Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Сателлиты дифференциала
Сателлит - дифференциал - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Сателлит - дифференциал
Cтраница 1
Сателлиты дифференциала 62 изготовлены из стали 18ХГТ, проходят цементацию на глубину 1 - 1 4 мм и закалку для обеспечения твердости 58 - 62 HRC. Сателлиты на бронзовых втулках установлены на крестовине 60, которая, в свою очередь, установлена в гнездах чашек дифференциала. Для предотвращения износа поверхности чашек дифференциала торцами сателлитов между ними установлены опорные стальные шайбы. [1]
Крестовина 20 с сателлитами дифференциала укреплена на шлицах вала 5 раздаточной коробки. [3]
Крестовина 20 с сателлитами дифференциала укреплена на шлицах вала раздаточной коробки. [4]
Крестовина 20 с сателлитами дифференциала укреплена на шлицах вала 5 раздаточной коробки. [6]
Для предупреждения усталостного повреждения поверхности зубьев сателлитов дифференциала, не работающих по условиям испытаний в связи с тем, что обе полуоси вращаются с одинаковой скоростью, принимают особые меры. В частности, периодически несколько нарушают синхронность вращения полуосей, заставляя тем самым вращаться сателлиты. [7]
Требуется рассчитать параметры редуктора с наименьшими габаритами и необходимое число сателлитов дифференциала z2 и промежуточных колес замыкающей цепи z4 из условий соседства и сборки. Последовательность решения и необходимые уравнения приводятся ниже. [8]
При движении прямолинейно по ровному участку дороги правое и левое ведущие колеса, полуоси и шестерни полуосей вращаются с одинаковой скоростью, и поэтому сателлиты дифференциала вокруг шипов крестовины не вращаются. На повороте, когда внутреннее ведущее колесо автомобиля, встречая большее сопротивление движению, вращается медленнее, сателлиты поворачиваются вокруг шипов в сторону увеличения оборотов наружного ведущего колеса. Таким образом, колеса имеют возможность вращаться с разной скоростью и проходить разную длину пути без пробуксовки. [9]
Фиксируют также количество и вид отложений на шестернях и других деталях. Допускаются лишь следы отложений на полуосях, подшипниках, сателлитах дифференциала и шестернях главной передачи. В картере моста может иметься мягкий черный шлам. [10]
На рис. 132 приведены различные виды базирования конических колес с прямыми и криволинейными зубьями. Прямозубые конические колеса / с малым числом зубьев, типа сателлита дифференциала автомобиля, базируют по всем зубьям с использованием конического колеса 2 с внутренними зубьями ( рис. 132, а) или установочных пальцев. В обоих вышеуказанных случаяк за один установ заготовки шлифуют отверстие и опорный торец. У конических колес-дисков 5 с криволинейными зубьями после термической обработки обычно шлифуют только отверстие, оперный торец шлифуют тогда, когда шлифуются зубья. [11]
Для включения на обратный ход конус 3 прижимается ( к неподвижному диску 2 и останавливается вместе с поводком дифференциала, а движение передается через конические зубчатые колеса. При среднем положении конуса ведомый вал / / неподвижен, а сателлиты дифференциала с конусом 3 вращаются вхолостую. [13]
Легирование стали 0 15 - 0 3 % РЬ повышает скорость резания на 20 - 35 %, а при сохранении постоянной скорости резания увеличивает стойкость инструмента в 2 - 7 раз. Их применяют для изготовления червяка рулевого управления, валика масляного насоса, кольца запорного подшипника и др. Стали АС12ХН, АС14ХГН, АС19ХГН предназначены для изготовления осп сателлитов дифференциала, фланца масляного насоса, тяги, гаек, муфт, деталей тина промежуточной шестерни заднего хода и др. Следует иметь в виду, что свинец снижает о, высокопрочных сталей ( аи 1200 МПа) и способствует их хрупкому разрушению при нагреве до 200 - 500 С. Стали, содержащие свиней, поставляют после улучшения или изотермического отжига. [14]
Высококачественная механическая обработка блоков цилиндров двигателей, коленчатых валов, коробок передач и других компонентов является характерной для автомобильной промышленности. Процесс механической обработки встречается в производственных цехах по производству различных деталей и является основным процессом изготовления двигателей, коробок передач и подшипников. Такие компоненты, как распределительные валы, редукторы, сателлиты дифференциала и тормозные барабаны, изготавливаются при помощи механической обработки. Одиночные производственные установки все больше заменяются составными производственными установками, гибкими производственными модулями и конвейерными линиями, которые могут достигать длины до 200 метров. Эмульгирующиеся масла, а также синтетические и полусинтетические хладагенты все больше используются по сравнению с масляными дистиллятами. [15]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
Дифференциал — Энциклопедия журнала "За рулем"
При повороте автомобиля, все его колеса проходят разный по длине путь, и если между двумя ведущими колесами существует жесткая связь, они начнут проскальзывать. Скольжение колес при повороте приводит к повышенному расходу топлива, износу шин, нарушению устойчивости и т. п. Дифференциал позволяет ведомым валам вращаться с разными угловыми скоростями и выполняет функции распределения подводимого к нему крутящего момента между колесами или ведущими мостами. Дифференциалы бывают межколесными и межосевыми (в случае установки между несколькими ведущими мостами).
