RU33990U1

RU33990U1 - Differential self-locking vehicle

Info

Publication number: RU33990U1
Application number: RU2003117158/20U
Authority: RU
Inventors: А.Д. Белокопытов; Е.М. Кудряшов; И.В. Крутин; В.Н. Кравец
Original assignee: ООО "Техносервис - Н"
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2003-06-09
Publication date: 2003-11-20

Description

ДИФФЕРЕНЦИАЛ САМОБЛОКИРУЮЩИЙСЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВАDIFFERENTIAL SELF-LOCKING VEHICLE

Полезная модель относитоя к транспортному машиностроению и может быть использована в качестве дифференциала, устанавливаемого в ведущих мостах транспортных средства.The utility model relates to transport engineering and can be used as a differential installed in the drive axles of a vehicle.

Известны автомобильные межосевые и межколёсные самоблокирующиеся конические дифференциалы, дифференциалы с повышенным внутренним трением, червячно-винтовые, кулачковые и другие, например, описанные в книге А.Х. Лефарова «Дифференциалы автомобилей и тягачей, изд. «Машиностроение, М., 1972, предназначенные для перераспределения крутящего момента между ведущими колесами транспортные средств в сложных условиях его движения.Automobile interaxal and inter-wheel self-locking conical differentials, differentials with increased internal friction, worm-screw, cam and others, for example, described in the book of A.Kh. Lefarova "Differentials of cars and tractors, ed. "Engineering, M., 1972, designed to redistribute torque between the drive wheels of vehicles in difficult conditions of its movement.

Указанные дифференциалы выполнены с блокирующими устройствами, содержащими ведущие полумуфты с пружинами, разрезные и стопорные кольца, зубья специального профиля, которые обеспечивают блокировку полуосей колес и не дают возможности пробуксовывать одному из ведущих колес транспортного средства. Однако наличие таких элементов, как полумуфт с пружинами, разрезных и стопорных колец и других деталей приводит к усложнению конструкции дифференциалов, снижению их надежности и технологичности.These differentials are made with locking devices containing driving coupling halves with springs, split and retaining rings, teeth of a special profile, which provide locking of the axles of the wheels and do not allow the wheel to slip to one of the drive wheels of the vehicle. However, the presence of elements such as a coupling half with springs, split and retaining rings and other parts leads to a complication of the design of the differentials, a decrease in their reliability and manufacturability.

Самоблокирующиеся дифференциалы применяются на транспортных средствах высокой проходимости, например, на отечественных автомобилях ГАЗ-66; МАЗ-502; зарубежных - Мерседес-Бенц; Крейслер; Форд; Плимут и др.Self-locking differentials are used on cross-country vehicles, for example, on domestic GAZ-66 vehicles; MAZ-502; foreign - Mercedes-Benz; Kreisler; Ford Plymouth et al.

Наиболее часто устанавливаются самоблокирующиеся дифференциалы с повышенным внутренним трением, в которых заданный коэффициент блокировки гарантируется трением между его деталями.Most often, self-locking differentials with increased internal friction are installed, in which a predetermined blocking coefficient is guaranteed by friction between its parts.

