ВОЛНОВОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к автомобилестроению и может быть использована в дифференциальных приводах колесных транспортных средств, с возможностью автоматической блокировки колес.
По патенту RU 2044942 известен дифференциал транспортного средства, содержащий корпус, установленные в нем полуосевые шестерни, размещенные на соосных полуосях со смещением одна относительно другой, при этом одна полуосевая шестерня связана с корпусом, отличающийся тем, что другая полуосевая шестерня выполнена с венцом, находящимся в зацеплении с внутренним венцом, закрепленным в корпусе, и установлена с возможностью вращения на оси, жестко закрепленной на полуоси, другая полуосевая шестерня, жестко закрепленная на полуоси, выполнена с внутренним зубчатым венцом с возможностью зацепления полуосевой шестерней, при этом оси этих шестерен расположены по разные стороны от оси полуосей.
Недостатками известного дифференциала являются:
- неравномерность распределения момента на ведущие колеса;
- увеличение частоты вращения одного из колес при приложении момента к корпусу может вызвать буксование колеса при разных условиях сцепления с дорогой. Следовательно, более вероятен износ и поломка дифференциала.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является выбранный в качестве прототипа, известный по патенту RU 2125673 механизм распределения мощности для привода ведущих осей и колес транспортного средства, содержащий размещенные соосно друг другу два планетарных зубчатых редуктора, водила сателлитов, либо солнечные шестерни выполняют роли полуосевых элементов.
Недостатками прототипа являются:
- сложность конструкции;
- недостаточная прочность и надежность конструкции.
Техническим результатом заявленной полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно:
- упрощение конструкции;
- повышение прочности и надежности конструкции.
Технический результат достигается тем, что в волновом дифференциале транспортного средства, содержащем приводной корпус, в котором соосно друг другу размещены два редуктора, согласно полезной модели, используются два волновых редуктора с промежуточными телами качения (шарики, ролики). Венец одного волнового редуктора и сепаратор другого волнового редуктора выполнены заодно с приводным корпусом, а сепаратор одного редуктора и венец другого редуктора выполнены как одна деталь.
При этом, полуосевые элементы (генераторы волновых редукторов) кинематически связываются и получают возможность вращаться только в противоположных направлениях.
Тела качения (шарики, ролики) известны, как самые прочные детали в механике. В процессе работы волнового дифференциала, тела качения (шарики, ролики) расклиниваются между венцом и генератором, и момент мощности передается всеми телами качения одновременно, в отличие от планетарного зубчатого редуктора, где момент мощности передается лишь несколькими зубьями, через сателлиты.
Применение в заявленном дифференциале волновых редукторов с промежуточными телами качения (шарики, ролики):
Существенно упрощает его конструкцию,
Увеличивает прочность и долговечность этого устройства,
Повышает КПД самоблокирования.
При производстве заявленного волнового дифференциала нет необходимости в трудоемком изготовлении эвольвентных зубчатых шестерен внутреннего зацепления. Не требуются и сложных зуборезных станков, как для планетарного зубчатого редуктора.
Все детали волнового дифференциала выполняются на типовых станках общего машиностроения. Производство тел качения (шариков, роликов) хорошо отлажено в шарикоподшипниковой индустрии.
При изготовлении и сборке узла используется и меньшее количество отдельных деталей.
Все перечисленные обстоятельства значительно упрощают изготовление и сборку заявленного устройства.
Габариты устройства в этом случае не превышают размеров стандартного (классического) дифференциала, применяемого в настоящее время, что легко решает проблему замены и установки волнового дифференциала в любой автомобиль.
Момент на ведущие колеса передается главной передачей, вращающей корпус через фланец, за счет большого передаточного отношения волновых редукторов.
В управлении коэффициентом (степенью) автоматического блокирования волнового дифференциала участвует разность (неравномерность) сил сцепления ведущих колес с дорогой, а не разность скоростей вращения ведущих колес.
