Самоблокирующийся дифференциал транспортного средства Советский патент 1990 года по МПК B60K17/16 F16H48/28 

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в трансмиссиях транспортных средств с дифференциальным приводом к ведущим колесам.

Цель изобретения - повышение тяговых свойств транспортного средства путем изменения блокирующих свойств дифференциала.

На фиг.1 изображен самоблокирующийся дифференциал, поперечное сечение ; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - график перемещения оси в зависимости от условий сцепления ве- дущих колес транспортного средства; на фиг.4 - вид Л на фиг.1 (вариант выполнения); на фиг.З - график перемещения оси в зависимости от условий сцепления ведущих колес с дорогой; на фиг.6 - вид А на фиг. Г (вариант выполнения); на Лиг.7 - график перемещения оси в зависимости от условий сцепления ведущих колес с дорогой дифференциала на фиг.6; на фиг.8 - вид А па фиг.1 (вариант выполнения); на фиг.9 - график перемещения оси в зависимости от условий сцепления

ведущих колес с дорогой диЛференци- ала на фиг.З.

Самоблокирующийся дифференциал транспортного средства содержит установленные в корпусе 1 симметрично и соосно полуосевые шестерни 2, находящиеся в зацеплении с сателлитами 3, которые свободно установлены на оси 4 при помощи сферических втулок 5. Ось 4 помещена своими концами с возможностью перемещения в предельных отверстиях 6 корпуса 1 (фиг.1).

Каждый саттеллит 3 установлен на оси 4 со смещением е относительно геметрической оси сателлита 3 (фиг.2). Ось 4 от аксиального перемещения закреплена при помощи втулки 7 и шайбы 8. Ось 4 может быть закреплена и другим известным образом.

Продольная ось 9 продольного отверстия б параллельна оси вращения полуосевых шестерен 2. Продольное отверстие 6 имеет стороны, образованые плоскостями 10 и 11э которые параллельны продольной оси 9 продольного отверстия 6.

Одна сторона плоскости 10 каждог продольного отверстия 6 корпуса име V-образное углубление 12, стороны кторого образованы двумя плоскостями 1 3, расположенными под углом о( к пр

0

5

0

5

С

5

40

45

50

дольной оси 9 отверстия 6. R этом углублении расположена ось 4, на которой установлены сателлиты 3. Плоскости 13 сопряжены между собой на поперечной оси 14 продольного отверстия бис плоскостью 10.

В продольном отверстии 6 ось 4 может перемещаться вдоль оси вращения полуосевых шестерен 2, скользить по плоскостям 10, 13, 11 и совершать относительное угловое перемещение в плоскости вращения полуосевых шестерен 2 относительно корпуса 1. В дифференциале (фиг.3-5) одна сторона продольного отверстия 6 образована плоскостью 11, параллельной продольной оси 9 отверстия 6 корпуса 1, а другая сторона выполнена в виде V-об- разного углубления 15, стороны которого образован - двумя одинаковыми плоскостями 16, расположенными под углом уЗ к продольной оси 9 отверстия 6. Плоскости 16 сопряжены на поперечной оси 14 и простираются наклонно к краям продольного отверстия 6. V-образное углубление 15 охватывает ось 4.

В дифференциале (фиг.6 и 7) каждая сторона продольного отверстия 6 выполнена в виде U-образного углубления 17, образованного криволинейной плоскостью 13, очертанной кривой второго порядка в виде половины эллипса, большая ось которого совмещена с продольной осью 9 отверстия 6, а меньшая ось половины эллипса совмещена с поперечной осью 14 отверстия 6 корпуса 1. U-образное углубление охватывает ось 4 и находится в контакте с ней. I

В дифференциале (фиг.З и 9) имеется цилиндрическая втулка 19. Каждая втулка 19 установлена в цилиндрическом отверстии 20, выполненном в корпусе 1 , и закреплена при помощи стопорного кольца 21. Крепление цилиндрической втулки 19 в отверстии 20 корпуса 1 может быть выполнено и другим известным способом.

