Самоблокирующийся дифференциал транспортного средства

Изобретение относится к транспортным средствам и может быть использовано в дифференциальных приводах транспортных средств, выполненных с возможностью автоматической блокировки колес. Самоблокирующийся дифференциал содержит приводной корпус с крышками, в котором соосно друг другу размещены связанные с полуосями полуосевые элементы. Полуосевые элементы имеют на внешней поверхности винтовые канавки противоположного направления спирали, нечетное количество тел качения в виде шариков, один замкнутый канал, содержащий вскрытую для погружения сегментов шариков в винтовые канавки полуосевых элементов рабочую канавку, выполненный в размер диаметра шарика продольный возвратный канал, соединенные переходными каналами, выполненными в крышках приводного корпуса. Внешняя сторона переходных каналов в продольном сечении выполнена с радиусом 1,25 диаметра шарика, а стенка их на выходе в зону соединения с возвратным каналом содержит прямолинейный участок. В крышках выполнена проточка в размер рабочей канавки и для расположения винтовых канавок полуосевых элементов в зоне переходных каналов. Это позволяет повысить надежность самоблокирующегося дифференциала. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к транспортным средствам и может быть использовано в дифференциальных приводах транспортных средств, выполненных с возможностью автоматической блокировки колес.

Известен самоблокирующийся дифференциал транспортного средства, выбранный заявителем в качестве прототипа, содержащий приводной корпус с крышками, в котором соосно друг другу размещены связанные с полуосями полуосевые элементы, имеющие на внешней поверхности винтовые канавки противоположного направления спирали, нечетное количество тел качения в виде шариков, заполняющих цепочкой, выполненный в приводном корпусе с крышками, по меньшей мере, один замкнутый канал. Замкнутый канал выполнен в продольном сечении прямоугольным со скругленными внешними углами, прямыми внутренними углами и содержит вскрытую для погружения сегментов шариков в винтовые канавки полуосевых элементов рабочую канавку и продольный возвратный канал, соединенные переходными каналами, выполненными в крышках приводного корпуса. Поперечное сечение продольного возвратного и переходных каналов выполнено по размеру диаметра шариков. В продольном сечении внешняя сторона переходных каналов содержит прямолинейный участок и скругленные внешние углы (см. патент на ПМ №52778, от 01.12.05., опубл. 27.04.06, В60К 17/20).

К недостаткам прототипа следует отнести ненадежность конструкции, связанную с выполнением прямоугольного замкнутого канала. Прямые внутренние углы прямоугольного замкнутого канала при движении цепочки шариков из переходных каналов в возвратный канал или в рабочую канавку приводят к торможению ее. Это вызывает повышенное трение шариков: с внешней стороной замкнутого канала: дна переходных каналов и стенок в местах сопряжения крышек и корпуса (в зоне соединения переходных каналов с возвратным каналом), а с внутренней стороной замкнутого канала в углах перегородки между возвратным каналом и рабочей канавкой, что приводит к износу шариков, истиранию стенок переходных каналов, вызывающих удлинение цепочки шариков, и возникновению зазора между шариками. Кроме того, при выходе из обводных каналов в полость между рабочей канавкой и винтовыми канавками шарики ударяются в торец полуосевых элементов, что приводит к износу и разрушению механизма дифференциала в целом.

Технической задачей заявляемого решения является повышение надежности самоблокирующегося дифференциала.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном самоблокирующемся дифференциале транспортного средства, содержащем приводной корпус с крышками, в котором соосно друг другу размещены связанные с полуосями полуосевые элементы, имеющие на внешней поверхности винтовые канавки противоположного направления спирали, нечетное количество тел качения в виде шариков, заполняющих цепочкой выполненный в приводном корпусе с крышками, по меньшей мере, один замкнутый канал, содержащий вскрытую для погружения сегментов шариков в винтовые канавки полуосевых элементов рабочую канавку, выполненный в размер диаметра шарика продольный возвратный канал, соединенные переходными каналами, выполненными в крышках приводного корпуса, в котором согласно изобретению внешняя сторона переходных каналов в продольном сечении выполнена с радиусом 1,25 диаметра шарика, а стенка их на выходе в зону соединения с возвратным каналом содержит прямолинейный участок, а в крышках выполнена проточка в размер рабочей канавки и для расположения винтовых канавок полуосевых элементов в зоне переходных каналов.

