PL239560B1 - Mechanizm różnicowy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest mechanizm różnicowy, który może być stosowany we wszelkiego rodzaju pojazdach mechanicznych tam, gdzie oprócz obrotu napędzanych kół trakcyjnych po podłożu wymagana jest również zdolność obrotu tych kół względem siebie w zależności od oporu ich ruchu, umożliwiając skręcanie tych pojazdów. Zastosowanie mechanizmu różnicowego zdaje się być nieograniczone przenoszoną mocą, wielkością pojazdów, charakterem ich pracy, warunkami w których się przemieszczają jak również ich zastosowaniem. W szczególności mechanizm różnicowy według wynalazku dedykowany jest do pojazdów użytkowych powszechnie stosowanych do transportu ludzi i ładunków jak również do wszelkiego rodzaju mobilnych maszyn rolniczych, roboczych, budowlanych, drogowych itp.

Dotychczas znany jest jedynie mechanizm różnicowy o charakterze mechanicznym, w którym wykorzystany jest zespół współpracujących ze sobą kół zębatych zespolonych w odpowiednim koszu. Z opisu patentowego PL169885 znany jest mechanizm różnicowy zapewniający przejmowanie niejednakowych momentów obrotowych przez co najmniej dwa koła napędzające pojazdu, zawierający obudowę nośną, obrotową względem wałów połączonych z kołami pojazdu oraz dwa równoległe do siebie stożkowe koła zębate główne, osadzone na tych wałach, który wyróżnia się tym, że obudowa nośna ma rozmieszczone symetrycznie na obwodzie zagłębienia, korzystnie w kształcie czasz kulistych, w których są umieszczone kuliste powierzchnie usytuowanych swobodnie na obwodzie stożkowych kół zębatych o zębach prostych, zazębionych ze stożkowymi kołami zębatymi głównymi, przy czym kuliste powierzchnie oporowe współpracują z kulistymi powierzchniami oporowymi, ustalającymi położenie stożkowych kół zębatych.

Z opisu zgłoszenia patentowego P.414530 znany jest mechanizm różnicowy posiadający na wale napędowym osadzone dwa koła stożkowe zazębione z kolejnymi kołami stożkowymi, z których jedno koło jest połączone z obudową, a drugie jest osadzone na wale. Wewnątrz obudowy, na wale osadzone są koła zębate, będące kołami środkowymi dwóch przekładni planetarnych. Każda przekładnia ma co najmniej dwa koła obiegowe osadzone na jarzmie i po jednym kole zewnętrznym. Koła zewnętrzne mają wykonany zarys koła stożkowego i zazębiają się z kołami stożkowymi umieszczonymi w osi prostopadłej do osi obrotu obudowy. Między obudową a każdym z jarzm znajduje się sprzęgło jednokierunkowe. Na zewnątrz obudowy znajdują się koła zębate osadzone na jarzmach. Odmiana mechanizmu różnicowego ma wewnątrz obudowy umieszczoną dodatkową przekładnię planetarną, w której koło osadzone na wale jest kołem środkowym przekładni. W skład przekładni wchodzą koła obiegowe, nieruchome koło zewnętrzne i jarzmo. Jarzmo ustawione jest w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny utworzonej przez oś obrotu obudowy i osie kół i połączone z obudową. Koło zewnętrzne ma średnicę większą niż obudowa, a obudowa znajduje się wewnątrz nieruchomego koła zewnętrznego.

Mechanizm różnicowy, według wynalazku, wyposażony w półosie napędowe, charakteryzuje się tym, że ma przekładnię połączoną z zaworem sterowanym różnicą ciśnień. Na każdej napędowej półosi mechanizm różnicowy ma osadzone nieruchomo mimośrodowe koło, na obwodzie którego ma osadzone poprzeczne, toczne łożysko, którego zewnętrzny pierścień połączony jest suwliwie z co najmniej dwoma elementami przenoszącymi siłę z mimośrodowego koła na połączone z nim co najmniej dwa nurniki. Każdy z nurników umieszczony jest w cylinderku połączonym przegubowo z tarczą. W tarczy ułożyskowana jest w piaście napędowa półoś i tuleje elementów przenoszące siłę z mimośrodowego koła. Do każdego cylinderka przyłączony jest rozgałęziony przewód hydrauliczny, który z drugiej, rozgałęzionej strony połączony jest z wlotem zwrotnego zaworu i zaworem sterowanym różnicą ciśnień. Zwrotny zawór ma umieszczony w obudowie pierścień, który od strony każdego wlotu ma przelotowy otwór z gniazdem zaworowym, w którym ma osadzoną kulkę stykającą się ze sprężyną. Każda ze sprężyn osadzona jest w tulei oporowej z promieniowym, przelotowym otworem i centralnym czołowym otworem połączonym z czołowym wylotem zwrotnego zaworu. Czołowy wylot zaworu zwrotnego połączony jest przewodem hydraulicznym z czołowy wlotem zaworu sterowanego. Zawór sterowany w dzielonej obudowie ma przesuwną tuleję wewnątrz, której ma przesuwny tłok. Przesuwna tuleja ma promieniowe przelotowe, fasolkowe otwory odpowiadające wlotom rozgałęzionych przewodów hydraulicznych. Promieniowe przelotowe, fasolkowe otwory dla każdej z półosi są rozmieszczone równomiernie na obwodzie tulei i symetrycznie względem przelotowych, fasolkowych otworów dla drugiej półosi. Ich zewnętrzne krawędzie stanowią przedłużenie zewnętrznych krawędzi połączonych z nimi przewodów hydraulicznych i są poprzeczne do czołowych wlotów. Przesuwny tłok ma po dwa nieprzelotowe, cylindryczne otwory od strony fasolkowych otworów. Każdy z nieprzelotowych otworów połączony jest poprzez naprowadzającą rurkę z bieżnią wykonaną w obudowie zaworu sterowanego. Wewnątrz nieprzelotowych, cylindrycznych

