Дифференциал самоблокирующийся транспортного средства

ДИФФЕРЕНЦИАЛ САМОБЛОКИРУЮЩИЙСЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
Полезная модель относитоя к транспортному машиностроению и может быть использована в качестве дифференциала, устанавливаемого в ведущих мостах транспортных средства.
Известны автомобильные межосевые и межколёсные самоблокирующиеся конические дифференциалы, дифференциалы с повышенным внутренним трением, червячно-винтовые, кулачковые и другие, например, описанные в книге А.Х. Лефарова «Дифференциалы автомобилей и тягачей, изд. «Машиностроение, М., 1972, предназначенные для перераспределения крутящего момента между ведущими колесами транспортные средств в сложных условиях его движения.
Указанные дифференциалы выполнены с блокирующими устройствами, содержащими ведущие полумуфты с пружинами, разрезные и стопорные кольца, зубья специального профиля, которые обеспечивают блокировку полуосей колес и не дают возможности пробуксовывать одному из ведущих колес транспортного средства. Однако наличие таких элементов, как полумуфт с пружинами, разрезных и стопорных колец и других деталей приводит к усложнению конструкции дифференциалов, снижению их надежности и технологичности.
Самоблокирующиеся дифференциалы применяются на транспортных средствах высокой проходимости, например, на отечественных автомобилях ГАЗ-66; МАЗ-502; зарубежных - Мерседес-Бенц; Крейслер; Форд; Плимут и др.
Наиболее часто устанавливаются самоблокирующиеся дифференциалы с повышенным внутренним трением, в которых заданный коэффициент блокировки гарантируется трением между его деталями.
F 16 Н 48/28 В 60 К 17/00 I I j Дифференциалы с повышенным внутренним трением по конструктивным признакам делятся на червячные, сухарные (кулачковые) и конические с фрикционными муфтами. Так, известен самоблокирующийся дифференциал повышенного трения автомобиля ГАЗ-66 /Технический паспорт автомобиля ГАЗ-66/, призванный блокировать привод колес ведущего моста при буксовании за счет использования момента трения между полуосевыми шестернями, компенсирующего разность крутящих моментов на полуосях, возникающую за счет разности моментов сил сцепления колес с дорожным покрытием (грунтом). Недостатком этого дифференциала является то, что, по причине неизбежного межколёсного кинематического рассогласования, привод оказывается заблокированным практически в течение всего периода движения машины. Последнее обстоятельство приводит к непроизводительным затратам энергии на износ ходовой части и привода. Известен такой самоблокирующийся дифференциал колесного транспортного средства (патент РФ № 2089409 от 10.09.97 г.), содержащий дифференциальную передачу, включающую водило, сателлиты, центральные колеса, соединенные жестко с полуосями ведущих колес, и блокирующее устройство, выполненное в виде пары обгонных муфт двустороннего действия, каждая из которых дополнительно снабжена инерционным диском с фрикционными элементами и поводками тел качения, ведущие полумуфты которых связаны жестко между собой и с водилом, причем каждая из ведомых полумуфт - с соответствующим центральным колесом, диски установлены на полуосях свободно, тела качения размещены в поводках, а фрикционные элементы установлены с возможностью взаимодействия диска с ведомой полумуфтой с моментом сил трения между ними менее момента сил инерции диска относительно полумуфты в режиме буксования колеса и более этого момента в режимах маневрирования и трогания с места транспортного средства. Низкие эксплуатационные качества объясняются низкой эксплуатационной надежностью из-за I i i  I I пролетом из-за больших габаритов муфты). К недостаткам это дифференциала следует отнести также ограниченность диапазона применения, которая объясняется сравнительно низкими (до 500 об/мин) допустимыми угловыми скоростями нормализованных роликовых обгонных муфт /В.И. Анурьев «Справочник-конструктора машиностроителя, т. 2. М., 1980 г./, сложность конструкции. Известен самоблокирующийся дифференциал колесного транспортного средства, содержащий размещенные в полом корпусе дифференциальную передачу с полуосевыми шестернями и блокирующее устройство, которое для повышения внутреннего трения между полуосевыми шестернями и корпусом, или между сателлитами и корпусом дифференциала, выполнено в виде конусных или дисковых фрикционных муфт (см. книгу А.С.Литвинов. Шасси автомобиля. М., 1963, стр. 249, 250, фиг. 197 А и Б). Отличительной особенностью дифференциала является то, что в нем вместо обычной крестовины имеются две взаимно перпендикулярные оси, которые могут поворачиваться одна относительно другой на некоторый угол. Концы осей входят в гнезда корпуса дифференциала, имеющие форму пятиугольника, две стороны которого образуют такой же угол, как и льюки концов осей. В таком дифференциале при передаче крутящего момента конусные муфты прижимаются к корпусу дифференциала, во-первых, осевыми усилиями, действующими в конических передачах полуосевая шестерня - сателлит, и, во-вторых, осевыми усилиями, создаваемыми вследствие взаимодействия между наклонными плоскостями лысок осей и гнезд корпуса дифференциала. Этот дифференциал обеспечивает достаточно хорошую проходимость транспортного средства, однако его конструкция приводит к существенному увеличению потерь мощности в трансмиссиях, особенно при поворотах с радиусом, близким к минимальному. В период движения автомобиля не по прямой линии фрикционные муфты
наименьшему диаметру.
