Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ БЛОКИРОВКИ ДИФФЕРЕНЦИАЛА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в транспортных средствах повышенной проходимости.

Известно устройство включения блокировки дифференциала, содержащее фрикционные диски, установленные на ведущих валах, крестовину, выполненную из двух частей, нажимные диски и возвратную пружину, которое автоматически блокирует дифференциал при попадании автомобиля на дорогу с нестабильными сцепными свойствами (см. Яскевич 3. "Ведущие мосты", М. Машиностроение, 1985, стр. 200, рис. 3.53).

Недостатком данного устройства является то, что данное устройство не полностью блокирует дифференциал, а блокирующие свойства в значительной мере зависят от диапазона нагрузки на автомобиль, что не подходит для грузовых автомобилей, кроме того, необходимо увеличение габаритов дифференциала при увеличении подводимого крутящего момента.

Известно устройство включения блокировки дифференциала, содержащее полумуфты, установленные на ведущих валах дифференциала и имеющие элементы для полной блокировки дифференциала, возвратную пружину и механизм перемещения полумуфты, которое обеспечивает полную блокировку дифференциала и блокирующие свойства не зависят от диапазона нагрузки на автомобиль (см. журнал "Revue Technique diesel", 171, 1991 г., стр. 65, 68).

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является устройство автоматической блокировки дифференциала, содержащее полумуфты, установленные на ведущих валах и имеющие элементы механической связи в виде кулачков с прямолинейными рабочими участками для полной блокировки дифференциала, контрольные датчики оборотов ведущих валов, регистрирующее устройство и механизм перемещения полумуфты (см. журнал "Автомобильная промышленность США", 8, 1979 г., стр. 25, 26).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, так как датчики и регистрирующее устройство являются сложными электронными устройствами, привод механизма перемещения является частью пневмо- или гидросистемы транспортного средства, что предполагает согласование их параметров, сигналы от датчиков к регистрирующему устройству, а от него к механизму перемещения полумуфт проходят по электрическим проводам, которые необходимо предохранять от ударов посторонними предметами при движении автомобиля, оптимально расположить на ведущем мосту и в транспортном средстве, кроме того, возможна потеря управляемости транспортного средства на дороге с нестабильными сцепными свойствами, так как устройство автоматической блокировки работает в колебательном режиме. Так после сцепления полумуфт устройство автоматической блокировки для осуществления контроля разницы скоростей вращения ведущих валов отключает через равные промежутки времени механизм перемещения полумуфт, при этом, если скользкий участок не закончился, то начинается буксование, после чего сигналы от контрольных датчиков включают механизм перемещения полумуфт, дифференциал блокируется. Этот процесс происходит постоянно до окончания скользкого участка.

Была поставлена задача создать более простую конструкцию устройства автоматической блокировки дифференциала транспортного средства и повысить управляемость транспортного средства.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве автоматической блокировки дифференциала транспортного средства, содержащем полумуфты, имеющие элементы механической связи в виде кулачков с прямолинейными рабочими участками и установленные на вращающихся деталях, имеющих между собой дифференциальную связь, механизм перемещения полумуфты, элементы механической связи дополнительно имеют наклонные рабочие участки под углом, определяющим условия включения блокировки дифференциала, а механизм перемещения полумуфты выполнен в виде пружины.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного технического решения не обнаружен. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило установить совокупность существенных по отношению к техническому результату отличительных признаков в заявленном техническом решении, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию "новизна".

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический результат, следовательно, предложенное техническое решение соответствует условию "изобретательский уровень". \\2 Изобретение поясняется чертежами, где
на фиг. 1 изображено устройство автоматической блокировки дифференциала транспортного средства в разрезе;
на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Устройство автоматической блокировки дифференциала транспортного средства содержит чашки дифференциала, приводимые во вращение ведущей шестерней. Одна из чашек дифференциала состоит из двух частей 1 и 2, которые образуют внутреннее отверстие, где расположена полумуфта 3 с возможностью осевого перемещения по шлицам, выполненным в части 1 чашки дифференциала.

Полумуфта 4 выполнена за одно целое с полуосевой шестерней 5. Элементы механической связи между полумуфтами 3 и 4 выполнены в виде кулачков 6, имеющих прямолинейные рабочие участки 7 и наклонные рабочие участки 8.

