RU2706622C1 - Forcibly locked conical differential of vehicle (versions) - Google Patents

Forcibly locked conical differential of vehicle (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2706622C1
RU2706622C1 RU2019111596A RU2019111596A RU2706622C1 RU 2706622 C1 RU2706622 C1 RU 2706622C1 RU 2019111596 A RU2019111596 A RU 2019111596A RU 2019111596 A RU2019111596 A RU 2019111596A RU 2706622 C1 RU2706622 C1 RU 2706622C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
housing
gears
differential
axial
semi
Prior art date
Application number
RU2019111596A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Леонидович Козлов
Original Assignee
Георгий Леонидович Козлов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Георгий Леонидович Козлов filed Critical Георгий Леонидович Козлов
Priority to RU2019111596A priority Critical patent/RU2706622C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2706622C1 publication Critical patent/RU2706622C1/en
Priority to PCT/RU2020/050028 priority patent/WO2020214065A1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/20Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices
    • F16H48/30Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using externally-actuatable means
    • F16H48/32Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using externally-actuatable means using fluid pressure actuators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)

Abstract

FIELD: transportation.
SUBSTANCE: group of inventions relates to locking differentials. In the first version, differential has housing (1) and cover (3). In housing (1) there are half-axial straight-spaced conical first and second gears (4, 5) and satellites (6). In cover (3) on inner end surface annular groove is made, which forms open chamber (9), in which piston (10) in contact with first gear (4) is installed with possibility of its longitudinal movement together with gear (4). In housing (1) on inner end surface there is similar annular groove, in which piston (11) is installed with possibility of its movement together with gear (5). Chamber (9) by means of channel (12) made in cover (3) communicates with union (13) fixed on external end surface of cover (3). Sliding washers can be installed between pistons and semi-axial gears. In the second version of invention two pairs of satellites are installed, which are installed on cross-piece.
EFFECT: enabling the design simplification.
4 cl, 2 dwg

Description

Группа изобретений относится к машиностроению, а именно, к дифференциальным передачам, и может быть использована в трансмиссиях транспортных средств. Первый вариант раскрывает особенности конструкции двухсателлитного конического дифференциала, второй вариант - четырехсателлитного конического дифференциала.The group of inventions relates to mechanical engineering, namely, to differential gears, and can be used in transmissions of vehicles. The first option reveals the design features of the two-satellite conical differential, the second option - the four-satellite conical differential.

Известен конический свободный дифференциал автомобиля ВАЗ 2121 [В.А. Вершигора, А.П. Игнатов и др. Альбом ВАЗ 2121, изд. "Третий Рим", 1996 г., стр. 34, Рис. 17]. Этот "классический" дифференциал предназначен для передачи крутящего момента от главной передачи к полуосям колесной пары ведущего моста. Он позволяет ведущим колесам автомобиля вращаться с разной скоростью, что исключает проскальзывание одного из колес при повороте автомобиля или при движении по неровному участку дороги, когда колеса проходят путь разной длины. Дифференциал имеет полуосевые конические шестерни, закрепленные на полуосях, и сателлиты, закрепленные на общей оси (пальце), установленной в корпусе, который прикреплен к охватывающей его ведомой шестерне главной передачи. Корпус дифференциала выполнен неразъемным и имеет фланец для установки ведомой шестерни. Для обеспечения возможности монтажа шестерен в корпусе выполнено два оппозитно расположенных окна. При вращении ведущей шестерни и ведомой шестерни главной передачи крутящий момент передается на ось сателлитов, далее через сателлиты на полуосевые шестерни и на полуоси.Known conical free differential of a car VAZ 2121 [V.A. Vershigora, A.P. Ignatov et al. VAZ 2121, ed. The Third Rome, 1996, p. 34, Fig. 17]. This "classic" differential is designed to transmit torque from the main gear to the axles of the wheelset of the drive axle. It allows the driving wheels of the car to rotate at different speeds, which eliminates the slipping of one of the wheels when the car is turning or when driving on an uneven stretch of road, when the wheels pass a path of different lengths. The differential has semi-axial bevel gears mounted on the semi-axes, and satellites mounted on a common axis (pin) installed in the housing, which is attached to the driven main gear covering it. The differential case is integral and has a flange for installing the driven gear. To enable the installation of gears in the housing, two opposed windows are made. When the driving gear and the driven gear of the main gear rotate, the torque is transmitted to the axis of the satellites, then through the satellites to the semi-axial gears and the semi-axles.

При движении автомобиля по прямой и ровной дороге ведущие колеса встречают одинаковое сопротивление и вращаются с одинаковой частотой. Сателлиты вокруг своей оси не вращаются, и на оба колеса передаются одинаковые крутящие моменты. Как только условия движения изменяются, например, на повороте, одна полуось начинает вращаться медленнее, так как колесо, с которым она связана, встречает большее сопротивление. Сателлиты приходят во вращение вокруг своей оси, обкатываясь по замедляющейся полуосевой шестерне и увеличивая частоту вращения второй полуоси. В результате это колесо ускоряет свое вращение и проходит большой путь по дуге наружного радиуса.When the car moves on a straight and even road, the drive wheels meet the same resistance and rotate with the same frequency. Satellites do not rotate around their axis, and the same torque is transmitted to both wheels. As soon as the conditions of movement change, for example, in a bend, one half-axis begins to rotate more slowly, since the wheel with which it is connected encounters more resistance. Satellites come into rotation around its axis, rolling around on a decelerating half-axis gear and increasing the frequency of rotation of the second half-axis. As a result, this wheel accelerates its rotation and goes a long way along the arc of the outer radius.

