Антибуксующий дифференциал (варианты)
Изобретение относится к транспортному машиностроению и предназначено для обеспечения движения транспортных средств по скользкой дороге и бездорожью без пробуксовки ведомых колес. Дифференциал содержит полый корпус (1), вращающиеся пальцы (2) с двумя сателлитами (3) и двумя двухшестеренчатыми блоками (4) и полуосевые шестерни (5, 6). Блок (4) конического дифференциала состоит из двух цилиндрических шестерен (4′), спаренных с не имеющими взаимного зацепления коническими шестернями (4″). Блок цилиндрического дифференциала состоит из двух цилиндрических шестерен, находящихся в зацеплении с одной из полуосевых шестерен. Обеспечивается автоматическое перераспределение крутящих моментов между ведомыми колесами во время уменьшения и/или отсутствия сцепления одного из них с дорогой. Такое выполнение упрощает конструкцию диффференциала, обеспечивает повышенную проходимость транспортных средств без блокировки ведомых колес, предотвращает перерасход топлива и повышенный износ шин. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к транспортному машиностроению и предназначено для обеспечения движения транспортных средств по скользкой дороге и внедорожью без пробуксовки ведомых колес.
Известны конструкции дифференциалов, содержащих крестовину, пальцы, сателлиты, полуосевые шестерни и различные механизмы блокировки, обеспечивающих равнозначную частоту вращения ведомых колес.
Так, известен дифференциал (патент РФ №2129232, МПК F16H 48/28 от 20.04.99 г.), содержащий полый корпус с вращающимися пальцами, самотормозящими сателлитами и полуосевыми шестернями.
Недостатком конструкции этого дифференциала является постоянство блокировки ведомых колес при их движении по прямой дороге.
Наиболее близким к кинематике антибуксующего дифференциала является самоблокирующий дифференциал (патент РФ №2162974, МПК F16H 48/30 от 10.02.2001 г.), содержащий дифференциальную передачу и блокирующее устройство, состоящее из сцепной муфты с водилом, датчиков угловой скорости ведомых колес и сервопривода.
Достоинством этого изобретения является автоматическое обеспечение равнозначной частоты вращения ведомых колес во время отсутствия сцепления одного из них с дорогой.
Отрицательным фактором прототипа является сложная конструкция и высокая себестоимость.
Предлагаемым изобретением антибуксующего дифференциала решается задача создания конструкции, позволяющей, при уменьшении и отсутствии сцепления с дорогой одного из двух ведомых колес, осуществлять автоматическое перераспределение крутящих моментов между колесами и их вращение без применения механизма блокировки.
Для достижения этого технического результата антибуксующий дифференциал, содержащий полый корпус, вращающиеся пальцы, сателлиты и полуосевые шестерни, снабжен двумя сателлитами и находящимися в зацеплении с полуосевыми шестернями двумя блоками антибуксования ведомых колес.
Благодаря тому, что дифференциал снабжен свободно установленными на вращающихся пальцах двумя сателлитами и двумя антибуксующими блоками, находящимися в зацеплении с полуосевыми шестернями, обеспечивается автоматическое перераспределение крутящих моментов между колесами в зависимости от изменения их сцепления с дорогой.
Механизм дифференциала иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1, 2, 3.
На фиг.1 изображен поперечный разрез конического дифференциала со сбалансированно расположенными двумя сателлитами 3 и двумя антибуксующими блоками 4, где 0,5N - усилие крутящего момента, воспринимаемое одним сателлитом, R - радиус полуосевой шестерни.
На фиг.2 изображена кинематическая схема конического дифференциала.
На фиг.3 изображена кинематическая схема цилиндрического дифференциала.
Конический дифференциал (фиг.1 и 2) содержит полый корпус 1, расположенные в нем вращающиеся пальцы 2, два конических сателлита 3, два антибуксующих блока 4, левую коническую полуосевую шестерню 5 и правую коническую полуосевую шестерню 6. Антибуксующий блок 4 состоит из двух цилиндрических шестерен 4′, каждая из которых спарена с конической шестерней 4″. Цилиндрические шестерни 4′ находятся в постоянном взаимном зацеплении, а конические шестерни 4″, не связанные друг с другом, находятся в зацеплении с полуосевыми коническими шестернями 5 и 6.
