Волновая дифференциальная передача Советский патент 1992 года по МПК B60K17/20 F16H1/38 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве дифференциала, устанавливаемого в ведущих мостах транспортыхо средств.

Цель изобретения - повышение надежности работы волновой дифференциальной передачи при уменьшении ее осевых габаритов.

Цель достигается тем, что каждый из бортовых редукторов выполнен в виде торцовой волновой передачи с эллиптическими генераторами волн деформации, жестко скрепленными с соответствующей осевой полумуфтой. При этом гибкие шестерни бортовых передач введены в зацепление с зубчатыми шестернями, размещенными на боковых сторонах ведомой шестерни главной передачи, а их валы скреплены между собой и свободно размещены по оси в теле ведомой шестерни главной передачи.

На фиг.1 изображена дифференциальная передача, продольный разрез, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1 (продольный разрез эллиптического генерато- ра волн деформации, гибкой и жесткой конических шестерен); на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1 (вид гибкой шестерни и эллиптического волнообразного генератора волн с телами качения (роликами) в его направляющей канавке (см. фиг.2); на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1 (вид жесткой конической шестерни, размещенной на боковой стороне ведомой шестерни главной передачи дифференциала).

Волновая дифференциальная передача транспортного средства содержит ведомую шестерню главной передачи 1 и полый корпус, выполненный в виде левой 2 и правой 3 крышек корпуса дифференциала, внутри которых соосно размещены осевые полумуфты 4 и 5, жестко скрепленные с эллиптическими генераторами волн деформации 6 и 7. По периметру окружности эллиптических генераторов волн 6 и 7 име- ются направляющие канавки 8 и 9 с кулачками 10 и 11 (волнообразователями), выполненными в виде синусоидальных выступов, в канавках которых 8 и 9 размещены тела 12 и 13 (ролики) качения. На боковых поверхностях ведомой шестерни главной передачи 1 выполнены конические 14 и прямозубые 15 зубчатые колеса, которые введены в зацепление с прямозубой гибкой шестерней 1.6 и с конической гибкой шестерней 17. При этом шлицевое соединение вала 18 гибкой шестерни 17 входит в зацепление со шлицами вала 19 гибкой шестерни 16, а наружная поверхность вала 19 посажена свободно во втулке

20, ведомой шестерни главной передь м 1 дифференциала.

Волновая дифференциальная передача транспортного средства работает следующим образом.

При движении автомобиля вперед или назад, а также при попадании одного из ведущих колес на скользкий грунт или его зависании в воздухе, вращение от ведомой шестерни главной передачи 1 и скрепленных с ней крышек 2 и 3 полого корпуса дифференциала передается на шестерни 14 и 15 и передается на находящиеся в зацеплении с ними гибкие шестерни 16 и 17, от которых вращающий момент передается на кулачки 10 и 11 эллиптических генераторов волн 6 и 7 и на осевые полумуфты 5 и 4, от которых вращающий момент будет передаваться на ведущие колеса автомобиля (не показаны).

Ввиду того, что бортовые волновые редукторы правой и левой полуосей дифференциала являются необратимыми (т.е. вращение может передаваться только от осевых полумуфт 4 и 5, а при обратном вращении от валов 18 и 19 волновые редукторы блокируются), то крутящий момент непосредственно передается на осевые полумуфты 4 и 5. При этом все подвижные элементы внутри коробки дифференциала не вращаются и они все работают как одно целое с корпусом коробки дифференциала.

При повороте автомобиля, например, влево полуоси и соответственно осевые полумуфты 4 и 5 со скрепленными эллиптическими генераторами волн 6 и 7 вращаются с различными частотами; осевая полумуфта 5 по отношению к ведомой шестерне главной передачи 1 получает обгонное вращение на некоторую величину, на ту же величину осевая полумуфта 4 получает отстающее вращение. Для синхронной работы бортовых волновых редукторов редуктор правой осевой полумуфты 5 выбран левого вращения, а редуктор левой осевой полумуфты 4 выбран правого вращения, а можно и наоборот, что позволяет валам 18 и 19 при движении автомобиля по криволинейному пути вращаться в одну и ту же сторону с одной и той же частотой, не препятствуя свободной обкатке дифференциала. С этой целью количество зубьев колеса 15 выбрано равным количеству зубьев гибкой шестерни 16, а количество зубьев жесткого колеса 14 равно количеству зубьев гибкой шестерни 17, при этом количество зубьев гибкой шестерни 17, по отношению к жесткой шестерне 15 выбрано, например, на два зуба меньше и соответственно количество зубьев в жесткой шестерне 14 на два зуба меньше, чем в гибкой шестерне 16.

В период поворота автомобиля влево осевая полумуфта 5 совершает обгонное вращение по отношению ведомой шестерни главной передачи 1 и соответственно эллиптический генератор волн 7 обкатывается по роликам 13, размещенным в канавке 9. Ролики 13 находятся в контакте с телом гибкой шестерни 17 и, обкатываясь по кулачкам 11 (волнообразователям), создают в гибкой шестерне 17 бегущие волны, которые вращаются с той же частотой, что и генератор волн 7. Количество волн деформации равно числу выступов кулачков 11, т.е. двум (см. фиг.2). В вершинах таких волн растяжения зубья гибкой шестерни 17 входят в полное зацепление с зубьями жесткого колеса 15, а в спадах полностью из него выходят. Но, так как количество зубьев в гибкой шестерне 17 меньше количества зубьев зубчатого колеса 15 на два зуба, то за полный оборот генератора волн 7, гибкая шестерня 17 отстает на два зуба от зубчатого колеса 15 и гибкая шестерня 17 и соответ- ственно вал 18 повернутся в противоположную сторону вращения корпуса дифференциала на угол, равный

р -2

360° Z 15

где Z 15 - число зубьев жесткой шестерни 15.