Такая конструкция проста в изготовлении и надежно работает, пока ведущие колеса неразрывно связаны с дорогой. Но, когда одно из колес оказывается в воздухе или на льду, то крутится именно это колесо, в то время как другое, стоящее на твердом покрытии, останавливается - автомобиль не может тронуться с места.This design is easy to manufacture and works reliably, while the drive wheels are inextricably linked with the road. But, when one of the wheels is in the air or on ice, it is this wheel that is spinning, while the other, standing on a hard surface, stops - the car cannot move.

Известны конструкции принудительно блокируемых дифференциалов, в которых элементы, осуществляющие блокирование, являются встроенными в сам дифференциал.Known designs forcibly locked differentials, in which the elements that carry out the blocking, are built into the differential itself.

Так, в патенте RU 2548237 опубл. 20.04.2015 описан принудительно блокируемый дифференциал, который содержит корпус, цилиндрическое блокирующее кольцо, два основных сателлита, а также взаимодействующие с ними две полуосевые шестерни. В корпусе дополнительно установлены два блокирующих сателлита на общей оси, которая выполнена коленчатой. Диаметр блокирующих сателлитов меньше, чем диаметр основных сателлитов. Дифференциал снабжен двухпозиционным фиксатором. Средство перехода из режима "свободного вращения" в режим "заблокировано" выполнено в виде внешнего тормоза для блокирующего кольца. Внешний тормоз может быть электромагнитным колодочным тормозом, закрепленным на неподвижном корпусе редуктора. Управление осуществляется водителем, который с пульта управления автомобилем вводит блокирующие сателлиты в зацепление с основными сателлитами поворотом блокирующего кольца.So, in patent RU 2548237 publ. 04/20/2015, a force-locked differential is described, which contains a housing, a cylindrical locking ring, two main satellites, as well as two semi-axial gears interacting with them. The housing is additionally equipped with two locking satellites on a common axis, which is cranked. The diameter of the blocking satellites is smaller than the diameter of the main satellites. The differential is equipped with a two-position lock. The means of transition from the "free rotation" to the "locked" mode is made in the form of an external brake for the locking ring. The external brake may be an electromagnetic block brake mounted on a fixed gear housing. The control is carried out by the driver, who from the control panel of the car enters the locking satellites into engagement with the main satellites by turning the locking ring.

Недостатком такой конструкции является то, что в момент включения блокировки возникает ударная нагрузка на шестерни, а также отсутствие возможности ограничения нагрузки при блокировании из-за отсутствия проскальзывания, поскольку две шестерни жестко блокируются третьей.The disadvantage of this design is that at the moment the lock is turned on, an impact load arises on the gears, as well as the inability to limit the load when blocking due to the lack of slippage, since the two gears are rigidly blocked by the third.

В качестве прототипа обоих вариантов изобретения выбрана усовершенствованная конструкция классического дифференциала повышенного трения, снабженная электрогидравлической системой, которая описана в заявке WO 2017/053421, опубл. 21.09.2016. В разъемном корпусе дифференциала установлены сателлиты и полуосевые шестерни, одна из которых дополнительно связана с корпусом дифференциала через пакет фрикционных дисков, находящихся в нормально разомкнутом состоянии. Система снабжена механизмом активации блокирования дифференциала, который имеет фитинг для подвода рабочей жидкости под поршень, блокирующий работу дифференциала. При необходимости полностью заблокировать дифференциал или заблокировать с определенным усилием, при превышении которого пакет фрикционных дисков начнет проскальзывать, давая возможность полуосевой шестерне вращаться относительно корпуса, в гидролинию механизма активации блокирования дифференциала через фитинг от гидравлического блока управления подается рабочая жидкость, перемещающая поршень, который через пластины скольжения и воздействует на стержни, которые сжимают пакет фрикционных дисков, замыкая полуосевую шестерню с корпусом дифференциала, тем самым блокируя его.As a prototype of both variants of the invention, an improved design of the classic limited slip differential, equipped with an electro-hydraulic system, which is described in WO 2017/053421, publ. 09/21/2016. Satellites and semi-axial gears are installed in the detachable differential case, one of which is additionally connected to the differential case through a package of friction disks in a normally open state. The system is equipped with a differential blocking activation mechanism, which has a fitting for supplying the working fluid under the piston, which blocks the operation of the differential. If necessary, completely block the differential or block with a certain force, above which the package of friction discs begins to slip, allowing the semiaxial gear to rotate relative to the housing, a hydraulic fluid is transferred through the fitting from the hydraulic control unit through the fitting from the hydraulic control unit, which moves the piston through the plates slip and acts on the rods that compress the package of friction discs, closing the semi-axial gear from the gearbox by the differential, thereby blocking it.

Гидравлический блок управления этой системы состоит из двигателя, соединенного с гидравлическим насосом, электрического клапана управления и датчика давления гидравлической жидкости, что позволяет быстро менять давление в гидравлической линии механизма активации блокирования дифференциала.The hydraulic control unit of this system consists of an engine connected to a hydraulic pump, an electric control valve and a hydraulic fluid pressure sensor, which allows you to quickly change the pressure in the hydraulic line of the differential blocking activation mechanism.