Соотношения подобраны опытным путем и являются оптимальными.
Выполнение дифференциала с предлагаемым блокировочным устройством, представляющим собой пару зеркальных конических втулок с регулировочными кольцами, посаженных посредством шестигранного соединения на шейку соответствующей шестерни, обеспечивает перераспределение крутящего момента (силы тяги) между ведущими колесами в сложных условиях движения транспортного средства таким образом, что на буксующее колесо приходится меньшая его часть, а на колесе, имеющем большее сцепление с дорогой крутящий момент увеличен. исключается занос транспортного средства, особенно на поворотах, из-заi инерционности работы блокирующего устройства.; Задачей полезной модели было создание дифференциала упрощенной конструкции с нулевым начальным коэффициентом блокирования, а следовательно, повышение эксплуатационных качеств дифференциала при применении в переднем ведущем управляемом мосту.: Поставленная задача решается тем, что в самоблокирующемся дифференциале, содержащем размещенную в полом корпусе дифференциальную: передачу с полуосевыми шестернями и блокирующее устройство, согласно предложению, блокирующее устройство встроено в корпусе и выполнено в виде пары зеркальных конических втулок, каждая из которых размещена в ответном гнезде в полости корпуса, снабжена регулировочным с эквидистантной поверхностью установочным кольцом, размещенным между контактирующими поверхностями корпуса и втулки, и имеет посадочное отверстие в виде шестигранника в поперечном сечении, а полуосевые шестерни, несущие конические втулки с кольцами, имеют аналогичные шестигранные установочные поверхности на шейке.: Регулировочные кольца и конические втулки выполнены толщиной выбраннойI из соотношения h/hi  1/(1,35  1,45), где h -толщина кольца, hi - толщина втулки по 4; Управляемость транспортного средства не ухудшатся, т.к. в дифференциале не
заложен предварительный или начальный коэффициент блокирования.
Требуемый зазор в зацеплении шестерен, обеспечивается регулировочными шайбами, размещенными между торцами конических втулок и полуосевых шестерен, компенсирующими допуски изготовления элементов дифференциала.
Выполнение посадочной поверхности шейки полуосевой шестерни и соответственно аналогичного по форме внутреннего отверстия втулки обеспечивает удобство сборки и настройки элементов блокирующего устройства, гарантирует надежность работы дифференциала.
В целом предлагаемый дифференциал гарантирует безопасность управления на высоких и средних скоростях движения транспортного средства в любых условиях перемещения.
Предлагаемый дифференциал поясняется чертежами, где: на фиг. 1 схематично показан в разрезе его общий вид; на фиг. 2 - разрез по А - А (на фиг. 1).
Самоблокирующийся дифференциал содержит полый корпус 1, выполненный из двух половин - чаш 2, в которых размещены дифференциальная передача с полуосевыми шестернями 3, сателлиты 4, оси 5 сателлитов, и блокирующее устройство 6. Блокирующее устройство 6 встроено в корпусе 1 и выполнено в виде пары зеркальных конических втулок 7, каждая из которых размещена в ответном гнезде 8 в полости корпуса 1, снабжена регулировочным с эквидистантной конусной поверхностью установочным кольцом 9, размещенным между контактирующими поверхностями корпуса 1 и втулки 7, имеющей посадочное отверстие 10 в виде шестигранника в поперечном сечении, а полуосевые шестерни 3, непосредственно несущие конические втулки 7 с установочными кольцами 9, имеют аналогичные шестигранные посадочные поверхности под них на шейке.
Регулировочные кольца 9 и конические втулки 7 выполнены толщиной, выбранной из соотношения h/hi  1/(1,35 - 1,45), где h - толщина кольца, hi - толщина втулки по наименьшему диаметру d, что обеспечивает нормальное рабочее состояние дифференциала.
