дифференциал транспортного средства с автоматической блокировкой ведущих колёс

Формула изобретения

Дифференциал транспортного средства с автоматической блокировкой ведущих колес, содержащий полый ведущий корпус, внутри которого соосно установлены полуоси ведущих колес и сепараторы с роликами, имеющие возможность углового перемещения во взаимно противоположных направлениях и управляющие перемещением роликов, отличающийся тем, что он снабжен соосно установленными в сепараторах по скользящей посадке ведомыми втулками с выполненными на внутренней поверхности шлицами для соединения с полуосями ведущих колес, при этом ведущий корпус выполнен в виде цилиндрической втулки, на внутренней поверхности которой выполнены продольные заклинивающие впадины для размещения роликов, сепараторы выполнены в виде полых цилиндров, на поверхности которых выполнены прямоугольные отверстия по числу продольных заклинивающих впадин для размещения роликов, причем на торцевых поверхностях сепараторов выполнены, по крайней мере, по одному пазу на торцевой поверхности одного сепаратора и отверстию с жестко установленным в нем штифтом на торцевой поверхности другого сепаратора, при этом штифт одного сепаратора входит в паз другого, образуя подвижное звено для углового перемещения сепараторов во взаимно противоположных направлениях, ограниченного шириной паза и диаметром штифта, а каждый ролик в каждой впадине имеет возможность перемещения по ведомой втулке из одного заклинивающего положения в другое.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному машиностроению.

Изобретение позволяет повысить надежность, проходимость и безопасность движения транспортных средств в сложных условиях путем автоматической блокировки ведущих колес и мостов.

Изобретение может быть применено как в межколесных, так и в межосевых дифференциалах, причем конструктивно возможна его адаптация в картеры ведущих мостов и раздаточных коробок (картеры межосевых дифференциалов) существующих транспортных средств.

Известен самоблокирующийся дифференциал, содержащий ведущий корпус, коническую дифференциальную передачу с двумя полуосевыми шестернями, расположенными на соответствующих полуосях, блокирующее устройство, представляющее собой вспомогательный и силовой механизм свободного хода (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №566045, МПК F 16 Н 1/44 В 60 К 17/20, публикация 17.10.1977 года).

Недостатком известного дифференциала является сложность его конструкции и недостаточная надежность.

Известен самоблокирующийся дифференциал, содержащий ведущий корпус с закрепленной в нем шайбой, установленные с осевой подвижностью втулки с внутренними шлицами для связи с полуосями, имеющие на внешней поверхности кулачковые муфты для взаимодействия с корпусом, ролики, размещенные между шайбой и втулками в отдельных сепараторах, кинематически связанных между собой через устройство ограничения их взаимного поворота в виде шпонки, размещенной в прорези шайбы, концы которой связаны с сепараторами (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1437259, МПК В 60 К 17/20, публикация 15.11.1988 года).

Недостатком известного дифференциала является сложность его конструкции и недостаточная надежность.

Известен дифференциал транспортного средства с автоматической блокировкой ведущих колес, содержащий полый ведущий корпус, внутри которого соосно установлены полуоси ведущих колес, сепараторы с роликами, причем сепараторы выполнены цилиндрическими в виде стаканов и соединены донными частями упомянутых стаканов с возможностью углового перемещения во взаимно противоположных направлениях, при этом на внутренней поверхности ведущего корпуса и на полуосях выполнены зубья, а сепараторы управляют роликами при работе механизма (см. описание к авторскому свидетельству №1288404, SU 1763761 A1, F 16 Н 1/38, 1/32, публикация 23.09.1992 года).

Недостатком этого известного дифференциала, принятого за прототип, является сложность его конструкции и недостаточная надежность.

Задачами заявленного изобретения являются:

- повышение надежности, проходимости и безопасности движения транспортного средства;

- минимизация затрат при возможном техническом внедрении.

