Дифференциал повышенного трения (варианты)

 

Использование: относится к автотракторостроению, в частности к дифференциалам повышенного трения внедорожных многоприводных автомобилей и тракторов. Сущность: целью изобретения является повышение стабильности и симметричности блокирующих свойств дифференциала путем обеспечения точности задания усилий упругих элементов при одновременной простоте изготовления, сборки дифференциала, увеличении долговечности и расширении эксплуатационных возможностей дифференциала. Дифференциал повышенного трения содержит корпус, крестовину с коническими сателлитами, выходные полуосевые валы и связанные с ними торцовыми кулачками полуосевые шестерни. Между корпусом и полуосевыми шестернями расположены фрикционные дисковые муфты, ведущие диски которых связаны с корпусом, а ведомые - с полуосевыми шестернями. Ближние к полуосевым шестерням диски опираются на упоры корпуса. Дифференциал повышенного трения отличается от известных тем, что в проточках корпуса на полуосевых валах установлены упругие пружинные пакеты, каждый из которых содержит комплект предварительно сжатых упругих элементов, установленных в стакане и опирающихся на связанный со стаканом пазами и стопорным кольцом подвижный диск. Подвижный диск входит в проточку ближайшего к корпусу диска и взаимодействует через него с пакетом дисков, установленным с зазором относительно корпуса, и полуосевой шестерней, либо только с пакетом дисков. При этом полуосевая шестерня взаимодействует с упором полуосевого вала. 2 с.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве дифференциала повышенного трения внедорожных многоприводных автомобилей и тракторов.

Известны дифференциалы повышенного трения, содержащие корпус, полуосевые шестерни, зацепленные с сателлитами, размещенными на крестовине корпуса. Комплекты ведущих дисков связаны с корпусом, а комплекты ведомых дисков связаны с полуосевыми шестернями. Между корпусом и дисками установлены упругие элементы (1,2,3).

Эти дифференциалы обеспечивают возможность получения только одной характеристики блокирующих свойств: в них либо с ростом крутящего момента Мо на корпусе момент трения Mr уменьшается (фиг.1), либо с ростом крутящего момента на корпусе момент трения остается постоянным (фиг.2). В связи с вышеуказанным для машин, предназначенных для различных условий эксплуатации, необходимо применять существенно различающиеся конструкции дифференциалов повышенного трения.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является дифференциал повышенного трения, содержащий корпус, крестовину с сателлитами, выходные полуосевые валы и связанные с ними торцовыми кулачками полуосевые шестерни, находящие в зацеплении с коническими сателлитами. Между корпусом и полуосевыми шестернями расположены фрикционные дисковые муфты, ведущие диски которых связаны с корпусом, а ведомые с полуосевыми шестернями (4).

Введение в дифференциале дополнительных блокирующих устройств-кулачков - позволяет увеличить силы, сжимающие муфты, и тем самым, повысить блокирующие свойства дифференциала, т.е. его эффективность, поскольку это повышает проходимость машины. В разработанной и изготовленной по такой схеме конструкции дифференциала коэффициент блокировки составил 4,4.

Недостатком конструкции этого дифференциала является то, что он обеспечивает возможность получения только характеристики блокирующих свойств I, показанной на фиг. 1 и 2. Последнее достигается тем, что с появлением и возрастанием крутящего момента на корпусе дифференциала появляются и увеличиваются осевые силы конического зацепления и осевые силы кулачков, которые сжимают муфты, увеличивая в них момент трения. В дифференциале - прототипе не обеспечивается характеристика II, показанная на фиг.1, при которой момент трения дифференциала уменьшается при увеличении крутящего момента на его корпусе, и характеристика III, показанная на фиг.2, при которой момент трения остается постоянным при увеличении крутящего момента на корпусе дифференциала.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи по созданию конструкции дифференциала повышенного трения с улучшенными блокирующими свойствами и расширенными эксплуатационными возможностями путем получения в дифференциале блокирующих моментов с различными характеристиками.

