Цилиндрический самоблокирующийся дифференциал

 

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ САМОБЛОКИРУЮЩИЙСЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛ, содержащий левый и правый дифференциальные первые ряды с ведущим центральным колесом, с ведомым водилом, закрепленным на полуоси, и со свобо.1но установленным эпициклом, блокирующее устройство, включающее по крайней мере два взаимно проворачивающихся звена и планетарный второй ряд, центральное колесо которого закреплено на полуоси, смещенные один относительно другого в осевом направлении сателлиты, введенные в зацепление с центральными колесами, упругие элементы , отличающийся -тем, что, с целью повышения надежности работы, он снабжен третьим рядом сателлитов, установленных на продолжении осей сателлитов первого ряда и представляющих вместе с сателлитами второго ряда указанные взаимно проворачивающиеся звенья, связанные подвижно упругими элементами, эпицикл снабжен дополнительным внутренним зубчатым венцом, зацепленным с сателлитами третьего ряда, и венцом для кинематического соединения левой и правой полуосей посредством вала с шестернями, зацепленными с указанными венцами, ведущие центральные колеса дифференциальных рядов кинематически связаны с приводным валом с помощью труб, надетых на косые щипы этих колес, i а пальцы, запрессованные в эти шипы, введены в пазы труб, выполненные в их стен (Л ках по образующим, фланцы труб надеты на сферический шарнир приводного вала, связаны друг с другом крепежным элементом и установлены на приводном валу посредством упорных щарикоподшипников, поджатых к фланцам.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1194717 (50 4 В 60 К 17/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ВЕБМ120Тт.":,ь.

51

29

29

2О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3767290/27-11 (22) 26.06.84 (46) 30.11.85. Бюл. ¹ 44 (71) Чувашский сельскохозяйственный институт и Чебоксарское специальное конструкторско-технологическое бюро по бесчелночным ткацким станкам (72) Н. Н. Васильев и Л. Д. Дубинин (53) 629.113-587(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1044869, кл. F 16 Н 1/38, 1981. (54) (57) ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ САМОБЛОКИРУЮЩИЙСЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛ, содержащий левый и правый дифференциальные первые ряды с ведущим центральным колесом, с ведомым водилом, закрепленным на полуоси, и со свободно установленным эпи циклом, блокирующее устройство, включающее по крайней мере два взаимно проворачивающихся звена и планетарный второй ряд, центральное колесо которого закреплено на полуоси, смещенные один относительно другого в осевом направлении сателлиты, введенные в зацепление с центральными колесами, упругие элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, он снабжен третьим рядом сателлитов, установленных на продолжении осей сателлитов первого ряда и представляющих вместе с сателлитами второго ряда указанные взаимно проворачиваюшиеся звенья, связанные подвижно упругими элементами, эпицикл снабжен дополнительным внутренним зубчатым венцом, зацепленным с сателлитами третьего ряда, и венцом для кинематического соединения левой и правой полуосей посредством вала с шестернями, зацепленными с указанным и венцами, ведущие центральные колеса дифференциальных рядов кинематически связаны с приводным валом с помощью труб, надетых на косые шипы этих колес, а пальцы, запрессованные в эти шипы, введены в пазы труб, выполненные в их стенках по образующим, фланцы труб надеты на сферический шарнир приводного вала, связаны друг с другом крепежным элементом и установлены на приводном валу посредством упорных шарикоподшипников, поджатых к фланцам. схема самоблокирующегося дифференциала; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1; на фиг. 3— план скоростей элементов дифференциала.

Вал 1 главной передачи колесной машины, установленный в подшипниках 2, имеет косой участок со сферическим шарниром 3, на который надеты фланцы 4 и 5 труб

6 и 7, стянутые друг к другу и к шарниру 3 болтами 8. В единых расточках фланцев

4 и 5 посажены надетые на вал 1 кольца упорных шарикоподшипников 9, вторые кольца их также надетые на вал l, прижаты гайками 10, навернутыми на резьбовые участки вала 1. Трубы 6 и 7 вторыми концами надеты на подшипники 11 качения или скольжения, установленные на косых шипах 12 и 13 ведущих колес 14. Колеса 14 надеты на шарикоподшипники 15, установленные на полуосях 16. Полуоси 16 установлены в подшипниках !7 и соединены с ходовыми колесами (на фиг. 1 не показаны). На полуосях 16 неподвижно закреплены ведомые водила !8дифференциального первого ряда и центральные колеса 19 планетарного второго ряда. Ведущие центральные колеса 14 зацеплены с сателлитами 20, установленными на осях