Управляя давлением в гидролинии дифференциала, можно быстро приводить его из свободного состояния в режим полной блокировки или частичной блокировки, при которой фрикционные диски проскальзывают, передавая на полуось ограниченный крутящий момент.By controlling the pressure in the differential hydraulic line, you can quickly bring it from a free state to the full lock or partial lock mode, in which the friction discs slip, transmitting limited torque to the axis.

Достоинством данного механизма является возможность управлять крутящим моментом трансмиссии, распределяя его в нужном соотношении между колесами одной оси в процессе движения транспортного средства, что положительно скажется на его управляемости и проходимости.The advantage of this mechanism is the ability to control the torque of the transmission, distributing it in the right ratio between the wheels of one axis during the movement of the vehicle, which will positively affect its handling and throughput.

К недостаткам прототипа можно отнести большое количество подверженных износу деталей - пакет фрикционных дисков, втулок и шайб скольжения, нажимных стержней. Эти детали расположены в редукторе главной передачи внутри корпуса классического конического дифференциала, который традиционно имеет небольшой по сравнению с колесами транспортного средства диаметр. По этой причине диаметр фрикционных дисков дифференциала не может быть значительным, а крутящий момент, который передается дифференциалом на полуоси транспортного средства больше чем в любом элементе трансмиссии транспортного средства. Малый размер фрикционных дисков, передающих большой крутящий момент, неизбежно приведет к их быстрому износу, потребует применения специальных фрикционных смазок, вызывающих в свою очередь ускоренный износ подшипников и других деталей главной передачи.The disadvantages of the prototype include a large number of parts subject to wear - a package of friction discs, bushings and sliding washers, pressure rods. These parts are located in the final drive gearbox inside the case of the classic conical differential, which traditionally has a small diameter compared to the wheels of the vehicle. For this reason, the diameter of the differential friction discs cannot be significant, and the torque that is transmitted by the differential on the vehicle axles is greater than in any vehicle transmission element. The small size of the friction discs that transmit large torque will inevitably lead to their rapid wear, will require the use of special friction lubricants, which in turn cause accelerated wear of bearings and other parts of the main gear.

В основу изобретения поставлена задача создания блокируемого дифференциала на основе классического свободного дифференциала, управляемого, как и прототип, с помощью гидравлической системы в процессе движения транспортного средства. Достигаемый технический результат - упрощение конструкции принудительно блокируемого дифференциала и повышение долговечности за счет уменьшения количества деталей, подверженных фрикционному износу.The basis of the invention is the task of creating a lockable differential based on the classic free differential, controlled, like the prototype, using a hydraulic system in the process of moving a vehicle. The technical result achieved is a simplification of the design of a forcibly locked differential and an increase in durability by reducing the number of parts subject to frictional wear.

Поставленная задача в первом варианте изобретения (двухсателлитная конструкция) решается тем, что принудительно блокируемый конический дифференциал транспортного средства имеет в своем составе корпус с крышкой, в корпусе размещены полуосевые прямозубые конические шестерни, между шестернями установлена взаимодействующая с ними пара сателлитов, ось которых закреплена в отверстиях корпуса. От прототипа отличается тем, что в крышке и в корпусе на внутренних торцевых поверхностях выполнено по кольцевой проточке, каждая из которых образует открытую камеру. В каждой камере установлен контактирующий с одной из полуосевых шестерен поршень с возможностью его осевого перемещения и силового воздействия на эту полуосевую шестерню. При этом обеспечивается возможность встречного перемещения шестерен и блокирования дифференциала. На боковых поверхностях обоих поршней выполнены кольцевые проточки, в которых установлены уплотнительные кольца. Камера, выполненная в крышке, посредством первого канала сообщается с закрепленным на наружной поверхности крышки первым штуцером, а камера, выполненная в корпусе, посредством второго канала сообщается с закрепленным на наружной поверхности корпуса вторым штуцером. Оба штуцера предназначены для подсоединения к системе управляемой подачи рабочей жидкости.The problem in the first embodiment of the invention (two-satellite design) is solved by the fact that the forcibly locked bevel differential of the vehicle incorporates a housing with a cover, semi-axial spur bevel gears are placed in the housing, a pair of satellites interacting with them, the axis of which is fixed in the holes, is installed between the gears corps. It differs from the prototype in that in the lid and in the housing on the inner end surfaces, an annular groove is made, each of which forms an open chamber. A piston in contact with one of the semiaxial gears is installed in each chamber with the possibility of its axial movement and force action on this semiaxial gear. At the same time, it is possible to counter-move the gears and block the differential. On the side surfaces of both pistons, annular grooves are made in which sealing rings are installed. The camera made in the lid, through the first channel communicates with the first fitting fixed on the outer surface of the lid, and the camera made in the housing, through the second channel communicates with the second fitting fixed on the outer surface of the housing. Both fittings are designed to be connected to a controlled fluid supply system.

В конструкции может осуществляться силовое воздействие поршней на полуосевые шестерни напрямую в случае, если площадь рабочей поверхности поршня соответствует площади поверхности торца шестерни. Как предпочтительная альтернатива возможна реализация, когда между поршнями и полуосевыми шестернями установлены шайбы скольжения.The design can carry out the force action of the pistons on the semi-axial gears directly if the area of the working surface of the piston corresponds to the surface area of the end face of the gear. As a preferred alternative, a realization is possible when sliding washers are installed between the pistons and the semi-axial gears.