Решение поставленной задачи по первому варианту достигается тем, что в дифференциале повышенного трения, содержащем корпус, крестовину с коническими сателлитами, выходные полуосевые валы, установленные на последних с возможностью осевых перемещений и связанные с ними торцовыми кулачками полуосевые шестерни, находящиеся в зацеплении с сателлитами, и расположенные между корпусом и полуосевыми шестернями фрикционные дисковые муфты, ведущие диски которых связаны с корпусом, а ведомые с полуосевыми шестернями, в корпусе дифференциала выполнены расточки, в которых расположены упругие пружинные пакеты, выполненные в виде комплекта предварительно сжатых упругих элементов, установленных с стаканах с продольными пазами в стенках, размещенных в упомянутых расточках корпуса и опирающихся на дно стаканов и подвижные диски, снабженные выступами, посредством которых они установлены в пазах стаканов, и зафиксированные в стаканах стопорными кольцами, корпус дифференциала снабжен упорами, фрикционные дисковые муфты установлены с зазором относительно корпуса, при этом ближние к полуосевым шестерням диски муфт опираются на упоры корпуса, а подвижные диски одновременно на фрикционные дисковые муфты и полуосевые шестерни.

Решение поставленной задачи по второму варианту достигается тем, что в дифференциале повышенного трения, содержащем корпус, крестовину с коническими сателлитами, выходные полуосевые валы, установленные на последних с возможностью осевых перемещений и связанные с ними торцовыми кулачками полуосевые шестерни, находящиеся в зацеплении с сателлитами, и расположенные между корпусом и полуосевыми шестернями фрикционные дисковые муфты, ведущие диски которых связаны с корпусом, а ведомые с полуосевыми шестернями, в корпусе дифференциала выполнены расточки, в которых расположены упругие пружинные пакеты, выполненные в виде комплекта предварительно сжатых упругих элементов, установленных в стаканах с продольными пазами в стенках, размещенных в упомянутых расточках корпуса, и опирающихся на дно стаканов и подвижные диски, снабженные выступами, посредством которых они установлены в пазах стаканов, и зафиксированные в стаканах стопорными кольцами, корпус дифференциала снабжен упорами, фрикционные диски муфты расположены с зазором относительно корпуса, при этом ближние к полуосевым шестерням диски муфт опираются на упоры корпуса, полуосевые шестерни зафиксированы от осевого смещения упорами, расположенными на полуосевых валах, а подвижные диски опираются только на фрикционные дисковые муфты.

Объединение двух технических решений в одну заявку связано с тем, что оба они решают одну и ту же задачу создание конструкции дифференциала повышенного трения с улучшенными блокирующими свойствами и расширенными эксплуатационными возможностями принципиально одним и тем же путем.

Конструктивное исполнение упругого элемента в виде комплекта предварительно сжатых упругих элементов (пружинный пакет) позволяет осуществлять его сборку отдельно до сборки дифференциала, т.е. предварительно собранные упругие элементы (пружинные пакеты) являются в отличие от прототипа подузлами одного узла дифференциала. Поэтому после сборки пружинных пакетов дальнейшая сборка механизма осуществляется как обычного конического с дисковыми муфтами.

При предварительной сборке пружинного пакета обеспечивается возможность контроля сжатия упругих элементов. Подбор пакетов с одинаковой приведенной жесткостью для одного дифференциального механизма позволяет компенсировать погрешности изготовления и обеспечить тем самым стабильность и симметричность блокирующих свойств.

Упрощается сборка дифференциала, поскольку в процессе ее не нужно следить за взаимным расположением деталей, на которые опираются упругие элементы.

Наличие в пружинном пакете комплекта упругих элементов (винтовых пружин) одного типоразмера дает широкие возможности для регулированияначальных моментов M^н_rⁱ (фиг. 3 и 4). Устанавливая в пружинный пакет комплект, состоящий из разного количества упругих элементов одного типоразмера, можно получать семейство характеристик блокирующих свойств дифференциала с различными моментами M^н_rⁱ, что расширяет эксплуатационные возможности дифференциала.

Кроме указанного, взаимодействие подвижного диска предварительно сжатого упругого пружинного пакета либо с пакетом дисков и полуосевой шестерней, либо только с пакетом дисков, когда полуосевая шестерня опирается на упор полуосевого вала, позволяет расширить эксплуатационные возможности дифференциала, поскольку указанные варианты взаимодействия обеспечивают две различные по типу характеристики блокирующих свойств дифференциала.

