диффер енциала. 4.Самоблокирующийся дифференциал (Л ПОП.1, отличающийся тем, что выступы на стенках в полости корпуса расположены друг напротив друга, а выступы на одной боковой поверхности диска смещены относительно выступов на другой боковой поверхности диска на половину расстояния ;о между вершинами выступов. 7д 5.Самоблокирующ|1йся дифферен1щал ПОП.1, отличающийся тем, что выступы на одной боковой Х 35 поверхности диска размещены симметрично выступам на другой боковой поверхности диска, а выступы на одной стенке в полости корпуса смещены на половину расстояния между вершинами выступов относительно последних, выполненных на другой стенке в полости корпуса.