Волновой дифференциал транспортного средства
Изобретение относится к автомобилестроению и может быть использовано в дифференциальных приводах колесных транспортных средств с возможностью автоматической блокировки колес. Дифференциал транспортного средства содержит приводной корпус (1), в котором соосно друг другу размещены два волновых редуктора (2, 3) с промежуточными телами (4) качения (шарики, ролики), сепараторами (6, 7) и венцами (5, 8). Венцы контактируют через промежуточные тела качения с эксцентрическими полуосевыми элементами. Венец (5) волнового редуктора (2) и сепаратор (6) волнового редуктора (3) выполнены заодно с приводным корпусом (1). Сепаратор (7) волнового редуктора (2) и венец (8) волнового редуктора (3) выполнены как одна деталь. Изобретение позволяет упростить конструкцию, повысить прочность и надежность. 2 ил.
Изобретение относится к автомобилестроению и может быть использовано в дифференциальных приводах колесных транспортных средств с возможностью автоматической блокировки колес.
По патенту RU 2044942 известен дифференциал транспортного средства, содержащий корпус, установленные в нем полуосевые шестерни, размещенные на соосных полуосях со смещением одна относительно другой, при этом одна полуосевая шестерня связана с корпусом, отличающийся тем, что другая полуосевая шестерня выполнена с венцом, находящимся в зацеплении с внутренним венцом, закрепленным в корпусе, и установлена с возможностью вращения на оси, жестко закрепленной на полуоси, другая полуосевая шестерня, жестко закрепленная на полуоси, выполнена с внутренним зубчатым венцом с возможностью зацепления полуосевой шестерней, при этом оси этих шестерен расположены по разные стороны от оси полуосей.
Недостатками известного дифференциала являются:
- Неравномерность распределения момента на ведущие колеса.
- Увеличение частоты вращения одного из колес при приложении момента к корпусу, может вызвать буксование колеса при разных условиях сцепления с дорогой. Следовательно, более вероятен износ и поломка дифференциала.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является выбранный в качестве прототипа известный по патенту RU 2125673 механизм распределения мощности для привода ведущих осей и колес транспортного средства, содержащий размещенные соосно друг другу два планетарных зубчатых редуктора, водила сателлитов, либо солнечные шестерни выполняют роли полуосевых элементов.
Недостатками прототипа являются:
- Сложность конструкции.
- Недостаточная прочность и надежность конструкции.
Техническим результатом заявленного изобретения является устранение указанных недостатков, а именно:
- Упрощение конструкции.
- Повышение прочности и надежности конструкции.
Технический результат достигается тем, что в волновом дифференциале транспортного средства, содержащем приводной корпус, в котором соосно друг другу размещены два редуктора, согласно изобретению используются два волновых редуктора с промежуточными телами качения, (шарики, ролики). Венец одного волнового редуктора и сепаратор другого волнового редуктора выполнены заодно с приводным корпусом, а сепаратор одного редуктора и венец другого редуктора выполнены как одна деталь.
При этом полуосевые элементы (генераторы волновых редукторов) кинематически связываются и получают возможность вращаться только в противоположных направлениях.
Тела качения (шарики, ролики) известны как самые прочные детали в механике. В процессе работы волнового дифференциала тела качения (шарики, ролики) расклиниваются между венцом и генератором, и момент мощности передается всеми телами качения одновременно, в отличие от планетарного зубчатого редуктора, где момент мощности передается лишь несколькими зубьями через сателлиты.
Применение в заявленном дифференциале волновых редукторов с промежуточными телами качения (шарики, ролики):
Существенно упрощает его конструкцию.
Увеличивает прочность и долговечность этого устройства.
Повышает КПД самоблокирования.
При производстве заявленного волнового дифференциала нет необходимости в трудоемком изготовлении эвольвентных зубчатых шестерен внутреннего зацепления. Не требуются и сложных зуборезных станков, как для планетарного зубчатого редуктора.
Все детали волнового дифференциала выполняются на типовых станках общего машиностроения. Производство тел качения (шариков, роликов) хорошо отлажено в шарикоподшипниковой индустрии.
При изготовлении и сборке узла используется и меньшее количество отдельных деталей.
Все перечисленные обстоятельства значительно упрощают изготовление и сборку заявленного устройства.
Габариты устройства, в этом случае не превышают размеров стандартного (классического) дифференциала, применяемого в настоящее время, что легко решает проблему замены и установки волнового дифференциала в любой автомобиль.
Момент на ведущие колеса передается главной передачей, вращающей корпус через фланец, за счет большого передаточного отношения волновых редукторов.
В управлении коэффициентом, (степенью) автоматического блокирования волнового дифференциала, участвует разность (неравномерность) сил сцепления ведущих колес с дорогой, а не разность скоростей вращения ведущих колес.
