RU2711320C1 - Forcibly locked conical differential of vehicle (versions) - Google Patents

Forcibly locked conical differential of vehicle (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2711320C1
RU2711320C1 RU2019104445A RU2019104445A RU2711320C1 RU 2711320 C1 RU2711320 C1 RU 2711320C1 RU 2019104445 A RU2019104445 A RU 2019104445A RU 2019104445 A RU2019104445 A RU 2019104445A RU 2711320 C1 RU2711320 C1 RU 2711320C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
housing
gear
axis
cover
differential
Prior art date
Application number
RU2019104445A
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 RU2019104445A priority Critical patent/RU2711320C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2711320C1 publication Critical patent/RU2711320C1/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

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: group of inventions relates to differential transmissions. In the first version, differential has housing 1 with cover 2, in housing there are half-axes straight-run bevel gears 4 and 5, pair of satellites 6 interacting with them is installed between gears, axis 7 of which is fixed in housing 1. In the cover on the end surface facing the housing there is an annular groove forming open chamber 9, in which piston 10 is installed, which is in contact with the first gear, which is installed with possibility of its longitudinal movement towards side of semi-axial gears and power action on semi-axial gear 4 with provision of its movement towards gear wheel 5. Axis of satellites is installed in diametrically located O-shaped slots made in housing and oriented along axis of differential housing, with possibility of parallel shift of axis of satellites towards second half-axis gear 5. Chamber 9 is communicated via channel 11 made in cover with union 12 to feed working fluid. On annular side surfaces there are annular grooves accommodating O-rings. In second version 4 satellites are installed on the "floating" cross piece.EFFECT: provides for simplified design and increased wear resistance of differential.2 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 transmission 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 turning the car 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 transmission rotate, the torque is transmitted to the satellite axis, then through the satellites to the semi-axial gears and the semi-axes.

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 at 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 to 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 RU2548237 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 RU2548237 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 half-axis 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 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 clutch 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 transmitted by the differential on the vehicle axle is greater than in any transmission element of the vehicle. The small size of the friction discs transmitting 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 повышения 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 the 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, первая из которых расположена со стороны крышки, между шестернями установлена взаимодействующая с ними, пара сателлитов, ось которых закреплена в корпусе. От прототипа отличается тем, что в крышке на торцевой поверхности, обращенной к корпусу, выполнена кольцевая проточка, образующая открытую камеру, в которой установлен контактирующий с первой шестерней поршень с возможностью его продольного перемещения в сторону полуосевых шестерен и силового воздействия на первую полуосевую шестерню с обеспечением ее перемещения в сторону второй шестерни. Ось сателлитов установлена в диаметрально расположенных O-образных прорезях, выполненных в корпусе, и ориентированных вдоль оси корпуса дифференциала, с возможностью параллельного смещения оси сателлитов в сторону второй полуосевой шестерни. При этом упомянутая камера посредством канала, выполненного в крышке, сообщается с закрепленным на наружной торцевой поверхности крышки штуцером, предназначенным для подсоединения к системе управляемой подачи рабочей жидкости. На боковых поверхностях поршня выполнены кольцевые проточки, в которых установлены уплотнительные кольца.The problem in the first embodiment of the invention (two-satellite design) is solved by the fact that the forcibly locked conical differential of the vehicle incorporates a housing with a cover, semi-axial spur gears are located in the housing, the first of which is located on the side of the cover, interacting with them is installed between the gears , a pair of satellites whose axis is fixed in the housing. It differs from the prototype in that an annular groove is made in the cover on the end surface facing the housing, which forms an open chamber, in which a piston in contact with the first gear is mounted with the possibility of its longitudinal movement towards the half-axis gears and force impact on the first half-axis gear with ensuring its movement towards the second gear. The axis of the satellites is installed in diametrically located O-shaped slots made in the housing and oriented along the axis of the differential housing, with the possibility of parallel displacement of the axis of the satellites towards the second half-axis gear. At the same time, said chamber, by means of a channel made in the lid, communicates with a fitting fixed to the outer end surface of the lid, intended for connection to a controlled supply system of the working fluid. On the side surfaces of the piston, annular grooves are made in which the sealing rings are installed.