В каждой цилиндрической втулке 19 выполнено сквозное продольное от- верстие 6. Одна сторона продольного отверстия 6 образована плоскостью 11, параллельной продольной оси 9 отверстия 6, а другая сторона продольного отверстия 6 выполнена в виде V-обрп- ного углубления 22, образованного двумя плоскостями 23, каждая из кото

515

рых по краям отверстия 6 расположена пол углом -у к продольной оси 9 отверстия 6. Плоскости 23 соединены между собой прямой плоскостью 24, параллельной продольной оси 9 отверстия 6. Продольная ось 9 и поперечная ось 14 отверстия 6 совмещены с осями цилиндрической втулки 19.

В варианте выполнения дифференциа- ла (не показан) продольное отверстия 6 выполнено на цилиндрической втулке 19. Обе стороны продольного отверстия 6 очертаны плоскостями, параллельными продольной оси отверстия 6. Каждая из сторон продольного отверстия 6 имеет- U-образное углубление, очертан- ное криволинейной плоскостью в виде полукруга, центр которого расположен на пересечении продольной оси 9 и поперечной оси 14 отверстия 6. U-об- разные углубления расположены симметрично вдоль поперечной оси 14 отверстия 6, охватывают ось 4 и находятся в контакте с ней.

В варианте выполнения дифференциала (не показан) стороны продольного отверстия 6, параллельные продольной оси 9, очертаны прямой плоскостью, параллельной оси 9 отверстия 6. Одна из сторон продольного отверстия 6 имеет U-образное углубление, очертан- ное криволинейной плоскостью в виде полукруга, центр которого расположен на поперечной оси 14 продольного отверстия 6. U-образное углубление охватывает ось 4 и находится с ней в контакте.

Имеются и другие варианты выполнения дифференциала, в которых имеются комбинации V-образных углублений, и U-образных очертанных прямолинейными и криволинейяыми плоскостями, кривыми второго разряда.

На фиг.З, 5, 7 и 9 изображены гра- фики, на которых нанесены кривые, показывающие перемещение оси 4 относительно корпуса 1 в зависимости от условий сцепления двух ведущих колес транспортного средства с дорогой, которое определяется величиной К.

Величина К определяется как разность коэффициентов сцепления ведущих колес с дорогой f и f 2 при движении транспортного средства вперед и назад, т.е.

К f, -f,

при

Vf.

или

11

К ft- f,

при

f,f1

5

0 г 0 5

0

5 0

5

5

0

где f. - коэффициент сцепления одного ведущего колеса; f - коэффициент сцепления другого ведущего колеса.

Самоблокирующийся дифференциал транспортного средства работает следующим образом.

При движении транспортного средства на прямой дороге, когда коэффициенты сцепления ведущих колес с дорогой одинаковые (), ось 4 расположена в продольном отверстии 6 корпуса 1 посредине, равноудаленно от обеих полуосевых шестерен 2 и находится в V-образном углублении 12 продольного отверстия 6. Силы и моменты на сателлитах 3 в плоскости их вращения уравновешены (фиг.1 и 2). Дифференциал работает как жесткая система. Крутящий момент передается равномерно на оба ведущие колеса. Транспортное средство совершает движение.

При изменении условий движения транспортного средства, когда коэффициенты сцепления ведущих колес с дорогой различны, т.е. f,Фf2, происходит нарушение равновесия сил и моментов Мс, действующих в плоскости вращения сателлита 3 относительно оси 4. Под действием большого крутящего момента Нс или - Мс сателлиты 3 начинают синхронно поворачиваться, перемещая при этом ось 4 вдоль оси вращения полуосевых шестерен 2.