F 16 Н 48/28 В 60 К 17/00 I I j Дифференциалы с повышенным внутренним трением по конструктивным признакам делятся на червячные, сухарные (кулачковые) и конические с фрикционными муфтами. Так, известен самоблокирующийся дифференциал повышенного трения автомобиля ГАЗ-66 /Технический паспорт автомобиля ГАЗ-66/, призванный блокировать привод колес ведущего моста при буксовании за счет использования момента трения между полуосевыми шестернями, компенсирующего разность крутящих моментов на полуосях, возникающую за счет разности моментов сил сцепления колес с дорожным покрытием (грунтом). Недостатком этого дифференциала является то, что, по причине неизбежного межколёсного кинематического рассогласования, привод оказывается заблокированным практически в течение всего периода движения машины. Последнее обстоятельство приводит к непроизводительным затратам энергии на износ ходовой части и привода. Известен такой самоблокирующийся дифференциал колесного транспортного средства (патент РФ № 2089409 от 10.09.97 г.), содержащий дифференциальную передачу, включающую водило, сателлиты, центральные колеса, соединенные жестко с полуосями ведущих колес, и блокирующее устройство, выполненное в виде пары обгонных муфт двустороннего действия, каждая из которых дополнительно снабжена инерционным диском с фрикционными элементами и поводками тел качения, ведущие полумуфты которых связаны жестко между собой и с водилом, причем каждая из ведомых полумуфт - с соответствующим центральным колесом, диски установлены на полуосях свободно, тела качения размещены в поводках, а фрикционные элементы установлены с возможностью взаимодействия диска с ведомой полумуфтой с моментом сил трения между ними менее момента сил инерции диска относительно полумуфты в режиме буксования колеса и более этого момента в режимах маневрирования и трогания с места транспортного средства. Низкие эксплуатационные качества объясняются низкой эксплуатационной надежностью из-за I i i I I пролетом из-за больших габаритов муфты). К недостаткам это дифференциала следует отнести также ограниченность диапазона применения, которая объясняется сравнительно низкими (до 500 об/мин) допустимыми угловыми скоростями нормализованных роликовых обгонных муфт /В.И. Анурьев «Справочник-конструктора машиностроителя, т. 2. М., 1980 г./, сложность конструкции. Известен самоблокирующийся дифференциал колесного транспортного средства, содержащий размещенные в полом корпусе дифференциальную передачу с полуосевыми шестернями и блокирующее устройство, которое для повышения внутреннего трения между полуосевыми шестернями и корпусом, или между сателлитами и корпусом дифференциала, выполнено в виде конусных или дисковых фрикционных муфт (см. книгу А.С.Литвинов. Шасси автомобиля. М., 1963, стр. 249, 250, фиг. 197 А и Б). Отличительной особенностью дифференциала является то, что в нем вместо обычной крестовины имеются две взаимно перпендикулярные оси, которые могут поворачиваться одна относительно другой на некоторый угол. Концы осей входят в гнезда корпуса дифференциала, имеющие форму пятиугольника, две стороны которого образуют такой же угол, как и льюки концов осей. В таком дифференциале при передаче крутящего момента конусные муфты прижимаются к корпусу дифференциала, во-первых, осевыми усилиями, действующими в конических передачах полуосевая шестерня - сателлит, и, во-вторых, осевыми усилиями, создаваемыми вследствие взаимодействия между наклонными плоскостями лысок осей и гнезд корпуса дифференциала. Этот дифференциал обеспечивает достаточно хорошую проходимость транспортного средства, однако его конструкция приводит к существенному увеличению потерь мощности в трансмиссиях, особенно при поворотах с радиусом, близким к минимальному. В период движения автомобиля не по прямой линии фрикционные муфты F 16 N 48/28 V 60 K 17/00 I I j Differentials with increased internal friction are structurally divided into worm, cracker (cam) and conical with friction clutches. So, the self-locking differential of increased friction of the GAZ-66 car / Technical data sheet of the GAZ-66 car /, designed to block the drive of the drive axle wheels when slipping due to the use of the friction moment between the semi-axial gears, which compensates for the difference in the torques on the semi-axles due to the difference in torque clutch wheels with road surface (soil). The disadvantage of this differential is that, due to the inevitable interwheel kinematic mismatch, the drive is blocked for almost the entire period of movement of the machine. The latter circumstance leads to unproductive energy costs for wear of the chassis and drive. Such a self-locking differential of a wheeled vehicle is known (RF patent No. 2089409 dated 09/10/97), containing a differential gear including a carrier, satellites, central wheels connected rigidly to the axles of the drive wheels, and a locking device made in the form of a pair of overrunning clutches of a double-sided actions, each of which is additionally equipped with an inertial disk with friction elements and leads of rolling elements, the leading coupling halves of which are rigidly connected to each other and to the carrier, each of which is driven by a half ft - with the corresponding central wheel, the disks are mounted on the half shafts freely, the rolling elements are placed in leashes, and the friction elements are installed with the possibility of the disk interacting with the driven coupling half with the moment of friction between them less than the moment of inertia of the disk relative to the coupling half in the wheel slip mode and more moment in maneuvering and pulling off the vehicle. Low performance due to low operational reliability due to I i i I I span due to the large dimensions of the coupling). The disadvantages of this differential should also include the limited range of applications, which is explained by the relatively low (up to 500 rpm) allowable angular speeds of normalized roller overrunning clutches / B.I. Anuryev "Reference designer of the machine builder, T. 2. M., 1980 /, the complexity of the design. A self-locking differential of a wheeled vehicle is known, comprising a differential gear housed in a hollow housing with semiaxial gears and a locking device, which is made in the form of conical or disk friction clutches to increase internal friction between the semiaxial gears and the housing, or between the satellites and the differential housing. book by A.S. Litvinov. Chassis of an automobile. M., 1963, p. 249, 250, Fig. 197 A and B). A distinctive feature of the differential is that instead of the usual crosspiece, there are two mutually perpendicular axes that can rotate one relative to the other by a certain angle. The ends of the axes enter the pockets of the differential case, having the shape of a pentagon, the two sides of which form the same angle as the hatches of the ends of the axes. In such a differential, when transmitting torque, the conical couplings are pressed against the differential housing, firstly, by axial forces acting in the bevel gears, the semiaxial gear is the satellite, and secondly, by axial forces created due to the interaction between the inclined planes of the axles and housing sockets differential. This differential provides a fairly good cross-country ability of the vehicle, however, its design leads to a significant increase in power losses in transmissions, especially when cornering with a radius close to the minimum. When the car is not moving in a straight line, the friction clutches

