ДИФФЕРЕНЦИАЛ МНОГОРЯДНЫЙ

Предполагаемая полезная модель относится к механизмам общего машиностроения и может быть использована в автотракторной промышленности и в механизмах для математических операций.
Известны дифференциальные механизмы (И.И. Артоболевский. Механизмы в современной технике. Том 3. М. Наука. 1973. Стр.493-509), содержащие корпус, водило, шестерни и сателлиты.
Каждым из этих механизмов нельзя подводимую к нему мощность разделить на более чем два потока, а также просуммировать аналогичное число потоков мощности в один.
Наиболее близким известным техническим решением по своей сущности и достигаемому результату является Эпициклический двухрядный дифференциал (а.с. СССР №236172 кл. 47h, 13 МПК F16h - прототип), содержащий корпус, водило, далее по тексту центральное, солнечные шестерни и сателлиты.
Недостатками дифференциалов этого типа являются также невозможность деления подводимой к ним мощности на более чем два потока и передачи их исполнительным механизмам и суммирование аналогичного числа потоков мощности в один.
Этим можно объяснить большое число дифференциалов в транспортных средствах с многими ведущими осями, что ведет к удорожанию этих средств при изготовлении, обслуживании и эксплуатации.
Задачей предполагаемой полезной модели являются:
1. обеспечение дифференциалом возможности деления подводимой к нему мощности на более чем два потока и передачи их исполнительным механизмам;
2. суммирование аналогичного числа потоков мощности в один. Поставленная задача достигается тем, что:
1. дифференциал дополнительно содержит планетарные передачи, каждая из которых включает водило, связанное с предыдущей к нему солнечной шестерней, считая от центрального водила, солнечную шестерню, сателлиты и коронную шестерню, находящуюся в зацеплении с выходным валом;
2. центральное водило является общим для двух планетарных рядов, а цилиндрические сателлиты, установленные на нем, зацепляются попарно каждый с другим из соседнего планетарного ряда и поочередно с солнечными шестернями своего ряда;
3. солнечные шестерни всех планетарных передач, кроме концевых, считая от центрального водила, связаны с управляющими тормозными барабанами.
Концевые солнечные шестерни связаны с деталями неподвижного корпуса или с кинематическими звеньями, передающими движение последующим исполнительным механизмам.
Преимущества предлагаемого дифференциала многорядного состоят в том, что он в отличие от прототипа обеспечивает возможность:
1. деления подводимой к дифференциалу мощности на более чем два потока;
2. суммирование аналогичного числа потоков мощности в один.
Дифференциал многорядный может быть реализован в транспортных средствах повышенной проходимости вместо нескольких межколесных и межосевого дифференциалов:
1. повысив уровень проходимости за счет значительного увеличения дорожных просветов и устранения самого понятия посадки ведущих мостов на грунт;
2. увеличив живучесть конструкции, продолжающей выполнять поставленные задачи и после выхода из строя нескольких ведущих осей или колес;
3. уменьшив затраты при изготовлении, обслуживании и эксплуатации за счет замены нескольких двухрядных дифференциалов одним высокоунифицированным многорядным;
а также в механизмах для математических операций.
Предлагаемый дифференциал отличается расширением области его применения и многовариантностью конструктивного исполнения.
ОПИСАНИЕ К ЧЕРТЕЖАМ
На Фиг.1 - кинематическая схема дифференциала с коническими сателлитами на центральном водиле.
1 - корпус. 2, 3 - шестерни главной передачи. 4 - центральное водило. 5, 6 -промежуточный и концевой подшипники. 7 - водило. 8, 14 - цилиндрический и конический сателлиты. 9, 13, 15, 17 - солнечные шестерни. 10 - коронная шестерня. 11 - шестерня выходного вала. 12 - выходной вал. 20 -ось.
На Фиг.2 - конструктивная схема Фиг.1 (не показана симметричная часть изделия). 1…13, 15, 17, 20 - см. Фиг.1.
На Фиг.3 - кинематическая схема дифференциала с цилиндрическими сателлитами на центральном водиле.
1…13, 15, 17, 20 - см. Фиг.1. 14, 16 - цилиндрические сателлиты. 18 - тормозной барабан. 19 - шестерня.
На Фиг.4 - конструктивная схема Фиг.3 (не показана симметричная часть изделия) 1....20 - см. Фиг.3.
На Фиг.5 - разрез Б-Б на Фиг.4. 3, 4, 14, 16 - см. Фиг.4.
На Фиг.6 - разрез А-А на Фиг.2 и на Фиг4. 8…10 - см. Фиг1.
На Фиг.7 - дифференциальная передача полноприводного четырехколесного автомобиля.
1…4, 6…15, 20 - см. Фиг.1. 21 - двигатель. 22 - ступенчатая коробка передач. 23 и 25 -первичный и вторичный валы коробки передач. 24 - муфта сцепления. 26, 27, 30, 31 - карданные передачи. 28, 29 - колеса переднего ведущего моста. 32, 33 - угловые передачи. 34…37 - шестерни угловых передач. 38, 39 - колеса заднего ведущего моста.
Дифференциал многорядный (Фиг.1) включает шестерни 2 и 3 главной передачи, центральное водило 4, опирающееся на промежуточные 5 и концевые 6 подшипники корпуса 1, общие для планетарных передач, каждая из которых имеет водило 7, сателлиты 8, солнечную 9 и коронную 10 шестерни. При этом каждая коронная шестерня 10 находится в зацеплении с шестерней 11 выходного вала 12, а каждое водило 7 связано с предыдущей к нему солнечной шестерней, считая от центрального водила, учитывая и шестерни 13 и 15, приводимые во вращение сателлитами 14. Общей несущей осью дифференциала является ось 20.