Наличие упоров на полуосевом валу позволяет создавать постоянный момент трения в дисковой муфте.

Кроме указанного, взаимодействие подвижного диска предварительно сжатого упругого пружинного пакета либо с пакетом дисков и полуосевой шестерней, либо только с пакетом дисков, когда полуосевая шестерня опирается на упор полуосевого вала, позволяет расширить эксплуатационные возможности дифференциала, поскольку указанные варианты взаимодействия обеспечивают две различные по типу характеристики блокирующих свойств дифференциала.

Наличие упоров на полуосевом валу позволяет создать постоянный момент трения в дисковой муфте.

Наличие указанного зазора между корпусом и пакетом дисков обеспечивает гарантированное прижатие дисков к упорам корпуса и возможность получения обеих характеристик блокирующих свойств.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что предлагаемый дифференциал повышенного трения по первому варианту отличается тем, что в корпусе дифференциала выполнены расточки, в конструкцию введены упругие пружинные пакеты, выполненные в виде комплекта предварительно сжатых упругих элементов, установленных в стаканах с продольными пазами в стенках, размещенных в упомянутых расточках корпуса и опирающихся на дно стаканов и подвижные диски, снабженные выступами, посредством которых они установлены в пазах стаканов, и зафиксированные в стаканах стопорными кольцами, корпус дифференциала снабжен упорами, фрикционные дисковые муфты установлены с зазором относительно корпуса, при этом ближние к полуосевым шестерням диски муфт опираются на упоры корпуса, а подвижные диски одновременно на фрикционные дисковые муфты и полуосевые шестерни.

Предлагаемый дифференциал повышенного трения по второму варианту отличается тем, что в корпусе дифференциала выполнены расточки, в конструкцию введены упругие пружинные пакеты, выполненные в виде комплекта предварительно сжатых упругих элементов, установленных в стаканах с продольными пазами в стенках, размещенных в упомянутых расточках корпуса и опирающихся на дно стаканов и подвижные диски, снабженные выступами, посредством которых они установлены в пазах стаканов, и зафиксированные в стаканах стопорными кольцами, корпус дифференциала снабжен упорами, фрикционные дисковые муфты расположены с зазором относительно корпуса, при этом ближние к полуосевым шестерням диски муфт опираются на упоры корпуса, полуосевые шестерни зафиксированы от осевого смещения упорами, расположенными на полуосевых валах, а подвижные диски опираются только на фрикционные дисковые муфты.

На фиг.1 и фиг.2 показаны характеристики блокирующих свойств, обеспечиваемые аналогами; на фиг. 3 и 4 характеристики, обеспечиваемые предлагаемым дифференциалом; на фиг. 5 продольный разрез дифференциала; на фиг.6 и 7 конструкции узла дисковой муфты дифференциала для получения уменьшающихся и постоянных моментов трения в дифференциале соответственно.

Дифференциал содержит корпус 1 и опирающиеся на него сжатые предварительно упругие пружинные пакеты, состоящие из стакана 2, подвижного диска 3, стопорного кольца 4 и упругих элементов 5 (цилиндрических винтовых пружин), пакеты 6 фрикционных дисковых муфт, крестовину 7 с сателлитами 8, находящимися в зацеплении с полуосевыми шестернями 9, на торцовых сторонах которых со стороны зубчатого зацепления выполнены кулачки 10, зацепленные с кулачками опирающихся друг на друга полуосевых валов 11 дифференциала.

В крайних дисках 12, соединенных шлицами с корпусом, выполнены внутренние проточки под установку упругих пружинных пакетов и их подвижных дисков 3. Предварительно собранные упругие пружинные пакеты установлены в проточках корпуса 1 дифференциала и крайних дисков 12 с предварительным сжатием, при этом дисковые муфты 6 прижаты подвижным диском упругого пружинного пакета через ближайший к корпусу диск 12 к упорам 13 корпуса (например, стопорными кольцам). В таком случае в муфтах дисков имеется начальный момент трения, а между корпусом и ближайшим к корпусу диском 12 гарантированный зазор 14.