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, первая из которых расположена со стороны крышки, между шестернями установлены взаимодействующие с ними сателлиты. От прототипа отличается тем, что, содержит две пары сателлитов, установленных на крестовине. Сочленение крышки и корпуса осуществляется по плоскости расположения геометрических осей крестовины. Крестовина установлена в O-образных прорезях, ориентированных вдоль оси корпуса дифференциала и образованных сопрягаемыми между собой продольными U-образными пазами, выполненными на встречно ориентированных торцевых поверхностях в корпусе и в крышке. Крестовина установлена с возможностью параллельного смещения сторону второй полуосевой шестерни. В крышке на торцевой поверхности, обращенной к корпусу, выполнена кольцевая проточка, образующая открытую камеру, в которой установлен контактирующий с первой шестерней поршень с возможностью его продольного перемещения в сторону полуосевых шестерен и силового воздействия на первую полуосевую шестерню с обеспечением ее перемещения в сторону второй шестерни. Упомянутая камера посредством канала, выполненного в крышке, сообщается с закрепленным на наружной торцевой поверхности крышки штуцером, предназначенным для подсоединения к системе управляемой подачи рабочей жидкости. На боковых поверхностях поршня выполнены кольцевые проточки, в которых установлены уплотнительные кольца.The problem in the second embodiment of the invention (four-satellite design) is solved by the fact that the force-locked conical differential of the vehicle incorporates a housing with a cover, semi-axial spur gears are located in the housing, the first of which is located on the side of the cover, interacting with them satellites. It differs from the prototype in that it contains two pairs of satellites mounted on a cross. The joint of the cover and the housing is carried out along the plane of the geometric axes of the cross. The crosspiece is installed in O-shaped slots oriented along the axis of the differential housing and formed by mating longitudinal U-shaped grooves interconnected on opposite surfaces in the housing and in the cover. The crosspiece is installed with the possibility of parallel displacement to the side of the second semi-axial gear. An annular groove is made in the cover on the end surface facing the housing, which forms an open chamber, in which a piston in contact with the first gear is installed with the possibility of its longitudinal movement towards the half-axis gears and force acting on the first half-axis gear with its movement towards the second gear . Mentioned chamber by means of a channel made in the lid communicates with a fitting fixed to the outer end surface of the lid, intended for connection to a controlled supply system of the working fluid. On the side surfaces of the piston, annular grooves are made in which the sealing rings are installed.

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, вид в сборе.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, complete view.

Поскольку второй вариант изобретения практически повторяет первый, за исключением того, что в нем использованы две пары сателлитов, вместо одной и особенности 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 car 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 O-образных (овальных) продольных (ориентированных вдоль оси корпуса дифференциала) прорезях 8. На Фиг. 1 и Фиг. 2 для наглядности O-образная прорезь показана утрированно вытянутой. На практике разность между длинами поперечной и продольной осей прорезей 8 составляет, как показано ниже, 2-4 мм. В прорезях 8 установлена ось 7 с возможностью ее параллельного смещения в сторону шестерни 5. В крышке 3 на торцевой поверхности, обращенной к корпусу, выполнена кольцевая проточка, образующая открытую камеру 9, в которой установлен контактирующий с первой шестерней 4 поршень 10 с возможностью его продольного (вдоль оси корпуса дифференциала) перемещения совместно с первой полуосевой шестерней 4. Камера 9 посредством канала 11, выполненного в крышке 3, сообщается с закрепленным на наружной торцевой поверхности крышки 3 штуцером 12, предназначенным для подсоединения к системе управляемой подачи рабочей жидкости. На боковых поверхностях поршня выполнены кольцевые проточки, в которых установлены уплотнительные кольца 13. Для осуществления блокирования дифференциала используется рабочая жидкость трансмиссии, подаваемая в камеру 9 через штуцер 12.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 6 interacting with them. The axis 7 of the satellites 6 is installed in the slots 8 made in the O-shaped (oval) longitudinal (oriented along the axis of the differential case) slots 8. In FIG. 1 and FIG. 2 for clarity, the O-shaped slot shown exaggerated elongated. In practice, the difference between the lengths of the transverse and longitudinal axes of the slots 8 is, as shown below, 2-4 mm. An axis 7 is installed in the slots 8 with the possibility of its parallel displacement towards the gear 5. In the cover 3, an annular groove is made on the end surface facing the housing, forming an open chamber 9, in which the piston 10 is in contact with the first gear 4 and can be longitudinally mounted (along the axis of the differential case) of movement together with the first semi-axial gear 4. The camera 9 through the channel 11, made in the cover 3, communicates with the fitting 12 mounted on the outer end surface of the cover 3, designed m to connect to the system controlled the supply of hydraulic fluid. On the side surfaces of the piston, annular grooves are made in which the sealing rings 13 are mounted. To implement the differential blocking, the transmission fluid is used, which is supplied to the chamber 9 through the nozzle 12.

