Самоблокирующийся дифференциал с гидравлическим сопротивлением

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК др В 60 К 17/20) ф," ыполненн енке в п что на вершина по крайней мер лости корпуса,выступов на одной акрепленына осях.коением верши возможические ны конуса ифференостью вращени ролики с .напраобразующей к оциала.3. ен по п ОсудАРственный комитет сссР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЮ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Украинский научно-исследовательский институт механизации иэлектрификации сельского хозяйства(54)(57) 1. САМОБЛОКИРУЮЩИЙСЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛ С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ, содержащий установленныев корпусе шестеренчатый редукторс коническими шестернями и блокировочное устройство, выполненное ввиде гидромашин для подтормаживанияотносительного вращения корпуса иодной из шестерен редуктора, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения блокирующих свойств,гидромашины расположены с обеихсторон редуктора и каждая из нихвключает в себя поршень в виде диска,установленный на шлицах ступицы одной из шестерен редуктора в образованной корпусом дифференциала, заполненной жидкостью полости, в которойна боковых поверхностях стенок выполнены чередующиеся впадины и выступы, а.диск выполнен с дроссельнымиотверстиями и выступами на боковыхповерхностях.2. Самоблокирующии.1, отличаю Самоблокирующийся дифференциал по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что на вершинах выступов, выполненных по крайней мере на одной боковой поверхности диска, закреплены с возможностью вращения конические ролики с направлением вершины конуса образующей к оси вращения дифференциала.4. Самоблокирующийся дифференциал по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем что выступы на стенках в полости корпуса расположены друг напротив друга, а выступы на одной боковой по верхности диска смещены относительно выступов на другой боковой поверхности диска на половину расстояния между вершинами выступов.5. Самоблокирующнйся дифференциал по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что выступы на одной боковой поверхности диска размещены симметрично выступам на другой боковой поверхности диска, а выступы на одной стенке в полости корпуса смещены на половину расстояния между вершина ми выступов относительно последних, выполненных на другой стенке в полости корпуса.30 На вершинах выступов, выполненных по крайней мере на одной боковой поверхности диска, закреплены с воэможностью вращения конические ролики с направлением вершины конуса образующей к оси вращения дифференциала.Кроме того, выступы на стенках в полости корпуса расположены друг против друга, а выступы на одной 50 55 Изобретение относится к транспортному машиностроению в частности к дифференциальным механизмам с устройствами блокирования.Известен самоблокирующийся дифференциал с гидравлическим сопротивлением, содержащий установленные в корпусе шестеренчатый редуктор с коническими шестернями и блокировочное устройство, выполненное в виде гидромашин для подтормаживания от-носительного вращения корпуса и одной из шестерен редуктора1 3.Недостатками данного дифференциала являются незначительные блокировочные свойства и сложность конструкции гидромашины блокировки.Цель изобретения - повышение блокирующих свойств.Поставленная цель достигается тем, что в самоблокирующемся дифференциале с гидравлическим сопротивлением, содержащем установленные в корпусе шестеренчатый редуктор с коническими шестернями и блокировочное устройство, выполненное в виде гидромашин для подтормаживания относительного вращения корпуса и одной иэ шестерен редуктора, гидро- машины расположены с обеих сторон редуктора и каждая из них включает в себя поршень в виде диска, установ- ленный на шлицах ступицы одной из шестерен редуктора в образованной корпусом дифференциала, заполненной жидкостью полости, в которой на боковых поверхностях стенок выполнены чередующиеся впадины и выступы, а диск выполнен с дроссельными отверстиями и выступами на боковых поверхностях.