Ось 4, находящаяся в V-образном углублении 12 продольного отверстия 6, начинает перемещать оси полуосевых шестерен 2 и нажимает одну из плоскостей 13 V-образного углубления 12 продольного отверстия 6 корпуса 1. Между корпусом 1 и осью 4 возникает сила Q, которая тормозит перемещение оси 4 и препятствует вращению сателлитов 3. Поэтому при небольшой разности величин коэффициентов сцепления колес с дорогой К больший крутящий момент на сателлите 3 в плоскости его вращения Нс не может преодолеть усилие Q. Происходит блокировка сателлитов 3 и оси 4 (график на фиг.З). Пробуксовки колес не происходит. Дифференциал работает как жесткая система. Транспортное средство совершает движение. При дальнейшем изменении условий сцепления ведущих колес с дорогой

7

и увеличении величины коэффициента К происходит дальнейшее изменение величин крутящим моментов Кс на сателлите 3 в плоскости его вращения. При достаточном увеличении величин К, под действием большого момента происходит вращение сателлитов 3, которые, действуя на ось 4,перемещают ее. Ось 4, преодолевая усилие Qi изменяет свое положение, скользя на поверхности плоскости 13 продольного отверстия 6 корпуса 1 (фиг.З), и перемещает его в плоскости вращения полуосевых шестерен 2. Происходят изменения положения оси 4 относительно полуосевых шестерен 2, перераспределение составляющих моментов Мс в плоскости вращения сателлитов 3.

При уравновешивании моментов Мс прекращаются вращение сателлитов 3 и перемещение оси 4. Дифференциал работает как жесткая система. Пробуксовки колес не происходит. Транс портное средство совершает движение При дальнейшем изменении условий сцепления колес с дорогой и увеличении коэффициента К изменяется ве

личина моментов Мс на сателлите 3.

Сателлиты 3, вращаясь, перемещают ось 4, которая действует на корпус 1. Происходит взаимное перемещение в плоскости вращения полуосевых шестерен 2 оси 4 и корпуса 1. Под действием крутящего момента МЈ сателлиты 3 выводят из V-образного углубления 12 продольного отверстия 6 ось 4, которая входит в контакт с плоскостью 11 корпуса 1 и перемещается вдоль оси вращения полуосевых шестерен 2. Прекращается действие силы Q на ось 4,

Изменение положения оси 4 относительно полуосевых шестерен 2 приводит п к дальнейшему изменению составляющих моментов Нс и их взаимному уравновешиванию. При уравновешивании моментов Мс вращение сателлитов 3 прекращается. Прекращается и перемещение оси 4. Дифференциал работает как жесткая система. Пробуксовки колес не происходит. Транспортное средство совершает движение (фиг.З).

При движении транспортного средст задним ходом, когда коэффициенты сце пения ведущих колес транспортного средства с дорогой не одинаковые (f 1 Ф f) перемещение оси 4 происхо

5

5

0

30

40

5

50

а 45

-5

18

дит по плоскости 11, параллельной продольной оси 9 продольного отверстия 6. Сила Q между корпусом 1 и осью 4 не возникает и воздействие на нее не оказывает. Изменение положения оси 4 при изменении коэффициента К происходит быстрое, по более пологой кривой (фиг.З).

В зависимости от условий сцепления ведущих колес с дорогой циклы повторяются.

При поворотах и наезде на препятствие совершается дифференциальное действие механизма. Сателлиты 3 и полуосевые шестерни 2 совершают относительное перемещение.

Самоблокирующиеся дифференциалы транспортных средств (фиг.4,6 и 8) работаю так же, как указанный дифференциал. Отличие состоит в том, что каждая характеристика перемещения оси 4 индивидуальна и зависит от профиля продольного отверстия 6 каждого дифференциала.

Характеристика перемещения оси 4 дифференциала (фиг.6) имеет зеркальное изображение (график фиг.7), т.е. при переднем и заднем ходах транспортного средства перемещения оси 4 в продольном отверстии 6 относительно корпуса 1 в зависимости от величины К будут одинаковыми. Как видно из графика на фиг.7 в начальный период блокировки на ось 4 действует сила Q и до некоторого значения коэффициента К ось 4 не перемещается.