PL 239 560 B1 otworów, naprowadzających rurek i bieżni mechanizm różnicowy ma drugie kulki, które opierają się na wypuście, który znajduje się na obwodzie przesuwnej tulei w jej centralnej części i osadzony jest w wewnętrznym wybraniu w obudowie zaworu sterowanego. Dla poprawnego działania mechanizmu wymagane jest, aby stosunek powierzchni czołowej przesuwnego tłoka do powierzchni czołowej przesuwnej tulei był większy od 1 (pierwszy warunek P1/P2 > 1) i był równy stosunkowi powierzchni przekroju poprzecznego pojedynczego otworu w tłoku przesuwnym do powierzchni przekroju poprzecznego otworu pojedynczej naprowadzającej rurki (drugi warunek P1/P2 = p1/p2), który to stosunek jest mniejszy od 2 (trzeci warunek p1/p2 < 2). Rekomendowaną wartością stosunku powierzchni czołowej przesuwnego tłoka do powierzchni czołowej przesuwnej tulei jest wielkość większa od 1,5 ze względu na konieczność powstania siły zdolnej do pokonania oporów ruchu tłoka przesuwnego i tulei przesuwnej oraz kulek w bieżniach jak również tarcia cieczy hydraulicznej podczas jej przepływu. Wynika to z zależności wielkości siły działającej na tuleję przesuwną od siły pochodzącej od tłoka przesuwnego oddziałującego za pośrednictwem kulek i ciśnienia cieczy po stronie tłoka, w którą się przesuwa. Ruch tłoka przesuwnego jest wywołany ciśnieniem cieczy hydraulicznej oddziałującej na jedną z jego powierzchni czołowych. Drugi warunek wynika z konieczności przesuwu kulek w bieżni i tulei przesuwnej z tą samą prędkością, a prędkość przesuwu kulek w bieżni, przy założonej prędkości tłoka jest zależna od wartości stosunku p1/p2. Prędkość przesuwu tulei przesuwnej jest większa od prędkości przesuwu tłoka o współczynnik równy stosunkowi P1/P2. Trzeci warunek geometrycznym działania mechanizmu różnicowego wynika z tego, że kulki w otworach czołowych (zasobnikowych) tłoka przesuwnego (w płaszczyźnie wzdłużnej otworów), nie mogą znaleźć się obok siebie ponieważ w takim przypadku nie wysuwałyby się z tych otworów powodując blokowanie tłoka. Przy wielkości tego stosunku mniejszej od 2 kulki są położone skośnie względem siebie (w płaszczyźnie wzdłużnej otworów) i przy zadziałaniu siły wypychającej będą się przesuwały do wlotów rurek naprowadzających kulki do bieżni wydrążonej w korpusie dzielonym.

Korzystnie przekładnię mechanizmu różnicowego stanowi koło zębata lub koło łańcuchowe.

Korzystnie element przenoszącym siłę z koła mimośrodowego na nurniki to dwa płaskowniki połączone tuleją.

Łożysko w mechanizmie różnicowym jest ślizgowe lub toczne igiełkowe.

Korzystnie cylinderki rozmieszczone są na tarczy równomiernie.

Korzystnie przewód hydrauliczny od strony cylinderka jest elastyczny, a od strony zaworu zwrotnego i zaworu sterowanego jest sztywny.

Korzystnie przewód hydrauliczny do zaworu zwrotnego i do zaworu sterowanego połączony jest promieniowo.

Tuleja oporowa ma czołowy otwór przelotowy lub zamknięty od strony prze ciwnej do wylotu z zaworu zwrotnego.

Zawór zwrotny i zawór sterowany połączone są elementami konstrukcyjnymi (np. ceownikami) i śrubami.

Korzystnie powierzchnia podziału dzielonej obudowy zaworu sterowanego znajduje się pomiędzy przelotowymi, fasolkowymi otworami każdej z półosi.

Korzystnie fasolkowe otwory są dwukrotnie szersze od przewodów hydraulicznych. Korzystnie przekładnia połączona jest nieruchomo poprzez swoją obudowę z tarczami, które są połączone z odpowiednimi zaworami zwrotnymi, które połączone są z zaworem sterowanym różnicą ciśnień.

Połączenia wykorzystywane w mechanizmie różnicowym są połączeniami śrubowymi.