Центральное водило 4 дифференциала (Фиг.3) с цилиндрическими сателлитами является общим для двух планетарных рядов, один из которых состоит из солнечной шестерни 13 и сателлитов 14, а второй - из шестерни 15 и сателлитов 16. Сателлиты 14 и 16 зацепляются попарно каждый с другим из соседнего ряда и поочередно с солнечными шестернями 13 и 15 своего ряда.
Для управления распределением угловых скоростей на выходных валах 12 солнечные шестерни 9 всех планетарных передач, кроме концевых 17, считая от центрального водила 4, связаны с тормозными барабанами 18. Концевые солнечные шестерни 17 в каждом конкретном случае могут быть связаны с неподвижными деталями корпуса 1 или с исполнительными механизмами через посредство кинематических звеньев, передающих движение, например шестерни 19.
Дан пример (Фиг.7) применения предложенного дифференциала для раздачи крутящего момента в определенной пропорции от двигателя к колесам в полноприводном четырехколесном автомобиле. Автомобиль содержит силовую установку, состоящую из двигателя 21 и ступенчатой коробки передач 22, первичный вал 23 которой связан с валом двигателя с помощью муфты сцепления 24, а на конце вторичного вала 25 коробки передач закреплена шестерня 2 привода дифференциала с коническими сателлитами на центральном водиле, включающего кинематические звенья 1...15, 20.
Солнечные шестерни 9 через посредство карданных передач 26 и 27 соединены с колесами 28 и 29 переднего ведущего моста, а коронные шестерни 10 и валы 12 с шестернями 11 через посредство карданных 30 и 31 и угловых 32 и 33 передач, включающих шестерни 34, 36 и соответственно 35, 37 - с колесами 38 и 39 заднего ведущего моста.
Дифференциал многорядный работает следующим образом.
Крутящий момент (см. Фиг.1) через шестерни 2 и 3 передается центральному водилу 4.
При равенстве моментов сопротивления на солнечных шестернях 13 и 15 усилия в зацеплении с ними конических сателлитов 14 равны и система, состоящая из центрального водила 4, конических сателлитов 14, шестерен 13 и 15 и связанных с ними водил 7, вращается как одно целое с угловой скоростью центрального водила 4.
Каждая из составляющих планетарных передач преобразует вращение водила 7 в соответствии с передаточными отношениями звеньев 8...11 и моментами сопротивления на валах 12 во вращение последних и водил 7 последующих передач.
Изменение моментов сопротивления на валах 12 ведет к перераспределению угловых скоростей звеньев планетарных передач.
При уменьшении угловой скорости солнечной шестерни 13 конические сателлиты 14, увлекаемые в направлении своего вращения водилом 4, увеличивают угловую скорость шестерни 15.
При увеличении угловой скорости шестерни 13 сателлиты 14, увлекаемые водилом в направлении обратном вращению водила 4, уменьшают угловую скорость шестерни 15 и связанных с нею звеньев планетарных передач.
При равенстве моментов сопротивления (см. Фиг.3) на солнечных шестернях 13 и 15 усилия в зацеплении цилиндрических сателлитов 14 и 16 равны и система двух планетарных рядов: центральное водило 4, сателлиты 14 и 16, солнечные шестерни 13 и 15 и связанные с ними водила 7, вращаются как одно целое с угловой скоростью водила 4.
Если угловая скорость шестерни 13 уменьшится, то водило 4, увлекая за собой сателлиты 14 и 16, заставит сателлиты 14 вращаться в ту же сторону, что и водило 4, В этом случае сателлиты 16 получат от сателлитов 14 вращение, обратное по направлению вращению водила 4 и сообщат ускоренную угловую скорость шестерне 15 и связанному с ней водилу 7.
При увеличении угловой скорости 13 по той же цепочке зацеплений пройдет передача вращения противоположного направления и угловая скорость шестерни 15 и водила 7 уменьшится.
Регулировку угловых скоростей исполнительных механизмов, кинематически связанных с валами 12 и шестернями 19, производят притормаживанием одного или нескольких барабанов 18.
При движении (см. Фиг.7) автомобиля крутящий момент от двигателя 21 через муфту сцепления 24 и коробку передач 22 поступает на закрепленную на ее вторичном валу 25 шестерню 2. Далее от шестерни 2 через шестерню 3, центральное водило 4, сателлиты 14 половинная величина крутящего момента поступает на каждую из шестерен 13 и 15 с соответствующими водилами 7, которые через сателлиты 8 передают ее меньшую часть солнечным шестерням 9, а большую - коронным шестерням 10.
Меньшие части крутящего момента через карданные передачи 26 и 27 направляются к колесам 28 и 29 переднего ведущего моста, а большие части - через валы 12 с шестернями 11, карданные 30 и 31 и угловые 32 и 33 передачи, включающие шестерни 34, 36 и соответственно 35, 37, поступают на колеса 38 и 39 заднего ведущего моста.
При повороте автомобиля его колеса катятся по дороге с разными скоростями. Соответственно с разной частотой вращаются солнечные и коронные зубчатые шестерни, обеспечивая, как и при прямолинейном движении автомобиля, последовательную передачу крутящего момента по кратчайшему пути к каждому из передних и задних колес. При этом:
1. повышается уровень проходимости за счет увеличения дорожных просветов;
2. увеличивается живучесть конструкции, т.к. движение может быть продолжено и при выходе из строя приводов нескольких колес;
3. уменьшаются суммарные затраты при использовании автомобиля и масса приводов его колес.