При этом осевая палумуфта 4 получает отстающее вращение, тогда и скрепленный с полумуфтой 4 генератор волн 6 получает отстающее вращение по отношению к ведомой шестерне главной передачи 1 и два эллиптических кулачка 10 генераторов волн деформации 6 создают в гибкой шестерне 16 бегущие волны, которые вращаются с той же частотой, что и генератор волн 6. Зубья гибкой шестерни 16 входят в полное зацепление в вершинах волн растяжения, а в спадах полностью из него выходят. Так как количество зубьев в гибкой шестерне 16 больше количества зубьев колеса 14, то за полный оборот генераторов волн деформации 6 гибкая шестерня 16 повернется в противоположную сторону вращения коробки дифференциала на угол, равный:

а,. -2 360° 2 Z16

где Z 16 - число зубьев гибкой шестерни 16. Таким образом, при движении автомобиля по криволинейному пути гибкие шестерни 16 и 17 и соответственно их сблокированные валы 18 и 19 вращаются в одном и том же направлении и с одинаковой скоростью, что не препятствует колесам автомобиля производить поворот на криволинейных участках пути, а в других режимах работы волновая дифференциальная передача постоянно находится в заблокированном состоянии, даже если одно из

ведущих колес находится на скользком грунте или зависнет в воздухе. Пробуксовка одного из колес автомобиля возможна лишь на внутреннем колесе автомобиля при его движении по криволинейному участку пути

и при попадании этого колеса на скользкий грунт. При этом пробуксовка внутреннего ведущего колеса не превышает величины разности угловых частот вращения забегающего и отстающего колес, то есть полуосевые валы вращаются с одной и той же скоростью.

Если при движении автомобиля вперед или назад производится торможение автомобиля двигателем, то крутящий момент передается в обратном направлении, описанному выше, и корпус дифференциала и его полуосевые валы также вращаются как одно целое.

По причине малой разницы диаметров жестких 14 и 15 гибких 16 и 17 зубчатых шестерен в зацеплении одновременно участвуют от 10 до 50% всех зубьев. В результате чего нагрузка на каждый зуб шестерен

приходится ничтожно малой, что позволяет выбирать мелкий модуль, а высота зуба становится соизмеримой с величиной его отжа- тия осевыми силами. Перемещение одного зуба относительно другого в волновой передаче мало, ничтожны скорости скольжения, потерь на трение почти нет, поэтому и износ зубьев незначителен.

Выполнение волновой дифференциальной передачи транспортного средства с размещенными внутри его корпуса бортовыми волновыми редукторами, выполненными в виде торцовых волновых передач с эллиптическими генераторами волн деформации, позволяет уменьшить более чем в два раза

осевые габариты дифференциала, упростить его конструкцию и трудоемкость изготовления, повысить надежность работы дифференциала.

Экономия от использования волновой

дифференциальной передачи получается за счет упрощения конструкции и снижения трудоемкости ее изготовления, надежности и долговечности работы, снижения расхода горюче-смазочных материалов и снижения дорожно-транспортных происшествий при

эксплуатации автомобилей при бездорожье и гололедах.

Формула из обретения Волновая дифференциальная передача транспортного средства, содержащая ведомую шестерню главной передачи и полый корпус, внутри которого соосно размещены осевые полумуфты, кинематически взаимосвязанные между собой и с корпусом диф- ференциала бортовыми волновыми редукторами, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности ее работы

при уменьшении осевых габаритов, каждый из бортовых редукторов выполнен в виде торцовой волновой передачи с эллиптическими генераторами волн деформации, жестко скрепленными с соответствующей осевой полумуфтой, при этом гибкие шестерни бортовых передач введены в зацепление с зубчатыми шестернями, размещенными на боковых сторонах ведомой шестерни главной передачи, а их валы скреплены между собой и свободно размещены по оси в теле ведомой шестерни главной передачи.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к дифференциальным передачам,устанавливаемым в ведущих мостах транспортных средств. В отличие от известных дифференциальных передач волновая дифференциальная передача не содержит в себе заклинивающихся и фрикционных элементов его блокировки, что повышает плавность движения легкового транспорта на дорогах с малым коэффициентом сцепления, а наличие в ВДП бортовых редукторов в виде торцовых волновых передач позволяет их использовать на любых видах транспорта (тракторах и мотоциклах с коляской, самосвалах и легковых автомобилях). В корпусе вол новой передачи соосно размещены бортовые волновые редукторы, кинематически взаимосвязанные между собой, с осевыми полумуфтами 4, 5 и с корпусом дифференциала. Бортовые редукторы выполнены в виде торцовых волновых передач с эллиптическими генераторами волн деформации 6, 7. Это позволяет уменьшить осевые габариты, увеличить его нагрузочную способность и надежность работы. Многопарность зацепления зубьев в шестернях передачи уменьшает их износ и повышает плавность работы. 4 ил. Ј сл .с

Фиг. 2