наименьшему диаметру.smallest diameter.

Соотношения подобраны опытным путем и являются оптимальными.The ratios are selected empirically and are optimal.

Выполнение дифференциала с предлагаемым блокировочным устройством, представляющим собой пару зеркальных конических втулок с регулировочными кольцами, посаженных посредством шестигранного соединения на шейку соответствующей шестерни, обеспечивает перераспределение крутящего момента (силы тяги) между ведущими колесами в сложных условиях движения транспортного средства таким образом, что на буксующее колесо приходится меньшая его часть, а на колесе, имеющем большее сцепление с дорогой крутящий момент увеличен. исключается занос транспортного средства, особенно на поворотах, из-заi инерционности работы блокирующего устройства.; Задачей полезной модели было создание дифференциала упрощенной конструкции с нулевым начальным коэффициентом блокирования, а следовательно, повышение эксплуатационных качеств дифференциала при применении в переднем ведущем управляемом мосту.: Поставленная задача решается тем, что в самоблокирующемся дифференциале, содержащем размещенную в полом корпусе дифференциальную: передачу с полуосевыми шестернями и блокирующее устройство, согласно предложению, блокирующее устройство встроено в корпусе и выполнено в виде пары зеркальных конических втулок, каждая из которых размещена в ответном гнезде в полости корпуса, снабжена регулировочным с эквидистантной поверхностью установочным кольцом, размещенным между контактирующими поверхностями корпуса и втулки, и имеет посадочное отверстие в виде шестигранника в поперечном сечении, а полуосевые шестерни, несущие конические втулки с кольцами, имеют аналогичные шестигранные установочные поверхности на шейке.: Регулировочные кольца и конические втулки выполнены толщиной выбраннойI из соотношения h/hi 1/(1,35 1,45), где h -толщина кольца, hi - толщина втулки по 4; Управляемость транспортного средства не ухудшатся, т.к. в дифференциале неThe implementation of the differential with the proposed locking device, which is a pair of mirrored tapered bushings with adjusting rings planted by means of a hexagonal connection to the neck of the corresponding gear, provides the redistribution of torque (traction force) between the drive wheels in difficult driving conditions of the vehicle so that the skidding wheel it accounts for a smaller part, and on a wheel having a greater grip on the road, the torque is increased. skidding of the vehicle is excluded, especially at bends, due to the inertia of the operation of the locking device .; The objective of the utility model was to create a differential of a simplified design with a zero initial blocking coefficient, and therefore, to increase the operational performance of the differential when used in a front driven steered axle .: The problem is solved in that in a self-locking differential containing a differential: a transmission with semi-axial gears and locking device, according to the proposal, the locking device is built into the housing and is made in the form of a pair of mirrored of bushings, each of which is placed in the reciprocal socket in the housing cavity, is equipped with an adjusting ring with an equidistant surface placed between the contacting surfaces of the housing and the sleeve, and has a mounting hole in the form of a hexagon in cross section, and semi-axial gears bearing conical bushings with rings , have similar hexagonal mounting surfaces on the neck .: Adjustment rings and conical bushings are made with a thickness selected from the ratio h / hi 1 / (1.35 1.45), where h is the thickness to ltsa, hi - thickness on the sleeve 4; The controllability of the vehicle will not deteriorate, because in differential not

заложен предварительный или начальный коэффициент блокирования.a preliminary or initial blocking coefficient is laid.

