САМОБЛОКИРУЮЩИЙСЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛ СВОБОДНОГО ХОДА
FREEWHEEL SELF-LOCKING DIFFERENTIAL

Изобретение относится к машиностроению, в частности дифференциальным передачам передних ведущих мостов колесных тракторов, а так же может быть использовано в качестве дифференциала колесных автомобилей и других транспортных средств.
Известен самоблокирующийся дифференциал свободного хода [1], содержащий ступицу ведомой шестерни и корпус, в котором установлены полуосевые обоймы, имеющие на торцовых поверхностях упоры, втулку, заключенную между обоймами, на наружной поверхности которой выполнены диаметрально расположенные пазы, в которых с тангенциальным зазором размещены хвостовики собачек, расположенных на осях и установленных своими концами в частях корпуса подвижно в осевом направлении.
Недостатком такой конструкции является нечеткое срабатывание собачек на больших скоростях, происходящее вследствие слабого прижатия их к торцовым выступам полуосевых обойм, из-за появления на больших скоростях вращения сил трения, возникающих от центробежных сил, препятствующих перемещению осей собачек вдоль оси и прижатию собачек к торцевым упорам полуосевых обойм. Увеличение же постоянно действующих осевых сил за счет пружин при небольших оборотах дифференциала влечет за собой повышение износа как упоров полуосевых обойм, так и хвостовиков собачек.
Известен самоблокирующийся дифференциал свободного хода [2], который представляет собой установленную на подшипниках в корпусе моста сдвоенную храповую обгонную муфту двойного действия и содержит корпус дифференциала с ведомой шестерней центральной передачи, в расточках которого установлены храповики, подпружиненные оси с имеющимися на их торцах по одному основному эксцентричному выступу и собачки, шарнирно установленные на осях и взаимодействующие с неподвижным диском, установленным в корпусе моста.
Недостатком известной конструкции самоблокирующегося дифференциала свободного хода является отсутствие возможности торможения двигателем.
В основу предлагаемого технического решения поставлена задача передачи тормозного момента от центральной передачи на передние колеса транспортного средства при торможении.
Техническим результатом реализации поставленной задачи является возможность принудительной блокировки храповых механизмов дифференциала переднего моста и включения передних колес в процесс торможения. Это позволяет повысить эффективность торможения за счет использования 100% сцепного веса транспортного средства и безопасность при торможении на крутых спусках.
Поставленная задача решается тем, что самоблокирующийся дифференциал свободного хода представляет собой установленную на подшипниках в корпусе моста сдвоенную храповую обгонную муфту двойного действия. Дифференциал содержит корпус с ведомой шестерней центральной передачи, в расточках которого установлены храповики и подпружиненные оси с закрепленными на них собачками. Оси имеют на торцах по одному основному эксцентричному выступу, взаимодействующему с неподвижным диском, установленным в корпусе моста, и диаметрально противоположно расположенному относительно основного выступа дополнительному выступу. В корпусе моста установлен дополнительный диск, имеющий возможность перемещаться в осевом направлении с помощью поводков и воздействовать на дополнительные выступы.
Новым в данной конструкции является то, что оси имеют на торцах по одному дополнительному выступу, расположенному диаметрально противоположно относительно основного эксцентричного выступа. В корпусе моста установлен диск, который имеет возможность перемещаться в осевом направлении с помощью поводков и воздействовать на дополнительные выступы.
Конструкция самоблокирующегося дифференциала свободного хода поясняется следующими чертежами.
На фиг.1 изображен самоблокирующийся дифференциал свободного хода. На фиг.2 изображена работа дифференциала в режиме самоблокировки. На фиг.3 изображено сечение В-В на фиг.2. На фиг.4 изображена работа дифференциала в режиме принудительной блокировки. На фиг.5 изображено сечение Г-Г на фиг.4.