Zaletą rozwiązania jest to, że pozwala na przeniesienie napędu na koła trakcyjne w zupełnie nowy sposób w porównaniu z istniejącym w obecnym stanie techniki mechanizmem zbudowanym w oparciu o zespół kół zębatych. W zestawieniu z tym rozwiązaniem proponowany wynalazek posiada szereg korzyści. Tradycyjny dyferencjał, w przypadku nagłego braku oporu ruchu dla jednego z kół trakcyjnych, uwalnia je natychmiast, powodując zatrzymanie drugiego koła. Uwolnione, nie napotykające na opór koło kręci się z pełną prędkością tj. „buksuje”. Pojazd traci napęd i staje w miejscu. Proponowany hydrauliczny kontrolowany mechanizm różnicowy jest wolny od tych wad. W przypadku tracenia oporu ruchu jednego z kół, opór w przepływie cieczy hydraulicznej pomiędzy zespołami wewnątrz mechanizmu powoduje, że koło tracące opór ruchu nie „buksuje” tylko obraca się coraz szybciej, natomiast przeciwległe koło nie zatrzymuje się nagle lecz w sposób kontrolowany zwalnia. Stąd część nazwy dyferencjału „kontrolowany”. Parametry te można odpowiednio do potrzeb dobrać, stosując właściwe wymiary geometryczne elementów urządzenia.

PL 239 560 B1

Ponadto konstrukcja tradycyjnego mechanizmu różnicowego wymaga stosowania jakościowych materiałów, skomplikowanych procesów technologicznych pozwalających na uzyskanie wysokich wytrzymałości (uzębienia), skomplikowanych kształtów, dużej precyzji wykonania części a także specjalistycznego montażu urządzenia (luzy kwalifikują mechanizm do naprawy). Wiąże się to z kosztami wykonania i serwisowania. Koła zębate bezpośrednio trą tylną powierzchnią o pierścień oporowy, co jest źródłem hałasu i ścierania. Zużycie kół zębatych skutkuje głośniejszą pracą, osłabieniem zębów a nawet w przypadku pojawienia się luzów, wyłamanie zębów przy nagłych zmianach momentu obrotowego. Proponowany hydrauliczny kontrolowany mechanizm różnicowy ma mało skomplikowaną budowę. Zawory, które są jego częścią składową, można zespolić i wykonywać uniwersalnymi obrabiarkami. Dokładność montażu nie wymaga stosowania ścisłych reżimów. Zużycie elementów jest bardzo wolne (dobre smarowanie cieczą hydrauliczną) i bez nagłych awarii, co powoduje zmniejszenie kosztów serwisowania. Ponadto zapewnia cichą pracę.

Wynalazek jest bliżej przedstawiony w przykładach wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia mechanizm różnicowy wraz z półosiami napędowymi i kołami trakcyjnymi w ujęciu schematycznym; fig. 2 przedstawia mechanizm w przekroju wzdłużny (A-A z fig. 3), fig. 3 przedstawia mechanizm w przekroju poprzecznym przez płaszczyznę pomiędzy czołem obudowy a zespołem koła mimośrodowego (B-B z fig. 2); fig. 4 przedstawia mechanizm w przekroju poprzecznym przez płaszczyznę pomiędzy zaworem zwrotnym a tarczą cylinderków z piastą półosi napędowej (C-C z fig. 2); fig. 5 przedstawia mechanizm w przekroju poprzecznym przez płaszczyznę przewodów hydraulicznych zaworu sterowanego różnicą ciśnień (D-D z fig. 2); fig. 6 przedstawia mechanizm w przekroju wzdłużnym przez płaszczyznę przewodów hydraulicznych zaworu sterowanego różnicą ciśnień (E z E z fig. 5); fig. 7 przedstawia mechanizm w przekroju wzdłużnym przez płaszczyznę przewodów hydraulicznych zaworu zwrotnego (E-E z fig. 5), fig. 8 przedstawia mechanizm w przekroju wzdłużnym przez płaszczyznę podziału (płaszczyznę bieżni kulek) zaworu sterowanego różnicą ciśnień (F-F z fig. 5), fig. 9 przedstawia mechanizm w przekroju wzdłużny w wariancie z elementem przenoszącym siłę z koła mimośrodowego na nurniki osadzonym w obudowie mechanizmu.