Схема работы (а) и детали (б) конического симметричного дифференциала:1 — коробка сателлитов дифференциала правая;2 — болт коробки сателлитов;3 — опорная шайба шестерни;4, 8 — полуосевые шестерни;5 — опорная шайба сателлита;6 — сателлиты;7 — ось сателлитов;9 — левая коробка сателлитов дифференциала
Впервые дифференциал был применен в 1897г. на паровом автомобиле. В настоящее время все автомобили имеют межколесные дифференциалы на ведущих мостах. Наиболее распространенным является конический симметричный дифференциал (рис. 3. 32), включающий в себя: корпус, сателлиты, ось сателлитов (или крестовину) и полуосевые шестерни. Обычно число сателлитов в дифференциалах легковых автомобилей - два, грузовых и внедорожных - четыре.Симметричный дифференциал получил свое название за способность распределять подводимый момент поровну при любом соотношении угловых скоростей, соединенных с ним валов. Применение такого дифференциала в качестве межколесного, обеспечивает устойчивость при прямолинейном движении, а также при торможении двигателем на скользкой дороге.Существенным недостатком обычного дифференциала является снижение проходимости автомобиля, если одно из его колес попадает в условия малого сцепления с опорной поверхностью. При этом на колесо, находящееся в нормальных сцепных условиях, нельзя подвести крутящий момент, превышающий тот, который может быть реализован на колесе, находящемся в условиях малого сцепления (это приводит к пробуксовке колеса). Для преодоления этого недостатка в некоторых конструкциях используются Дифференциалы полноприводных автомобилей различных конструкций.
Более подробно о дифференциале - в главе Дифференциал подробноСмотри также Дифференциал Красикова
wiki.zr.ru
4Runner, Hilux Surf - Дифференциалы
Дифференциал – это механическое устройство, которое передает вращение с одного источника на два независимых потребителя таким образом, что угловые скорости вращения источника и обоих потребителей могут быть разными относительно друг друга. Такая передача вращения возможна благодаря применению так называемого планетарного механизма. В автомобилестроении, дифференциал является одной из ключевых деталей трансмиссии. В первую очередь он служит для передачи вращения от коробки передач к колёсам ведущего моста. Почему для этого нужен дифференциал? В любом повороте, путь колеса оси, двигающегося по короткому (внутреннему) радиусу, меньше, 
Дело в том, что планетарный механизм симметричного дифференциала вращает шестерни полуосей через сателлиты. Сателлит передаёт РАВНЫЙ крутящий момент одновременно на две полуоси, так как является рычагом с РАВНЫМИ плечами относительно собственной оси вращения, через которую сателлит и получает тяговое усилие от чашки дифференциала. При прямолинейном движении с хорошим дорожным сцеплением обоих колёс, сателлиты не вращаются вокруг своей оси и передают максимальный крутящий момент с чашки дифференциала на полуоси. Чашка дифференциала, планетарный механизм и полуоси вращаются с равной угловой скоростью как единое целое. При повороте автомобиля, сателлиты начинают поворачиваться вокруг своей оси, приводя в действие планетарный механизм и обеспечивая разницу в угловых скоростях полуосей, однако продолжают передавать оптимальный крутящий момент на обе полуоси, так как дорожное сцепление обоих колёс остаётся высоким. Как только одно из колёс начинает терять сцепление с дорогой, усилие необходимое для его вращения сразу снижается, и крутящий момент на его полуоси падает. Так как сателлиты могут свободно вращаться вокруг своей оси симметрии, уравнивая тем самым крутящий момент на обеих полуосевых шестернях, крутящий момент упадёт и на полуоси колеса с хорошим дорожным сцеплением, а так же и на чашке дифференциала, и на всей трансмиссии в целом. В этой ситуации, упавшего крутящего момента уже не достаточно для вращения колеса с хорошим дорожным сцеплением, зато его вполне достаточно для вращения колеса с плохим дорожным сцеплением, которое и продолжает вращаться (буксовать) благодаря осевому вращению сателлитов. При этом, планетарный механизм выполняет роль редуктора, увеличивающего угловую скорость вращения буксующего колеса. В результате, колесо с хорошим дорожным сцеплением останавливается (как и автомобиль), а буксующее колесо вращается с удвоенной угловой скоростью, относительно угловой скорости чашки дифференциала. Двигатель работает практически без нагрузки, так как суммарное усилие (крутящий момент) упало на всей трансмиссии.