Самоблокирующийся дифференциал свободного хода представляет собой сдвоенную обгонную муфту храпового типа двойного действия, установленную в корпусе моста 1 на подшипниках 2. Ведомая шестерня 3 закреплена на корпусе муфты 4, который имеет расточки с установленными в них храповиками 5. Храповики 5 имеют пазы на наружных поверхностях и соединены с полуосями 6 передних колес. Оси 7 установлены в расточках корпуса муфты 4 и имеют на своих торцах основной «А» и дополнительный «Б» выступы, расположенные эксцентрично и диаметрально противоположно друг относительно друга. На осях 7 установлены собачки 8 с упорами, качающиеся вместе с осями 7. Пружины 9 постоянно прижимают оси 7 основными эксцентричными выступами «А» к неподвижному диску 10, закрепленному на корпусе 1. В расточках корпуса моста 1 установлены поводки 11, которые могут перемещаться в осевом направлении вместе с закрепленным на них диском 12 и, с помощью пружин 13, прижимают диск 12 к неподвижному диску 10.
Предлагаемое конструктивное решение позволяет использовать дифференциал в двух режимах работы: в режиме самоблокировки и в режиме принудительной блокировки.
В режиме самоблокировки ведомая шестерня 3 с корпусом муфты 4 вращается относительно корпуса моста 1. За счет силы трения основных эксцентричных выступов «А» о неподвижный диск 10, оси 7 поворачиваются вместе с собачками 8. При этом упоры собачек 8 заходят в наружные пазы храповиков 5 одной или другой стороной, в зависимости от направления вращения корпуса муфты 4.
1
2
При этом, если угловая скорость вращения ω ведомой шестерни 3 с корпусом муфты 4 больше скорости вращения ω храповиков 5, упоры собачек 8 входят в наружные пазы храповиков 5 и упираются в их выступы (Фиг.3). При этом храповики 5 блокируются и передают крутящий момент от ведомой шестерни 3 через полуоси 6 на ведущие колеса.
1
2
Если угловая скорость вращения ω ведомой шестерни 3 с корпусом муфты 4 меньше скорости вращения ω храповиков 5, выступы на храповиках 5 выталкивают из наружных пазов упоры собачек 8. При этом храповики 5 с полуосями 6 имеют возможность свободно вращаться относительно ведомой шестерни 3.
В режиме принудительной блокировки при торможении происходит перемещение в осевом направлении поводков 11 и сжатие пружин 13. В результате этого диск 12, закрепленный на поводках 11, так же перемещается в осевом направлении и нажимает на дополнительные выступы «Б». При этом оси 7, сжимая пружины 9, утапливаются в расточки корпуса муфты 4, а основные выступы «А» отходят от неподвижного диска 10. В результате отсутствия контакта основных выступов «А» с неподвижным диском 10 и действия силы трения между дополнительными выступами «Б» и диском 12, оси 7 с собачками 8 поворачиваются в обратную сторону и вводят упоры собачек 8 в наружные пазы храповиков 5.
2
1
При этом, если угловая скорость вращения ω храповиков 5 больше угловой скорости вращения ω ведомой шестерни 3 с корпусом муфты 4, выступы на храповиках 5 воздействуют на упоры собачек 8, храповики 5 блокируются и передают тормозной момент от ведомой шестерни 3 с корпусом муфты 4 на полуоси 6, что приводит к торможению передних колес (Фиг.5).
Таким образом, при принудительном включении блокировки дифференциала осуществляется жесткая кинематическая связь полуосей 6 с центральной передачей, что позволяет использовать передние колеса при торможении двигателем.
Механизм управления принудительной блокировкой дифференциала сблокирован с механизмом управления тормозами транспортного средства и может быть механическим, гидравлическим, электрическим и т.п.
Источники информации
1. SU, №479670, МПК В60K 17/20, опубл. 03.08.1975. (№29).
2. Руководство по эксплуатации 310, 320, ПО «Минский тракторный завод», 1998 (Прототип).