Дифференциал повышенного трения

(71) Заявитель Институт механики и надежности машин Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Ванцевич Владимир Владимирович Ермаленок Валерий Генрихович Кабанов Вячеслав Иванович Войтешонок Владимир Станиславович Андреев Александр Федорович Брижанев Владимир Михайлович Чвялев Владимир Ефимович Харитончик Сергей Васильевич Дубовик Дмитрий Александрович(73) Патентообладатель Институт механики и надежности машин Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Дифференциал повышенного трения, содержащий корпус, крестовину с коническими сателлитами, выходные полуосевые валы, установленные на них с возможностью осевых перемещений и кинематически связанные с ними полуосевые шестерни, находящиеся в зацеплении с сателлитами, фрикционные дисковые муфты, расположенные между корпусом и полуосевыми шестернями, ведущие диски которых связаны с корпусом, а ведомые - с полуосевыми шестернями, и комплект предварительно сжатых упругих элементов,помещенных в стаканы, установленные в расточках корпуса с возможностью осевого перемещения и опирающиеся на полуосевые шестерни, отличающийся тем, что в корпусе 1149 дифференциала выполнены канавки с установленными в них упорными кольцами, с которыми взаимодействуют нажимные диски фрикционных муфт, а опорные диски последних взаимодействуют с упомянутыми стаканами, причем нажимные и опорные диски фрикционных муфт расположены с зазором относительно торцев полуосевых шестерен и корпуса. 2. Дифференциал по п. 1, отличающийся тем, что полуосевые шестерни связаны с выходными валами посредством торцевых кулачков. 3. Дифференциал по п. 1, отличающийся тем, что полуосевые шестерни связаны с выходными валами посредством шлицевого соединения.(56) 1. А.с. СССР 655845, МПК 16 1/44, опубл. 1979 а.с. СССР 697360, МПК В 60 К 17/20,1979. 2. Патент РФ 2076965 (вариант ), МПК 16 Н 48/20, опубл. 1997 (прототип). Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в качестве дифференциала повышенного трения внедорожных многоприводных автомобилей и тракторов. Известны дифференциалы повышенного трения, содержащие корпус, полуосевые шестерни, зацепленные с сателлитами, размещенными на крестовине корпуса. Комплекты ведущих дисков связаны с корпусом, а комплекты ведомых дисков связаны с полуосевыми шестернями. Между корпусом и дисками установлены упругие элементы 1. Эти дифференциалы обеспечивают возможность получения только одной характеристики блокирующих свойств в них либо с ростом крутящего момента на корпусе момент трения уменьшается, либо с ростом крутящего момента на корпусе момент трения остается постоянным. Разнообразие характеристик объясняется прежде всего различием условий эксплуатации внедорожной техники различного назначения, а также различием режимов нагружения тяговой и весовой нагрузкой отдельных мостов полноприводной машины. В связи с этим для машин, предназначенных для различных условий эксплуатации, необходимо использовать дифференциалы повышенного трения различных типов. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является дифференциал повышенного трения, содержащий корпус, крестовину с коническими сателлитами, выходные полуосевые валы, установленные на них с возможностью осевых перемещений и связанные с ними торцевыми кулачками полуосевые шестерни, находящиеся в зацеплении с сателлитами, и фрикционные дисковые муфты, расположенные между корпусом и полуосевыми шестернями, ведущие диски которых связаны с корпусом, а ведомые - с полуосевыми шестернями. В корпусе дифференциала выполнены расточки, в которых размещены стаканы с продольными пазами в стенках с предварительно сжатыми упругими элементами. Упругие элементы опираются на дно стаканов и подвижные диски, снабженные выступами, посредством которых они установлены в пазах стаканов, и зафиксированные в стаканах стопорными кольцами. При этом подвижные диски опираются на полуосевые шестерни, а в каждой из фрикционных муфт диски расположены с зазором относительно друг друга 2. Данный дифференциал позволяет реализовать нулевой момент трения фрикционных дисковых муфт на начальном участке характеристики блокирующих свойств и обеспечивает возрастающий момент внутреннего трения с последующим увеличением крутящего момента на корпусе дифференциала. Недостатком конструкции этого дифференциала является отсутствие возможности реализации значительных блокирующих моментов в свободном состоянии и в области малых крутящих моментов на корпусе. 2 1149 Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи по созданию конструкции дифференциала повышенного трения с улучшенной характеристикой блокирующих свойств за счет реализации момента начала срабатывания дифференциала в свободном состоянии и убывающей характеристики момента внутреннего трения в области малых крутящих моментов на корпусе. Решение поставленной задачи достигается тем, что в дифференциале, содержащем корпус, крестовину с коническими сателлитами, выходные полуосевые валы, установленные на них с возможностью осевых перемещений и кинематически связанные с ними полуосевые шестерни, находящиеся в зацеплении с сателлитами, фрикционные дисковые муфты, расположенные между корпусом и полуосевыми шестернями, ведущие диски которых связаны с корпусом, а ведомые - с полуосевыми шестернями, и комплект предварительно сжатых упругих элементов, помещенных в стаканы, установленные в расточках корпуса с возможностью осевого перемещения и опирающиеся на полуосевые