Самоблокирующаяся муфта свободного хода транспортного средства высокой проходимости

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к конструкции самоблокирующейся муфты свободного хода в составе колесного редуктора транспортного средства высокой проходимости.
Известна модель устройства, кинематически связанного с полуосями, состоящего из наружного кольца и внутреннего кольца, расположенных коаксиально относительно друг к другу, на наружной поверхности внутреннего кольца выполнены пазы, снабженные парами клиньев, выполненных в виде тела вращения. Между наружным кольцом и внутренним кольцом расположено дополнительное кольцо, при чем, пазы внутреннего кольца образуют с дополнительным кольцом сдвоенные клиновидные щели, расположенные друг к другу вершинами своих острых углов. Внутреннее кольцо контактирует через клинья с дополнительным кольцом, причем наружное кольцо контактирует с дополнительным кольцом через соединение типа «шип-паз», а шип установлен в пазу с зазорами, в которых размещены упругие элементы. (Патент на полезную модель RU №155896, МПК7 F16H 48/20, опубликовано 20.10.2015).
Недостатками известной модели являются невысокая надежность конструкции и малый эксплуатационный ресурс. Это обусловлено тем, что клинья в клиновидных щелях за счет упругих элементов находятся в постоянном контакте с промежуточным кольцом. В виду разности крутящего момента между внутренним и промежуточным кольцом клинья подвержены преждевременному износу.
В качестве прототипа рассмотрено устройство, включающее корпус в виде чашки и внутреннее кольцо с расположенными в ней соосно внутренней звездочкой и сухарями, установленными в два ряда и скользящими по поверхности внутренней звездочки, согласно полезной модели внутренняя звездочка выполнена в виде двух частей, каждая из которых в поперечном сечении имеет свою наружную поверхность в форме «храповика», расположенных зеркально относительно друг друга, образуя с чашкой клиновидные щели, в которых расположены сухари. Причем сухари выполнены бочкообразной формы (Патент на полезную модель RU №134269 МПК7 F16H 48/20, опубликовано 10.11.2013 - прототип).
Данная конструкция является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за наиболее близкий аналог (прототип).
Недостатками известной модели, принятой за прототип, являются неодновременность защемления тех или иных клиньев, входящих в пары, в результате, которого образуется жесткое соединение внутреннего и наружного колец и быстрый износ сухарей, имеющих бочкообразную форму. Это обусловлено тем, что сухари в конструкции известного дифференциального механизма, из-за отсутствия ограничителей свободного хода, закатываются в клиновидные щели, где образовывают жесткое соединение внутреннего кольца с наружным кольцом. Кроме того, из-за бочкообразной формы сухарей снижается площадь пятна контакта, что способствует преждевременному износу сухарей.
Технический результат модели самоблокирующейся муфты свободного хода транспортного средства высокой проходимости направлен на повышение надежности устройства и увеличение ресурса транспортного средства повышенной проходимости.
Технический результат модели достигается тем, что в самоблокирующейся муфте, состоящей из ведущего внутреннего барабана и ведомого внешнего барабана, которые расположены коаксиально относительно друг друга, на наружной поверхности ведущего внутреннего барабана выполнены касательные срезы, в касательных срезах расположены цилиндрические ролики, ролики закреплены на кронштейнах, кронштейны входят в пазы сепаратора, и удерживаются упругими элементами; ведущий внутренний барабан контактирует через ролики с ведомым внешнем барабаном, при чем, во время вращения внутреннего ведущего барабана ролики, проскальзывая в касательных срезах по поверхности внутреннего ведущего барабана, входят в защемление с внешним ведомым барабаном; при совершении кронштейном поступательного движения увеличивается расстояние от оси вращения внутреннего ведущего барабана до оси вращения роликов. При замедлении ведущего внутреннего барабана упругие элементы возвращают ролики в исходное положение, муфта отключается.
Новизна технического решения заключается в том, что благодаря закреплению роликов на кронштейны, установленные на сепараторе, имеющие возможность совершения поступательного движения, и удерживаемые упругими элементами, создаются условия для безотказной и надежной работы устройства и, как следствие, обеспечивается надежная работа самоблокирующейся муфты свободного хода и всего транспортного средства.
Установка роликов с кронштейнами на сепараторе упорядочивает работу роликов, исключая возможность защемления отдельных роликов, чем также обеспечивается надежная работа устройства.
Внедрение в конструкцию ведущего внутреннего барабана с касательными срезами на своей поверхности исключает возможность одновременного защемления роликов в обоих направлениях вращения, тем самым исключается возможность заклинивания муфты.