При этом проточки в крышках выполнены шириной, не превышающей 0,75 диаметра шарика.

Кроме того, на корпусе и крышках выполнены сквозные продольные отверстия под сборочные болты, а на торцах корпуса установлены фиксирующие штифты под установочные отверстия, выполненные на торцах крышек.

А также одна из крышек корпуса выполнена с фланцем для крепления дифференциала на транспортном средстве.

Выполнение внешней стороны переходных каналов в продольном сечении с радиусом 1,25 диаметра шарика, а стенки их на выходе в зону соединения с возвратным каналом содержат прямолинейный участок, обеспечивает плавное, без торможения, продвижение цепочки шариков из переходных каналов в возвратный канал, а выполнение проточки в крышках в размер рабочей канавки и шириной, не превышающей 0,75 диаметра шарика, обеспечивает возможность удлинения полуосевых элементов с винтовыми канавками и попадания шариков непосредственно из переходных каналов в винтовые канавки полуосевых элементов с последующим попаданием в рабочую канавку корпуса, что исключает износ элементов дифференциала и повышение его надежности, а также обеспечивает увеличение количества шариков, находящихся в зацеплении, для передачи крутящегося момента, что увеличивает коэффициент блокирования.

Кроме того, выполнение на корпусе и крышке сквозных продольных отверстий под сборочные болты, а на торце корпуса фиксирующих штифтов под установочные отверстия, выполненные на торцах крышек, значительно упрощает и облегчает сборку дифференциала.

Проведенные патентные исследования не выявили сходных технических решений, что позволяет сделать вывод о новизне и изобретательском уровне заявляемого технического решения.

Отечественная промышленность располагает всеми средствами (материалами, оборудованием и технологией), необходимыми для изготовления заявляемого самоблокирующегося дифференциала и широкого использования его в транспортных средствах.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 - самоблокирующийся дифференциал в продольном разрезе;

на фиг.2 - вид на торец корпуса.

Самоблокирующийся дифференциал транспортного средства содержит приводной корпус 1 с крышками 2 и 3. В приводном корпусе 1 размещены соосно друг другу связанные с полуосями 4 и 5 полуосевые элементы 6 и 7, имеющие на внешней поверхности винтовые канавки 8 и 9 противоположного направления спирали. В приводном корпусе 1 с крышками 2 и 3 выполнен, по меньшей мере, один замкнутый канал 10 для тел качения в виде шариков 11, заполняющих его цепочкой из нечетного количества шариков 11. В предлагаемом примере самоблокирующегося дифференциала, разработанного для Горьковского и Ульяновского автозаводов, выполнено шесть замкнутых каналов 10, а диаметр шарика 11 равен 20 мм. Каждый замкнутый канал 10 содержит вскрытую для погружения сегментов шариков 11 в винтовые канавки 8 и 9 полуосевых элементов 6 и 7 рабочую канавку 12, выполненный в размер диаметра шарика 11 продольный возвратный канал 13, соединенные переходными каналами 14, выполненными в крышках 23 приводного корпуса 1. Внешняя сторона 15 переходных каналов 14 в продольном сечении выполнена с радиусом 1,25 диаметра шарика 11 и составляет 25 мм, а стенка их (переходных каналов) на выходе в зону соединения с возвратным каналом 13 содержит прямолинейный участок 16. В крышках 2 и 3 выполнена проточка 17 в размер рабочей канавки 12 для расположения винтовых канавок 8 и 9 полуосевых элементов 6 и 7 в зоне переходных каналов 14. Проточки 17 в крышках 2 и 3 выполнены шириной, не превышающей 0,75 диаметра шарика 11, и составляют 13-15 мм. В результате количество шариков 11, передающих крутящий момент на колеса, в одной цепочки увеличивается на два шарика 11 и составляет уже, например, не четыре шарика 11, а шесть. И если учесть, что количество цепочек шариков 11 в дифференциале шесть (по количеству замкнутых каналов 10), то количество шариков 11, передающих крутящий момент на колеса, увеличивается на двенадцать штук и составляет не 24, а 36 шариков 11. На приводном корпусе 1 и крышках 2 и 3 выполнены сквозные продольные отверстия 18 и 19 под сборочные болты 20, а на торцах приводного корпуса 1 установлены фиксирующие штифты 21 под установочные отверстия 22, выполненные на торцах крышек 2 и 3, что значительно упрощает и облегчает сборку дифференциала. Кроме того, одна из крышек 2 или 3 приводного корпуса 1 выполнена с фланцем 23 для крепления дифференциала на транспортном средстве, что значительно снижает трудоемкость изготовления дифференциала.