шестерни,причем в корпусе дифференциала выполнены канавки с установленными в них упорными кольцами, с которыми взаимодействуют нажимные диски фрикционных муфт, а опорные диски последних взаимодействуют с упомянутыми стаканами, причем нажимные и опорные диски фрикционных муфт располагаются с зазором относительно торцев полуосевых шестерен и корпуса. Такое исполнение дифференциала позволяет реализовать значительные блокирующие моменты в разгруженном состоянии и в области малых крутящих моментов за счет воздействия через стаканы усилий предварительно сжатых упругих элементов на диски фрикционных муфт. Наличие в дифференциале комплекта упругих элементов одного типоразмера дает широкие возможности для регулирования момента М 0 начала срабатывания дифференциала. Устанавливая в выточки корпуса комплект, состоящий из разного количества упругих элементов одного типоразмера либо использованием другого типоразмера, можно получать семейство характеристик блокирующих свойств дифференциала с различными моментами М 0. Сущность полезной модели поясняется чертежами на фиг. 1 показан продольный разрез дифференциала с торцевыми кулачками, на фиг. 2 показан продольный разрез дифференциала со шлицевым соединением, на фиг. 3 изображен узел фрикционной дисковой муфты, на фиг. 4 представлена характеристика блокирующих свойств дифференциала. Дифференциал (фиг. 1 и 2) содержит корпус 1 и опирающиеся на него предварительно сжатые упругие элементы 2 (например, цилиндрические винтовые пружины), помещенные в стаканы 3, зафиксированные от проворота с помощью стопорных шариков 4, пакеты фрикционных дисковых муфт, включающие нажимные 5, фрикционные 6 и опорные 7 диски, крестовину 8 с сателлитами 9, находящимися в зацеплении с полуосевыми шестернями 10, на торцевых сторонах которых со стороны зубчатого зацепления выполнены кулачки 11, зацепленные с кулачками 11, выходных полуосевых валов 12 дифференциала. В дифференциале (фиг. 2) в отличие от дифференциала (фиг. 1) полуосевые шестерни 10 соединены с выходными валами 12 посредством шлицевого соединения 13. Стаканы 3 установлены с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с полуосевыми шестернями 10 либо с опорными дисками 7 фрикционных муфт. Упорные кольца 14 установлены в канавках корпуса 1 для ограничения перемещения нажимных дисков 5 в направлении крестовины 8 дифференциала. При этом фрикционные дисковые муфты расположены с зазором 15 (фиг. 3) между опорными дисками 7 и корпусом 1 и зазором 16 между нажимными дисками 5 и торцами полуосевых шестерен 10. Дифференциал работает следующим образом. При отсутствии вращающего момента на корпусе 1 фрикционные диски 6 через стаканы 3 опорные диски 7 сжимаются усилием предварительно сжатых упругих элементов 2. В результате фрикционные дисковые муфты реализуют момент М 0 начала срабатывания дифференциала. 3 1149 При появлении и возрастании вращающего момента на корпусе 1 дифференциала осевые составляющие сил конического зацепления сателлитов 9 и полуосевых шестерен 10 и осевые составляющие сил кулачков 11 начинают перемещать полуосевые шестерни 10 в осевом направлении, и последние воздействуют на стаканы 3, стремясь сжать упругие элементы 2. При этом усилие сжатия фрикционных дисков 6 и, вместе с ним, момент трения фрикционных муфт уменьшаются. При некотором значении вращающего момента на корпусе 1 дифференциала осевые составляющие сил конического зацепления сателлитов 9 и полуосевых шестерен 10 и осевые составляющие сил кулачков 11 уравновешивают усилие предварительно сжатых упругих элементов 2. При этом диски 6 фрикционных муфт освобождаются от осевых воздействий со стороны нажимных 5 и опорных 7 дисков, поэтому трение фрикционных дисков 6 друг о друга исключается. В результате момент трения во фрикционных муфтах уменьшается до нуля. С дальнейшим увеличением вращающего момента на корпусе 1 дифференциала указанные выше осевые составляющие сил, воздействуя на стаканы 3, начнут сжимать установленные в них предварительно сжатые упругие элементы 2 и перемещать стаканы 3. По мере того, как зазор 16 выбирается, торцы полуосевых шестерен 10 начинают воздействовать на нажимные диски 5 и перемещать диски 6 фрикционных муфт в направлении корпуса 1. После того, как полностью выбирается зазор 15, опорные диски 7 упираются в корпус 1 и под действием осевых составляющих сил как конического зацепления сателлитов 9 и полуосевых шестерен 10, так и осевых составляющих сил кулачков 11, диски 6 фрикционных муфт начинают сжиматься. В результате момент трения в пакетах фрикционных дисковых муфт будет возрастать ввиду увеличения осевых составляющих указанных сил. При этом дальнейшее перемещение нажимных 5, фрикционных 6 и опорных дисков в осевом направлении ограничивается корпусом 1, что обеспечивает работоспособность конического зацепления дифференциала. Таким образом, предложенная конструкция дифференциала позволяет блокировать привод связываемых им ведущих колес автомобилей и тракторов при вывешивании одного из колес моста и в случае тяжелых условиях эксплуатации, характеризуемых большими крутящими моментами на корпусе, и тем самым повысить проходимость колесной техники. При этом незначительное трение в дифференциале в области средних крутящих моментов на корпусе препятствует возникновению больших моментов сопротивления повороту колесных машин и не приводит к существенному ухудшению их поворачиваемости. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.