P r z y k ł a d I

Mechanizm różnicowy wyposażony w napędowe półosie 1 ma przekładnię 2 (koło zębate) połączoną z zaworem 3 sterowanym różnicą ciśnień. Mechanizm na każdej napędowej półosi 1 ma osadzone nieruchomo mimośrodowe koło 4, na obwodzie którego ma osadzone poprzeczne toczne łożysko 5, którego zewnętrzny pierścień połączony jest suwliwie z dwoma elementami 6 przenoszącymi siłę z mimośrodowego koła 4 na połączone z nim dwa nurniki 7. Każdy z nurników 7 umieszczony jest w osobnym cylinderku 8 połączonym przegubowo z tarczą 9, w której ułożyskowana jest w piaście napędowa półoś 1 i tuleje elementów 6. Do każdego cylinderka 8 przyłączony jest odrębny rozgałęziony przewód hydrauliczny 10, który z drugiej strony połączony jest z wlotem 11 zwrotnego zaworu 12 i zaworem 3 sterowanym różnicą ciśnień. Przewód hydrauliczny 10 od strony cylinderka 8 jest elastyczny, a od strony zwrotnego zaworu 12 i zaworu 3 sterowanego jest sztywny. Zwrotny zawór 12 ma umieszczony w obudowie 13 pierścień 14, który od strony każdego wlotu ma przelotowy otwór 15 (liczba otworów odpowiada liczbie nurników przy obu półosiach 1) z gniazdem zaworowym, w którym ma osadzoną kulkę 16 stykającą się ze sprężyną 17 (liczba sprężyn i kulek jest równa liczbie nurników obu półosi). Sprężyna 17 osadzona jest w oporowej tulei 18 (po jednej na każda półoś) z promieniowym, przelotowym otworem 19 (ich liczba jest równa liczbie nurników obu półosi) i centralnym czołowym otworem 20 (po jednym dla każdej półosi) połączonym z czołowym wylotem 21 zwrotnego zaworu 12. Tuleja oporowa 18 ma czołowy otwór 20 zamknięty od strony przeciwnej do wylotu 21 ze zwrotnego zaworu 12. Czołowy wylot 21 zwrotnego zaworu 12 połączony jest z czołowy wlotem 22 zaworu 3 sterowanego przewodem hydraulicznym 23. Zawór 3 sterowany w dzielonej obudowie 24 ma przesuwną tuleję 24 (po jednej na półoś) wewnątrz, której ma przesuwny tłok 26. Przesuwna tuleja 24 ma promieniowe przelotowe, fasolkowe otwory 27 (ich liczba jest równa liczbie nurników obu półosi) odpowiadające wlotom rozgałęzionych przewodów hydraulicznych 10 i które dla każdej z półosi 1 są rozmieszczone równomiernie na obwodzie tulei 25 i symetrycznie względem przelotowych, fasolkowych otworów 27 dla drugiej półosi 1. Zewnętrzne krawędzie fasolkowych otworów 27 stanowią przedłużenie zewnętrznych krawędzi połączonych z nimi przewodów hydraulicznych 10. Fasolkowe otwory 27 są poprzeczne do czołowych wlotów 22. Od strony czołowych wlotów 22 przesuwny tłok 26 ma po dwa nieprzelotowe, cylindryczne otwory 28. Każdy z tych otworów 28 połączony jest poprzez odpowiednią naprowadzającą rurkę 29 z bieżnią 30 wykonaną w dzielonej obudowie 24 zaworu sterowanego 3. Mechanizm wewnątrz nieprzelotowych, cylindrycznych otworów 28, naprowadzających rurek 29 i bieżni 30 ma drugie kulki 31. Kulki 31 mają

PL 239 560 B1 możliwość ruchu wewnątrz otworów 28, rurek 29 i bieżni 30 (liczba nieprzelotowych otworów, rurek i bieżni, które stanowią tor dla drugich kulek odpowiada liczbie nurników obu półosi), przy czym z jednej strony są ograniczone ślepym zakończeniem otworu 28, a z drugiej strony opierają się na wypuście 32, który znajduje się na obwodzie przesuwnej tulei 25 w jej centralnej części i osadzony jest w wewnętrznym wybraniu 33 w obudowie zaworu sterowanego 3. Stosunek powierzchni czołowej przesuwnego tłoka 26 do powierzchni czołowej przesuwnej tulei 25 jest większy od 1 i jest równy stosunkowi powierzchni przekroju poprzecznego pojedynczego otworu tłoka 26 do powierzchni przekroju poprzecznego pojedynczej naprowadzającej rurki 29, który to stosunek jest mniejszy od 2. Zastosowane łożyska w mechanizmie są łożyskami ślizgowymi (za wyjątkiem łożyska 5).

Napęd do mechanizmu różnicowego jest dostarczony poprzez przekładnię 2. Moment obrotowy jest przekazywany dalej na obie tarcze 9 cylinderków 8 z piastami półosi napędowych 1 (dzięki skręceniu tych elementów śrubami). Ułożyskowane wahliwie w tarczach 9 elementy 6 przenoszące siłę z koła mimośrodowego 4 na nurnik 7 mają po jednej stronie tarczy 9 kontakt z pierścieniami zewnętrznymi łożysk 5 osadzonych na kołach mimośrodowych 4 półosi napędowych 1 a z drugiej strony tarczy 9 są połączone przegubowo za pomocą sworzni z nurnikami 7 znajdującymi się w cylinderkach 8. Cylinderki 8 są przytwierdzone przegubowo z użyciem sworzni do elementów 6 znajdujących się na tarczach 9 cylinderków 8 z piastami półosi napędowych 1. Gdy tarcze 9 otrzymają moment obrotowy od obudowy mechanizmu 37, napierają za pośrednictwem łożysk ślizgowych na elementy 6 przenoszące siły z kół mimośrodowych 4 na nurniki 7. Dalej elementy 6 napierają po jednej stronie na zewnętrzne pierścienie łożysk 5 a po drugiej stronie poprzez wałki, z którymi tworzą całość i osadzone nieruchomo na wałkach dźwigienki 6 na nurniki 7 znajdujące się w cylinderkach 8. Gdy odpływ cieczy hydraulicznej z cylinderków 8 będzie zablokowany, wówczas elementy 6 przenoszące siły z kół mimośrodowych 4 na nurniki 7 zostaną unieruchomione względem tarcz 9 cylinderków 8, a tym samym również koła mimośrodowe 4 znajdujące się na końcach półosi 1 napędowych będą unieruchomione w stosunku do tarcz 9 cylinderków 8.