Поставленная задача во втором варианте изобретения (четырехсателлитная конструкция) решается тем, что принудительно блокируемый конический дифференциал транспортного средства имеет в своем составе корпус с крышкой, в корпусе размещены полуосевые прямозубые конические шестерни, между шестернями установлены взаимодействующие с ними сателлиты. От прототипа отличается тем, что дифференциал содержит две пары сателлитов, установленных на крестовине, сочленение крышки и корпуса осуществляется по плоскости расположения геометрических осей крестовины. Крестовина установлена в отверстиях, образованных сопрягаемыми между собой пазами, выполненными на встречно ориентированных открытых торцах крышки и корпуса. При этом в крышке и в корпусе на внутренних торцевых поверхностях выполнено по кольцевой проточке, каждая из которых образует открытую камеру. В каждой камере установлен контактирующий с одной из полуосевых шестерен поршень с возможностью его осевого перемещения и силового воздействия на эту полуосевую шестерню. При этом обеспечивается возможность встречного перемещения шестерен и блокирования дифференциала. На боковых поверхностях обоих поршней выполнены кольцевые проточки, в которых установлены уплотнительные кольца. Камера, выполненная в крышке, посредством первого канала сообщается с закрепленным на наружной поверхности крышки первым штуцером, а камера, выполненная в корпусе, посредством второго канала, сообщается с закрепленным на наружной поверхности корпуса вторым штуцером. Оба штуцера предназначены для подсоединения к системе управляемой подачи рабочей жидкости.The task in the second embodiment of the invention (four-satellite design) is solved by the fact that the forcefully locked bevel differential of the vehicle incorporates a housing with a cover, semi-axial spur bevel gears are placed in the housing, and satellites interacting with them are installed between the gears. It differs from the prototype in that the differential contains two pairs of satellites mounted on the crosspiece, the lid and body are jointed along the plane of the geometric axes of the crosspiece. The crosspiece is installed in the holes formed by mating to each other grooves made on the counter-oriented open ends of the lid and the housing. Moreover, in the lid and in the housing on the inner end surfaces, an annular groove is made, each of which forms an open chamber. A piston in contact with one of the semiaxial gears is installed in each chamber with the possibility of its axial movement and force action on this semiaxial gear. At the same time, it is possible to counter-move the gears and block the differential. On the side surfaces of both pistons, annular grooves are made in which sealing rings are installed. The camera made in the lid, through the first channel communicates with the first fitting fixed on the outer surface of the lid, and the camera made in the housing, through the second channel, communicates with the second fitting fixed on the outer surface of the housing. Both fittings are designed to be connected to a controlled fluid supply system.

Для того, чтобы лучше продемонстрировать отличительные особенности изобретения, в качестве примера, не имеющего какого-либо ограничительного характера, ниже описан предпочтительный вариант реализации. Пример реализации иллюстрируется Фигурами чертежей, на которых представлено: Фиг. 1 - изометрия дифференциала (по первому варианту изобретения) с частичным вырезом корпуса и крышки, Фиг. 2 - дифференциал по второму варианту, осевое сечение.In order to better demonstrate the distinguishing features of the invention, as an example, not having any restrictive nature, the preferred embodiment is described below. An example implementation is illustrated by the Figures of the drawings, in which: FIG. 1 is an isometric view of a differential (according to a first embodiment of the invention) with a partial cut-out of a housing and a cover; FIG. 2 - differential according to the second embodiment, axial section.

Поскольку второй вариант изобретения практически повторяет первый, за исключением того, что в нем использованы две пары сателлитов вместо одной и особенностей формирования пазов для установки осей сателлитов, в приведенном ниже подробном примере реализации за основу конструкции взят двухсателлитный дифференциал автомобиля ВАЗ 2121.Since the second embodiment of the invention practically repeats the first, except that it uses two pairs of satellites instead of one and the features of the formation of grooves for installing the axes of the satellites, in the following detailed example of implementation, the two-satellite differential of the VAZ 2121 is taken as the basis for the design.