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, поступающей через штуцер 12 и канал 11 в камеру 9, поршень 10 перемещается вместе с первой полуосевой шестерней 4 в сторону второй полуосевой шестерни 5, устраняя зазор между полуосевой шестерней 4 и взаимодействующими с ней сателлитами 6. Продолжая движение, поршень 10 перемещает шестерню 4 вместе с сателлитами 6 до упора сателлитов 6 в полуосевую шестерню 5. Это перемещение сателлитов возможно благодаря тому, что их ось 7 установлена в O-образных (овальных) продольных прорезях 8 При этом сила давления поршня 10 при взаимодействии полуосевых шестерен 4 и 5 с сателлитами 6 прижимает последние к корпусу дифференциала в радиальном направлении, а шестерню 5 в осевом. Шестерни через сателлиты прижаты друг к другу и корпусу без зазора. Специалистам известно, что осевой рабочий зазор Δ в конической передаче, необходимый для нормальной работы шестерен равен 1/8 m, 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 поршнем 10 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 entering through the nozzle 12 and the channel 11 into the chamber 9, the piston 10 moves together with the first half-axis gear 4 towards the second half-axis gear 5, eliminating the gap between the half-axis gear 4 and the satellites 6 interacting with it. Continuing the movement, the piston 10 moves the gear 4 together with the satellites 6 up to the stop of the satellites 6 in the semi-axial gear 5. This movement of the satellites is possible due to the fact that their axis 7 is installed in O-shaped (oval) longitudinal slots 8 pressure piston 10 in the interaction of side gears 4 and 5 with the pinion 6 presses the latter to the housing of the differential in the radial direction, and the gear 5 in the axial. Gears through the satellites are pressed against each other and the body without a gap. Specialists know that the axial working clearance Δ in a bevel gear necessary for the normal operation of the gears is 1/8 m, where m is the gear tooth module. In reality, for automobile differentials, the axial clearance is 1-2 mm. Deprived of the working gap, sandwiched between the differential housing 1 and the piston 10, the bevel gear is jammed - the differential is blocked.

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 камеру 9 осевые силы возвращают сателлиты 6, первую шестерню 4 и поршень 10 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 the flow of the working fluid into the chamber 9 is stopped, the axial forces return the satellites 6, the first gear 4 and the piston 10 to their original state, thereby restoring the working clearances of the gear transmission. The gear is unlocked.

Если по команде бортового компьютера автомобиля, камера 9 поршня 10 остается под определенным (заданным) давлением, дифференциал остается в режиме ограниченной блокировки. В этом режиме шестерни могут прийти во вращение только преодолев силу давления поршня и отодвинув его обратно в камеру 9 на величину рабочего зазора. Меняя давление в камере 9, 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 chamber 9 of the piston 10 remains under a certain (predetermined) pressure, the differential remains in limited lock mode. In this mode, the gears can come into rotation only after breaking the pressure force of the piston and pushing it back into the chamber 9 by the size of the working gap. Changing the pressure in the chamber 9, you can change the magnitude of the torque, under the influence of 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.

Все описанное выше в отношении двухсателлитного дифференциала справедливо и для черырехсателлитного (второй вариант изобретения), в котором применено две пары сателлитов, установленных на крестовине (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 (Фиг. 2), то есть крышка 3 образует полость, соизмеримую с объемом чашки корпуса. Как и в первом варианте изобретения, оси сателлитов (крестовина) установлены в O-образных прорезях. Однако эти прорези выполнены не в корпусе, а образованы при сочленении корпуса и крышки, на встречно ориентированных торцевых поверхностях которых выполнены U-образные пазы (и, соответственно