Jest to przypadek, gdy na oba koła trakcyjne działają te same opory ruchu i moment obrotowy jest rozdzielany równomiernie pomiędzy oba koła.

Odcięcie odpływu cieczy hydraulicznej z cylinderków 8 jest realizowane w ten sposób, że tłok przesuwny 26 znajdujący się w tulei przesuwnej 25 zaworu 3 sterowanego różnicą ciśnień znajduje się w położeniu środkowym, zamykając światło otworów podłużnych fasolkowych 27 w tulei przesuwnej 25 i równocześnie wlotów 10 przewodów hydraulicznych promieniowych rozgałęzionych do zaworu 3 sterowanego różnicą ciśnień. Zamknięcie tych wlotów przewodów hydraulicznych 10 powoduje brak możliwości przepływu cieczy hydraulicznej poprzez elastyczne przewody hydrauliczne 10 połączone z cylinderkami 8 i dalej przez sztywne przewody hydrauliczne 23 co unieruchamia cylinderki 8, i w konsekwencji półosie napędowe 1 względem przekładni 2.

Napierające koła mimośrodowe 4 na elementy 6 przenoszące siły z kół mimośrodowych 4 na nurniki 7 wywołują powstanie ciśnienia w cylinderkach 8 i dalej w przewodach hydraulicznych 10, 23. Gdy opory ruchu obu kół trakcyjnych będą takie same, ciśnienie to po obu stronach mechanizmu różnicowego też będzie takie same. Ten przypadek został opisany powyżej. Jeśli natomiast jedno z kół napotyka na większe opory ruchu niż drugie, pomiędzy stronami lewą i prawą dyferencjału powstaje różnica ciśnień. Jest to drugi przypadek, w którym moment obrotowy jest rozdzielany nierównomiernie pomiędzy koła trakcyjne.

Różnica ciśnień jest wykorzystywana do sterowania zaworem 3 sterowanym różnicą ciśnień.

Zwrotne zawory 12 promieniowe poczwórne z wylotem pojedynczym czołowym 21 mają za zadanie wyselekcjonować maksymalne ciśnienie cieczy hydraulicznej doprowadzonej do ich wlotów promieniowych z cylinderków 8 za pomocą przewodów hydraulicznych 10, 23. Do każdego z zaworów zwrotnych 12 są doprowadzone przewody 10 biegnące od cylinderków 8 z jednej tarczy 9. Zastosowanie zespołu zaworków zwrotnych w tym elemencie, tj. przy każdym wlocie 11 gniazda zaworu 12, kulki 16, sprężyny 17 i oporu dla sprężyn 17 uzyskany dzięki pierścieniowi oporowemu 14 posiadającemu otwory przepływowe 15, powoduje, że ciecz dopływająca promieniowo do obudowy 13 zaworu zwrotnego 12 trafia dalej do jego wnętrza w postaci czterokrotnego strumienia. Strumień o największym ciśnieniu dostaje się dalej do wylotu czołowego 22 przewodu hydraulicznego 23, gdyż pozostałym strumieniom zostaje zamknięty wlot poprzez dociśnięcie kulek 16 do gniazd zaworowych we wlotach 11 wywołane tym największym ciśnieniem. Strumienie o największym ciśnieniu są kierowane z obu zaworów zwrotnych 12, czołowymi przewodami hydraulicznymi 23 do wlotów czołowych zaworu 3 sterowanego różnicą ciśnień.

PL 239 560 B1

Zasada działania zaworu 3 sterowanego różnicą ciśnień jest następująca. W układzie wyjściowym, w przypadku jednakowego ciśnienia po obu stronach wlotów czołowych 22 zaworu, znajdujące się w jego wnętrzu przesuwna tuleja 25 i przesuwny tłok 26 pozostają w położeniu środkowym, w którym tłok 26 zamyka wszystkie wloty promieniowe do dzielonej obudowy 24 zaworu 3 sterowanego. Jest to wspomniany wyżej przypadek jednakowego oporu ruchu dla obu kół trakcyjnych 38. Gdy pojawi się różnica ciśnień cieczy hydraulicznej pomiędzy prawym a lewym wlotem czołowym 22 (koło trakcyjne 38 lewe ma inne opory ruchu niż koło trakcyjne 38 prawe), wówczas powstanie siła działająca na powierzchnię czołową tłoka 26 i tulei 25. Ponieważ powierzchnia czołowa tłoka 26 jest większa od powierzchni czołowej tulei 25, przy tym samym ciśnieniu cieczy hydraulicznej siła oddziałująca na tłok 26 jest większa od siły działającej na tuleję 25. Układ ten mimo wszystko pozostawałby w bezruchu gdyby nie występowały inne czynniki. Ponieważ przesuwny tłok 26 napiera dodatkowo na powierzchnie oporowe wypustu przesuwnej tulei 32 za pośrednictwem drugich kulek 31 przemieszczających się w naprowadzających rurkach 29 i w bieżniach 30 wydrążonych w korpusie zaworu 3, przesuwna tuleja 32 na zasadzie multiplikatora ciśnienia pokonuje opór ciśnienia cieczy hydraulicznej znajdującej się po stronie napędzającej przesuwny tłok 25. W wyniku powyższego tłok 26 przesuwa się w jedną stronę a tuleja 25 w przeciwną. Otwory 28 w powierzchniach czołowych przesuwnego tłoka 26 są większe w stosunku do otworów w naprowadzających rurkach 29 w tym celu, aby mogły pomieścić więcej drugich kulek 31 na tej samej długości w porównaniu z bieżnią 30. Chodzi o to, aby zniwelować różnice dróg pokonywanych przez przesuwny tłok 26 i przesuwną tuleję 25 podczas ich pracy i zapewnić ciągły napór drugich kulek 31 na powierzchnie oporowe wypustu 32 przesuwnej tulei 25.