Требуемый зазор в зацеплении шестерен, обеспечивается регулировочными шайбами, размещенными между торцами конических втулок и полуосевых шестерен, компенсирующими допуски изготовления элементов дифференциала.The required clearance in the gearing of the gears is provided by adjusting washers located between the ends of the bevel bushings and the semi-axial gears, compensating for the manufacturing tolerances of the differential elements.

Выполнение посадочной поверхности шейки полуосевой шестерни и соответственно аналогичного по форме внутреннего отверстия втулки обеспечивает удобство сборки и настройки элементов блокирующего устройства, гарантирует надежность работы дифференциала.The implementation of the landing surface of the neck of the semiaxial gear and, accordingly, similar in shape to the inner hole of the sleeve provides ease of assembly and adjustment of the elements of the locking device, guarantees the reliability of the differential.

В целом предлагаемый дифференциал гарантирует безопасность управления на высоких и средних скоростях движения транспортного средства в любых условиях перемещения.In general, the proposed differential guarantees the safety of control at high and medium speeds of the vehicle in any conditions of movement.

Предлагаемый дифференциал поясняется чертежами, где: на фиг. 1 схематично показан в разрезе его общий вид; на фиг. 2 - разрез по А - А (на фиг. 1).The proposed differential is illustrated by drawings, where: in FIG. 1 is a schematic sectional view of a general view thereof; in FIG. 2 - section along A - A (in Fig. 1).

Самоблокирующийся дифференциал содержит полый корпус 1, выполненный из двух половин - чаш 2, в которых размещены дифференциальная передача с полуосевыми шестернями 3, сателлиты 4, оси 5 сателлитов, и блокирующее устройство 6. Блокирующее устройство 6 встроено в корпусе 1 и выполнено в виде пары зеркальных конических втулок 7, каждая из которых размещена в ответном гнезде 8 в полости корпуса 1, снабжена регулировочным с эквидистантной конусной поверхностью установочным кольцом 9, размещенным между контактирующими поверхностями корпуса 1 и втулки 7, имеющей посадочное отверстие 10 в виде шестигранника в поперечном сечении, а полуосевые шестерни 3, непосредственно несущие конические втулки 7 с установочными кольцами 9, имеют аналогичные шестигранные посадочные поверхности под них на шейке.The self-locking differential contains a hollow housing 1 made of two halves - bowls 2, in which a differential gear with semi-axial gears 3, satellites 4, satellite axles 5, and a locking device 6. are placed. The locking device 6 is built into the housing 1 and is made in the form of a pair of mirror conical bushings 7, each of which is placed in the mating socket 8 in the cavity of the housing 1, is equipped with an adjusting ring 9 with an equidistant conical surface, located between the contacting surfaces of the housing 1 and the bushings and 7, having a mounting hole 10 in the form of a hexagon in cross section, and the semi-axial gears 3 directly bearing the conical bushings 7 with the mounting rings 9, have similar hexagonal seating surfaces under them on the neck.

Регулировочные кольца 9 и конические втулки 7 выполнены толщиной, выбранной из соотношения h/hi 1/(1,35 - 1,45), где h - толщина кольца, hi - толщина втулки по наименьшему диаметру d, что обеспечивает нормальное рабочее состояние дифференциала.The adjusting rings 9 and conical bushings 7 are made of a thickness selected from the ratio h / hi 1 / (1.35 - 1.45), where h is the thickness of the ring, hi is the thickness of the sleeve along the smallest diameter d, which ensures the normal working condition of the differential.