Кроме того, на вершинах выступов, выполненных по крайней мере на одной стенке корпуса в полости, закреплены с возможностью вращения на осях конические ролики с направлением вершины конуса образующей к оси вращения дифференциала. боковой поверхности диска смещеныотносительно выступов на другойбоковой поверхности диска на половину расстояния между вершинамивыступов,Выступы на одной боковой поверхности диска размещены симметричновыступам на другой боковой поверхности диска, а вь 1 ступы на однойстенке в полости корпуса смещенына половину расстояния между вершинами выступов относительно последних, выполненных на другойстенке в полости корпуса.На фиг. 1 изображен схематическипредлагаемый дифференциал с блокировочным устройством, продольныйразрез; на фиг.2 - кулачки поршнянасоса, находящиеся в зацеплениив роликами корпуса насоса, развертка по окружности, на фиг.3-6 - то же,варианты выполнения; на фиг. 7-9то же, первая - третья фазы взаимодействия соответственно; наФиг. 7 - то же, первая фаза взаимодействия,Самоблокирующийся дифференциалс гидравлическим блокировочным устройством устроен следующим образом.Корпус дифференциала состоит из двух половин 1 и 2 (Фиг,1) вместе с привинченными к ним крышками 3 (на Фиг.1 изображена только правая часть дифференциала, который симметричен, имеется еще и левая крышка, расположенная симметрично правой). Цапфами ч корпус дифференциала устанавливается в подшипниках картера ведущего моста. На половине 1 корпуса дифференциала выполнен фланец 5, служащий для крепления ведомой шестерни главной передачи. Внутри корпуса дифференциала установлены две полуосевые шестерни 6 и 7 и несколько сателлитов 8, установленных на осях 9. Полуосевые шестерни 6 и 7 имеют осевые шпицевые отверстия, в которых установлены шлицевые концы полуосей 10. Полуосевые шестерни имеют гидравлические уплотнения 11 с обеих сторон ступицы. На участке ступиц между уплотнениями выполнены шлицы 12. В корпусе дифференциала, который одновременно является и корпусом насоса, выполнены цилиндрические полости 13, на торцовой поверхности каждой из которых по окружности выполнены выступы 14(фиг. 1 и 2) с укрепленными в них на осях 15 коническими роликами 16, А так как полости 13 герметически закрыты крышками 3, на внутренних торцовых поверхностях каждой 5 крышки 3, являющихся не соседними по отношению к торцовым поверхностям корпуса, на которых закреплены ролики 16, тоже выполнены по окруж ности выступы 17. В проушинах на 1 О осях 18 закреплены конические ролики 19. Их вершины расположены про". тив вершин роликов 16 (фиг.2), т.е. вершины роликов 19 расположены зеркально симметрично относительно ро ликов 16 или наоборот, В каждой полости 13 расположен поршень 20, установленный осевым шлицевым отверстием на шлицах 12 ступицы полуосей шестерни б или.По наружному диамет- - 2 О ру каждого поршня выполнено гидрав-. лическое уплотнение 21, а на торцовых поверхностях каждого поршня по окружности - выступы 22 (фиг.1 и 2) и 23. Вершины выступов 22 распола- . 25 гаются напротив впадин между выступами 23 (фиг,2) и наоборот, вершины выступов 23 располагаются напротив впадин между выступами 22, т,е. выступы 22 смещены относитель- ЗО но выступов 23 на половину шага выступов. Действительно, ряд выступов 22 (фиг.2) располагается не напротив ряда выступов 23.Кроме того, в каждом поршне выполнено одно или несколько дроссельных отверстий 24, соединяющих между собой разделенные поршнем 20 левую и правую части полости 3 (фиг. 1) .40Взаиморасположение винтов и роликов механизма блокировки в момент, зафиксированный на фиг,1, наглядно представлено на фиг.2Блокировочное устройство может45 быть выполнено и в других вариантах.Например,ролики .16 и 19, закреп- . ленные на корпусе насоса, могут быть смещены один относительно другого на половину их шага, в то время как 50 выступы 22 и 23 поршня 20 располагаются зеркально симметрично,т.е.вершины выступов находятся друг против друга (фиг.З).