ДИФФЕРЕНЦИАЛ БЛОКИРУЕМЫЙ
DIFFERENTIAL WITH INTERLOCKING

Изобретение относится к блокируемым дифференциалам машин.
Известны дифференциалы с частичной нерегулируемой блокировкой, например, [1], с.91…96, рис.52…55, [2], с.139…143, рис.100, 101; с частичной регулируемой блокировкой, например, [3], [4]; с управляемым включением-выключением полной блокировки, например, [5], с.7. фиг.3, с.9, фиг.6, с.11, фиг.8, с.14, фиг.14, с.15, фиг.16, 17; [6], с.13, 23, 112, 113, рис.35, позиция (далее поз.) 7, 34, 36, 37; а также с включением-выключением полной блокировки дифференциала на ходу машины без разрыва потока мощности к ведущим колесам, например, из [7], с.72…75, с.73, рис.30, поз.21, 22, 29, 31, 34, с.116, рис.49, поз.14…17, с.117, рис.50, поз.16…21, с.120, рис.51.
Недостаток их в том, что при частичной нерегулируемой блокировке [1, 2] фактическое сцепление с дорогой колес правого и левого бортов машины используется все же не полностью, а повороту машины даже частичная блокировка препятствует и тем больше, чем больше коэффициент блокировки. Дифференциал с частичной регулируемой блокировкой [3, 4] слишком сложен из-за гидравлических систем в их устройстве и повторяет часть недостатков дифференциала по [1, 2]. Дифференциал ведущего моста с управляемым включением-выключением блокировки [5, 6] неудобен тем, что запрещают включать блокировку при движении машины [6], с.113, пункт 1. Включение такой блокировки на ходу технически возможно, но на небольшой скорости машины с выжатой муфтой сцепления двигателя и не всегда быстро, так как улавливают момент совпадения кулачков (шлиц, пальцев) с впадинами (пазами, отверстиями) соединяемых деталей механизма блокировки, что сопровождается разрывом потока мощности к ведущим колесам.
Известен дифференциал с включением-выключением полной блокировки на ходу без разрыва потока мощности, например, типа установленного в тракторе МТЗ-80 [7], который принят за прототип.
Недостаток его состоит в повышенной сложности из-за гидравлического контура с масляным насосом, золотником, клапанами, краном, маслопроводами, масляным баком, диафрагменным гидроцилиндром и многодисковой муфтой сцепления солнечной шестерни с крестовиной дифференциала через блокирующий вал, который проходит внутри полой полуоси. Кроме того, исполнительный механизм блокировки имеет слишком большие габариты по сравнению с дифференциалом и не позволяет передавать вращающий момент на ведущее колесо непосредственно приводной полуосью, так как расположен на ее торце, не приспособлен для размещения в ведущем мосту автомобильного типа.
Техническим результатом (целью) изобретения является упрощение конструкции дифференциала с гарантированно быстрым включением-выключением блокировки без разрыва потока мощности к ведущим колесам даже на максимальных оборотах водила дифференциала при полной остановке одного из колес ведущего моста, а также достижение лучшей компактности и адаптации всего устройства к конструкции ведущего моста автомобильного типа.
Сущность изобретения - дифференциал блокируемый, содержащий установленное в корпусе ведущего моста на подшипниках качения водило с коническими шестернями-сателлитами, находящимися в зацеплении с левой и правой солнечными шестернями, каждая из которых установлена в водило по оси его вращения подвижно, причем левая солнечная шестерня соединена шлицами с левой приводной полуосью, а правая солнечная шестерня соединена шлицами с правой приводной полуосью, и устройство управляемой блокировки дифференциала, которое в соответствии с изобретением выполнено в виде планетарного блокиратора, водило-обойма которого установлено подвижно в корпусе ведущего моста сбоку от дифференциала и охвачено управляемым ленточным тормозом, а каждая шестерня-сателлит, установленная в водиле-обойме, находится в зацеплении с двумя имеющими одинаковые цилиндрические зубчатые венцы центральными шестернями, одна из которых жестко соединена с водилом дифференциала, а другая установлена в нем подвижно по оси его вращения и соединена шлицами через приводную полуось с ближайшей солнечной шестерней дифференциала.
