ДИФФЕРЕНЦИАЛ СВОБОДНОГО ХОДА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использовано при производстве колесных транспортных машин.
Известны дифференциалы с роликовыми муфтами свободного хода (см. Осенчуков В.В., Фрумкин А.К. Учебник для студентов вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство» - М, Машиностроение, 1989 г., с.155).
Указанные дифференциалы автоматически обеспечивают возможность вращения полуосей с разными скоростями при маневрировании транспортного средства. Применение таких дифференциалов существенно повышает проходимость колесных машин. Однако из-за недостаточной долговечности роликовых муфт такие дифференциалы имеют ограниченные сферы применения.
Известен дифференциал с муфтами свободного хода кулачкового типа, включающий силовые элементы, передающие момент от корпуса дифференциала на выходные валы (см. Осенчуков В.В., Фрумкин А.К. Учебник для студентов вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство» - М., Машиностроение, 1989 г., с.156, рис.124). Недостатком дифференциала является то, что он испытывает значительные динамические нагрузки при блокировании кулачковых муфт, что снижает его надежность и долговечность.
Наиболее близким техническим решением, взятым в качестве прототипа, является самоблокирующийся дифференциал транспортного средства, содержащий корпус, состоящий из двух половин, в которых соосно установлены полуосевые обоймы с храповиками, имеющими радиально расположенные зубья, стопорные устройства и выходные оси (а.с. СССР №933486).
Однако известный дифференциал испытывает значительные динамические нагрузки при блокировании храповиков, что снижает его надежность и долговечность. Кроме того, данный дифференциал не обеспечивает экономию топлива в варианте привода автомобиля с отключаемой ведущей осью, когда дифференциал установлен на отключаемой ведущей оси. При отключенной подаче крутящего момента на ведущую ось обе полуосевые обоймы в режиме наката начинают одновременно обгонять корпус дифференциала, происходит переключение диференциала на передачу вращения от колес к корпусу диференциала и соответственно, к холостому вращению главного редуктора моста и подводящего кардана, что приводит к излишнему расходу топлива.
Задачей заявляемого технического решения является повышение надежности, прочности и долговечности дифференциала, а также снижение потребления транспортным средством топлива в вариантах системы полного привода с отключаемой ведущей осью.
Поставленная задача достигается тем, что в дифференциале свободного хода транспортного средства, содержащем корпус, состоящий из двух половин, в которых соосно установлены полуосевые обоймы с храповиками, имеющими радиально расположенные зубья, стопорные устройства и выходные оси, согласно изобретению полуосевые обоймы связаны с выходными осями шлицевыми соединениями с возможностью перемещения вдоль оси вращения в заданных пределах, при этом каждая полуосевая обойма снабжена двумя храповиками, стопорные устройства выполнены в виде дисков с храповиками на обеих боковых поверхностях, и расположены между храповиками соответствующей полуосевой обоймы и установлены внутри подпружиненных колец на винтообразных шлицах, при этом подпружиненные кольца установлены внутри корпуса соосно полуосевым обоймам с возможностью вращения в ограниченных пределах в обе стороны, при этом зубья храповиков выполнены клиновидной формы, а обе половины корпуса снабжены переключающими устройствами, соединенными с полуосевыми обоймами.
На фиг.1 представлен общий вид заявляемого дифференциала. На фиг.2 - в разрезе.
Дифференциал содержит корпус 1, полуосевую обойму 2, стопорное устройство 3, храповик 4, выходную ось 5, шлицевое соединение 6, подпружиненное кольцо 7, винтообразные шлицы 8, втулку полуосевой обоймы 9, фиксирующее кольцо 10, полую ось корпуса 11, демпфирующую полость 12, переключающее устройство 13, пружину 14.
Устройство работает следующим образом. Во время вращения корпуса дифференциала 1 (при движении транспортного средства) полуосевые обоймы 2 неподвижны в осевом направлении и перемещаются в одно из двух крайних положений только при смене направления вращения корпуса дифференциала. Стопорные устройства 3 установлены на винтообразных шлицах 8 подпружиненных колец 7 и могут перемещаться по ним в осевом направлении в заданных пределах. На фиг.1 показано состояние дифференциала при вращении его корпуса в направлении В (предполагаемое движение автомобиля вперед). В таком состоянии полуосевые обоймы находятся в крайнем левом положении.