Полуосевая шестерня 5 расположена на полуоси 9 и упирается с одной стороны в крестовину дифференциала через упорную втулку 10, а с другой стороны - в опорную поверхность части 2 чашки дифференциала через упорную шайбу 11.

Упорная шайба 11 имеет стопорный ус, входящий в паз, выполненный в опорной поверхности части 2 чашки дифференциала и предохраняющий шайбу 11 от проворота.

Для возврата полумуфты 3 в исходное положение установлены две пружины, одна из которых - тарельчатая пружина 12, установлена между полумуфтой 3 и внутренней торцовой поверхностью части 2 чашки дифференциала. Пружина 12 выполнена тарельчатой для ограничения геометрических размеров дифференциала. Другая пружина 13 установлена между полумуфтой 3 и упорной шайбой 11.

Для регулировки зазора между полумуфтами 3 и 4 предназначены шайбы 14 и 15, которые установлены соответственно между пружиной 12 и внутренней торцовой поверхностью части 2 чашки дифференциала и между пружиной 13 и упорной шайбой 11.

Между чашкой дифференциала и полуосевой шестерней 5 имеется дифференциальная связь посредством саттелитов, расположенных на крестовине.

Устройство автоматической блокировки дифференциала транспортного средства работает следующим образом.

При прямолинейном движении угловая скорость вращения чашки дифференциала относительно полуосевой шестерни 5 равна нулевому значению. Кулачки 6 полумуфт 3 и 4 находятся в любом из положений, показанных на фиг.2, 2а, 2б, 2в, 2г.

При попадании одного из ведущих колес транспортного средства на скользкую поверхность дороги или при повороте транспортного средства чашка дифференциала и полуосевая шестерня 5 стремятся вращаться с разными угловыми скоростями, нагружая наклонные рабочие участки 8 кулачков 6 полумуфт 3 и 4 крутящим моментом. При этом на полумуфтах 3 и 4 вследствие взаимодействия наклонных рабочих участков 8 возникает осевое усилие, которое, преодолевая усилие от пружины 12, перемещает полумуфту 3 до выхода из зацепления с кулачками 6 полумуфты 4, благодаря чему полумуфта 3 поворачивается относительно полумуфты 4 (см. фиг.2, 2б). Дальнейшее относительное вращение происходит по торцевым поверхностям кулачков 6 полумуфт 3 и 4 (см. фиг.2, 2в).

После взаимодействия торцевых поверхностей кулачков 6 полумуфта 3 под действием толкающей пружины 12 скользит по наклонным рабочим участкам 8 полумуфты 4, сжимая при этом возвратную пружину 13 (см. фиг.2, 2г).

Осевая скорость полумуфты 3 определяется по следующей формуле:
Voceв. = Vотн.×tgα,
Vотн. = ωотн.×r,
где Voceв. - осевая скорость полумуфты;
Voтн. - относительная линейная скорость между чашкой дифференциала и полуосевой шестерней 5;
α- угол наклона рабочего участка 8 кулачков 6;
ωотн.- относительная угловая скорость между чашкой дифференциала и полуосевой шестерней 5;
r - средний радиус кулачков 6 полумуфт.

Так как при повороте транспортного средства, когда относительная угловая скорость между чашкой дифференциала и полуосевой шестерней 5 незначительна, пружина 13 успевает выталкивать полумуфту 3 до того, как произойдет контакт прямолинейных рабочих участков 7, тем самым возвращает полумуфту 3 в первоначальное (исходное) положение, дифференциал не блокируется.

При буксовании транспортного средства, когда относительная скорость между чашкой дифференциала и полуосевой шестерней 5 имеет значительную величину, пружина 13 не успевает выталкивать полумуфту 3, происходит контакт прямолинейных участков 7, тем самым блокируя дифференциал (см. фиг.2, 2д).

Дифференциал остается заблокированным до тех пор, пока сила сжатия между прямолинейными рабочими участками 7 полумуфт 3 и 4, возникающая от действия крутящего момента, уравновешивает усилие возвратной пружины 13. При изменении или исчезновении крутящего момента, вследствие выравнивания нагрузки на полуосях, переключения передач и др., пружина 13 возвращает полумуфту 3 в исходное положение.

Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стационарном технологическом оборудовании с использованием современных технологий.