Принудительно блокируемый дифференциал транспортного средства имеет корпус 1 с фланцем и технологическими окнами 2 (окна отсутствует во втором варианте изобретения), закрытый крышкой 3. Внутри корпуса 1 установлены полуосевые прямозубые конические шестерни: первая шестерня 4 (со стороны крышки 3) и вторая шестерня 5, и взаимодействующие с ними сателлиты 6. Ось 7 сателлитов 6 установлена в выполненных в корпусе 1 отверстиях 8. В крышке 3 на внутренней торцевой поверхности (поверхность торца, обращенная внутрь корпуса) выполнена кольцевая проточка, образующая открытую камеру 9, в которой установлен контактирующий с первой шестерней 4 поршень 10 (тороид прямоугольного сечения) с возможностью его продольного (вдоль оси корпуса дифференциала) перемещения совместно с первой полуосевой шестерней 4. В корпусе 1 на внутренней торцевой поверхности выполнена аналогичная кольцевая проточка, образующая вторую открытую камеру (на Фиг 1 не показана) в которой установлен поршень 11 (На Фиг. 1 показан условно), с возможностью его продольного (вдоль оси корпуса дифференциала) перемещения совместно со второй полуосевой шестерней 5. Камера 9 посредством канала 12, выполненного в крышке 3, сообщается с закрепленным на наружной торцевой поверхности крышки 3 штуцером 13, предназначенным для подсоединения к системе управляемой подачи рабочей жидкости. Аналогично камера в корпусе посредством канала (на Фиг. 1 не показаны) сообщается с закрепленным на наружной поверхности крышки корпуса штуцером 14, На боковых поверхностях поршня выполнены кольцевые проточки, в которых установлены уплотнительные кольца 15. Для осуществления блокирования дифференциала используется рабочая жидкость трансмиссии, подаваемая в камеры 9 через штуцеры 13 и 14.The force-locked differential of the vehicle has a housing 1 with a flange and technological windows 2 (there is no window in the second embodiment of the invention), closed by a cover 3. Inside the housing 1, semi-axial spur bevel gears are installed: the first gear 4 (from the side of the cover 3) and the second gear 5, and the satellites interacting with them 6. The axis 7 of the satellites 6 is installed in the holes 8 made in the housing 1. An annular groove is made in the cover 3 on the inner end surface (end surface facing the inside of the housing) a, forming an open chamber 9, in which a piston 10 (a toroid of rectangular section) in contact with the first gear 4 is mounted with the possibility of its longitudinal (along the axis of the differential case) movement together with the first semi-axial gear 4. A similar annular ring is made on the inner end surface 1 of the housing 1 a groove forming a second open chamber (not shown in FIG. 1) in which a piston 11 is mounted (Fig. 1 is conventionally shown), with the possibility of its longitudinal movement (along the axis of the differential case) together with the second semi-axial gear 5. The chamber 9 through the channel 12, made in the cover 3, communicates with a fitting 13 mounted on the outer end surface of the cover 3, intended for connection to a controlled supply system of the working fluid. Similarly, the camera in the housing through the channel (not shown in Fig. 1) communicates with a fitting 14 mounted on the outer surface of the housing cover. On the lateral surfaces of the piston there are annular grooves in which the sealing rings 15 are mounted. The differential transmission fluid is used to block the differential into chambers 9 through fittings 13 and 14.

Система управляемой подачи рабочей жидкости в дифференциал достаточно проста в исполнении, не является предметом изобретения, а потому ее чертеж не приводится.The system of controlled supply of working fluid to the differential is quite simple to implement, is not the subject of the invention, and therefore its drawing is not given.

Эта система состоит из гидравлического блока, который служит источником гидравлической жидкости высокого давления, гидравлической линии и специальной муфты для подвода гидравлической жидкости к вращающемуся в редукторе транспортного средства дифференциалу. Гидравлический блок управляется бортовым компьютером автомобиля.This system consists of a hydraulic unit, which serves as a source of high-pressure hydraulic fluid, a hydraulic line and a special coupling for supplying hydraulic fluid to the differential rotating in the vehicle gearbox. The hydraulic unit is controlled by the on-board computer of the car.

При работе дифференциала в свободном (разблокированном) режиме гидравлический блок не создает давление гидравлической жидкости в гидролинии, присоединенной к дифференциалу.When the differential is in free (unlocked) mode, the hydraulic unit does not create hydraulic fluid pressure in the hydraulic line attached to the differential.

По сигналу бортового компьютера автомобиля, гидравлический блок начинает создавать давление в гидравлической линии, присоединенной к дифференциалу. Под действием гидростатического напора рабочей жидкости, которая через штуцеры 13 и 14 и каналы, соответственно, в крышке и в корпусе поступает в камеры с установленными поршнями 10 и 11. Поршни 10 и 11 осуществляют осевое встречное перемещение, воздействуя на соответствующие полуосевые шестерни 4 и 5, устраняя зазор между шестернями и взаимодействующими с ними сателлитами 6. Продолжая движение, поршни 10 и 11 перемещает шестерни до их упора в сателлиты 6. При этом сила давления поршней 10 и 11 при взаимодействии полуосевых шестерен 4 и 5 с сателлитами 6 прижимает последние к корпусу дифференциала в радиальном направлении, а шестерни в осевом. В результате шестерни через сателлиты прижаты друг к другу и корпусу без зазора. Специалистам известно, что осевой рабочий зазор в конической передаче, необходимый для нормальной работы шестерен равен 1/8m, где m - модуль зуба передачи. В реальности для автомобильных дифференциалов осевой зазор составляет 1-2 мм. Лишенная рабочего зазора, зажатая между корпусом 1 дифференциала и поршнями коническая зубчатая передача заклинивается - дифференциал блокируется.At the signal of the on-board computer of the car, the hydraulic unit begins to create pressure in the hydraulic line connected to the differential. Under the influence of the hydrostatic pressure of the working fluid, which, through the fittings 13 and 14 and the channels, respectively, in the cover and in the housing, enters the chambers with installed pistons 10 and 11. Pistons 10 and 11 perform axial counter movement, acting on the corresponding semi-axial gears 4 and 5 eliminating the gap between the gears and the satellites interacting with them 6. Continuing the movement, the pistons 10 and 11 move the gears to their stop in the satellites 6. In this case, the pressure force of the pistons 10 and 11 during the interaction of the semi-axial gears 4 and 5 with the satellites 6 rizhimaet latest differential housing to radially and axially gear. As a result, the gears through the satellites are pressed against each other and the housing without a gap. Specialists know that the axial working clearance in a bevel gear necessary for the normal operation of the gears is 1 / 8m, where m is the gear tooth module. In reality, for automobile differentials, the axial clearance is 1-2 mm. The bevel gear jammed between the differential housing 1 and the pistons is jammed - the differential is locked.