Наличие возможности совершения кронштейном поступательного движения относительно сепаратора, позволяет изменять расстояние от центра оси ведущего внутреннего барабана до центра оси роликов, что является необходимым условием безотказной работы конструкции.
Цилиндрическая форма роликов увеличивает площадь контакта ведущего внутреннего барабана с роликами и роликов с внешним ведомым барабаном, чем увеличивается запас прочности изделия.
Снабжение упругими элементами кронштейнов обеспечивает возврат роликов в исходное положение, тем самым увеличивается ресурс устройства.
Применение данного устройства в составе колесного редуктора транспортного средства высокой проходимости позволяет исключить необходимость применения межколесного дифференциала в составе транспортного средства и при этом улучшить его проходимость.
Анализ предлагаемого решения позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.
Предложение поясняется чертежами, где изображены схема самоблокирующегося дифференциала в составе колесного редуктора транспортного средства высокой проходимости и схемы отдельных узлов конструкции дифференциала.
Предлагаемое устройство содержит:
ведущий внутренний барабан 1 и ведомый внешний барабан 2 (фиг. 1), расположенные коаксиально друг относительно друга. Ведущий внутренний барабан на своей поверхности имеет четыре касательных среза (смотри фиг. 2). На шейку ведущего внутреннего барабана 1 установлен сепаратор 5 и свободно вращается на ней. Сепаратор 5 (фиг. 3) имеет пазы (смотри фиг. 4), в которые входят кронштейны 4, в этих пазах кронштейн 4 имеет возможность совершать поступательное движение относительно сепаратора 5. Между сепаратором 5 и кронштейном 4 установлен упругий элемент 6, выполненный в виде витой пружины. Сепаратор 5 совершает только вращательное движение, ограничение осевого перемещения создается ограничительным кольцом 7. Ведущий внутренний барабан 1 имеет шлицевое соединение с ведомой шестерней 9. Все вращающиеся детали удерживаются в корпусе редуктора 11 подшипниками качения 8. Ведомая шестерня 9 через подшипник качения 8 закреплена на крышке редуктора 10.
Предлагаемая самоблокирующаяся муфта свободного хода транспортного средства высокой проходимости работает следующим образом.
В первоначальный момент движения транспортного средства через ведомую шестерню редуктора 9 на ведущий внутренний барабан 1 поступает крутящий момент (фиг. 1). Ведущий внутренний барабан 1 начинает вращаться. Обладая моментом инерции, ролики 3 начинают закатываться в узкую часть пазов (фиг. 2) и защемляются, образуя жесткое соединение ведущего внутреннего барабана 1 с ведомым внешним барабаном 2 через ролики 3. Сепаратор 5 выполняют разграничивающую функцию - сохраняет размещение кронштейнов 4 под одинаковым углом. Этим достигается синхронное включение и выключение роликов 3 в защемлении, обеспечивая надежную работу устройства. В результате жесткого соединения с ведущим внутренним барабаном 1 внешний ведомый барабан 2 тоже начинает вращаться. За счет срабатывания устройства колесо начинает вращаться.
При движении транспортного средства во время поворота, внешнему по отношению к центру поворота колесу требуется пройти во время поворота более длинный путь, чем колесу, которое расположено ближе к центру поворота. В результате колесо, внешнее по отношению к центру поворота, начинает увеличивать угловую скорость вращения, передавая ее на ведомый внешний барабан 2. Ведомый внешний барабан 2 начинает вращаться быстрее, чем ведущий внутренний барабан 1 муфты. В результате ролики 3 выкатываются из узкой части касательных срезов. Упругие элементы 6 возвращают кронштейны 4 в исходное положение, при этом ролики 3 перестают касаться ведомого внешнего барабана 2, в результате чего исключается случайное закатывание роликов в противоположно расположенную узкую часть клиновидного среза и, соответственно, блокирование муфты. Во время поворота транспортного средства колесо с меньшим радиусом поворота работает в режиме «ведущего», а колесо с большим радиусом поворота работает без скольжения в режиме «ведомого».
При движении транспортного средства задним ходом муфта свободного хода работает аналогично тому, как при движении транспортного средства вперед.
При разворотах транспортного средства задним ходом дифференциал работает аналогично тому, как при разворотах во время движения транспортного средства вперед.
Применение полезной модели позволит: добиться стабильную передачу крутящего момента дифференциалом, исключить случаи нежелательного блокирования устройства при совершении поворота транспортным средством, снизить износ деталей, увеличить долговечность конструкции и увеличить ресурс транспортного средства.