Przesuw tłoka 26 powoduje po jednej stronie (lewej lub prawej) dzielonej obudowy 24 zaworu 3 sterowanego różnicą ciśnień przesuw tulei przesuwnej 25 w kierunku przeciwnym i otwarcie światła otworów podłużnych fasolkowych 27 i jednocześnie otwarcie wlotów promieniowych do zaworu sterowanego różnicą ciśnień 3 przewodów hydraulicznych rozgałęzionych 10. Pomimo ruchu przesuwna tuleja 25 ich nie zasłania, gdyż otwory podłużne fasolkowe 27 zapewniają przez cały cykl otwierania wlotów pełne światło dla przepływu cieczy hydraulicznej. Po otwarciu przepływu cieczy hydraulicznej po jednej stronie dzielonej obudowy 24 zaworu 3 sterowanego tworzy się komora łącząca wszystkie cztery wloty promieniowe rozgałęzionych przewodów hydraulicznych 10 i staje się możliwe przemieszczanie cieczy hydraulicznej pomiędzy cylinderkami 8 znajdującymi się przy jednej tarczy 9. Wypływ cieczy hydraulicznej z cylinderków 8 przy drugiej tarczy jest w dalszym ciągu zablokowany, gdyż przesuwna tuleja 25, przesuwając się, zamyka wloty przewodów hydraulicznych promieniowych rozgałęzionych 10 do zaworu sterowanego różnicą ciśnień 3 swoją skrajną częścią, która znajduje się na końcu za światłem podłużnych fasolkowych otworów 27. W tym stanie hydrauliczny kontrolowany mechanizm różnicowy blokuje jedno koło trakcyjne 38 względem koła napędowego 2 a drugie koło trakcyjne 38 może się obracać względem koła napędowego 2. Przy ruchu tarczy 9 cylinderków 8 i braku oporu przy wsuwaniu się nurników 7 do cylinderków 8 elementy 6 przenoszące siłę z koła mimośrodowego 4 na nurnik 7 poruszają się wahliwie. Wysuwające/wsuwające się po stronie koła trakcyjnego 38 z większymi oporami ruchu nurniki 7 przepompowują ciecz hydrauliczną pomiędzy poszczególnymi cylinderkami 8, gdyż przepływ cieczy w tym układzie nie jest zamykany.

Opisany powyżej wariant odpowiada sytuacji, gdy opory ruchu kół trakcyjnych 38 nie są jednakowe.

Powrót do stanu równowagi hydraulicznego kontrolowanego mechanizmu różnicowego (powrotu przesuwnego tłoka 26 i przesuwnej tulei 25 do położenia środkow ego w dzielonej obudowie 24 zaworu 3 sterowanego, w którym opory ruchu kół trakcyjnych 38 są jednakowe) dokonuje się w następujący sposób.

Koło trakcyjne 38, które obracało się szybciej niż koło 38 po przeciwnej stronie ponownie napotyka zwiększone opory ruchu. Wówczas chwilowo ciśnienie cieczy hydraulicznej w cylinderkach 8 po tej stronie wzrasta powyżej ciśnienia w cylinderkach 8 po przeciwległej stronie. Wówczas różnica ciśnień na wlotach przewodów hydraulicznych czołowych 23 pomiędzy zaworami wywołuje p owstanie tej samej różnicy ciśnień pomiędzy lewą a prawą stroną komór w dzielonej obudowie 24 zaworu 3 sterowanego. Ta różnica powoduje wygenerowanie siły skierowanej do środka dzielonej obudowie 24 zaworu 3 sterowanego działającej na przesuwny tłok 26 i przekazywanej dalej za pośrednictwem cieczy hydraulicznej i drugich kulek 31 poruszających się w bieżniach 30 na przesuwną tuleję 25. Siła ta doprowadza do powrotu tłoka 26 i tulei 25 do położenia środkowego i do wyrównania ciśnień w komorach po obu stronach dzielonej obudowie 24 zaworu 3 sterowanego. Wszystkie wloty promieniowych przewodów hydraulicznych rozgałęzionych 10 zostają zamknięte i ponownie moment obrotowy z koła napędowego 2 jest rozdzielany jednakowo pomiędzy oba koła trakcyjne.