Ось вращения шестерен и ось сателлитов в конической передаче пересекаются под углом 90°. Действующие в зубчатой передаче вращающие моменты вызывают силы взаимодействия, имеющие окружную, радиальную и осевую составляющие. После прекращения подачи рабочей жидкости в камеры осевые силы возвращают сателлиты 6, шестерни и поршни в исходное состояние, восстановив тем самым рабочие зазоры зубчатой передачи. Зубчатая передача разблокируется.The axis of rotation of the gears and the axis of the satellites in the bevel gear intersect at an angle of 90 °. The torques acting in the gear transmission cause interaction forces having circumferential, radial and axial components. After stopping the flow of working fluid into the chambers, the axial forces return the satellites 6, gears and pistons to their original state, thereby restoring the working clearances of the gear transmission. The gear is unlocked.

Если по команде бортового компьютера автомобиля, камеры поршней остаются под определенным (заданным) давлением, дифференциал остается в режиме ограниченной блокировки. В этом режиме шестерни могут прийти во вращение только преодолев силу давления поршней и отодвинув их обратно в камеру на величину рабочего зазора. Меняя давление в камерах, можно менять величину крутящего момента, при воздействии которого дифференциал остается заблокированным. Возможность управлять крутящим моментом, передаваемым дифференциалом на полуоси транспортного средства во время движения положительно сказывается на управляемости и проходимости автомобиля. Ограничение предельных сил, действующих на шестерни дифференциала в режиме блокирования с помощью ограничения максимального давления в гидравлической системе, предохраняет механизм от поломок из-за перегрузки и повышает его надежность.If, at the command of the on-board computer of the car, the piston chambers remain under a certain (set) pressure, the differential remains in limited lock mode. In this mode, the gears can come into rotation only after overcoming the pressure force of the pistons and pushing them back into the chamber by the size of the working gap. By changing the pressure in the chambers, you can change the magnitude of the torque under which the differential remains locked. The ability to control the torque transmitted by the differential on the axle of the vehicle while driving has a positive effect on the handling and throughput of the vehicle. Limiting the ultimate forces acting on the differential gears in blocking mode by limiting the maximum pressure in the hydraulic system protects the mechanism from breakdowns due to overload and increases its reliability.

В описанном выше примере осуществляется прямой контакт поршней и шестерен. Однако, если площадь контакта недостаточна, дополнительно между шестернями и поршнями устанавливаются шайбы скольжения (на Фиг. 1 не показаны).In the example described above, the pistons and gears are in direct contact. However, if the contact area is insufficient, slip washers are additionally installed between the gears and pistons (not shown in Fig. 1).

Все описанное выше в отношении двухсателлитного дифференциала справедливо и для черырехсателлитного (второй вариант изобретения представлен на Фиг. 2). На Фиг. 2 часть позиций повторяет нумерацию позиций Фиг. 1: 1 - корпус, 3 - крышка, 4 - первая шестерня, 5 - вторая шестерня, 6 - сателлиты, 9 - открытые камеры в крышке и корпусе, 10, 11 - поршни, 12 - каналы в крышке и корпусе, 13 - штуцер крышки, 14 - штуцер корпуса, 15 - уплотнительные кольца поршня.Everything described above with respect to the two-satellite differential is also true for the four-satellite differential (the second embodiment of the invention is presented in Fig. 2). In FIG. 2, part of the positions repeats the numbering of the positions of FIG. 1: 1 - housing, 3 - cover, 4 - first gear, 5 - second gear, 6 - satellites, 9 - open chambers in the cover and body, 10, 11 - pistons, 12 - channels in the cover and body, 13 - fitting lids, 14 - body fitting, 15 - piston o-rings.

Во втором варианте изобретения применено две пары сателлитов, установленных на крестовине 16 (крестовина может быть сборной и включать две взаимно перпендикулярные оси сателлитов, соединенные разборным соединением). При этом во втором варианте изобретения сочленение крышки и корпуса осуществляется по плоскости расположения геометрических осей крестовины, то есть крышка 3 образует полость, соизмеримую с объемом чашки корпуса. Оси сателлитов (крестовина) установлены в отверстиях, образованных сопрягаемыми между собой пазами 17, выполненными на встречно ориентированных открытых торцах крышки и корпуса, то есть посадочные отверстия крестовины образованы дополняющими друг друга пазами при сочленении корпуса и крышки. На Фиг. 2 показана реализация, при которой между полуосевыми шестернями и поршнями установлены шайбы скольжения 18. Работа дифференциала по второму варианту изобретения, представленному на Фиг. 2, осуществляется аналогично вышеописанному с той разницей, что воздействие поршней на полуосевые шестерни осуществляется через шайбы скольжения 18. Однако возможна реализация без шайб.In the second embodiment of the invention, two pairs of satellites mounted on the crosspiece 16 are used (the crosspiece may be a combined one and include two mutually perpendicular axis of the satellites connected by a collapsible connection). Moreover, in the second embodiment of the invention, the lid and the body are jointed along the plane of the geometric axes of the cross, that is, the lid 3 forms a cavity commensurate with the volume of the body cup. The axis of the satellites (the cross) is installed in the holes formed by the mating grooves 17 made on the counter-oriented open ends of the lid and the housing, i.e. the mounting holes of the cross are formed by complementary grooves when the housing and the cover are articulated. In FIG. 2 shows an implementation in which sliding washers 18 are installed between the semi-axial gears and pistons. The differential operation according to the second embodiment of the invention shown in FIG. 2, is carried out similarly to the above with the difference that the action of the pistons on the semi-axial gears is carried out through the sliding washers 18. However, it is possible to implement without washers.

