Дифференциал с автоматической блокировкой колес
DIFFERENTIAL WITH AUTOMATIC WHEEL LOCK

Изобретение относится к машиностроению, а именно к дифференциальным самотормозящимся передачам, включающим червяки со спиральными зубьями, оси которых параллельны, и может быть использовано в автомобилестроении в качестве дифференциалов с автоматической блокировкой колес для привода к ведущим осям и колесам транспортных средств.
Известен дифференциал с автоматической блокировкой колес, обеспечивающий равномерное распределение момента на ведущие оси и колеса транспортного средства двумя параллельными потоками независимо от сцепных условий ведущих колес с дорогой, выбранный заявителем в качестве прототипа, как наиболее близкий по достигаемому результату к заявляемому техническому решению, содержащий установленные в ведущем корпусе две полуоси и устройство передачи вращения от корпуса к полуосям, выполненное из двух соосно расположенных и параллельно соединенных планетарных механизмов (патент 2156902 от 30.03.99, F16H 48/06).
К недостаткам прототипа следует отнести сложность конструкции дифференциала и его недостаточную надежность.
Известен дифференциал, описанный в патенте РФ №38871 по кл. F16H 48/20 и заявке 09.03.2004 г., опубл. 10.07.2004 г. и выбранный в качестве прототипа.
Известный дифференциал с автоматической блокировкой колес содержит установленные в ведущем корпусе две полуоси и устройство передачи вращения от корпуса к полуосям, выполненное в виде двух установленных на полуосях винтов с правыми и левыми винтовыми канавками, взаимодействующими с корпусом посредством замкнутых цепочек шариков, расположенных с возможностью перемещения в выполненных в корпусе взаимосвязанных продольных пазах и возвратных каналах.
При этом количество цепочек шариков, находящихся в контакте с винтами, по меньшей мере три.
Цепочки шариков могут быть замкнуты для каждой пары: продольный паз и возвратный канал или все продольные пазы и возвратные каналы взаимосвязаны между собой для образования единой замкнутой цепи шариков.
Недостатком известного дифференциала является короткий срок его службы, обусловленный следующим.
При работе самоблокирующегося дифференциала с винтовыми шнеками и шариками возникает недостаточно плавное зацепление («закусывание») шарика и ведущего винта (винтового шнека) в канавке крышки, сопровождающееся характерными щелчками. Это приводит к разрушению винтовых шнеков, канавок крышек, каналов корпуса, шариков и выходу из строя дифференциала в целом.
Задачей является повышение долговечности устройства
Поставленная задача решается тем, что в дифференциале с автоматической блокировкой колес, содержащем установленные в закрытом с торцов крышками ведущем корпусе две полуоси и устройство передачи вращения от корпуса к полуосям, выполненное в виде двух установленных на полуосях винтовых шнеков с правыми и левыми винтовыми канавками, взаимодействующими с корпусом и крышками посредством замкнутых цепочек шариков, расположенных с возможностью перемещения в выполненных в корпусе рабочих и возвратных каналах и в полусферических канавках крышек, соединяющих эти каналы, согласно изобретению наружный торец каждого из винтовых шнеков снабжен неразъемно прикрепленной к нему косозубой звездочкой, зубья которой отогнуты в сторону винта с образованием между зубьями участка изогнутой поверхности, соразмерного по длине с диаметром шарика и под которую в каждой из крышек выполнена проточка, диаметр которой больше, чем диаметр винтового шнека.
Наличие на каждом из наружных торцов винтовых шнеков неразъемно прикрепленной к нему косозубой звездочки, зубья которой отогнуты в сторону винтового шнека с образованием между зубьями участка изогнутой поверхности, соразмерного по длине с диаметром шарика и под которую в каждой из крышек выполнена проточка, диаметр которой больше, чем диаметр винтового шнека, обеспечивает «улавливание» отогнутыми к винтовым шнекам зубьями звездочки шариков в канавках крышек и направление их в рабочие каналы. Такая конструкция исключает разрушение винтовых шнеков, канавок крышек, каналов корпуса и шариков.
Заявляемый дифференциал обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как наличие на наружном торце каждого из винтовых шнеков неразъемно прикрепленной к нему косозубой звездочки с зубьями, отогнутыми в сторону винтового шнека с образованием между зубьями участка изогнутой поверхности, соразмерного по длине с диаметром шарика, и выполнение в каждой из крышек проточки, диаметр которой больше, чем диаметр винтового шнека, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.
Заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанными отличительными признаками, обеспечивающими в совокупности заявляемый результат, поэтому он считает, что заявляемый дифференциал соответствует критерию «изобретательский уровень».
Заявляемый дифференциал может найти широкое применение в автомобилестроении, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».
Заявляемый дифференциал с автоматической блокировкой колес содержит установленные в закрытом с торцов крышками ведущем корпусе две полуоси и устройство передачи вращения от корпуса к полуосям. Устройство передачи выполнено в виде двух установленных на полуосях винтовых шнеков с правыми и левыми винтовыми канавками, взаимодействующими с корпусом и крышками посредством замкнутых цепочек шариков, расположенных с возможностью перемещения в выполненных в корпусе рабочих и возвратных каналах и в полусферических канавках крышек, соединяющих эти каналы. При этом наружный торец каждого из винтовых шнеков снабжен неразъемно прикрепленной к нему косозубой звездочкой, зубья которой отогнуты в сторону винтового шнека с образованием между зубьями участка изогнутой поверхности, соразмерного по длине с диаметром шарика, и под которую в каждой из крышек выполнена проточка, диаметр которой больше, чем диаметр винтового шнека.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где показаны на:
- фиг. 1 - общий вид дифференциала в сборе;
- фиг. 2 - вид дифференциала в разрезе;
- фиг. 3 - общий вид корпуса дифференциала;
- фиг. 4 - вид левой крышки дифференциала;
- фиг. 5 - вид правой крышки дифференциала;
- фиг. 6 - вид винтового шнека с наружного торца.