Самоблокирующийся дифференциал транспортного средства работает следующим образом. При прямолинейном движении транспортного средства по хорошей дороге вращение от приводного корпуса 1 через шарики 11, контактирующие с винтовыми канавками 8 и 9 полуосевых элементов 6 и 7, передается на полуоси 4 и 5 транспортного средства и далее на ведущие колеса, обеспечивая им одинаковую угловую скорость. При повороте транспортного средства или попадании одного из ведущих колес на неровности дороги (ямка или бугор) колеса, а следовательно, и полуоси 4 и 5 с полуосевыми элементами 6 и 7 стремятся вращаться с разными угловыми скоростями. При этом шарики 11 начинают перемещаться по замкнутому каналу 10, не препятствуя повороту транспортного средства. Нечетное количество шариков 11 в замкнутом канале 10 обеспечивает свободное движение цепочки шариков 11 с неизменяющимся, минимальным зазором между шариками 11. Шарики 11 в переходных каналах 14 передвигаются без торможения с минимальным трением. В зоне сопряжения переходных 14 и возвратного каналов 13 шарики 11, проходя прямолинейный участок 16 переходного канала 14, выполненного в размер возвратного канала 13, плавно без подклинивания входят в возвратный канал 13. В зоне перехода шариков 11 из переходных каналов 14 в полости между винтовыми 8 и 9 и рабочими 12 канавками шарики 11 первоначально беспрепятственно попадают в винтовые канавки 8 или 9, которые при вращении плавно вводят шарики 11 в рабочие канавки 12 дифференциала.

При попадании какого-либо ведущего колеса транспортного средства на скользкий участок дороги происходит резкое снижение сцепления колеса с дорогой. Полуосевой элемент 6 или 7, связанный с колесом, находящимся в хорошем контакте с дорогой, старается перемещать шарики 11 в замкнутом канале 10 корпуса 1, заставляя вращаться другой полуосевой элемент 7 или 6, а через него и колесо, находящееся на скользком участке. Оба колеса начинают вращаться с одинаковой скоростью и транспортное средства продолжает движение без пробуксовывания.

При движении транспортного средства как вперед, так и назад, устройство безупречно работает как обычный дифференциал классической схемы, не мешающий управлению транспортным средством. Улучшилась проходимость в бездорожье и надежность при езде в непогоду. Повысилась устойчивость движения автомобиля в гололедицу, особенно на поворотах.

Испытания предлагаемого самоблокирующегося дифференциала на разных моделях автомобилей в различных климатических условиях показали хорошие результаты.

1. Самоблокирующийся дифференциал транспортного средства, содержащий приводной корпус с крышками, в котором соосно друг другу размещены связанные с полуосями полуосевые элементы, имеющие на внешней поверхности винтовые канавки противоположного направления спирали, нечетное количество тел качения в виде шариков, заполняющих цепочкой выполненный в приводном корпусе с крышками, по меньшей мере, один замкнутый канал, содержащий вскрытую для погружения сегментов шариков в винтовые канавки полуосевых элементов рабочую канавку, выполненный в размер диаметра шарика продольный возвратный канал, соединенные переходными каналами, выполненными в крышках приводного корпуса, отличающийся тем, что внешняя сторона переходных каналов в продольном сечении выполнена с радиусом 1,25 диаметра шарика, а стенка их на выходе в зону соединения с возвратным каналом содержит прямолинейный участок, а в крышках выполнена проточка в размер рабочей канавки и для расположения винтовых канавок полуосевых элементов в зоне переходных каналов.

2. Самоблокирующийся дифференциал по п.1, отличающийся тем, что проточки в крышках выполнены шириной, не превышающей 0,75 диаметра шарика.

3. Самоблокирующийся дифференциал по п.1, отличающийся тем, что на корпусе и крышках выполнены сквозные продольные отверстия под сборочные болты, а на торцах корпуса установлены фиксирующие штифты под установочные отверстия, выполненные на торцах крышек.

4. Самоблокирующийся дифференциал по п.1, отличающийся тем, что одна из крышек корпуса выполнена с фланцем для крепления дифференциала на транспортном средстве.