PL 239 560 B1

P r z y k ł a d II

Mechanizm wykonany analogicznie jak w przykładzie I, przy czym przekładnię 2 stanowi koło łańcuchowe, a element 6 przenoszący siłę z koła mimośrodowego 4 na nurniki 7 to dwa płaskowniki 34 połączone tuleją 35. Mechanizm ma po 6 nurników 7 na każda półoś 1. Zastosowane łożyska w mechanizmie są łożyskami tocznymi igiełkowymi (za wyjątkiem łożyska 5). Cylinderki 8 rozmieszczone są na tarczy 9 równomiernie. Przewód hydrauliczny 10 do zaworu zwrotnego 12 i do zaworu sterowanego 3 połączony jest promieniowo. Tuleja oporowa 18 ma czołowy otwór 20 przelotowy od strony przeciwnej do wylotu 21 z zaworu zwrotnego 12. Zawór zwrotny 12 i zawór sterowany 3 połączone są elementami konstrukcyjnymi 35 i śrubami.

P r z y k ł a d III

Mechanizm wykonany analogicznie jak w przykładzie I, przy czym powierzchnia podziału dzielonej obudowy 24 zaworu sterowanego 3 znajduje się pomiędzy przelotowymi, fasolkowymi otworami 27 każdej z półosi 1. Fasolkowe otwory 27 są dwukrotnie szersze od przewodów hydraulicznych 10. Przekładnia 2 połączona jest nieruchomo poprzez obudowę 37 mechanizmu z tarczami 9, które są połączone z odpowiednimi zaworami zwrotnymi 12, które połączone są z zaworem sterowanym 3 różnicą ciśnień.

Zastrzeżenia patentowe

1. Mechanizm różnicowy wyposażony w półosie napędowe, znamienny tym, że ma przekładnię (2) połączoną z zaworem (3) sterowanym różnicą ciśnień, a na każdej napędowej półosi (1) ma osadzone nieruchomo mimośrodowe koło (4), na obwodzie którego ma osadzone poprzeczne toczne łożysko (5), którego zewnętrzny pierścień połączony jest suwliwie z co najmniej dwoma elementami (6) przenoszącymi siłę z mimośrodowego koła (4) na połączone z nim co najmniej dwa nurniki (7), z których każdy umieszczony jest w cylinderku (8) połączonym przegubowo z tarczą (9), w której ułożyskowana jest w piaście napędowa półoś (1) i tuleje elementów (6), zaś do każdego cylinderka (8) przyłączony jest rozgałęziony przewód hydrauliczny (10), który z drugiej strony połączony jest z wlotem (11) zwrotnego zaworu (12) i zaworem (3) sterowanym różnicą ciśnień, przy czym zwrotny zawór (12) ma umieszczony w obudowie (13) pierścień (14), który od strony każdego wlotu (11) ma przelotowy otwór (15) z gniazdem zaworowym, w którym ma osadzoną kulkę (16) stykającą się ze sprężyną (17), która osadzona jest w tulei oporowej (18) z promieniowym, przelotowym otworem (19) i centralnym czołowym otworem (20) połączonym z czołowym wylotem (21) zwrotnego zaworu (12), a czołowy wylot (21) zaworu zwrotnego (12) połączony jest z czołowy wlotem (22) zaworu (3) sterowanego przewodem hydraulicznym (23), zaś zawór sterowany (3) w dzielonej obudowie (24) ma przesuwną tuleję (25) wewnątrz, której ma przesuwny tłok (26), przy czym przesuwna tuleja (25) ma promieniowe przelotowe, fasolkowe otwory (27) odpowiadające wlotom rozgałęzionych przewodów hydraulicznych (10) i które dla każdej z półosi są rozmieszczone równomiernie na obwodzie tulei (25) i symetrycznie względem przelotowych, fasolkowych otworów (27) dla drugiej półosi, i których zewnętrzne krawędzie stanowią przedłużenie zewnętrznych krawędzi połączonych z nimi przewodów hydraulicznych (10), oraz które są poprzeczne do czołowych wlotów (22), od strony których przesuwny tłok (26) ma po dwa nieprzelotowe, cylindryczne otwory (28), a każdy z tych otworów (28) połączony jest poprzez naprowadzającą rurkę (29) z bieżnią (30) wykonaną w obudowie (24) zaworu sterowanego (3), a wewnątrz nieprzelotowych, cylindrycznych otworów (28), naprowadzających rurek (29) i bieżni (30) ma drugie kulki (31), które opierają się na wypuście (32), który znajduje się na obwodzie przesuwnej tulei (25) w jej centralnej części i osadzony jest w wewnętrznym wybraniu (33) w obudowie (24) zaworu sterowanego (3), przy czym stosunek powierzchni czołowej przesuwnego tłoka (26) do powierzchni czołowej przesuwnej tulei (25) jest większy od 1 i jest równy stosunkowi powierzchni przekroju poprzecznego pojedynczego otworu w tłoku przesuwnym (26) do powierzchni przekroju poprzecznego pojedynczej naprowadzającej rurki (29), który to stosunek jest mniejszy od 2.

