МУФТА БЛОКИРОВКИ МЕЖКОЛЕСНОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛА

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к агрегатам трансмиссии колесных транспортных средств повышенной проходимости.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является передача крутящего момента в автомобилях Вольво, содержащая муфту блокировки дифференциала, состоящая из двух полумуфт, подвижной и неподвижной, содержащая торцевые зубья, отверстие для установки стопорного кольца, паз для вилки включения, внутренние шлицы для установки муфты на вал (Инструкция по эксплуатации «Передачи крутящего момента в автомобилях «Вольво»).
Данное устройство может приводить к самовыключению при высоких моментах из-за отсутствия занижения к основанию зуба, что приводит к износу сухарей вилки блокировки, маленькая площадь контакта зубьев.
Задачей данной полезной модели является создание устройства, позволяющего повысить нагрузочную способность зубьев муфты.
Поставленная задача достигается тем, что муфта блокировки дифференциала состоит из подвижной полумуфты и неподвижной полумуфты, содержит торцевые зубья, отверстие для установки стопорного кольца, паз для вилки включения, внутренние шлицы для установки муфты на чашку дифференциала и полуось, при этом торцевые зубья подвижной и неподвижной части муфты выполнены под углом к оси муфты и параллельно друг к другу, а толщина зубьев уменьшается к основанию.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что торцевые зубья подвижной и неподвижной части муфты выполнены под углом к оси муфты и параллельно друг к другу, а толщина зубьев уменьшается к основанию, позволяет повысить надежность работы муфты блокировки межколесного дифференциала.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:
фиг. 1 - муфта блокировки межколесного дифференциала, вид сверху;
фиг. 2 - подвижная полумуфта в разрезе;
фиг. 3 - подвижная полумуфта, вид общий;
фиг. 4 - муфта блокировки межколесного дифференциала, вид в разрезе;
фиг. 5 - то же, вид в сборе.
Муфта блокировки дифференциала состоит из подвижной полумуфты 1 и неподвижной полумуфты 2, которая содержит торцевые зубья 3, отверстие 4 для установки стопорного кольца 5, паз 6 для вилки включения, внутренние шлицы 7 для установки муфты на чашку 8 дифференциала и полуось 9.
Торцевые зубья 3 полумуфт выполнены по окружности с радиусом, совпадающим с радиусом обрабатывающей фрезы, торцевые зубья подвижной 1 и неподвижной 2 полумуфт находятся под углом к оси муфты и параллельно друг к другу, а толщина зубьев уменьшается к основанию.
Муфта блокировки дифференциала работает следующим образом.
В исходном состоянии между зубьями подвижной полумуфты 1 и неподвижной полумуфты 2 полумуфт имеется зазор, таким образом, чашка 8 дифференциала и полуось 9 вращаются с разной скоростью.
При подаче воздуха в пневмоцилиндр, поршень, преодолевая сопротивление пружины, перемещается до упора в упорный элемент. Зубья подвижной полумуфты 1 и неподвижной полумуфты 2 входят в зацепление, обеспечивая тем самым совместное вращение чашки 8 дифференциала и полуоси 9, блокируя дифференциал. После прекращения подачи воздуха, пружина возвращает муфту в исходное положение, выводя из зацепления зубья подвижной полумуфты 1 и неподвижной полумуфты 2.
Расчет центрирования двух полумуфт производится по следующим формулам.
px
px
Для центрирования двух полумуфт необходимо чтобы реакция F была больше 0 (F>0).
px
p
тр шлиц
тр
x
F=(F-F)⋅sinβ-F-G,⋅(1) где
p
F - сила включения блокировки, действует от пневмоцилиндра.
p
2
F=π⋅r⋅Р r - радиус диафрагмы пневмоцилиндра, Р - давление в пневмосистеме.
тр шлиц
p
F - сила трения в шлицах при перемещении подвижной муфты, направлена в противоположную сторону силе F.
тр шлиц
тр
G
тр
G
G
муфты
F=μ⋅N μ - коэффициент трения скольжения, N - сила нормальной реакции опоры. N=G=m⋅9.81 m - масса муфты.
β - угол наклона торцевых зубьев.
тр
F - трение, возникающее в торцевых зубьях при центрировании одного зубчатого венца относительно другого.
тр
тр
y
py
py
p
F=μ⋅(G+F) F - сила нормальной реакции от силы F.
py
p
тр шлиц
F=(F-F)⋅cosβ
y
G - сила нормальной реакции от веса муфты.
y
G=G⋅sinβ.
x
px
G - сила, составляющая веса муфты G, противодействующая силе F.
x
G=G⋅cosβ.
px
Подставим все значения в формулу (1) и получим окончательное выражение для нахождения F:
px
тр
тр
тр
2
2
F=(π⋅r⋅Р-μ⋅m⋅9.81)⋅sinβ-μ⋅(G⋅sinβ+(π⋅r⋅Р-μ⋅m⋅9.81)-cosβ)-G⋅cosβ.
px
При F>0, полумуфты будут центрироваться.
px
При F<0, для центрирования полумуфт необходимо увеличить угол β.
Чтобы не происходило самовыключения муфты при отсутствии подачи воздуха от пневмоцилиндра, а также для того чтобы разгрузить сухари, исключая их износ необходимо, чтобы силы сопротивления выключению были больше силы действия пружины.
сопр
пр
F>F
сопр
MX
тр
пр
прX
прY
F=F+F; F=F+F
MX
тр
прX
F+F-F>0, где
MX
M
F - составляющая силы F, удерживает муфты от самовыключения.
MX
M
F=F⋅sinϕ
M
F - сила, возникающая от крутящего момента, передаваемого на колеса автомобиля. Зависит от коэффициента сцепления колес с поверхностью.
M
мин
F=М/r
мин
М - минимально возможный передаваемый крутящий момент, при минимальном коэффициенте сцепления колес с поверхностью.
r - плечо действия силы (радиус муфты блокировки).
ϕ - угол наклона замка торцевых зубьев.
тр
F - сила трения, возникающая в торцевых зубьях при скольжении одного зубчатого венца относительно другого.
тр
тр
MY
прY
F=μ⋅(F+F)
тр
μ - коэффициент трения скольжения,
MY
M
F=F⋅cosϕ
прY
пр
F - составляющая силы F.
прY
пр
F=F⋅sinϕ
пр
F - сила действия возвратной пружины.
пр
F=k⋅x
прX
пр
F=F⋅cosϕ
Сводим все значения в окончательную формулу:
M
тр
M
F⋅sinϕ+μ⋅(F⋅cosϕ+k⋅x⋅ sinϕ)- k⋅x⋅ cosϕ>0
Включение блокировки может так же происходить гидравлическим или электрическим способами.
Заявляемое техническое решение позволяет повысить нагрузочную способность зубьев муфты.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.