Благодаря такому составу деталей и связям между ними предлагаемый дифференциал блокируемый устроен без гидравлической системы, но его блокировку гарантированно быстро включают-выключают на ходу машины без разрыва потока мощности к ведущим колесам, даже при максимальных оборотах водила дифференциала при полной остановке одного из колес ведущего моста, он имеет относительно простую конструкцию небольших габаритов и адаптирован к размещению в корпусе ведущего моста автомобильного типа. Такие качества наиболее полезны для колесных машин, которые используют большими колонами по маршруту с участками пониженной проходимости.
Устроен дифференциал блокируемый (далее дифференциал), например, следующим образом.
На чертеже изображен дифференциал с главной передачей ведущего моста в разрезе по осям вращения шестерен главной передачи. Зубчатые венцы главной передачи, солнечной шестерни и сателлитов дифференциала, а также габариты подшипников качения для наглядности выдержаны в пропорциях ведущего моста трактора Т-150К. М=1:3,33.
Условные обозначения на чертеже:
1 - корпус ведущего моста (далее корпус),
2 - коробка главной передачи (далее коробка),
3 - левый рукав корпуса 1 (далее рукав),
4 - правый рукав корпуса 1 (далее рукав),
5 - болт с гайкой и пружинной шайбой (далее болт),
6 - болт с пружинной шайбой (далее болт),
7 - цилиндрический с квадратным фланцем стакан в сборе с подшипниками и другими деталями главной передачи (далее стакан),
8 - ведущий вал-шестерня главной передачи (далее вал-шестерня),
9 - ведомая шестерня главной передачи (далее шестерня),
10 - водило дифференциала (далее водило),
11 - левый конический подшипник качения (далее подшипник),
12 - правый конический подшипник качения (далее подшипник),
13 - левая чашка водила 10 (далее чашка),
14 - правая чашка водила 10 (далее чашка),
15 - одна из двух взаимноперпендикулярных осей, установленных в отверстиях чашек 13 и 14 по плоскости их разъема (далее ось),
16 - шестерня-сателлит дифференциала (далее сателлит),
17 - левая солнечная шестерня дифференциала (далее шестерня),
18 - правая солнечная шестерня дифференциала (далее шестерня),
19 - левая приводная полуось (далее полуось),
20 - правая приводная полуось (далее полуось),
21 - водило-обойма планетарного блокиратора (далее обойма),
22 - цилиндрическая шестерня-сателлит блокиратора (далее сателлит),
23 - набор игольчатых роликов (далее набор роликов),
24 - палец в обойме 21 для установки сателлитов 22 (далее палец),
25 - левая центральная цилиндрическая шестерня блокиратора (далее шестерня),
26 - правая центральная цилиндрическая шестерня блокиратора, выполненная в виде зубчатого венца на ступице чашки 13 (далее шестерня),
27 - ленточный тормоз (далее тормоз),
28 - резиновые кольца для уплотнения подвижных сопряжений (далее кольца).
Корпус 1 ведущего моста состоит из коробки 2, левого 3 и правого 4 рукавов, соединенных болтами 5. К коробке болтами 6 пристыкован стакан 7, в котором установлен ведущий вал-шестерня 8 главной передачи, ведомая шестерня 9 которой прикреплена болтами к водилу 10 дифференциала. Это водило установлено в корпусе 1 на двух конических подшипниках качения 11 и 12, последний, например, подшипник 7517К (как у трактора Т-150К) с внутренним диаметром 85 мм, и, например, подшипник 2007122 с внутренним диаметром 110 мм. Нагрузочные характеристики этих подшипников практически одинаковы. Водило 10 состоит из двух соединенных болтами чашек 13 и 14 с четырьмя взаимно перпендикулярными отверстиями по плоскости разъема, в которых установлены две оси 15 с двумя парами сателлитов 16, находящимися в зацеплении с установленными подвижно в водиле шестернями 17 и 18 привода полуосей 19 и 20 посредством соединения с ними шлицами. Коробка 2 и рукав 3 имеют два соосных цилиндрических пояса одинакового диаметра, на которых подвижно установлена обойма 21 с расположенными в ней симметрично сателлитами 22, каждый из которых установлен посредством набора роликов 23 на пальцах 24 и находится в одновременном зацеплении с шестернями 25 и 26. При этом шестерня 25 связана шлицами с полуосью 19, а через нее с шестерней 17 дифференциала, и установлена подвижно в том же отверстии водила 10, что и шестерня 17. Обойма 21 охвачена лентой тормоза 27, управляемого водителем машины, и имеет канавки с уплотнительными кольцами 28, исключающими попадание масла на тормозную поверхность водила 10 и ленту тормоза 27. В коробке 2 находится трансмиссионное масло для смазки трущихся деталей. Чашки 13 и 14 в цилиндрической стенке имеют несколько отверстий (отверстия на чертеже не показаны) для прохода трансмиссионного масла во внутреннюю полость.
