дифференциал с принудительной блокировкой для транспортного средства

Формула изобретения

1. Дифференциал с принудительной блокировкой для транспортного средства, содержащий размещенные в корпусе шестерни с полуосями, взаимодействующие между собой посредством сателлитов, и блокирующее устройство, выполненное в виде последовательно взаимодействующих между собой кольцевого переключателя, связанного с приводом и установленного на корпусе дифференциала с возможностью осевого перемещения по его поверхности, и расположенных внутри осей сателлитов толкателей, передающих усилие элементов, а также блокировочных элементов, взаимодействующих с профилем радиальных проточек, выполненных на торцевых передних поверхностях шестерен, отличающийся тем, что в дифференциал дополнительно введены пружинные вставки и упругий ограничитель блокировочных элементов, а радиальные проточки на торцевых передних поверхностях шестерен выполнены в виде проточек с волновым профилем, число которых кратно двум, при этом пружинные вставки установлены между корпусом дифференциала и торцевыми тыльными поверхностями каждой из шестерен, а упругий ограничитель блокировочных элементов размещен между торцевыми передними поверхностями шестерен и установлен враспор с блокировочными элементами, причем внешняя поверхность упругого ограничителя блокировочных элементов имеет профиль, совпадающий с профилем блокировочных элементов.

2. Дифференциал по п.1, отличающийся тем, что передающие усилие элементы внутри осей сателлитов выполнены в виде набора шариков.

3. Дифференциал по п.1, отличающийся тем, что пружинные вставки выполнены в виде тарельчатых пружин.

4. Дифференциал по п.1, отличающийся тем, что упругий ограничитель блокировочных элементов выполнен в виде разрезного пружинного кольца.

5. Дифференциал по п.1, отличающийся тем, что привод, с которым связан кольцевой переключатель, выполнен в виде шагового электродвигателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств.

Известен дифференциал с принудительной блокировкой, содержащий кулачковую муфту, установленную на одной полуоси между корпусом дифференциала и полуосевой шестерней, одна полумуфта которой установлена на полуоси с возможностью осевого перемещения и посредством шлицев связана с корпусом, а другая выполнена заодно с полуосевой шестерней (см. Литвинов А.С. «Шасси автомобилей». М., 1963, с.168). Однако данная конструкция сложна, обладает недостаточной долговечностью, ей присуще ступенчатое изменение коэффициента блокировки.

Известен также дифференциал с принудительной блокировкой, содержащий размещенные в корпусе полуосевые шестерни с полуосями, сателлиты, зацепленные с полуосевыми шестернями, а также блокирующее устройство, включающее переключатель, подвижно установленный на чашке дифференциала. Между полуосями установлена ось стопорных колец с возможностью свободного поворота относительно последних. Стопорные кольца, размещенные на этой оси одно против другого, закреплены на полуосях и могут вращаться независимо одно от другого. На прорезях колец установлены шарики, поджимаемые к прорезям пружинами, установленными внутри осей сателлита и снабженными прижимами, взаимодействующими со ступенчатой поверхностью переключателя (см. заявку Японии №49-24126, кл. В60К 17/20, 1974).

К недостаткам данной конструкции относятся ее сложность, недостаточная долговечность, ступенчатое изменение коэффициента блокировки. Стопорные кольца вращаются на подвижной оси и совершают возвратно-поступательное движение на шлицах полуосей, что при недостаточной смазке приводит к их интенсивному износу, дополнительному шуму в дифференциале. Наличие оси стопорных колец требует повышенной точности изготовления и монтажа деталей дифференциала, так как ось с большой точностью должна быть установлена на двух полуосях одновременно. Ступенчатое выполнение рабочей поверхности переключателя приводит к получению ограниченного числа коэффициентов блокировки, тогда как желательно иметь беспрерывный ряд коэффициентов блокировки от нуля до единицы.

Известен дифференциал, принятый в качестве прототипа, который содержит размещенные в корпусе полуосевые шестерни с полуосями, сателлиты, зацепленные с полуосевыми шестернями, а также блокирующее устройство, включающее переключатель, установленный на чашке дифференциала с возможностью осевого перемещения, и расположенные внутри осей сателлитов прижимы, пружины, прижимающие шарики для блокировки. На торцовых передних поверхностях полуосевых шестерен выполнены радиальные прорези для взаимодействия с шариками, а внутренняя рабочая поверхность переключателя имеет коническую форму (см. патент РФ №2040720, Мкл. F16H 48/20, опубл. 25.07.1995).