В полноприводных автомобилях дифференциалом обычно оборудованы два моста, а зачастую дифференциал можно обнаружить еще и между мостами (межосевой дифференциал). Таким образом, мы получаем схему трансмиссии, в которой присутствуют целых три дифференциала: два мостовых и один межосевой. Последний необходим для постоянного движения с полным приводом и передачей вращения на все четыре колеса, так как в повороте, колёса рулевого переднего моста имеют совсем другие угловые скорости, нежели чем колёса заднего моста. Межосевой дифференциал призван передавать вращение от коробки передач к обоим ведущим мостам с разным соотношением угловых скоростей. Такая схема с тремя дифференциалами является одной из самых распространённых схем для постоянного полного привода (Full time 4WD). Однако, это уже тема другого раздела. В данном разделе нас интересует дифференциал и его свойства. Возвращаясь к вышеописанному проблемному свойству планетарного механизма, интересно рассмотреть ситуацию, когда полноприводный автомобиль с межосевым дифференциалом одним из четырёх колёс попал на тот же лёд (или в скользкую яму). Что тогда произойдёт? Дифференциал моста, колесо которого находится на льду, будет вращать только колесо на льду. Межосевой дифференциал, в свою очередь, тоже стремится вращать ту ось, которую легче. Естественно, межосевому дифференциалу легче вращать мост с проскальзывающим на льду колесом, нежели чем мост, колёса которого имеют хорошее сцепление с дорогой и могут двигать автомобиль. В результате, крутящий момент на всей трансмиссии упадёт, а вращаться будет единственное колесо, находящееся на льду, так как для вращения трёх колес с хорошим сцеплением этого крутящего момента будет недостаточно. В итоге: из четырёх ведущих колёс осталось только одно, которое буксует на льду – полноприводный автомобиль «застрял».
Совершенно ясно, что свойство дифференциала всегда распределять полученный крутящий момент поровну между осями (50/50), сильно ухудшает проходимость и управляемость автомобиля. Для продолжения движения автомобиля в рассмотренных выше ситуациях, необходимо увеличить крутящий момент, передаваемый на колеса с хорошим дорожным сцеплением. Как же заставить дифференциалы перераспределять крутящий момент в пользу колёс с хорошим сцеплением? Для этого были разработаны различные способы частичной и полной, ручной и автоматической блокировки дифференциалов, которые будут рассмотрены ниже
1. Полная (100%-я) принудительная блокировка дифференциала.
При таком типе блокировки, дифференциал фактически перестаёт выполнять свои функции и 
превращается в простую муфту, жестко связывающую полуоси (или карданы) между собой и постоянно передающую им вращение с равной угловой скоростью. Для того, чтобы полностью заблокировать классический дифференциал, достаточно либо заблокировать возможность осевого вращения сателлитов, либо жестко соединить между собой чашку дифференциала с одной из полуосей. При этом, планетарный механизм блокирован и не распределяет крутящий момент по осям. Передаваемые на полуоси крутящие моменты зависят непосредственно от сцепления каждого из колес с дорогой. На картинке изображена схема блокировки компании ARB для мостового дифференциала, в которой блокируются сателлиты. Подключение блокировки реализовано при помощи привода, управляемого водителем из салона автомобиля. В основном используются следующие типы приводов: пневматический, электрический, гидравлический или механический. Данный тип блокировки применяется как для мостовых, так и для межосевых дифференциалов. В виду того, что полностью блокированный дифференциал НЕ распределяет полученный крутящий момент поровну между осями, в случае резкой потери сцепления одного из колес, передаваемый крутящий момент на полуось колеса с хорошим сцеплением резко возрастет. Поэтому пользоваться такими блокировками надо крайне аккуратно, так как усилия мотора вполне достаточно для того, чтобы «сорвать» механизм блокировки или поломать полуось. Применять такие блокировки желательно только на небольших скоростях для передвижения по труднопроходимой местности, так как при их применении в мостах (особенно в рулевых), автомобиль очень сильно теряет в управляемости. Включать подобного рода блокировки можно только на остановленном автомобиле. Как правило, жесткими блокировками мостовых и межосевых дифференциалов оборудуются полноценные рамные внедорожники, такие как Toyota Land Cruiser, 4Runner (Hilux Surf), Mercedes G-Class и.т.п.