Ролики или заменяющие их выступы 55 могут быть расположены на поршне 20 (торцовые поверхности поршня не являются соседними, так как разделены толщей металла поршня), а выступы 22 и 23 могут быть выполнены на корпусе насоса. При этом зеркально симметричными, могут быть вершины выступов (фиг.4 или 5). Эти кулачки выполнены на торцовых поверхностях одного из элементов насоса, например корпуса (фиг.5) или поршня (фиг.4). Выступы или ролики, расположенные на торцовых поверхностях другого элемента насоса, например поршня (фиг.5) или корпуса (фиг,4), в это время смещены один относительно другого на половину их шага.На корпусе насоса и на поршне могут быть выполнены и ролики и высту" пы. На одной торцовой поверхности корпуса насоса (фиг.б) закреплены ролики 16, на другой торцовой поверх" ности корпуса насоса выполнены выступы 23, на одной из тооцовых поверхностей поршня 20 выполнены выступы 22, а на другой закреплены ролики 19. И вэтом случае вершины выступов и роликов, расположенных на одном элементе насоса (в данном случае эти выступы 23 и ролики 16, расположенные на корпусе насоса) зеркально симметричны. А вершины выступов и роликов, расположенных на друг 9 м элементе насоса, в данном случае на поршне 20, смещены один относительно другого на половину их шага.Во всех этих вариантах ролики выполнены с конической поверхностью, причем вершины конических поверхностей выступов, принадлежащих к одной и той же торцовой поверхности, находятся в одной точке, лежащей на оси вращения поршней и корпуса насоса. Это необходимо для того, чтобы при любом взаиморасположении роликов и выступов обеспечить им силовой контакт по прямой линии, а роликам, кроме того, обеспечить . чистое перекатывание пд выступам без проскальзывания отдельных их участков по выступам.Корпус дифференциала получает вращение от шестерни, установленнойна фланце 5 коробки дифференциала,и вращается вместе с осями 9 сателлитов 8. Сателлиты находятся в зацеплении с полуосевыми шестернями6 и 7, которые и передают вращениеот сателлитов на полуоси 10.При движении на поворотах или при пробуксовывании одного изколес между корпусом дифференциала и полуосевыми шестернями б и 7 по" является равность скоростей, вызванная тем, что полуосевые шестерни вращаются с различными скоростями, 5 , отличньви друг от друга и от ско-, рости вращения корпуса дифференциала.В это время поршень 20 проворачивается вместе со своей полуосевой 10 шестерней относительно корпуса диф- ференциала, который является и корпусом насоса. При этом он взаимодействует своими выступами 22 и 23 (фиг, 1) с роликами 16 и 19, в резуль тате чего одновременно с вращением совершает возвратно-поступательное перемещение вдоль своей оси вращения.Возвратно-поступательное движение поршня происходит следующим образом. 20Предположим, что исходным положением поршня 20 является крайнее правое его положение (фиг.1). На фиг.2 это соответствует крайнему нижнему положению поршня 20. Объемы левой 25 и правой (фиг.1) частей полости 13, образованных торцовыми стенками корпуса 2 и крышки 3 вместе с разделяющим их поршнем 20, неравны. Объем левой части полости максимален, 30 объем правой части минимален. На фиг.2 левая часть полости изображена сверху, а правая снизу.При появлении разности скоростей между корпусом дифференциала и порш-З 5 нем последний, проворачиваясь относительно корпуса дифференциала и взаимодействуя своими выступами 23 с роликами 19 коробки дифференциала, перемещается влево-вверх в плоскости40 чертежа. Траектория перемещения поршня определяется профилем выступов 23 и радиусом кривизны роликов 19, в результате чего она представляет собой эквидистанту к профилю45 выступов, отстоящую от профиля на величину радиуса кривизны роликов. При этом движение поршня влево-вверх в плоскости чертежа представляет собой геометрическую сумму двух одновременных движений поршня. Движение поршня влево в плоскости чертежа (фиг.2 и 7) представляет собой вращение поршня вокруг своей оси. Движение поршня вверх в плоскости черте,жа представляет собой поступательное перемещение поршня вдоль своей оси вращения, вызванное взаимодействием выступов 23 с роликами 19. На фиг.1 это соответствует перемещению правого поршня 20 влево на шлицах полуосей шестерни 7. В это время в левой части полости 13 (фиг.1, на фиг. 2 и 7 это соответствует верхней части полости 13) происходит сжатие рабочей жидкости и вытеснение ее через дроссельное отверстие 24 в правую часть этой полости (в дальнейшем при рассмотрении механизма блокировки на фиг.8 и 9 будем оперировать только терминами "верхняя часть полости 13" и "нижняя часть .