Муфта блокировки дифференциала
DIFFERENTIAL LOCK COUPLING

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к межколесным и межосевым дифференциалам ведущих мостов транспортных средств.
Известна кулачковая муфта блокировки дифференциала, состоящая из двух полумуфт, подвижной, установленной на шлицах чашки дифференциала, и неподвижной, в качестве которой используется полуосевая шестерня, которая имеет на торцевой поверхности специальные отверстия. В эти отверстия, при включении механизма блокировки, входят специальные штифты - пальцы, соединенные с подвижной муфтой, блокируя тем самым дифференциал (ЕР 0343146 А2, МПК4 F16H 57/04, F16H 1/40, опубл. 23.11.1989).
Недостаток заключается в сложности такой конструкции ввиду наличия большого количества деталей, участвующих в процессе блокировки, требуется высокая точность изготовления, а значит имеет место высокая стоимость деталей.
Известна муфта блокировки дифференциала передачи крутящего момента в автомобилях Вольво, состоящая из двух полумуфт, которые имеют торцевые зубья, параллельные друг другу, подвижной, установленной на шлицах полуоси, и неподвижной, установленной на шлицах чашки дифференциала и зафиксированной от осевого перемещения с одной стороны внутренним кольцом подшипника, а с другой - стопорным кольцом, вставленным в наружную кольцевую проточку чашки дифференциала («Грузовые автомобили VOLVO FH12. Выпуск с 1993 г. Эксплуатация, обслуживание и ремонт, изд. Терция, Санкт-Петербург, 2004 г. стр. 135).
Также известна муфта блокировки межколесного дифференциала, состоящая из двух полумуфт, которые имеют торцевые зубья, параллельные друг другу, подвижной, установленной на шлицах полуоси, и неподвижной, установленной на шлицах чашки дифференциала и зафиксированной от осевого перемещения стопорным усиком кольца, вставленным в наружную кольцевую проточку неподвижной муфты и отверстие чашки дифференциала. Торцевые зубья обеих полумуфт выполнены под углом к оси муфты и параллельно друг к другу (RU №175068 U1, МПК B60K 17/02 (2006.01), F16D 11/10 (2006.01), опубл. 17.11.2017).
Известные решения имеют недостаточную изгибную прочность зубьев, т.к. у основания зубьев в местах перехода в основное тело полумуфт имеются радиусы, которые из-за своего малого значения и резкого перехода от зуба к телу муфты создают концентраторы напряжения, приводящие к разрушению зуба.
Задача, решаемая изобретением, заключается в увеличении изгибной прочности зубьев полумуфт.
Для увеличения изгибной прочности зубьев полумуфт необходимо:
- увеличить толщину зуба, но это уменьшит число зубьев при неизменных геометрических размерах, что приведет к увеличению контактных напряжений на зубьях и, как следствие, уменьшению долговечности муфт;
- увеличить радиальные размеры полумуфт, что недопустимо из-за ограниченного пространства расположения муфты.
Поставленная задача решается следующим образом..
В муфте блокировки дифференциала, состоящей из двух полумуфт, подвижной и неподвижной, торцевые зубья которых выполнены параллельно друг другу, а их толщина уменьшается в сторону основания, кроме того, торцевые зубья подвижной и неподвижной полумуфт выполнены параллельно оси муфты и имеют фаски, а в нижней точке торцевых зубьев выполнены проточки.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что торцевые зубья подвижной и неподвижной полумуфт выполнены параллельно оси муфты и имеют фаски, а в нижней точке торцевых зубьев выполнены проточки позволяют получить заявленный 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 - муфта блокировки дифференциала в сборе, общий вид в разрезе;
фиг. 2 - муфта во включенном состоянии, вид в разрезе сборе;
фиг. 3 - полумуфта, вид на проточку;
фиг. 4 - подвижная полумуфта в аксонометрической проекции;
фиг 5, 6 - вид на торцевую часть полумуфт с выполнением зубьев режущей головкой или фрезерованием.
Муфта блокировки дифференциала состоит из двух полумуфт с торцевыми зубьями 1, параллельными друг другу, подвижной полумуфты 2, установленной на шлицах полуоси 3 и неподвижной полумуфты 4, соединенной или объединенной с чашкой 5 дифференциала. Во впадине у основания торцевых зубьев 1 подвижной и неподвижной полумуфт 2 и 4 выполнены проточки 6, определенного размера и формы.
Зубья 1 полумуфт 2 и 4 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 проточки зубьев муфты показано на фиг. 4:
r=от h до 5h, где:
r - радиус проточки торцевого зуба полумуфты;
h - высота проточки, выполненной в основании торцевого зуба полумуфты.
Такое соотношение размеров было выбрано опытным путем, и соответствует наиболее высоким показателям изгибной прочности зубьев полумуфт.
Муфта блокировки дифференциала работает следующим образом.
В исходном состоянии между зубьями подвижной полумуфты 2 и неподвижной полумуфты 4 имеется зазор, обеспечивающий свободное вращение с разными угловыми скоростями чашки 5 дифференциала и полуоси 3.
При включении механизма блокировки дифференциала (не показано) происходит перемещении подвижной полумуфты 2 вдоль полуоси 3. Зубья подвижной полумуфты 2 и неподвижной полумуфты 4 входят в зацепление, обеспечивая совместное вращение чашки 5 дифференциала и полуоси 3 с одинаковой угловой скоростью, блокируя тем самым дифференциал. После этого во впадине у основания торцевых зубьев 1 подвижной полумуфты 2 и неподвижной полумуфты 4 при значительном крутящем моменте возникают изгибающие напряжения. Но так как в этом месте максимальных напряжений имеется проточка 6, то максимальные напряжения равномерно перераспределяются, что способствует их значительному снижению в опасном сечении зубьев. Это повышает прочность зубьев, а значит и прочность полумуфт.
Заявленная муфта имеет простую надежную конструкцию, высокую нагрузочную способность.
Техническое решение возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании с использованием современных технологий и материалов.