21. На продолжениях осей 21 установлены сателлиты 22 третьего ряда, зацепленные с дополнительным внутренним зубчатым венцом 23 эпицикла 24 дифференциального ряда. Сателлиты 25 планетарного второго ряда зацеплены с колесами 19 и 26. Колеса 26 закреплены неподвижно в корпусе

27 ведугцего моста машины. Оси 28 сателлитов 25 подвижно установлены в свободном водиле 29, вставленном в подшипнике 30 скольжения корпуса 27. Сателлиты 22 и 25 подвижно связаны между собой упругими элементами 31 с возможностью взаимного относительного проворота. Упругими элементами 31 могут служить цилиндрические пружины закручивания или упругие, например, торсионные валы. Эпициклы 24 установлены в шарикоподшипниках 32 и имеют один внешний 33, другой внутренний 34 дополнительные зубчатые венцы, кинематически связанные между собой шестернями 35, установленными неподвижно на валу 36. Вал

36 установлен в подшипниках 37 корпуса 27. Имеют одинаковые модули и числа зубьев между собой сателлиты 20, 22 и 25, центральные колеса 14 и 19, венцы внутренние эпицикла 24 и колеса 26. Относительное расположение сателлитов 22 и 25, упругих элементов 31 во втором и третьем рядах должно равномерно по окружности различаться на угол 2л/Z, где Z — число сателлитов в ряду. Например, если Z=6, то концы

50

11947

Изобретение относится к автотранспортной технике, в частности к самоблокирующимся дифференциалам трансмиссий транспортных средств.

Цель изобретения — повышение надежности работы.

На фиг. 1 изображена кинематическая

17

2 упругих элементов 31 в сателлитах 22 и 25 должны быть защемлены в плоскости, отстоящей на угол 60 от плоскостей расположения мест защемления концов упругих элементов 31 в соседних сателлитах 22 и 25.

Предлагаемый дифференциал работает следующим образом.

При вращении главного вала 1 косой его участок совершает сферическое движение вокруг центра сферического шарнира 3, расположенного на пересечении осей вала 1 и полуосей 16. При этом гайки

10, воздействуя через шарики упорных подшипников 9 на кольца, посаженные в единых расточках фланцев 4 и 5, заставляют трубы 6 и 7 совершать сферическое движение с аналогичной угловой скоростью вращения главного вала 1. Трубы 6 и 7, воздействуя непосредственно на косые шипы

12 и !3, а также с помощью пальцев 38, запрессованных в эти шипы и скользящи;; в пазах труб, вращают колеса 14, например, со скоростью Vi (фиг. 3). Колеса 14 передают вращение через сателлиты 20 ведомым водилам 18, т. е. полуосям 16 или ходовым колесам. При этом эпициклы 24 в зависимости от направления поворота машины могут вращаться с различными скоростями, например Чз, Ъ з. Ъз и Чз" . При прямом ходе машины, ко"да ходовые колеса катятся прямолинейно с одинаковой скоростью, потребляя равные моменты от

I двигателя, эпициклы 24 неподвижны, V3 —— О, колеса 14 и 19 каждой цилиндрической части дифференциала вращаются с равными угловыми скоростями, т. е. обе цилиндрические части работают как единый планетарный механизм Джемса. Вал 36 с шестернями 35 в этом случае неподвижен, так как упругие элементы 31 подвергаются закручиванию на один и тот же угол в обеих цилиндрических частях, развивают одинаковые моменты на эпициклах 24, которые, будучи направленными на шестернях 35 в разные стороны, компенсируют друг друга на валу 36. Одинаковый угол закручивания упругих элементов 31 обеспечивается тем, что законы изменения линейных скоростей взаимно проворачивающихся звеньев — сателлитов 22 и 25 — при одинаковых угловых скоростях одноименных элементов обеих цилиндрических частей идентичны и относительный угол поворота их равный. На фиг. 3 индексом «и» обозначены линейные скорости мест защемления концов уп ругих элементов 31, черточкой сверху — скорости этих мест через 180 поворота сателлитов 22 и 25, индексом «Н>— скорости осей сателлитов. При прямом ходе машины закон изменения скорости сателлита 22 представляет собой прямую V (( 7„, — У и†-VÄ,. — V, заион изменения скорости сателлита 25 — прямую V„,— V„,— V3, причем разности скоростей V., — V„, и

V„— V, для взаимно провопачиваюшихся

1194717 элементов обеих цилиндрических частей одинаковы.