полости 13") .Рабочая жидкость, вынужденная перетекать из верхней части полости 13 в нижнюю (а перетекает оиа через дроссельные отверстия, зазоры в шлицевом сопряжении и неплотности в уплотнениях по наружному диаметру поршня), оказывает противодействие перемещению поршня, тормозя, тем самым, и его вращение, а значит и вращение полуосевой шестерни 7 относительно корпуса дифференциала. Силы трения, возникающие в сопряжениях выступов с роликами и в шлицевом сопряжении поршня со ступицей полуосевой шестерни, тоже препятствует перемещению поршня и, таким образом, увеличивают тормозной момент на полуосевой шестерне.В процессе приближения поршня 20 к крайнему верхнему своему положению взаимодействие выступов с роликами происходит аналогично описанному и вытеснение жидкости из верхней части полости 13 происходит все время вплоть до самого прихода поршня 20 в крайнее верхнее его положение (фиг.8). При последующем перемещении поршня 20 влево, что продолжается, так как поршень продолжает вращаться, выступы 23 (фиг.9) выходятиз силового контакта с роликами 19,а выступы 22 вступают в силовойконтакт с роликами 16. В результа те, снова начинается поступательное перемещение поршня, но уже вниз.Поршень перемещается влево-вниз з плоскости чертежа, сжимая рабочуюжидкость, находящуюся в нижней части полости 13. Жидкость вынуждена перетекать в верхнюю часть полости 13 через дроссель и зазоры и оказывать, таким образом, противодействие15 7 10961 перемещению поршня. Следовательно, и в этом случае рабочая жидкость оказывает сопротивление перемещению поршня и создает на полуосевой шестерне тормозной момент. 5Процесс вытеснения рабочей жидкости из нижней части полости 13 в верхнюю часть продолжается до тех пор, пока поршень не приходит в свое нижнее крайнее положение1 О (фиг.2).При дальнейшем перемещении поршня 20 влево выступы 22 выходят из силового контакта с роликами 16 (фиг.7), а выступы 23 вступают в силовой контакт с роликами 19.В дальнейшем последовательность движений поршня и работа блокировочного устройства повторяется (фиг8, 9,2,7,8,9).При малых скоростях вращения поршня относительно корпуса дифференциала (это происходит на поворотах) перекачивание жидкости происходит с малой скоростью, при которой жидкость успевает почти сво-. бодно перетекать через дроссель и зазоры. Противодействие рабочей жидкости при этом незначительно, тормозной момент на поршне небольшой 30 и это не препятствует проявлению дифференциального эффекта. Но при буксовании одного из колес скорость вращения поршня относительно корпуса дифференциала увеличивается, 35 насос перекачивает жидкость быстрее, она уже не успевает свободно перетекать через дроссель и зазоры. Это 36 8вызывает значительное увеличение давления жидкости, которое препятствует перемещению, а значит и вращению поршня. Этим производится затормаживание поршня и связанной с ним полуосевой шестерни, что, в свою очередь, ограничивает пробуксовывание колеса.Так как в дифференциалах одновременно работают несколько поршней (как минимум, два), при некотором смещении их один относительно другого блокировка дифференциала не прекращается в моменты, когда один из поршней находится в своем крайнем положении. В это время блокировка дифференциала производится другим (или другими) поршнями, не находящимися в данный момент в крайних положениях. К тому же, профиль кулачков может быть подобран таким, чтобы сумма моментов трения, созда" ваемых поршнями, в любой момент времени была строго постоянной. Тогда в моменты, когда один из поршней находится в крайнем положении низ работы он выключен, тормозной момент других поршней (или другого), максимален и равен сумме моментов всех поршней в предыдущие моменты.Блокировочное устройство имеет систему подпитки, необходимую для компенсации утечек рабочей жидкости (не показана) .Применение предлагаемого блокировочного устройства позволит без увеличения габаритов и веса повысить проходимость машин.