Цилиндрический дифференциал (фиг.3) содержит полый корпус 1, вращающиеся пальцы 2, два цилиндрических сателлита 3, два антибуксующих блока 4 и полуосевые шестерни 5 и 6. Блок 4 состоит из двух взаимозацепляемых цилиндрических шестерен 4′, находящихся в зацеплении с левым полуосевыми шестернями 5 и 6.
Работа антибуксующего конического дифференциала (фиг.1 и 2) происходит следующим образом.
При сцеплении с дорогой обоих ведомых колес транспортного средства сателлиты 3, воспринимая два усилия по 0,5N, создают на полуосевых шестернях 5 и 6 равнозначные крутящие моменты, соответствующие 0,5M. Вращение колес осуществляется с равнозначной угловой скоростью. Антибуксующие блоки 4 в работе не участвуют.
При уменьшении и/или отсутствии сцепления с дорогой одного из двух ведомых колес в работу включаются антибуксующие блоки 4, которые автоматически плавно перераспределяют между колесами крутящие моменты и обеспечивают вращение обоих колес.
Так, например, при отсутствии сцепления с дорогой правого ведомого колеса:
- сателлиты 3, опираясь своим зацеплением на полуосевую шестерню 5 левого небуксующего колеса, приобретают крутящий момент, соответствующий (0,5N×R)×2=M, и, перекатываясь по левой полуосевой шестерне 5, перераспределяют его на правую полуосевую шестерню 6;
- одновременно блоки 4, находящиеся в зацеплении с полуосевыми шестернями 5 и 6, приобретают (от полуосевой шестерни 6) в «правых» конических шестернях 4″ крутящий момент, соответствующий M:R×0,5R=0,5M, где 0,5R - радиус шестерни 4″; и через «правые» цилиндрические шестерни 4′, «левые» цилиндрические шестерни 4′ и «левые» конические шестерни 4″ перераспределяют крутящий момент (0,5М) на левую полуосевую шестерню 5;
- правая полуосевая шестерня 6 вращается с крутящим моментом, соответствующим М-0,5М=0,5М;
- оба колеса транспортного средства вращаются с равнозначной угловой скоростью.
Работа цилиндрического дифференциала осуществляется аналогично.
Для обеспечения неравнозначных угловых скоростей вращения ведомых колес и забега одного из них при поворотах транспортного средства в блоках 4 диаметр их конических шестерней 4″ должен соответствовать от 0,4 до 0,45 диаметра полуосевой шестерни (в зависимости от размера наименьшего радиуса поворота и ширины колеи колес автомобиля).
Так, например, при наименьшем радиусе поворота 5 м и ширине колеи 2 м:
- наружный периметр окружности колес составляет 44,1 м или 58,3% пробега автомобиля, а внутренний периметр окружности составляет 31,5 м или 41,7% пробега автомобиля;
- наружное колесо должно вращаться с крутящим моментом, соответствующим 0,58М, а внутреннее колесо - с крутящим моментом, соответствующим 0,42М.
Для обеспечения постоянства таких крутящих моментов при изменении и отсутствии сцепления колес с дорогой диаметр конических шестерен 4″, находящихся в зацеплении с полуосевыми шестернями, должен соответствовать 0,42 диаметра полуосевой шестерни.
Изобретение упрощает конструкцию, обеспечивает повышенную проходимость транспортных средств без применения механизма блокировки колес, предотвращает значительный перерасход топлива и повышенный износ шин, заносы транспортных средств, образование «пробок» и аварий на дорогах.
1. Дифференциал, содержащий полый корпус, вращающиеся пальцы, сателлиты и полуосевые шестерни, отличающийся тем, что пальцы снабжены двумя сателлитами и двумя взаимозацепляемыми цилиндрическими шестернями, каждая из которых спарена с конической шестерней, находящейся в зацеплении с одной из полуосевых шестерен, а диаметр каждой цилиндрической шестерни соответствуют 0,5 диаметра полуосевой шестерни.
2. Дифференциал, содержащий полый корпус, вращающиеся пальцы, сателлиты и полуосевые шестерни, отличающийся тем, что пальцы снабжены двумя сателлитами и двумя взаимозацепляемыми цилиндрическими шестернями, находящимися в зацеплении с одной из полуосевых шестерен, а диаметр каждой цилиндрической шестерни соответствуют 0,5 диаметра полуосевой шестерни.
