Кулачковая муфта блокировки дифференциала
CAM CLUTCH OF DIFFERENTIAL LOCK

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к межколесным и межосевым дифференциалам ведущих мостов транспортных средств.
Известна муфта, имеющая торцевые зубья и содержащая установленные на валах ведущую и ведомую полумуфты, одна из которых установлена с возможностью осевого перемещения, а вторая жестко закреплена на ведущем валу. Для надежного включения в эту муфту встроены дополнительные центрирующие элементы (см. Поляков В.С и др. Справочник по муфтам. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1974, с. 145, рис. IV.4).
Недостатком такой муфты является невозможность применения в межколесных дифференциалах автомобилей из-за сложности конструкции, ввиду наличия дополнительных сложных центрирующих элементов, необходимых для надежного включения муфты при незначительной несоосности оси неподвижной полумуфты и оси жестко закрепленной полумуфты.
Известна кулачковая муфта механизма блокировки межколесного дифференциала транспортного средства, на торце которой нарезаны зубья, взаимодействующие с зубьями, нарезанными на торце чашки коробки дифференциала. Муфта состоит из двух полумуфт, одна из которых подвижно установлена на полуоси с возможностью осевого перемещения, а другая неподвижная объединена с чашкой дифференциала (RU 69460 U1, МПК B60K 17/16 (2006.01), опубл. 27.1.2007).
Недостатком данной конструкции является низкая надежность включения муфты из-за того, что зубья одной из полумуфт могут не войти в соединение со впадинами другой полумуфты. Это может произойти ввиду наличия смещения оси полуоси, где установлена подвижная муфта, относительно оси чашки дифференциала, где находится неподвижная полумуфта.
Также известна, выбранная в качестве ближайшего аналога по совокупности существенных признаков и получаемому техническому результату, муфта блокировки межколесного дифференциала, состоящая из двух полумуфт, подвижной и неподвижной, содержащих торцевые зубья, и имеющая отверстие для установки стопорного кольца, паз для вилки включения, внутренние шлицы для установки муфты на чашку дифференциала и полуось, торцевые зубья полумуфт которой выполнены под углом к оси муфты и параллельно друг к другу, а их толщина уменьшается к основанию (RU №175068 U1, МПК B60K 17/02 (2006.01), F16D 11/10 (2006.01), опубл. 17.11.2017).
Недостатком устройства является сложность конструкции профиля торцевых зубьев полумуфт, что усложняет их проектирование и изготовление, т.к. режущий инструмент (фреза или резцовая головка) для правильного зацепления и контакта зубьев полумуфт движется по очень сложной траектории, рассчитываемой методами трехмерной графики и несколькими математическими приближениями.
Задача, решаемая изобретением, заключается в упрощении конструкции профиля зубьев муфты для более простого проектирования и изготовления торцевых зубьев полумуфт, обеспечивая при этом высокие показатели по надежности включения.
Для упрощения проектирования профиля зуба и его изготовления в производстве необходимо:
- чтобы зубья были нарезаны без уклона к продольной оси полумуфт, но тогда возникает возможность не включения блокировки из-за отсутствия самоцентрирования полумуфт, т.к. между полумуфтами дифференциалов всегда имеется отклонение осей, которая не позволяет самоцентрироваться полумуфтам;
- чтобы упростить изготовление зубьев необходимо применить прецизионную штамповку, но это увеличивает стоимость изготовления.
Поставленная задача была решена следующим образом.
В кулачковой муфте блокировки дифференциала, состоящей из двух полумуфт, выполненных с торцевыми зубьями, подвижной, установленной на полуоси, и неподвижной, соединенной с чашкой дифференциала, торцевые и боковые поверхности зубьев которых выполнены параллельно друг другу, и имеющей отверстие для установки стопорного кольца, паз для вилки включения, внутренние шлицы для установки муфты на чашку дифференциала и на полуось, торцевые и боковые поверхности торцевых зубьев подвижной и неподвижной полумуфт выполнены перпендикулярно к оси муфты, а на торцевой поверхности вершин зубьев обеих полумуфт имеются широкие скосы.