Для варианта (Б) получения в дифференциале постоянного момента трения на полуосевых валах 11, кроме того, имеются упоры (например, стопорные кольца) для взаимодействия с малыми торцами полуосевых шестерен.

Дифференциал в варианте А (фиг.6) обеспечения уменьшающегося момента трения работает следующим образом. С подведением и увеличением крутящего момента на корпусе 1 возрастающие осевые составляющие сил конического зацепления и кулачков через полуосевые шестерни 9 будут воздействовать на подвижные диски 3 упругих пружинных пакетов и сжимать в них упругие элементы 5. При этом подвижные диски 3 пружинных пакетов, отходя на величину зазора 14 и упираясь в стенки корпуса 1, будут освобождать сжатые предварительно диски муфт и тем самым уменьшать момент трения в них. Наличие зазора 13 обеспечивает при сжатии упругих элементов 2 в пружинных пакетах нулевой момент трения в дисковых муфтах, а его относительная малость (до 0,5 мм) не уменьшит долговечности конического зацепления.

В конструкции узла дисковой муфты, выполненный по варианту Б (фиг.7), осевые силы конического зацепления и кулачков через полуосевые шестерни будут восприниматься упорами 15 полуосевого вала 11. Таким образом, момент трения в дисковых муфтах будет оставаться постоянным. Наличие зазора 16 обеспечивает гарантированное сжатие упругих элементом пакета 6 фрикционных дисков по мере их износа в процесса эксплуатации.

Отметим также, что при отсутствии в предлагаемом дифференциале повышенного трения упругих пружинных пакетов будет обеспечиваться характеристика блокирующих свойств I (фиг.1 и 2), обеспечиваемая прототипом.

Формула изобретения

1. Дифференциал повышенного трения, содержащий корпус, крестовину с коническими сателлитами, выходные полуосевые валы, установленные на них с возможностью осевых перемещений и связанные с ними торцевыми кулачками полуосевые шестерни, находящиеся в зацеплении с сателлитами, и расположенные между корпусом и полуосевыми шестернями фрикционные дисковые муфты, ведущие диски которых связаны с корпусом, а ведомые с полуосевыми шестернями, отличающийся тем, что в корпусе дифференциала выполнены расточки, в которых расположены упругие пружинные пакеты, выполненные в виде комплекта предварительно сжатых упругих элементов, установленных в стаканах с продольными пазами в стенках, размещенных в упомянутых расточках корпуса, и опирающихся на дно стаканов и подвижные диски, снабженные выступами, посредством которых они установлены в пазах стаканов, и зафиксированные в стаканах стопорными кольцами, корпус дифференциала снабжен упорами, фрикционные дисковые муфты установлены с зазором относительно корпуса, при этом ближние к полуосевым шестерням диски муфт опираются на упоры корпуса, подвижные диски одновременно на фрикционные дисковые муфты и полуосевые шестерни.

2. Дифференциал повышенного трения, содержащий корпус, крестовину с коническими сателлитами, выходные полуосевые валы, установленные на них с возможностью осевых перемещений и связанные с ними торцевыми кулачками полуосевые шестерни, находящиеся в зацеплении с сателлитами, и расположенные между корпусом и полуосевыми шестернями фрикционные дисковые муфты, ведущие диски которых связаны с корпусом, а ведомые с полуосевыми шестернями, отличающийся тем, что в корпусе дифференциала выполнены расточки, в которых расположены упругие пружинные пакеты, выполненные в виде комплекта предварительно сжатых упругих элементов, установленных в стаканах с продольными пазами в стенках, размещенных в упомянутых расточках корпуса, и опирающихся на дно стаканов и подвижные диски, снабженные выступами, посредством которых они установлены в пазах стаканов, и зафиксированные в стаканах стопорными кольцами, корпус дифференциала снабжен упорами, фрикционные дисковые муфты расположены с зазором относительно корпуса, при этом ближние к полуосевым шестерням диски муфт опираются на упоры корпуса, полуосевые шестерни зафиксированы от осевого смещения упорами, расположенными на полуосевых валах, а подвижные диски опираются только на фрикционные дисковые муфты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7