Это является положительным фактором, недостижимым для других, даже электронных, автоматических блокирующих устройствами.
Т.е. налицо четкая обратная связь с поверхностью дороги, автоматического волнового дифференциала, через ведущие колеса транспортного средства.
Таким образом:
При движении транспортного средства, передача момента силы на ведущие колеса, в неблагоприятных дорожных условиях, постоянно изменяется в соответствии с изменениями коэффициента сцепления ведущих колес с поверхностью дороги и всегда устанавливается оптимально.
При утрате контакта с дорогой одного либо обоих ведущих колес, дифференциал мгновенно блокируется и вращение (буксование) ведущих колес всегда происходит синхронно (равномерно). Внутреннее вращение деталей волнового дифференциала прекращается, следовательно, прекращается и его износ.
Процесс блокирования и разблокирования (дифференциация) устройства происходит дискретно и очень быстро. Таким образом, можно говорить об обратной связи устройства с дорогой, по которой движется транспортное средство. Все это делает автомобиль устойчивым и проходимым по любым сложным дорогам.
При торможении двигателем, самоблокирование волнового дифференциала улучшает эффективную безопасность торможения транспортного средства.
Максимальное КПД блокирования не позволяет деталям перемещаться относительно друг друга с большой скоростью. Это исключает интенсивный разогрев, износ и поломку механизма при любом буксовании транспортного средства.
Пример конкретного применения заявленного дифференциала приведен в акте испытаний от 12.09.2008 (акт прилагается). В процессе испытаний автомобилем пройдено до 22 тыс.км. На основании полученных данных комиссия пришла к заключению, что использование заявленного дифференциала позволяет повысить безопасность и эксплуатационные качества автомобиля.
Сущность полезной модели поясняется рисунками:
На рис.1 изображен продольный разрез А-А волнового дифференциала колесного транспортного средства.
На рис.2 изображен поперечный разрез Б-Б волнового дифференциала колесного транспортного средства.
Волновой дифференциал транспортного средства, содержащий приводной корпус 1, в котором соосно друг другу размещены два волновых редуктора 2 и 3, на телах качения 4 (шарики, ролики), венец 5 одного редуктора 2 и сепаратор 6 другого редуктора 3 выполнены заодно с приводным корпусом 1, а сепаратор 7 одного редуктора 2 и венец 8 другого редуктора 3 выполнены как одна деталь.
При прямолинейном движении транспортного средства по хорошей дороге, вращение от ведущего корпуса, соединенного с венцом одного волнового редуктора и сепаратором другого волнового редуктора, через (шарики, ролики) контактирующие с эксцентрическими полуосевыми элементами, передается на полуоси автомобиля и далее на ведущие колеса, обеспечивая им одинаковую угловую скорость.
При повороте автомобиля или попадании одного из ведущих колес транспортного средства на неровности дороги, колеса, а следовательно, и полуоси с полуосевыми элементами стремятся вращаться с разными угловыми скоростями.
Шарики начинают перемещаться по внутренним поверхностям зубьев, венцов волновых редукторов (описанных совокупностью гипоциклоид), в противоположные стороны. Волновой дифференциал разблокируется, не препятствуя повороту транспортного средства.
При попадании какого-либо ведущего колеса на скользкий участок дороги, происходит снижение его сцепления с дорогой, (шарики, ролики) в устройстве расклиниваются, зажимая полуосевой элемент, дифференциал блокируется и автоматически передает мощность на то колесо, у которого лучшее сцепление с дорогой. Автомобиль продолжает движение без пробуксовывания.
При движении транспортного средства, как вперед, так и назад, устройство безупречно работает как обычный дифференциал (классической) схемы, не мешающий управлению и поворотам.
Улучшилась проходимость транспортного средства по бездорожью и его надежность при езде в непогоду. Повысилась безопасность и устойчивость движения в гололедицу, особенно на поворотах. За счет оптимального распределения тягового усилия между ведущими колесами, транспортное средство перестало юзить на скользких дорогах.