5 5

Для удобства настройки и ремонта между полуосевыми шестернями 3 и корпусом 1 дифференциала, а также между сателлитами 4 и корпусом 1 дифференциала установлены бронзовые или стальные шайбы 11. Шайбы 11, изготовленные из материала, имеющего твердость, меньшую твердости материала полуосевых шестерен 3, сателлитов 4 и корпуса 1 дифференциала, изнашиваются раньше и предохраняют от износа указанные детали дифференциала. Замена шайб 11 позволяет восстановить правильное зацепление полуосевых шестерен 3 и сателлитов 4.For ease of adjustment and repair, between the semi-axial gears 3 and the differential housing 1, as well as between the satellites 4 and the differential housing 1, bronze or steel washers 11 are installed. Washers 11 made of a material having a hardness less than the hardness of the material of the axle gears 3, satellites 4 and differential housings 1, wear out earlier and protect the differential components from wear. Replacing the washers 11 allows you to restore the correct engagement of the semi-axial gears 3 and satellites 4.

Работа (включение) дифференциала происходит автоматически при увеличении крутящего момента (силы тяги) без рывков, ударов и т.д. Уменьшение степени блокирования происходит также автоматически при уменьшении крутящего момента (сброс газа, переключение на высшую передачу).The operation (inclusion) of the differential occurs automatically with an increase in torque (traction force) without jerking, shock, etc. The reduction in the degree of blocking also occurs automatically when the torque decreases (gas discharge, shifting to higher gear).

Испытание опытного образца предлагаемого дифференциала показали, что при движении транспортного средства в условиях, если оба колеса будут опираться на дорогу с нормальным сцеплением, на каждое ведущее колесо передается одинаковый вращающий момент Мкр. При попадании одного из ведущих колес на скользкий грунт, или зависании его в воздухе, или в любом ином случае движения, присутствующий момент внутреннего трения дифференциала стремится (с разной эффективностью) уравнять угловые скорости вращения колес и одновременно крутящие моменты, повышая Мкр на отстающем колесе.Tests of the prototype of the proposed differential showed that when the vehicle is moving in conditions, if both wheels rest on the road with normal traction, the same torque Mkr is transmitted to each drive wheel. When one of the driving wheels hits a slippery ground, or hangs in the air, or in any other case of movement, the present moment of the internal friction of the differential tends (with different efficiency) to equalize the angular velocities of the wheels and simultaneously the torques, increasing the MKR on the lagging wheel.

При средних и высоких скоростях движения транспортного средства Мкр на колесах не является максимальным, т.к. мало передаточное число коробки перемены передач. В этом случае усилия от угла зацепления сателлитов и полуосевых шестерен не достаточно, чтобы создать момент внутреннего трения, превышающий силу сцепления колес с дорогой.At medium and high vehicle speeds, the MKR on wheels is not maximum, because little gear ratio gearbox. In this case, the force from the angle of engagement of the satellites and semi-axial gears is not enough to create an internal friction moment exceeding the force of adhesion of the wheels to the road.