В случае, если полуосевые обоймы 2 вращаются быстрее корпуса дифференциала, происходит перемещение дисков стопорных устройств 3 по винтообразным шлицам 8 влево до упора. В таком положении храповики 4 полуосевых обойм 2 и стопорных устройств 3 расцеплены, и выходные оси 5 свободно вращаются.
В случае, если одна из выходных осей 5 и соответствующая ей полуосевая обойма 2 начнут отставать в своем вращении от корпуса дифференциала 1, диск стопорного устройства 3 перемещается по винтообразным шлицам 8 вправо до упора за счет механического и гидравлического трения в зазорах между обоймой 2 и стопорным устройством 3. В этом положении храповики 4 полу осевой обоймы 2 и стопорного устройства 3 сцепляются и на выходную ось 5 начинает передаваться крутящий момент со стороны дифференциала. Обе пары полуосевых обойм 2 со стопорными устройствами 3 работают независимо друг от друга. При блокировании полуосевой обоймы 2 стопорным устройством 3 подпружиненное кольцо 7, на винтообразных шлицах 8 которого установлено стопорное устройство 3, уменьшает динамические нагрузки, поворачиваясь в ограниченных пределах, упруго деформируя пружину 14, и амортизируя ударное блокирование. Кольцо 7 подпружинено с двух сторон и имеет среднее равновесное положение (разрез А-А). Это позволяет гасить нагрузки в обоих направлениях (при движении как вперед, так и назад). Во время вращения корпуса дифференциала 1 в полость 12 поступает смазывающая жидкость из корпуса редуктора. При максимальном сжатии пружины 14 смазывающая жидкость демпфирует удар, выдавливаясь через зазоры между корпусом дифференциала 1 и подпружиненным кольцом 7.
При смене направления движения автомобиля (движении назад) корпус дифференциала 1 вращается в направлении, противоположном направлению В-В. Полуосевые обоймы 2 перемещаются в осевом направлении, в противоположное крайнее правое положение, и пары полуосевых обойм 2 со стопорными устройствами 3 работают в направлении, противоположном направлению В-В, т.е. дифференциал переключается.
Сцепление и расцепление полуосевых обойм 2 и стопорных устройств 3 после переключения дифференциала происходит аналогично сцеплению и расцеплению полуосевых обойм 2 со стопорными устройствами 3 при вращении дифференциала в направлении В-В.
Перемещение полуосевых обойм 2 при смене направления вращения корпуса дифференциала обеспечивается переключающим устройством 13 следующим образом. При вращении корпуса дифференциала 1 одновременно вращаются втулки полуосевых обойм 9, соединенные с корпусом дифференциала шлицевым соединением 6. Левая втулка 9 выдавливает левое переключающее устройство 13 до зацепления его с левой полой осью 11, переключающее устройство 13 останавливается и перемещает левую втулку полуосевой обоймы 9 вправо, вместе с полуосевыми обоймами 2 и с правой втулкой полу осевой обоймы 9. Левая втулка полу осевой обоймы 9 фиксируется кольцом 10. При этом правое переключающее устройство 13 сцепляется с правой втулкой полу осевой обоймы 9 и расцепляется с правой полой осью 11.
Переключения дифференциала в одну и другую сторону происходят аналогично друг другу.
Соединение полуосевых обойм 2 с выходными осями 5 шлицевым соединением 6 обеспечивает перемещение полуосевых обойм 2 в осевом направлении в два крайних положения, левое и правое, и переключение дифференциала для работы при вращении в сторону В-В и противоположную ей стороны. Выполнение стопорных устройств в виде дисков с храповиками на обеих боковых поверхностях обеспечивает сцепление стопорных устройств 3 и полуосевых обойм 2 сразу по всем зубьям храповиков 4, в связи с чем зубья храповиков 4 испытывают небольшие напряжения и имеют большой запас по прочности и долговечности. Выполнение зубьев храповиков клиновидной формы позволяет храповикам 4 стопорных устройств 3 и полуосевых обойм 2 сцепляться при встречном вращении полуосевых обойм и стопорных устройств, и расцепляться при смене направления вращения. При использовании заявляемого устройства в системе полного привода на отключаемом ведущем мосту упрощается конструкция ведущего моста, т.к. исчезает необходимость в использовании ступичных обгонных муфт (муфт хабы). Кроме того, происходит экономия топлива в связи с отсутствием потерь на холостое вращение узлов (редуктора и карданного вала), т.к. при прекращении подачи вращающего момента на ведущую ось, при движении накатом, выходные оси не вращают корпус диференциала, не вращают главный редуктор моста и подводящий карданный вал.