При повороте машины, например, влево в зависимости от моментов сопротивления на ходовых колесах перераспределяются потребляемые от двигателя моменты с помощью шестерен 35 и вала 36 на эпициклах 24, а следовательно, на полуосях 16 при постоянной скорости Vl ведущих колес

14. В этом случае полуоси 16, водила 18, центральные колеса 19, водила 29 и эпи- )p циклы 24 левой и правой цилиндрических частей дифференциала вращаются с неодинаковыми между собой скоростями, отличаясь на равные по модулю величины от соответствующих скоростей при прямолинейном „движении, поэтому, например, Чн=

=Уй, Чн=Чй, Чз=Чз, где черточкой сверху указаны скорости элементов левой части.

Но тогда внутри каждой цилиндрической части, например, в правой части дифференциала, при постоянной Vl устанавливаются иные законы изменения скоростей сателлитов 22 (прямая Vl — V,l — Ч» — V l— — Ч ) и сателлитов 25 (прямая V„2 — Vn2— — Чз), причем разности скоростей Ч,/ — Vn2 и V„l — V„2, определяющие направление постоянной составляющей закручивания упру- 25 гих элементов 31, отличаются друг от друга или разнятся на меньшую величину, чем аналогичные разности скоростей взаимно проворачивающихся элементов левой части, т. е.

// и — и и неравенство Unl — Ч«2(Ч. I — Ч.2 выражено больше, чем неравенство V„l — V«2(U„l — V„2,ЗО (Unl Ч«2) (Vn 1 Ч//2) ) (Чл! Чл2) (Чл! Ч«2) .

При остановленном левом и быстровращающемся правом колесах аналогичное

/// /// /ll /л неравенство Unl — V„2 (V„l-V«2 выражается еще больше, что свидетельствует о З5 наибольшей постоянной составляющей закручивания упругих элементов 31, а также наибольшем блокирующем моменте, развиваемом упругими элементами 31.

Упругие элементы 31 закручиваются и 40 раскручиваются относительно постоянного положения закручивания, соответствующего постоянному среднему значению разниц между скоростями V l u V 2 с однои стороны и

V«l и V,2 с другой стороны, причем постоянная составляющая закручивания всегда на- 45 правлена в сторону уменьшения этой разницы, в сторону увеличения скорости эпицикла 24 в направлении вращения ведущего колеса l4, увеличения момента на ведомых водилах 18, т. е. на ходовых колесах. Таким образом, на опережающем 5О быстровращающемся колесе, когда Vl u

Va направлены в одну сторону, блокирующий, развиваемый упругими элементами 31, момент меньше, чем аналогичный в отстающем колесе, когда Vl и Ч» направлены в разные стороны. Наибольший блокирующий момент действует на остановленном колесе, что является главной отл ич ител ьной особенностью блокирующего устройства предлагаемого дифференциала по сравнению с устройствами, использующими для этих целей моменты сил трения, направленных против движения и увеличивающихся при повышении скоростей скольжения в кинематических парах. Этот признак значительно повышает надежность работы дифференциала.

Так как относительное расположение сателлитов 22 и 25, упругих элементов 31 в рядах различно, то в каждый момент времени одни упругие элементы 31 закручиваются, другие раскручиваются, но все это при обязательном среднем закручивании, соответствующем описанной постоянной составляющей. Этим достигается минимальная (незаметная для глаз) дискретность действия упругих элементов 31.

Предлагаемый дифференциал позволяет повысить маневренность колесной машины, например мини-трактора, так как отстающее колесо возможно не только останавливать, что достигалось при наличии в приводе и известных дифференциалов, но и вращать в обратную ведущему колесу 14 сторону, для чего эпициклы 24 должны вращаться со скоростью по модулю большей, чем V3, один в сторону вращения колеса 14, а другой в противоположную сторону, так, чтобы V»(0.

Кроме того, при движении с большими нагрузками, например при повороте на асфальте, относительно меньший блокирующий момент на опережающем колесе не препятствует раздельному качению колес, что уменьшает износ шин, расход топлива, улучшает управляемость и устойчивость колесной машины.

Возможность частичного выравнивания блокирующих моментов через шестерни 35 и вал 36 при вращении ходовых колес с различными скоростями позволяет равномерно распределять нагрузки на передаточные узлы дифференциала, что способствует увеличению их ресурса и надежности работы.

Предлагаемый цилиндрический дифференциал не содержит конических пар, следовательно, при поломке зуба одного из цилиндрических колес не требует замены всего передаточного узла, а требует лишь замены негодного колеса, не нуждается в регулировании зацеплений, не является источником шума. Вследствие симметричности зацеплений, как в любом планетарном редукторе, в предлагаемом дифференциале полуоси 16 не испытывают действия радиальных сил и изгибающих моментов.

1 194717

ВидА

lll

h3 =

«и1

Кт

Vg

Составитель С. Белоусько

Редактор М. Бандура Техред И. Верес Корректор Л. Пилипенко

Заказ 7369/22 Тираж 649 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 l 3035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4