Таким образом, в заявляемом принудительно блокируемом дифференциале (в обоих вариантах) блокирование осуществляется при воздействии на элементы конической передачи поршней, встроенных в конструкцию дифференциала, что приводит к заклиниванию шестерен.Thus, in the claimed force-locked differential (in both versions), blocking is carried out when the piston bevel gears are integrated in the differential design, which causes the gears to jam.

Созданный на совершенно ином принципе действия, новый дифференциал содержит минимально возможное количество деталей и максимально унифицирован с серийными коническими дифференциалами и может быть использован в любых транспортных средствах. Количество деталей, подверженных фрикционному износу, сведено к минимуму.Created on a completely different principle of operation, the new differential contains the smallest possible number of parts and is maximally unified with serial conical differentials and can be used in any vehicles. The number of parts subject to frictional wear is minimized.

Claims (4)

1. Принудительно блокируемый конический дифференциал транспортного средства, имеющий в своем составе корпус с крышкой, в корпусе размещены полуосевые прямозубые конические шестерни, между шестернями установлена взаимодействующая с ними пара сателлитов, ось которых закреплена в отверстиях корпуса, отличающийся тем, что в крышке и в корпусе на внутренних торцевых поверхностях выполнено по кольцевой проточке, каждая из которых образует открытую камеру, в каждой камере установлен контактирующий с одной из полуосевых шестерен поршень с возможностью его осевого перемещения и силового воздействия на эту полуосевую шестерню, при этом обеспечивается возможность встречного перемещения шестерен и блокирования дифференциала, на боковых поверхностях обоих поршней выполнены кольцевые проточки, в которых установлены уплотнительные кольца, при этом камера, выполненная в крышке, посредством первого канала сообщается с закрепленным на наружной поверхности крышки первым штуцером, а камера, выполненная в корпусе, посредством второго канала сообщается с закрепленным на наружной поверхности корпуса вторым штуцером, оба штуцера предназначены для подсоединения к системе управляемой подачи рабочей жидкости.1. Forced-locked conical differential of the vehicle, comprising a housing with a cover, semi-axial spur bevel gears are placed in the housing, a pair of satellites interacting with them is mounted between the gears, the axis of which is fixed in the openings of the housing, characterized in that in the cover and in the housing an annular groove is made on the inner end surfaces, each of which forms an open chamber, in each chamber a piston in contact with one of the semi-axial gears is installed with the possibility of its axial movement and force acting on this semi-axial gear, while it is possible to counter-move the gears and block the differential, annular grooves are made on the lateral surfaces of both pistons, in which the sealing rings are installed, while the chamber made in the lid communicates via the first channel with the first fitting fixed to the outer surface of the lid, and the camera, made in the housing, communicates with the second channel fixed to the outer erhnosti second fitting body, both fitting designed for connection to the system controlled the supply of hydraulic fluid. 2. Принудительно блокируемый конический дифференциал по п. 1, отличающийся тем, что между поршнями и полуосевыми шестернями установлены шайбы скольжения.2. Force-locked bevel differential according to claim 1, characterized in that sliding washers are installed between the pistons and the semi-axial gears. 3. Принудительно блокируемый конический дифференциал транспортного средства, имеющий в своем составе корпус с крышкой, в корпусе размещены полуосевые прямозубые конические шестерни, между шестернями установлены взаимодействующие с ними сателлиты, отличающийся тем, что содержит две пары сателлитов, установленных на крестовине, сочленение крышки и корпуса осуществляется по плоскости расположения геометрических осей крестовины, крестовина установлена в отверстиях, образованных сопрягаемыми между собой пазами, выполненными на встречно ориентированных открытых торцах крышки и корпуса, при этом в крышке и в корпусе на внутренних торцевых поверхностях выполнено по кольцевой проточке, каждая из которых образует открытую камеру, в каждой камере установлен контактирующий с одной из полуосевых шестерен поршень с возможностью его осевого перемещения и силового воздействия на эту полуосевую шестерню, при этом обеспечивается возможность встречного перемещения шестерен и блокирования дифференциала, на боковых поверхностях обоих поршней выполнены кольцевые проточки, в которых установлены уплотнительные кольца, при этом камера, выполненная в крышке, посредством первого канала сообщается с закрепленным на наружной поверхности крышки первым штуцером, а камера, выполненная в корпусе, посредством второго канала сообщается с закрепленным на наружной поверхности корпуса вторым штуцером, оба штуцера предназначены для подсоединения к системе управляемой подачи рабочей жидкости.3. Forced-locked conical differential of the vehicle, comprising a housing with a cover, semi-axial spur bevel gears are placed in the housing, satellites interacting with them are installed between the gears, characterized in that it contains two pairs of satellites mounted on the crosspiece, the joint of the cover and housing is carried out along the plane of the geometrical axes of the cross, the cross is installed in the holes formed by the mating grooves, made on the counter oriented open ends of the cover and the housing, while in the cover and in the housing on the inner end surfaces, an annular groove is made, each of which forms an open chamber, in each chamber there is a piston in contact with one of the semi-axial gears with the possibility of axial movement and force on this semi-axial gear, while it is possible to counter-move the gears and block the differential, annular grooves are made on the lateral surfaces of both pistons, in which O-rings are installed, with the chamber made in the lid communicating with the first fitting fixed to the outer surface of the lid, and the chamber made in the housing, through the second channel, communicating with the second fitting fixed to the outer surface of the housing, both fittings are designed for connections to a controlled fluid supply system. 4. Принудительно блокируемый конический дифференциал по п. 3, отличающийся тем, что между поршнями и полуосевыми шестернями установлены шайбы скольжения.4. Force-locked bevel differential according to claim 3, characterized in that sliding washers are installed between the pistons and the semi-axial gears.
RU2019111596A 2019-04-16 2019-04-16 Forcibly locked conical differential of vehicle (versions) RU2706622C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111596A RU2706622C1 (en) 2019-04-16 2019-04-16 Forcibly locked conical differential of vehicle (versions)
PCT/RU2020/050028 WO2020214065A1 (en) 2019-04-16 2020-02-28 Forcibly locked bevel differential gear for a vehicle (variants)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111596A RU2706622C1 (en) 2019-04-16 2019-04-16 Forcibly locked conical differential of vehicle (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2706622C1 true RU2706622C1 (en) 2019-11-19