Характеристика перемещения оси 4 дифференциала (фиг.8) характеризуется кривой, изображенной на фиг.9, Как видно из графика в первоначальный период изменения коэффициента 1C, при его малых величинах сила Q между осью 4 и корпусом 1 отсутствует, а перемещение оси 4-происходит сразу при изменении коэффициентов сцепления колес с дорогой, т.е. при малых

величинах коэффициента К. I

Ось 4 перемещается относительно плоскости 24, параллельной продольной оси 9 отверстия 6. На этом участке блокировка осуществляется за счет перераспределения составляющих моментов MC сателлита 3 в плоскости его вращения. На конечном участке ось 4 взаимодействует с плоскостью 23 продольного отверстия 6, наклонной к его продольной оси 9.В результате взаимодействия оси 4 с наклонной

плоскостью продольного отверстия 6 корпуса 1 возникает сила Q, тормозящая перемещение оси 4. Поэтому на этом участке при дальнейшем увеличении коэффициента К перемещение оси 4 прекращается. При достижении определенной величины коэЛфициента К происходит относительное угловое перемещение корпуса 1 и оси 4 в плоскости вращения полуосевых шестерен 2 Поэтому характеристика перемещения оси 4 относительно корпуса 1 на конечном участке более крутая.

При заднем ходе сила Q между осью 4 и корпусом 1 не возникает. Характеристика перемещения оси 4 более пологая.

Каждый из варилнтов дифференциала имеют свою индивидуальную характеристику перемещения оси 4, а следовательно, и характер блокировки.

Самоблокирующинся дифференциал транспортного средства позволяет повысить технико-экономические и динамические качества транспортного средства путем применения дифгЬерен- циала с определенной хлрактеристиBt/д А

W

ю

кой перемещения оси 4 в зависимости от типа транспортного средства, дорожных условий эксплуатации, характера работы.

Формула изобретения

Самоблокирующийся дифференциал

Q транспортного средства, содержащий корпус, установленные в корпусе полуосевые шестерни, находящиеся в зацеплении с сателлитами, установленными со смещением на осях, концы которых

5 расположены в отверстиях, выполненных в корпусе, отлнчающий- с я тем, что, с целью повышения тяговых свойств транспортного средства путем изменения блокирующих свойств

Q дифференциала, контактирующая с осями поверхность выполненных в корпусе отверстий образована кривыми не выше второго порядка, причем наиболее удаленная от продольной оси отверстия,

5 параллельной оси полуосевых шестерен, точка кривой расположена на поперечной пси отверстия, являющейся его осью симметрии.

Вид А

16

Фиг4

Изобретение относится к машинострению и может использоваться в трансмиссиях транспортных средств с дифференциальным приводом к ведущим колесам. Цель изобретения - повышение тяговых свойств транспортного средства путем изменения блокирующих свойств дифференциала. Самоблокирующийся дифференциал транспортного средства содержит помещенные в корпусе 1 полуосевые шестерни 2, введенные в зацепление с сателлитами 3, установленными со смещением на оси 4, помещенной концами в отверстиях корпуса. При этом конактирующая с осями 4 поверхность выполненных в корпусе отверстий образована кривыми не выше второго порядка, а наиболее удаленная от продольной оси отверстия, параллельной оси полуосевых шестерен, точка кривой лежит на поперечной оси отверстия, являющейся его осью симметрии. 9 ил.

О

tin

Фиг.З

fin

Фиг. 5

1В

Фиг.7

редактор И.Касарда

Составитель С.Белоусько

Техред М.Ходанич Корректор Т.Малец

Заказ 2060

Тираж 421

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

Вид 4

П

20

21

11

мм

Фиг. 9

Подписное