Это является положительным фактором, недостижимым для других, даже электронных, автоматических блокирующих устройств.
Т.е. налицо четкая обратная связь с поверхностью дороги, автоматического волнового дифференциала, через ведущие колеса транспортного средства.
Таким образом:
при движении транспортного средства передача момента силы на ведущие колеса в неблагоприятных дорожных условиях постоянно изменяется в соответствии с изменениями коэффициента сцепления ведущих колес с поверхностью дороги и всегда устанавливается оптимально.
При утрате контакта с дорогой одного, либо обоих ведущих колес, дифференциал мгновенно блокируется и вращение (буксование) ведущих колес всегда происходит синхронно (равномерно). Внутреннее вращение деталей волнового дифференциала прекращается, следовательно, прекращается и его износ.
Процесс блокирования и разблокирования (дифференциация) устройства происходит дискретно и очень быстро. Таким образом, можно говорить об обратной связи устройства с дорогой, по которой движется транспортное средство. Все это делает автомобиль устойчивым и проходимым по любым сложным дорогам.
При торможении двигателем самоблокирование волнового дифференциала улучшает эффективную безопасность торможения транспортного средства.
Максимальный КПД блокирования не позволяет деталям перемещаться относительно друг друга с большой скоростью. Это исключает интенсивный разогрев, износ и поломку механизма при любом буксовании транспортного средства.
Сборку дифференциала можно выполнить обычными общепринятыми в технике средствами, например путем выполнения разъёма корпуса, соединения частей корпуса резьбовыми элементами, сваркой и т.д. Собрать устройство можно любым известным, приемлемым способом.
Пример конкретного применения заявленного дифференциала приведен в акте испытаний от 12.09.2008 (акт прилагается). В процессе испытаний автомобилем пройдено до 22 тыс. км. На основании полученных данных комиссия пришла к заключению, что использование заявленного дифференциала позволяет повысить безопасность и эксплуатационные качества автомобиля.
Сущность изобретения поясняется чертежами
На фиг.1 изображен продольный разрез А-А волнового дифференциала колесного транспортного средства.
На фиг.2 изображен поперечный разрез Б-Б волнового дифференциала колесного транспортного средства.
Волновой дифференциал транспортного средства содержит приводной корпус 1, в котором соосно друг другу размещены два волновых редуктора 2 и 3 на телах качения 4 (шарики, ролики), венец 5 одного редуктора 2 и сепаратор 6 другого редуктора 3 выполнены заодно с приводным корпусом 1, а сепаратор 7 одного редуктора 2 и венец 8 другого редуктора 3 выполнены как одна деталь.
При прямолинейном движении транспортного средства по хорошей дороге вращение от ведущего корпуса, соединенного с венцом одного волнового редуктора и сепаратором другого волнового редуктора, через (шарики, ролики), контактирующие с эксцентрическими полуосевыми элементами, передается на полуоси автомобиля и далее на ведущие колеса, обеспечивая им одинаковую угловую скорость.
При повороте автомобиля или попадании одного из ведущих колес транспортного средства на неровности дороги колеса, а следовательно, и полуоси с полуосевыми элементами стремятся вращаться с разными угловыми скоростями.
Шарики начинают перемещаться по внутренним поверхностям зубьев венцов волновых редукторов, (описанных совокупностью гипоциклоид), в противоположные стороны. Волновой дифференциал разблокируется, не препятствуя повороту транспортного средства.
При попадании какого-либо ведущего колеса на скользкий участок дороги происходит снижение его сцепления с дорогой, тела качения (шарики, ролики) в устройстве расклиниваются, зажимая полуосевой элемент, дифференциал блокируется и автоматически передает мощность на то колесо, у которого лучшее сцепление с дорогой. Автомобиль продолжает движение без пробуксовывания.
При движении транспортного средства как вперед, так и назад, устройство безупречно работает как обычный дифференциал (классической) схемы, не мешающий управлению и поворотам.
Улучшилась проходимость транспортного средства по бездорожью и его надежность при езде в непогоду. Повысилась безопасность и устойчивость движения в гололедицу, особенно на поворотах. За счет оптимального распределения тягового усилия между ведущими колесами транспортное средство перестало юзить на скользких дорогах.
Дифференциал транспортного средства, содержащий приводной корпус, в котором соосно друг другу размещены два редуктора, отличающийся тем, что редукторы выполнены волновыми с промежуточными телами качения, сепараторами и венцами, контактирующими через промежуточные тела качения с эксцентрическими полуосевыми элементами, при этом венец одного волнового редуктора и сепаратор другого волнового редуктора выполнены заодно с приводным корпусом, а сепаратор одного волнового редуктора и венец другого волнового редуктора выполнены как одна деталь.