К недостаткам данной конструкции относится возможность заклинивания блокировочных шариков после полной блокировки дифференциала, так как отсутствует сила, возвращающая шарики. Также к недостаткам относится невозможность получить коэффициент блокировки, равный единице, вследствие того, что пружины не могут передать достаточное усилие для блокировки полуосевых шестерен между собой.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в устранении возможности выхода из строя механизма блокировки дифференциала из-за заклинивания блокировочных элементов между полуосевыми шестернями, в устранении их выпадения при снятии блокировки при одновременном обеспечении бесступенчатого ряда значений коэффициента блокировки в пределах от нуля до единицы.

Поставленная техническая задача решается тем, что в дифференциале с принудительной блокировкой для транспортного средства, содержащем размещенные в корпусе шестерни с полуосями, взаимодействующие между собой посредством сателлитов, и блокирующее устройство, выполненное в виде последовательно взаимодействующих между собой кольцевого переключателя, связанного с приводом и установленного на корпусе дифференциала с возможностью осевого перемещения по его поверхности, и расположенных внутри осей сателлитов толкателей, передающих усилие элементов, а также блокировочных элементов, взаимодействующих с профилем радиальных проточек, выполненных на торцевых передних поверхностях шестерен, согласно изобретению в дифференциал дополнительно введены пружинные вставки и упругий ограничитель блокировочных элементов, а радиальные проточки на торцевых передних поверхностях шестерен выполнены в виде проточек с волновым профилем, число которых кратно двум, при этом пружинные вставки установлены между корпусом дифференциала и торцевыми тыльными поверхностями каждой из шестерен, а упругий ограничитель блокировочных элементов размещен между торцевыми передними поверхностями шестерен и установлен враспор с блокировочными элементами, причем внешняя поверхность упругого ограничителя имеет профиль, совпадающий с профилем блокировочных элементов.

На решение технической задачи направлено также то, что передающие усилие элементы внутри осей сателлитов выполнены в виде набора шариков.

Техническая задача решается также тем, что пружинные вставки выполнены в виде тарельчатых пружин.

На решение технической задачи направлено также то, что упругий ограничитель блокировочных элементов выполнен в виде разрезного пружинного кольца.

На решение технической задачи направлено также то, что привод, с которым связан кольцевой переключатель, выполнен в виде шагового электродвигателя.

Решение поставленной технической задачи становится возможным благодаря введенным в конструкцию дифференциала пружинным вставкам между корпусом и торцевыми тыльными поверхностями шестерен и упругому ограничителю, внешняя поверхность которого соответствует профилю блокировочных элементов. Упругий ограничитель в своем сжатом состоянии при блокировке обеспечивает надежный контакт с волнообразным профилем радиальных проточек на торцевых передних поверхностях шестерен, обеспечивая заданные блокировочные усилия. Благодаря четному количеству радиальных проточек устраняется вероятность перекоса блокировочных элементов. Далее при снятии блокировки сила упругости со стороны упругого ограничителя в совокупности с пружинными вставками возвращает блокировочные элементы в исходное состояние, не позволяя им выпадать, одновременно обеспечивая получение бесступенчатого ряда значений коэффициента блокировки от нуля до единицы.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 предоставлена конструкция дифференциала в разрезе; на фиг.2 изображено сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.3 предоставлен выносной элемент I на фиг.1; на фиг.4 изображен выносной элемент II на фиг.2; на фиг.5 дано изображение отдельно взятой шестерни; на фиг.6 изображено сечение В-В на фиг.5.

Дифференциал с принудительной блокировкой для транспортного средства содержит размещенные в корпусе 1 (см. фиг.1, 2) полуосевые шестерни 2, 3 с соответствующими полуосями 4, 5, взаимодействующие между собой посредством сателлитов 6. В состав дифференциала входит блокирующее устройство (на чертеже не обозначено), выполненное в виде последовательно взаимодействующих между собой кольцевого переключателя 7, связанного с приводом 8 и установленного на корпусе 1 дифференциала с возможностью осевого перемещения по его поверхности, расположенных внутри осей 9 сателлитов 6 толкателей 10, передающих усилие элементов 11, а также блокировочных элементов 12, которые взаимодействуют с профилем радиальных проточек 13 и 14, выполненных на торцевых передних поверхностях 15 и 16 соответствующих полуосевых шестерен 2 и 3. Согласно изобретению в дифференциал дополнительно введены пружинные вставки 17 и 18 и упругий ограничитель 19 блокировочных элементов 12, а радиальные проточки 13 и 14 на соответствующих торцевых передних поверхностях 15 и 16 полуосевых шестерен 2 и 3 выполнены в виде проточек с волновым профилем (см. фиг.3), число которых кратно двум, т.е. четное. При этом пружинные вставки 17 и 18 установлены между корпусом 1 дифференциала и торцевыми тыльными поверхностями 20 и 21 каждой из соответствующих полуосевых шестерен 2 и 3, а упругий ограничитель 19 блокировочных элементов 12 размещен между соответствующими торцевыми передними поверхностями 15 и 16 шестерен 2 и 3 и установлен враспор с блокировочными элементами 12. Внешняя поверхность 22 упругого ограничителя 19 (см. фиг.3 и 4) имеет дугообразный профиль, совпадающий с профилем блокировочных элементов 12.