Сущность изобретения заключается в том, что в дифференциале транспортного средства с автоматической блокировкой ведущих колес, содержащем полый ведущий корпус, внутри которого соосно установлены полуоси ведущих колес в ведомых втулках и сепараторы с роликами, имеющие возможность углового перемещения во взаимно противоположных направлениях и управляющие перемещением роликов:

- ведущий корпус - цилиндрическая втулка, на внутренней поверхности которой выполнены продольные заклинивающие впадины для размещения роликов;

- соосно установленные в сепараторах по скользящей посадке ведомые втулки с выполненными на внутренней поверхности шлицами для соединения с полуосями ведущих колес;

- сепараторы - полые цилиндры с выполненными на поверхности прямоугольными отверстиями по числу продольных заклинивающих впадин для размещения роликов;

- на торцевых поверхностях сепараторов выполнены, по крайней мере, по одному пазу на торцевой поверхности одного сепаратора и отверстию, с жестко установленным штифтом на торцевой поверхности другого сепаратора, при этом штифт одного сепаратора входит в паз другого, образуя подвижное звено для углового перемещения сепараторов во взаимно противоположных направлениях, ограниченного шириной паза и диаметром штифта;

- каждый ролик в каждой впадине имеет возможность перемещения по ведомой втулке из одного заклинивающего положения в другое.

Сущность изобретения поясняется чертежами (один из возможных вариантов конструкции дифференциала), где:

фиг.1 - Продольный разрез дифференциала;

фиг.2 - Поперечный разрез дифференциала (Вид А-А);

фиг.3 - Сепараторы (Вид сбоку);

фиг.4 - Поперечный разрез сепараторов (Вид Б-Б);

фиг.5 - Схема взаимодействия элементов дифференциала (упрощенная);

поз.1 - Ведущий корпус;

поз.2 - Продольные заклинивающие впадины;

поз.3, 4 - Ведомые втулки;

поз.5, 6 - Ролики;

поз.7, 8 - Сепараторы;

поз.9 - Прямоугольные отверстия;

поз.10 - Паз;

поз.11 - Штифт;

поз.12 - Фланец ведущего корпуса;

поз.13, 14 - Боковые фланцы ведущего корпуса;

поз.I, II - Заклинивающие положения ролика в продольной заклинивающей впадине;

угол - Угол между заклинивающими положениями ролика в продольной заклинивающей впадине;

угол - Максимальный угол перемещения сепараторов во взаимно противоположных направлениях.

Дифференциал транспортного средства с автоматической блокировкой ведущих колес содержит ведущий корпус 1. Внутри ведущего корпуса 1 соосно установлены ведомые втулки 3, 4 в сепараторах 7, 8 с роликами 5, 6.

Ведущий корпус 1 - цилиндрическая втулка, с выполненными на внутренней поверхности продольными заклинивающими впадинами 2 для размещения роликов 5, 6.

Ведомые втулки 3, 4 цилиндрические, с выполненными на внутренней поверхности шлицами для соединения с полуосями ведущих колес, соосно установлены в сепараторах по скользящей посадке.

Ролики 5, 6 - цилиндрические.

Сепараторы 7, 8 - полые цилиндры, с выполненными на поверхности прямоугольными отверстиями 9 (фиг.3) по числу продольных заклинивающих впадин 2 для размещения роликов 5, 6.

Каждый отдельный сепаратор 7 (8) с ведомой втулкой 3 (4) внутри, имеющий скользящую посадку с ней, и роликами 5 (6) в прямоугольных отверстиях 9 установлен в ведущем корпусе 1 так, что ролики 5 (6) размещены во впадинах 2.

Каждый ролик 5 (6) в каждой впадине 2 может перемещаться по ведомой втулке 3 (4) из одного заклинивающего положения I (фиг.5) в другое II (фиг.5) на угол (фиг.5).

На торцевых поверхностях сепараторов 7 и 8 выполнены по крайней мере по одному пазу 10 (фиг.3, 4, 5), на одной, и отверстию, в котором жестко установлен штифт 11 (фиг.3, 4, 5), на другой. Сепараторы 7 и 8 сопрягаются между собой так, что штифт 11 одного сепаратора входит в паз 10 другого, образуя подвижное звено с возможностью углового перемещения сепараторов 7 и 8 во взаимно противоположных направлениях, ограниченного шириной паза 10 и диаметром штифта 11, на угол (фиг.5).

Условие работы дифференциала с автоматической блокировкой ведущих колес - максимальный угол перемещения во взаимно противоположных направлениях сепараторов 7 и 8 с роликами 5 и 6 (фиг.5) (угол фиг.5 ) должен быть меньше угла между противоположными заклинивающими положениями ролика I-II (фиг.5) в продольной заклинивающей впадине 2 (фиг.5) (угол фиг.5).

Дифференциал транспортного средства с автоматической блокировкой ведущих колес работает следующим образом.

Каждую ведомую втулку 3 (4) с сепаратором 7 (8) и роликами 5 (6) в ведущем корпусе 1 можно рассматривать как двухстороннюю муфту свободного хода. Передача крутящего момента от ведущего корпуса 1 на ведомые втулки 3, 4 осуществляется при вращении ведущего корпуса 1 в прямом и обратном направлении.