Claims (13)

1. Mechanizm różnicowy wyposażony w półosie napędowe, znamienny tym, że ma przekładnię (2) połączoną z zaworem (3) sterowanym różnicą ciśnień, a na każdej napędowej półosi (1) ma osadzone nieruchomo mimośrodowe koło (4), na obwodzie którego ma osadzone poprzeczne toczne łożysko (5), którego zewnętrzny pierścień połączony jest suwliwie z co najmniej dwoma elementami (6) przenoszącymi siłę z mimośrodowego koła (4) na połączone z nim co najmniej dwa nurniki (7), z których każdy umieszczony jest w cylinderku (8) połączonym przegubowo z tarczą (9), w której ułożyskowana jest w piaście napędowa półoś (1) i tuleje elementów (6), zaś do każdego cylinderka (8) przyłączony jest rozgałęziony przewód hydrauliczny (10), który z drugiej strony połączony jest z wlotem (11) zwrotnego zaworu (12) i zaworem (3) sterowanym różnicą ciśnień, przy czym zwrotny zawór (12) ma umieszczony w obudowie (13) pierścień (14), który od strony każdego wlotu (11) ma przelotowy otwór (15) z gniazdem zaworowym, w którym ma osadzoną kulkę (16) stykającą się ze sprężyną (17), która osadzona jest w tulei oporowej (18) z promieniowym, przelotowym otworem (19) i centralnym czołowym otworem (20) połączonym z czołowym wylotem (21) zwrotnego zaworu (12), a czołowy wylot (21) zaworu zwrotnego (12) połączony jest z czołowy wlotem (22) zaworu (3) sterowanego przewodem hydraulicznym (23), zaś zawór sterowany (3) w dzielonej obudowie (24) ma przesuwną tuleję (25) wewnątrz, której ma przesuwny tłok (26), przy czym przesuwna tuleja (25) ma promieniowe przelotowe, fasolkowe otwory (27) odpowiadające wlotom rozgałęzionych przewodów hydraulicznych (10) i które dla każdej z półosi są rozmieszczone równomiernie na obwodzie tulei (25) i symetrycznie względem przelotowych, fasolkowych otworów (27) dla drugiej półosi, i których zewnętrzne krawędzie stanowią przedłużenie zewnętrznych krawędzi połączonych z nimi przewodów hydraulicznych (10), oraz które są poprzeczne do czołowych wlotów (22), od strony których przesuwny tłok (26) ma po dwa nieprzelotowe, cylindryczne otwory (28), a każdy z tych otworów (28) połączony jest poprzez naprowadzającą rurkę (29) z bieżnią (30) wykonaną w obudowie (24) zaworu sterowanego (3), a wewnątrz nieprzelotowych, cylindrycznych otworów (28), naprowadzających rurek (29) i bieżni (30) ma drugie kulki (31), które opierają się na wypuście (32), który znajduje się na obwodzie przesuwnej tulei (25) w jej centralnej części i osadzony jest w wewnętrznym wybraniu (33) w obudowie (24) zaworu sterowanego (3), przy czym stosunek powierzchni czołowej przesuwnego tłoka (26) do powierzchni czołowej przesuwnej tulei (25) jest większy od 1 i jest równy stosunkowi powierzchni przekroju poprzecznego pojedynczego otworu w tłoku przesuwnym (26) do powierzchni przekroju poprzecznego pojedynczej naprowadzającej rurki (29), który to stosunek jest mniejszy od 2.

2. Mechanizm różnicowy według zastrz. 1, znamienny tym, że przekładnię (2) stanowi koło zębate lub koło łańcuchowe.

3. Mechanizm różnicowy według zastrz. 1, znamienny tym, że element przenoszący siłę z koła mimośrodowego (4) na nurniki (7) to dwa płaskowniki (34) połączone tuleją (35).

PL 239 560 Β1

4. Mechanizm różnicowy według zastrz. 1, znamienny tym, że łożysko (5) jest ślizgowe lub toczne igiełkowe.

5. Mechanizm różnicowy według zastrz. 1, znamienny tym, że cylinderki (8) rozmieszczone są na tarczy (9) równomiernie.

6. Mechanizm różnicowy według zastrz. 1, znamienny tym, że przewód hydrauliczny (10) od strony cylinderka (8) jest elastyczny a od strony zwrotnego zaworu (12) i zaworu sterowanego (3) jest sztywny.

7. Mechanizm różnicowy według zastrz. 1, znamienny tym, że przewód hydrauliczny (10) do zaworu zwrotnego (12) i do zaworu sterowanego (3) połączony jest promieniowo.

8. Mechanizm różnicowy według zastrz. 1, znamienny tym, że oporowa tuleja (18) ma czołowy otwór (20) przelotowy lub zamknięty od strony przeciwnej do wylotu (21) z zaworu zwrotnego (12).

9. Mechanizm różnicowy według zastrz. 1, znamienny tym, że zawór zwrotny (12) i zawór sterowany (3) połączone są elementami konstrukcyjnymi (36) i śrubami.

10. Mechanizm różnicowy według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnia podziału dzielonej obudowy (24) zaworu sterującego (3) znajduje się pomiędzy przelotowymi, fasolkowymi otworami (27) każdej z półosi (1).

11. Mechanizm różnicowy według zastrz. 1, znamienny tym, że fasolkowe otwory (27) są dwukrotnie szersze od przewodów hydraulicznych (10).

12. Mechanizm różnicowy według zastrz. 1, znamienny tym, że przekładnia (2) połączona jest nieruchomo poprzez obudowę (37) mechanizmu z tarczami (9), które są połączone z odpowiednimi zaworami zwrotnymi (12), które połączone są z zaworem sterowanym (3) różnicą ciśnień.

13. Mechanizm różnicowy według zastrz. 12, znamienny tym, że połączenia są śrubowe.