5
Для удобства настройки и ремонта между полуосевыми шестернями 3 и корпусом 1 дифференциала, а также между сателлитами 4 и корпусом 1 дифференциала установлены бронзовые или стальные шайбы 11. Шайбы 11, изготовленные из материала, имеющего твердость, меньшую твердости материала полуосевых шестерен 3, сателлитов 4 и корпуса 1 дифференциала, изнашиваются раньше и предохраняют от износа указанные детали дифференциала. Замена шайб 11 позволяет восстановить правильное зацепление полуосевых шестерен 3 и сателлитов 4.
Работа (включение) дифференциала происходит автоматически при увеличении крутящего момента (силы тяги) без рывков, ударов и т.д. Уменьшение степени блокирования происходит также автоматически при уменьшении крутящего момента (сброс газа, переключение на высшую передачу).
Испытание опытного образца предлагаемого дифференциала показали, что при движении транспортного средства в условиях, если оба колеса будут опираться на дорогу с нормальным сцеплением, на каждое ведущее колесо передается одинаковый вращающий момент Мкр. При попадании одного из ведущих колес на скользкий грунт, или зависании его в воздухе, или в любом ином случае движения, присутствующий момент внутреннего трения дифференциала стремится (с разной эффективностью) уравнять угловые скорости вращения колес и одновременно крутящие моменты, повышая Мкр на отстающем колесе.
При средних и высоких скоростях движения транспортного средства Мкр на колесах не является максимальным, т.к. мало передаточное число коробки перемены передач. В этом случае усилия от угла зацепления сателлитов и полуосевых шестерен не достаточно, чтобы создать момент внутреннего трения, превышающий силу сцепления колес с дорогой.
При движении на первой передаче и задним ходом, передаточное число коробки передач является максимальным и вследствие этого на колесо передается максимальный Мкр. В этой ситуации коэффициент блокирования, зависящий только от Мкр, также максимален. i I При малых скоростях движения транспортного средства высокое значение коэффициента блокирования не оказывает значительного влияния на поведение автомобиля, легко корректируется водителем. Дифференциал не будет работать как самоблокирующийся при вывешивании ведущего колеса. Это обусловлено тем, что для сохранения хорошей управляемости на средних скоростях при сложных дорожных условиях в конструкции не заложен начальный коэффициент блокирования, и в этом случае дифференциал работает как «свободный. Заявленный дифференциал по сравнению с известными конструктивно проще, поскольку не содержит пружин, его элементы технологичнее в изготовлении, допускают большие угловые скорости. Дифференциал имеет сравнительно малые размеры, обеспечивает безопасность скоростного движения транспортного средства на скользких дорогах и по бездорожью. Выполнение дифференциала с предлагаемым блокировочным устройством позволяет его использовать на любых видах транспорта: легковых и большегрузныхi автомобилях с повышенной проходимостью и т.д., в передних управляемых ведущих| мостах.i Предлагаемый дифференциал возможно устанавливать в ведущий мост; транспортного средства при его ремонте или модернизации взамен штатного.-. Доработок или изменений деталей моста не требуется. Обслуживание моста с рассматриваемы самоблокирующимся дифференциалом повышенного трения отличается более частой сменой масла. Отличие переднего и заднего моста в обслуживании обусловлено неравными пробегами, т.к. часть времени автомобиль проезжает с отключенными колеснымиi муфтами. Это необходимо учитывать при проведении обслуживания дифференциала1 (но не ступиц, шкворней и т.д.).; Более частая смена масла по сравнению со штатным дифференциалом обусловлена наличием повышенного трения и вследствие износа деталей внутри дифференциала, особенно в первый период так называемой «приработки.
источники ИНФОРМАЦИИ
1.А.С. Литвинов и др. «Шасси автомсбиля, изд. ГНТИ Машиностроительной литературы., М., 1963, с.230-257, (обзор техники; прототип).
2.А.Х. Лефаров. «Дифференциалы автомобилей и тягачей; изд. «Машиностроение, М., 1972, (обзор уровня техники).
3.Патент РФ № 2129232, з. 1999. 04. 11, on. 1999. 04. 20, кл. F 16 И 42/28, «Дифференциал В.П. Демина, (аналог).
4.Патент РФ № 2162974, з. 1999. 03. 22, оп. 2001. 02. 10, кл. F 16 Н 48/30, «Самоблокирующийся дифференциал колесного транспортного средства (аналог).