Прямолинейное движение:

- с началом вращения ведущего корпуса 1 ролики 5, 6 попадут в суживающуюся часть продольных заклинивающих впадин 2 и заклинят ведущий корпус 1 с ведомыми втулками 3, 4, которые начнут вращаться с угловой скоростью ведущего корпуса 1, крутящий момент передается от ведущего корпуса 1 на обе ведомые втулки 3, 4 (автоматическая блокировка ведущего корпуса и ведомых втулок);

- с началом вращения ведомых втулок 3, 4 сепараторы 7, 8 с роликами 5, 6 начнут перемещаться в направлении вращения втулок, так как имеют скользящую посадку с ними, ролики 5, 6 попадут в суживающуюся часть продольных заклинивающих впадин 2 и заклинят ведущий корпус 1 с ведомыми втулками 3, 4 (автоматическая блокировка ведущего корпуса и ведомых втулок) - “торможение двигателем”.

При противоположном направлении вращения процесс аналогичен.

При прямолинейном движении рассмотренные процессы проходят с обеими ведомыми втулками синхронно.

Криволинейное движение, движение по неровной дороге:

- ведомые втулки 3, 4 будут вращаться с разными угловыми скоростями (вращаться во взаимно противоположных направлениях). В этом случае ведомые втулки 3, 4 с сепараторами 7, 8 и роликами 5, 6 могут переместиться во взаимно противоположных направлениях на угол (фиг.5), произойдет заклинивание (например) роликов 5 и блокировка ведомой втулки 3 с ведущим корпусом 1 в положении I (фиг.5), роликов 6 и блокировка ведомой втулки 4 с ведущим корпусом 1 в положении II (фиг.5). Чтобы исключить это - “...штифт 11 одного сепаратора входит в паз 10 другого, образуя подвижное звено с возможностью углового перемещения сепараторов во взаимно противоположных направлениях, ограниченного шириной паза 10 и диаметром штифта 11...”, т.е. сепараторы 7, 8 с размещенными в них роликами 5, 6 могут переместиться во взаимно противоположных направлениях на угол , а так как угол меньше угла , то ролики 5 и 6 одновременно в указанных положениях находиться не могут, а могут занять положение, например, 5 и 6 (фиг.5) - ролики 5 в заклиненном положении, ведомая втулка 3 сблокирована с ведущим корпусом 1, крутящий момент передается от ведущего корпуса 1 на ведомую втулку 3, ролики 6 в промежуточном положении в продольной заклинивающей впадине 2, ведомая втулка 4 вращается свободно.

Пример:

- из положения прямолинейного движения - обе ведомые втулки 3,4 сблокированы с ведущим корпусом 1, вращаются с одинаковыми скоростями, крутящий момент передается на обе втулки - при выходе на криволинейный участок (движении по неровной дороге) угловая скорость одной из ведомых втулок увеличивается, например ведомой втулки 4, она увлекает за собой сепаратор 8 с роликами 6, которые выходят из положения заклинивания в продольной заклинивающей впадине 2 и перемещаются по направлению вращения ведомой втулки 4 только на угол , так как силы заклинивания роликов 5 между впадиной 2 и ведомой втулкой 3 больше сил трения скольжения сепаратора 8, роликов 6 и ведомой втулки 4 - ведомая втулка 4 вращается свободно, крутящий момент передается только на ведомую втулку 3, при выравнивании угловых скоростей положение восстанавливается;

- из положения “торможения двигателем” - при криволинейном движении разблокируется ведомая втулка с меньшей угловой скоростью.

Движение в сложных дорожных условиях (пробуксовка, буксование ведущих колес) - оба ведущих колеса вращаются с одинаковой угловой скоростью, автоматически сблокированы с ведущим корпусом через ведомые втулки - крутящий момент передается на оба ведущих колеса.

Заявленное изобретение позволяет:

- повысить надежность, проходимость и безопасность движения транспортного средства за счет простоты конструкции, простоты взаимодействия всех ее элементов, осуществления автоматического процесса блокировки ведущих колес, передачи и распределения крутящего момента;

- минимизировать затраты при возможном техническом внедрении за счет простоты конструкции, возможности адаптации дифференциала в картеры ведущих мостов и раздаточных коробок (межосевых дифференциалов) существующих транспортных средств без каких-либо их доработок.