Figure 00000001
-образные пазы на ответной части при сборке корпуса и крышки), дополняющие друг друга до образования упомянутых овальных прорезей. Работа дифференциала по второму варианту изобретения осуществляется аналогично вышеописанному, с той разницей, что для осуществления блокировки в сторону второй шестерни перемещаются обе пары сателлитов, установленные на "плавающей" крестовине.Everything described above with respect to the two-satellite differential is also true for the four-satellite differential (the second embodiment of the invention), in which two pairs of satellites mounted on the crosspiece are used (the crosspiece can be combined and include two mutually perpendicular axis of the satellites connected by a collapsible connection). Moreover, in the second embodiment of the invention, the joint of the lid and the body is carried out along the plane of the geometric axes of the cross (Fig. 2), that is, the cover 3 forms a cavity commensurate with the volume of the cup body. As in the first embodiment of the invention, the axis of the satellites (cross) are installed in O-shaped slots. However, these slots are not made in the housing, but are formed by articulating the housing and the cover, on the counter-oriented end surfaces of which U-shaped grooves are made (and, accordingly
Figure 00000001
-shaped grooves on the counterpart during assembly of the housing and cover), complementing each other until the formation of the mentioned oval slots. The operation of the differential according to the second embodiment of the invention is carried out similarly to the above, with the difference that in order to lock in the direction of the second gear, both pairs of satellites mounted on a "floating" crosspiece are moved.

Таким образом, в заявляемом принудительно блокируемом дифференциале (в обоих вариантах) блокирование осуществляется при непосредственном воздействии на элементы конической передачи поршня, встроенного в конструкцию дифференциала, что приводит к заклиниванию шестерен.Thus, in the inventive force-locked differential (in both versions), the locking is carried out by directly acting on the elements of the bevel gear of the piston integrated in the differential design, which leads to gear jamming.

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 unified as much as possible with serial conical differentials and can be used in any vehicles. The number of parts subject to frictional wear is minimized.

Claims (2)

1. Принудительно блокируемый конический дифференциал транспортного средства, имеющий в своем составе корпус с крышкой, в корпусе размещены полуосевые прямозубые конические шестерни, первая из которых расположена со стороны крышки, между шестернями установлена взаимодействующая с ними пара сателлитов, ось которых закреплена в корпусе, отличающийся тем, что в крышке на торцевой поверхности, обращенной к корпусу, выполнена кольцевая проточка, образующая открытую камеру, в которой установлен контактирующий с первой шестерней поршень с возможностью его продольного перемещения в сторону полуосевых шестерен и силового воздействия на первую полуосевую шестерню с обеспечением ее перемещения в сторону второй шестерни, ось сателлитов установлена в диаметрально расположенных O-образных прорезях, выполненных в корпусе и ориентированных вдоль оси корпуса дифференциала, с возможностью параллельного смещения оси сателлитов в сторону второй полуосевой шестерни, при этом упомянутая камера посредством канала, выполненного в крышке, сообщается с закрепленным на наружной торцевой поверхности крышки штуцером, предназначенным для подсоединения к системе управляемой подачи рабочей жидкости, на боковых поверхностях поршня выполнены кольцевые проточки, в которых установлены уплотнительные кольца.1. Forced-locked conical differential of the vehicle, comprising a housing with a cover, half-axial spur bevel gears are placed in the housing, the first of which is located on the side of the cover, a pair of satellites interacting with them is mounted between the gears, the axis of which is fixed in the housing, characterized in that in the cover on the end surface facing the housing, an annular groove is made, forming an open chamber, in which a piston in contact with the first gear with the possibility of its longitudinal movement in the direction of the semiaxial gears and the force acting on the first semiaxial gear to ensure its movement in the direction of the second gear, the axis of the satellites is installed in diametrically arranged O-shaped slots made in the housing and oriented along the axis of the differential housing, with the possibility of parallel displacement of the axis satellites in the direction of the second semi-axial gear, while the aforementioned camera through a channel made in the lid, communicates with fixed on the outer end p the surface of the cap with a fitting designed to be connected to a controlled supply of working fluid, annular grooves are made on the lateral surfaces of the piston, in which the sealing rings are installed. 2. Принудительно блокируемый конический дифференциал транспортного средства, имеющий в своем составе корпус с крышкой, в корпусе размещены полуосевые прямозубые конические шестерни, первая из которых расположена со стороны крышки, 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 О-образных прорезях, ориентированных вдоль оси корпуса дифференциала и образованных сопрягаемыми между собой продольными U-образными пазами, выполненными на встречно ориентированных торцевых поверхностях в корпусе и в крышке, крестовина установлена с возможностью параллельного смещения в сторону второй полуосевой шестерни, при этом в крышке на торцевой поверхности, обращенной к корпусу, выполнена кольцевая проточка, образующая открытую камеру, в которой установлен контактирующий с первой шестерней поршень с возможностью его продольного перемещения в сторону полуосевых шестерен и силового воздействия на первую полуосевую шестерню с обеспечением ее перемещения в сторону второй шестерни, при этом упомянутая камера посредством канала, выполненного в крышке, сообщается с закрепленным на наружной торцевой поверхности крышки штуцером, предназначенным для подсоединения к системе управляемой подачи рабочей жидкости, на боковых поверхностях поршня выполнены кольцевые проточки, в которых установлены уплотнительные кольца.2. A force-locked conical differential of the vehicle, comprising a housing with a cover, semi-axial spur bevel gears are placed in the housing, the first of which is located on the side of the cover, 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 the body is carried out along the plane of the geometric axes of the crosspiece, the crosspiece is installed in O-shaped slots, oriented along the axis of the differential housing and formed by interconnecting longitudinal U-shaped grooves made on counter-oriented end surfaces in the housing and in the cover, the crosspiece is mounted with the possibility of parallel displacement towards the second half-axis gear, while in the cover on the end surface facing an annular groove is made to the housing, forming an open chamber, in which a piston in contact with the first gear is mounted with the possibility of its longitudinal movement towards the axis gears and force acting on the first semi-axial gear to ensure its movement towards the second gear, while the said chamber communicates via a channel made in the cover with a fitting for connecting to the controlled supply system of the working fluid on the outer end surface of the cover, to lateral surfaces of the piston are made annular grooves in which the sealing rings are installed.
RU2019104445A 2019-02-18 2019-02-18 Forcibly locked conical differential of vehicle (versions) RU2711320C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019104445A RU2711320C1 (en) 2019-02-18 2019-02-18 Forcibly locked conical differential of vehicle (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019104445A RU2711320C1 (en) 2019-02-18 2019-02-18 Forcibly locked conical differential of vehicle (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2711320C1 true RU2711320C1 (en) 2020-01-16