Более подробное описание конструкции дифференциала дано ниже.
Заявляемый дифференциал с автоматической блокировкой колес (фиг. 1 - фиг. 6) содержит ведущий корпус 1, закрытый с торцов левой крышкой 2 с фланцем и правой крышкой 3.
В крышках 2 и 3 выполнены отверстия под полуоси 4 и 5. В центральной части корпуса 1 имеется отверстие, в котором размещено устройство 6 передачи вращения от корпуса 1 к полуосям 4 и 5. Устройство 6 передачи выполнено в виде двух установленных на полуосях 4 и 5 винтовых шнеков 7 и 8 со шлицевыми отверстиями 9 и 10 в них под полуоси 4 и 5 и с правыми и левыми винтовыми канавками 11 и 12 на боковых поверхностях. При этом правый винтовой шнек 8 - это зеркальное исполнение левого шнека 7. Винтовые многозаходные канавки 12 и 11 шнеков 7 и 8 имеют соответственно правое и левое направление. Винтовые канавки 11 и 12 являются многозаходными и имеют полусферическую форму для движения в них шариков 13. На торцевых поверхностях корпуса 1 попарно расположены цилиндрические рабочие каналы 14 и возвратные каналы 15 для потоков движения шариков 13. Канавки 11 и 12 взаимодействуют с ведущим корпусом 1 и крышками 2 и 3, в которых выполнены полусферические канавки 16, посредством замкнутых цепочек шариков 13, расположенных с возможностью перемещения в выполненных в корпусе рабочих каналов 14 и возвратных каналах 15 и в полусферических канавках 16 крышек 2 и 3, соединяющих эти каналы. При этом число винтовых заходов шнеков 7 и 8 равно числу канавок 16 крышек 2 и 3 и количеству пар рабочих каналов 14 и возвратных каналов 15 корпуса 1. Наружный торец каждого из винтовых шнеков 7 и 8 поверх каналов 14 и 15 снабжен неразъемно прикрепленной к нему косозубой звездочкой 17 и 18, зубья 19 которой отогнуты в сторону винтовых шнеков 7 и 8 с образованием между зубьями 19 участка 20 изогнутой поверхности, соразмерного по длине с диаметром шарика 13. Под звездочки 17 и 18 в каждой из крышек 2 и 3 выполнена проточка 21, 22, диаметр которой больше, чем диаметр винтового шнека 7 или 8.
Дифференциал используется следующим образом.
Дифференциал Волосникова с автоматической блокировкой колес (дифференциал автоблокирующийся Волосникова, сокращенно «ДАВ») является разновидностью винтового дифференциала и предназначен для обеспечения тягой колес ведущих мостов, в которых происходит проскальзывание одного из колес ведущих мостов с опорной поверхностью. Он может устанавливаться в качестве как межколесного дифференциала, так и межосевого дифференциала.
Перераспределение крутящих моментов в ДАВ между колесами и осями автомобиля достигается за счет трения между элементами дифференциала.
Рассматриваемый дифференциал способен передавать большую часть крутящего момента (до 80%) небуксующему колесу и небуксующему мосту.
Дифференциал устанавливается вместо штатного конического дифференциала с сателлитами без дополнительных переделок.
Фланец левой крышки 2 дифференциала крепится болтами к ведомой шестерне главной передачи ведущего моста автомобиля (на чертежах не показано).
Левый и правый винтовые шнеки 7 и 8 соединяются шлицами с полуосями 4 и 5 левого и правого колеса соответственно.
При прямолинейном движении автомобиля, при равенстве коэффициентов сцепления у ведущих колес и одинаковой нагрузке на них дифференциал распределяет моменты в равном соотношении.
Но при снижении силы сцепления одного из колес и возникновении первых признаков к его пробуксовке, силы трения, возникающие между деталями механизма, не дают этому колесу раскрутиться (забуксовать) и передают дополнительный момент на небуксующее колесо. Силы трения возникают между винтовыми шнеками 7 и 8 и шариками 13, между шариками 12 и каналами 14 и 15 корпуса 1, между шариками 13 и канавками 16 в крышках 2 и 3.
При повороте автомобиля на колесо, движущееся по внутреннему радиусу, сопротивление увеличивается. Происходит перераспределение крутящего момента в дифференциале, шарики 13 вместе с винтовыми шнеками 7 и 8 приходят в движение и колеса вращаются с разной скоростью, не препятствуя маневру.
Отогнутые в сторону винтовых шнеков 7 и 8 зубья 19 косых звездочек 17 и 18 обеспечивают «улавливание» шариков 13 в полусферических канавках 16 крышек 2 и 3 и направление их в рабочие каналы 14. Такая конструкция исключает разрушение винтовых шнеков 7 и 8, канавок 16 крышек 2 и 3, рабочих каналов 14 и возвратных каналов 15 корпуса 1 и самих шариков 13.
В сравнении с прототипом заявляемый дифференциал имеет более долгий срок службы.