Family

ID=68579582

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019111596A RU2706622C1 (en) 2019-04-16 2019-04-16 Forcibly locked conical differential of vehicle (versions)

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2706622C1 (en)
WO (1) WO2020214065A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2731829C1 (en) * 2020-02-25 2020-09-08 Георгий Леонидович Козлов Forcibly locked conical differential of vehicle
RU211818U1 (en) * 2022-02-14 2022-06-23 Открытое акционерное общество "Минский автомобильный завод" - управляющая компания холдинга "БЕЛАВТОМАЗ" - (ОАО "МАЗ" - управляющая компания холдинга "БЕЛАВТОМАЗ") VEHICLE INTERWHEEL DIFFERENTIAL

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94654U1 (en) * 2009-09-09 2010-05-27 Александр Анатольевич Евдокимов DIFFERENTIAL WITH LOCKING PNEUMATIC
CN201731038U (en) * 2010-07-16 2011-02-02 一拖(洛阳)开创装备科技有限公司 Hydraulic Shift fork type steel ball locking differential lock for drive axle
RU154407U1 (en) * 2014-12-16 2015-08-20 Александр Андреевич Тобиков FORCED DIFFERENTIAL FOR VEHICLE
WO2017053421A1 (en) * 2015-09-24 2017-03-30 Eaton Corporation Electro-hydraulic limited slip differential system
RU183892U1 (en) * 2018-06-20 2018-10-08 Публичное акционерное общество "КАМАЗ" MAIN VEHICLE TRANSMISSION

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94654U1 (en) * 2009-09-09 2010-05-27 Александр Анатольевич Евдокимов DIFFERENTIAL WITH LOCKING PNEUMATIC
CN201731038U (en) * 2010-07-16 2011-02-02 一拖(洛阳)开创装备科技有限公司 Hydraulic Shift fork type steel ball locking differential lock for drive axle
RU154407U1 (en) * 2014-12-16 2015-08-20 Александр Андреевич Тобиков FORCED DIFFERENTIAL FOR VEHICLE
WO2017053421A1 (en) * 2015-09-24 2017-03-30 Eaton Corporation Electro-hydraulic limited slip differential system
RU183892U1 (en) * 2018-06-20 2018-10-08 Публичное акционерное общество "КАМАЗ" MAIN VEHICLE TRANSMISSION

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2731829C1 (en) * 2020-02-25 2020-09-08 Георгий Леонидович Козлов Forcibly locked conical differential of vehicle
RU211818U1 (en) * 2022-02-14 2022-06-23 Открытое акционерное общество "Минский автомобильный завод" - управляющая компания холдинга "БЕЛАВТОМАЗ" - (ОАО "МАЗ" - управляющая компания холдинга "БЕЛАВТОМАЗ") VEHICLE INTERWHEEL DIFFERENTIAL

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020214065A1 (en) 2020-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3448635A (en) Limited slip differential device
KR102269033B1 (en) Limited slip differential with separation of clutch and actuator
EP3130501B1 (en) Axle assembly having a clutch collar actuator mechanism
US20110269593A1 (en) Electro-Hydraulic Differential Lock
US6001040A (en) Hydraulically operated limited slip differential
JPH08233069A (en) Diff-assembly capable of being selectively locked
US6283884B1 (en) Differential lock actuator
US6676555B2 (en) Cone friction clutch
US6056658A (en) Power train for a vehicle
RU2706622C1 (en) Forcibly locked conical differential of vehicle (versions)
US3446320A (en) Differential lock
US9005070B2 (en) Clutch arrangement for a vehicle drive train
RU2711320C1 (en) Forcibly locked conical differential of vehicle (versions)
CN107636358B (en) Electronic limited slip differential
US4452100A (en) Differential speed limiting device
US20030224896A1 (en) Hydraulic differential lock
JPH0272242A (en) Differential gear capable of being locked
KR102401911B1 (en) Hydraulic control unit for a limited slip differential
EP0093813B1 (en) Vehicle differential and transmission system
CN107667235A (en) Lateral shaft for three little gear differential mechanisms
RU2731829C1 (en) Forcibly locked conical differential of vehicle
US11614152B2 (en) Locking differential
JPS6383435A (en) Differential gear with differential movement restriction mechanism
EP2302246B1 (en) A rotary transmission coupling
EP1610019A2 (en) A hydraulically operable coupling