Причем в устройстве передающие усилие элементы 11 внутри осей 9 сателлитов 6 могут быть выполнены в виде шариков, пружинные вставки 17 и 18 - в виде тарельчатых пружин, а упругий ограничитель 19 блокировочных элементов 12 - в виде разрезного пружинного кольца. Помимо этого привод 8, с которым связан кольцевой переключатель 7, может быть выполнен в виде шагового электродвигателя.

Устройство работает следующим образом.

При необходимости блокировки дифференциала кольцевой переключатель 7 с помощью привода 8 перемещается по сигналу от устройства включения (на чертеже не показан) вдоль оси устройства по наружной поверхности корпуса 1 дифференциала. При этом кольцевой переключатель 7 оказывает воздействие на толкатели 10 в каждой из осей сателлитов 6. Далее усилие передается посредством передающих усилие элементов 11, выполненных, например, в виде набора шариков, блокировочным элементам 12. Последние, преодолевая сопротивление упругого элемента 19 при контакте с его внешней поверхностью 22, взаимодействуют при прижиме с профилем радиальных проточек 13 и 14 на соответствующих торцевых передних поверхностях 15 и 16 шестерен 2 и 3. Передающие усилия элементы 11 в виде шариков обеспечивают жесткую связь без потерь энергии, а следовательно, надежную связь кольцевого переключателя 7 и блокировочных элементов 12. В результате достигается передача крутящего момента с одной шестерни на другую, например, с полуоси 4 и шестерни 2 на шестерню 3 с полуосью 5. Таким образом дифференциал блокируется.

Установленные между корпусом 1 дифференциала и торцевыми тыльными поверхностями 20 и 21 пружинные вставки 17 и 18, выполненные в виде тарельчатых пружин, при работе дифференциала деформируются в результате осевого перемещения полуосевых шестерен 2 и 3, способствуя получению бесступенчатого ряда значений коэффициента блокировки от нуля до единицы.

Степень блокировки при этом задается перемещением кольцевого переключателя 7 и, следовательно, усилием прижатия блокировочных элементов 12 к профилю радиальных проточек 13 и 14. Упругий ограничитель 19, который может быть выполнен в виде разрезного пружинного кольца, благодаря своему свойству упругости, не препятствует этому процессу. Кроме этого тот факт, что упругий ограничитель 19 установлен враспор с блокировочными элементами 12, а его внешняя поверхность 22 имеет профиль, совпадающий с профилем блокировочных элементов 12, предотвращает заклинивание последних в радиальных проточках 13 и 14 и дальнейшую неработоспособность дифференциала, а также обеспечивает возврат блокировочных элементов 12 в исходное положение при перемещении кольцевого переключателя 7 в его начальное положение, при этом препятствуя произвольному выпадению блокировочных элементов 12.

Число радиальных проточек 13 и 14 с волновым профилем на торцевых передних поверхностях 15 и 16 полуосевых шестерен 2 и 3 выполнено кратным двум, то есть четное. Это условие необходимо, так как только при таком условии не будет перекосов блокировочных элементов 12. При этом будут минимальными и динамические нагрузки.

Кольцевой переключатель 7 может занимать любое заданное положение, и следовательно, устройство позволяет получать бесступенчатый ряд коэффициентов блокировки от нуля до единицы. Причем степень блокировки зависит также от степени деформации пружинных вставок 17 и 18, участвующих в получении бесступенчатого ряда коэффициентов блокировки совместно с кольцевым переключателем 7.

Выполнение привода 8 в виде шагового электродвигателя, с которым связан кольцевой переключатель 7, дает возможность более точно позиционировать последний относительно корпуса 1 дифференциала, задавая тем самым более точно усилие блокировки, соответствующее необходимому коэффициенту блокировки.

Таким образом, изобретение позволяет устранить возможность выхода из строя механизма блокировки дифференциала из-за заклинивания блокировочных элементов между полуосевыми шестернями. При этом предотвращается выпадение блокировочных элементов при снятии блокировки и одновременно сохраняется способность получения бесступенчатого ряда значений коэффициента блокировки от нуля до единицы.