При движении на первой передаче и задним ходом, передаточное число коробки передач является максимальным и вследствие этого на колесо передается максимальный Мкр. В этой ситуации коэффициент блокирования, зависящий только от Мкр, также максимален. i I При малых скоростях движения транспортного средства высокое значение коэффициента блокирования не оказывает значительного влияния на поведение автомобиля, легко корректируется водителем. Дифференциал не будет работать как самоблокирующийся при вывешивании ведущего колеса. Это обусловлено тем, что для сохранения хорошей управляемости на средних скоростях при сложных дорожных условиях в конструкции не заложен начальный коэффициент блокирования, и в этом случае дифференциал работает как «свободный. Заявленный дифференциал по сравнению с известными конструктивно проще, поскольку не содержит пружин, его элементы технологичнее в изготовлении, допускают большие угловые скорости. Дифференциал имеет сравнительно малые размеры, обеспечивает безопасность скоростного движения транспортного средства на скользких дорогах и по бездорожью. Выполнение дифференциала с предлагаемым блокировочным устройством позволяет его использовать на любых видах транспорта: легковых и большегрузныхi автомобилях с повышенной проходимостью и т.д., в передних управляемых ведущих| мостах.i Предлагаемый дифференциал возможно устанавливать в ведущий мост; транспортного средства при его ремонте или модернизации взамен штатного.-. Доработок или изменений деталей моста не требуется. Обслуживание моста с рассматриваемы самоблокирующимся дифференциалом повышенного трения отличается более частой сменой масла. Отличие переднего и заднего моста в обслуживании обусловлено неравными пробегами, т.к. часть времени автомобиль проезжает с отключенными колеснымиi муфтами. Это необходимо учитывать при проведении обслуживания дифференциала1 (но не ступиц, шкворней и т.д.).; Более частая смена масла по сравнению со штатным дифференциалом обусловлена наличием повышенного трения и вследствие износа деталей внутри дифференциала, особенно в первый период так называемой «приработки.When moving in first gear and in reverse, the gear ratio is maximum and, as a result, the maximum MKR is transmitted to the wheel. In this situation, the blocking coefficient, which depends only on the microcircuit, is also maximum. i I At low vehicle speeds, a high blocking coefficient does not significantly affect the behavior of the vehicle, it is easily adjusted by the driver. The differential will not work as self-locking when hanging the drive wheel. This is due to the fact that in order to maintain good controllability at medium speeds under difficult road conditions, the initial blocking coefficient is not incorporated in the design, and in this case the differential works as “free.” The claimed differential in comparison with the known structurally simpler, because it does not contain springs, its elements are more technologically advanced in manufacture, allow large angular velocities. The differential is relatively small, it ensures the safety of high-speed movement of the vehicle on slippery roads and off-road. The implementation of the differential with the proposed locking device allows it to be used on any type of transport: passenger cars and heavy trucks with increased cross-country ability, etc., in front-driven guided vehicles | bridges.i The proposed differential can be installed in the drive axle; vehicle during its repair or modernization instead of the regular one .-. Modifications or changes to the details of the bridge are not required. Maintenance of the axle with the limited slip limited slip differential considered is characterized by a more frequent oil change. The difference between the front and rear axles in maintenance is due to unequal mileage, because Part of the time a car drives with wheel clutches disconnected. This must be considered when servicing differential1 (but not hubs, pivots, etc.) .; A more frequent oil change compared to the standard differential is due to the presence of increased friction and due to wear of parts inside the differential, especially in the first period of the so-called “running-in.”

источники ИНФОРМАЦИИsources of information

1.А.С. Литвинов и др. «Шасси автомсбиля, изд. ГНТИ Машиностроительной литературы., М., 1963, с.230-257, (обзор техники; прототип).1.A.S. Litvinov et al. "Car chassis, ed. GNTI Engineering literature., M., 1963, pp. 230-257, (review of technology; prototype).

2.А.Х. Лефаров. «Дифференциалы автомобилей и тягачей; изд. «Машиностроение, М., 1972, (обзор уровня техники).2.A.H. Lefarov. "Differentials of cars and tractors; ed. "Engineering, M., 1972, (review of the prior art).

3.Патент РФ № 2129232, з. 1999. 04. 11, on. 1999. 04. 20, кл. F 16 И 42/28, «Дифференциал В.П. Демина, (аналог).3. RF patent No. 2129232, s. 1999.04. 11, on. 1999.04. 20, cl. F 16 I 42/28, "Differential V.P. Demina, (analogue).

4.Патент РФ № 2162974, з. 1999. 03. 22, оп. 2001. 02. 10, кл. F 16 Н 48/30, «Самоблокирующийся дифференциал колесного транспортного средства (аналог).4. RF patent No. 2162974, s. 1999.03.03.22, op. 2001.02.02, cl. F 16 N 48/30, “Self-locking differential of a wheeled vehicle (analog).

Claims

1. A differential of a self-locking vehicle, comprising a differential gear housed in a hollow housing with semi-axial gears and a locking device, characterized in that the locking device is made in the form of a pair of mirror conical bushes, each of which is placed in a reciprocal socket in the body cavity, equipped with an adjusting gear with an equidistant surface mounting ring located between the contacting surfaces of the housing and the sleeve, and has a landing hole in the form of a hexagon in the cross -screw section, and the side gears, bearing sleeve with conical rings have similar hexagonal mounting surface on the neck.

2. The self-locking differential according to claim 1, characterized in that the adjusting rings and conical bushings are made of a thickness selected from the ratio h / h ₁ 1 / (1.35 ÷ 1.45), where h is the thickness of the ring; h ₁ - the thickness of the sleeve along the smallest diameter.