Работает дифференциал блокируемый следующим образом.
Пусть колесную машину ведут по качественной бетонной дороге. В таком случае дифференциал ведущего моста не блокируют. Тормоз 17 не включают. Поэтому водило 10, шестерни 17, 18, 25, 26, полуоси 19 и 20 вращают синхронно, а сателлиты 22 проворачивают без нагрузки вокруг пальцев 24. Обойма 21 неподвижна, так как сопротивление вращению сателлитов 22 на наборе роликов 23 меньше, чем сопротивление вращению обоймы 21 с уплотнительными кольцами 23. На поворотах дороги забегающее ведущее колесо вращают быстрее отстающего. Однако, благодаря симметричному расположению сателлитов 16 и 22 радиальная нагрузка в подвижном сопряжении шестерня 17 (18, 25) - водило 10, не возникает, и работа трения в этих сопряжениях несущественна. Поэтому подшипники качения в них не устанавливают. Так как при этом водило 10 и полуоси 19 и 20 вращают с разными скоростями, то шестерни 25 и 26 также вращают с разными скоростями, а сателлиты 22 обкатываются по ним и проворачивают обойму 21 вокруг оси ее вращения без вертикальной нагрузки в сопряжении обойма 10 - корпус 1.
Пусть колесную машину ведут по грунтовой дороге с участками пониженной проходимости, например, в заболоченной низине, и пусть одно из колес ведущего моста попало на влажный участок пути и начало вращаться на месте с удвоенной скоростью, а другое колесо оказалось на сухой поверхности и остановилось. В таком случае включают тормоз 27 и останавливают обойму 21, а полуось 19 вращают через водило 10, шестерню 17 и через водило 10, шестерню 26, сателлиты 22, шестерню 25 синхронно с водилом 10 и шестерней 17. Этим исключают возможность вращения сателлитов 16 и тем самым дифференциал блокируют. Поэтому вращают оба колеса с такой же частотой, как и водило 10. Ведущим колесом, которое находится на сухой поверхности, машине сообщают поступательную скорость. Однако внимательные водители дифференциал быстро блокируют без разрыва потока мощности к ведущим колесам непосредственно перед участком с пониженной проходимостью. Поэтому не теряют инерцию движения машины, что способствует успешному преодолению участка пути с пониженной проходимостью.
Итак, такой дифференциал наиболее полезен для колесных машин, которые водят большими колонами на высокой скорости по маршруту с частыми участками пониженной проходимости. Отсутствием остановки при каждом включении блокировки дифференциала без уменьшения скорости движения колесной машины сокращают время в пути всей колоны и тем значительнее, чем больше колона и чем чаще включают блокировку дифференциала по сравнению с вождением колоны колесных машин с известными блокируемыми дифференциалами. Кроме того, описанный выше дифференциал имеет сравнительно простую конструкцию и более эффективен в применении на тракторах и достаточно компактен для ведущего моста автомобильного типа.
Источники информации
1. Дифференциалы автомобилей и тягачей. А.Х.Лефаров, М.: "Машиностроение", 1972, 147 с.
2. Трактор Т-150К (Устройство и эксплуатация). Под ред. Б.П.Кашубы и И.А.Коваля, М.: "Колос", 1976, 312 с.
3. US 3223219. Patented: Feb. 1, 1966.
4. EP 0886083. Date of publication: 23.12.1998, Bulletin 1998/52.
5. A.M.Хлебников и др. Исследование механизмов блокировки дифференциалов. Научно-техническая информация. Выпуск 4. НАМИ, М., 1958, 89 с.
6. Тракторы Т-40 и Т-40А. Инструкция по уходу и эксплуатации. Под ред. Б.Е.Архангельского, Липецкий тракторный завод, 1968, 266 с.
7. Тракторы МТЗ-80 и МТЗ-82 / И.П.Ксеневич и др. Под общ. ред. И.П.Ксеневича. 2-е изд. - М.: "Колос", 1983, 254 с.