Перечисленные отличительные существенные признаки, заключающиеся в том, что торцевые и боковые поверхности торцевых зубьев подвижной и неподвижной полумуфт выполнены перпендикулярно к оси муфты, а на торцевой поверхности вершин зубьев обеих полумуфт имеются широкие скосы, в совокупности с известными, позволяют получить технический результат во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны данного изобретения.
Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из уровня техники.
Заявляемое техническое решение поясняется следующими чертежами:
фиг. 1 - кулачковая муфта блокировки дифференциала в сборе, общий вид в разрезе!
фиг. 2 - кулачковая муфта во включенном состоянии, вид в разрезе;
фиг. 3 - полумуфта, вид сбоку с вырезом;
фиг. 4 - подвижная полумуфта в аксонометрической проекции;
фиг 5, 6 - вид на торцевую часть полумуфт с выполнением зубьев режущей головкой или фрезерованием.
Кулачковая муфта блокировки дифференциала состоит из двух полумуфт 1 и 2, имеющих торцевые зубья 3. Подвижная полумуфта 1 установлена на полуоси 4, а неподвижная полумуфта 2 соединена с чашкой дифференциала 5 (или объединена совместно с ней).
Торцевые 6 и боковые 7 поверхности зубьев 3 параллельны друг другу и перпендикулярны к оси 8 муфты. На торцевой поверхности 6 и 7 вершин 9 зубьев обеих муфт имеются широкие скосы 10.
Зубья 3 полумуфт 1 и 2 могут быть изготовлены либо фрезерованием по окружности с радиусом R, совпадающим с радиусом обрабатывающей фрезы (фиг. 5), либо фрезерованием по прямой линии (фиг. 6).
Соотношение размеров зубьев муфты показано на фиг. 3:
b=от а/2 до а/5;
d=от b/2 до b/5;
с=от h/10 до h/5;
где:
а - толщина торцевого зуба полу муфты;
b - ширина скоса торцевого зуба полумуфты;
d - высота скоса торцевого зуба полумуфты;
h - высота профиля торцевого зуба полу муфты.
Такое соотношение размеров было выбрано опытным путем, и соответствует наиболее высоким характеристикам технологичности изготовления и надежности зацепления.
Кулачковая муфта блокировки дифференциала работает следующим образом.
В исходном состоянии между зубьями подвижной полумуфты 1 и неподвижной полумуфты 2 имеется зазор, обеспечивающий свободное вращение с разными угловыми скоростями чашки 5 дифференциала и полуоси 4.
При включении механизма блокировки дифференциала происходит перемещении подвижной полумуфты 1 вдоль полуоси 4. Зубья 3 подвижной полумуфты 1 и неподвижной полумуфты 2 входят в зацепление, обеспечивая совместное вращение чашки 5 дифференциала и полуоси 4 с одинаковой угловой скоростью, блокируя, тем самым, дифференциал.
При наличии смещения А оси 11 полуоси 4, относительно оси 12 чашки 5 дифференциала, зубья подвижной муфты 1, благодаря наличию скосов 10, скользят по скосам 10 или по торцевым поверхностям 6 вершин 9 зубьев неподвижной муфты 2, тем самым направляя торцевые зубья подвижной муфты 1 во впадину неподвижной муфты 2, что приводит к включению блокировки дифференциала.
При отключении механизма блокировки подвижная полумуфта 1 возвращается в исходное положение, выводя из зацепления зубья подвижной полумуфты 1 и неподвижной полумуфты 2.
Заявленная муфта имеет простую и надежную конструкцию, не зависящую от смещения осей между подвижной и неподвижной полумуфтами, обеспечивает быстрое сцепление зубьев полумуфт и включение блокировки.
Техническое решение возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании с использованием современных технологий и материалов.