Family

ID=69171709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019104445A RU2711320C1 (en) 2019-02-18 2019-02-18 Forcibly locked conical differential of vehicle (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2711320C1 (en)

Cited By (1)

* 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

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017053421A1 (en) * 2015-09-24 2017-03-30 Eaton Corporation Electro-hydraulic limited slip differential system
US20180073617A1 (en) * 2015-05-20 2018-03-15 Eaton Corporation Electronic limited slip differential
RU2656920C1 (en) * 2017-10-04 2018-06-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" Differential with a hydraulic device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180073617A1 (en) * 2015-05-20 2018-03-15 Eaton Corporation Electronic limited slip differential
WO2017053421A1 (en) * 2015-09-24 2017-03-30 Eaton Corporation Electro-hydraulic limited slip differential system
RU2656920C1 (en) * 2017-10-04 2018-06-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" Differential with a hydraulic device

Cited By (1)

* 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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102269033B1 (en) Limited slip differential with separation of clutch and actuator
CN1892071B (en) Improved coupling device independent of differential speed
US20110269593A1 (en) Electro-Hydraulic Differential Lock
US6676555B2 (en) Cone friction clutch
US6001040A (en) Hydraulically operated limited slip differential
JPH08233069A (en) Diff-assembly capable of being selectively locked
US6283884B1 (en) Differential lock actuator
US6056658A (en) Power train for a vehicle
CN104411528A (en) Locking differential having preload spring wear pads
RU2711320C1 (en) Forcibly locked conical differential of vehicle (versions)
US4648492A (en) Mechanism to engage part time drive system in a moving vehicle
CN101070882A (en) Hydrostatic coupling assembly with toothed ring machine
RU2706622C1 (en) Forcibly locked conical differential of vehicle (versions)
MX2012010908A (en) Hydraulic coupling having improved hydraulic porting path design.
US4452100A (en) Differential speed limiting device
KR102401911B1 (en) Hydraulic control unit for a limited slip differential
US20030224896A1 (en) Hydraulic differential lock
CN100406780C (en) Differential for motor vehicles with device for locking thereof
RU2731829C1 (en) Forcibly locked conical differential of vehicle
RU2656920C1 (en) Differential with a hydraulic device
US5882272A (en) Locking differential
RU2653452C1 (en) Symmetrical differential
JPS6383435A (en) Differential gear with differential movement restriction mechanism
US10774912B2 (en) Electronic limited slip coupling having bolt on configuration
US9945465B2 (en) Differential gear for a drive axle of a motor vehicle