2. Кулачковые и зубчатые автоматические блокировки.
Принцип работы этих блокировок достаточно прост. Вместо классического шестеренчатого планетарного механизма используются кулачковые или зубчатые пары, которые при небольшой разнице в угловых скоростях полуосей имеют возможность взаимно проворачиваться (перескакивать), а при пробуксовке заклиниваются и блокируют полуоси друг с другом. Нетрудно себе представить, что происходит с автомобилем при срабатывании такой блокировки в повороте. Некоторые экземпляры просто отключают одну из полуосей в момент возникновения небольшой разницы скоростей (за счет использования обгонных муфт). Именно поэтому, штатно такими блокировками оборудуются только дифференциалы военной и специальной техники (БТР и.т.п.) На картинках изображены (слева на право): Detroit Locker, кулачковая блокировка отечественного производства (БТР 60), Detroit E-Z Locker. (компания Tractech)
3. Limited Slip Differentials - дифференциалы с ограниченным "забеганием" (дословно - "проскальзыванием") забегающей полуоси относительно отстающей, или Самоблокирующиеся дифференциалы. Научное название – ДИФФЕРЕНЦИАЛЫ ПОВЫШЕННОГО ТРЕНИЯ. Чем выше внутреннее трение в дифференциале, тем выше коэффициент блокировки этого дифференциала – то есть тем больше крутящего момента дифференциал может перераспределить в пользу небуксующего колеса. По принципу действия, самоблокирующиеся дифференциалы можно подразделить на два основных типа:
Speed sensitive – срабатывающих при возникновении разницы в угловых скоростях вращения полуосей
Torque sensitive – срабатывающих при падении усилия (крутящего момента) на одной из полуосей .
3.1 SPEED SENSITIVE LSD 3.1.1 Автоматическая блокировка с использованием Вискомуфты в качестве "Slip Limiter".
В данном случае применяется блокировка одной из полуосей с чашкой дифференциала. Вискомуфта монтируетс
я соосно полуоси таким образом, что один её привод жестко крепится к чашке дифференциала, а другой – к полуоси. При нормальном движении угловые скорости вращения чашки и полуоси одинаковые, либо незначительно отличаются (в повороте). Соответственно, рабочие плоскости вискомуфты имеют такое же небольшое расхождение в угловых скоростях и муфта остаётся разомкнутой. Как только одна из осей начинает получать более высокую угловую скорость вращения относительно другой, в вискомуфте появляется трение и она начинает блокироваться. Причем, чем больше разница в скоростях, тем сильнее трение внутри вискомуфты и степень её блокировки, а следовательно и степень блокировки дифференциала. За счет полученного момента трения между чашкой дифференциала и полуосью, дифференциал перераспределяет крутящий момент в пользу оси с наилучшим дорожным сцеплением (отстающую полуось). По мере увеличения степени блокировки вискомуфты и выравнивания угловых скоростей чашки и полуоси, трение внутри вискомуфты начинает падать, что ведёт к плавному размыканию вискомуфты и к отключению блокировки. Данная схема применяется в основном для межосевых дифференциалов, так как её конструкция слишком массивна для установки на мостовой редуктор, хотя некоторые производители устанавливают её и в мостовой редуктор - например Митсубиши (Схема на картинке). Подобный механизм блокировки хорошо подходит для эксплуатации в условиях плохого дорожного покрытия, однако, в условиях настоящего бездорожья его способности далеко не выдающиеся: вискомуфта не справляется с постоянными сменами состояний сцепления мостов с грунтом, запаздывает при включении, перегревается и выходит из строя. Данный тип блокировки межосевого дифференциала можно встретить как в качестве основного и единственного средства блокировки на «паркетных» внедорожниках: Toyota Rav4, Lexus RX300 и.т.п., так и в качестве дополнительной блокировки (в дополнение к100%-ой принудительной блокировке) на полноразмерных внедорожниках Toyota Land Cruiser 80.
3.1.2 Героторный дифференциал (Gerodisk или Hydra-lock)
Американская компания ASHA Corp. снабдила классический дифференциал устройством блокировки, состоящим из масленого насоса с поршнем и комплекта фрикционных пластин (фрикционного блока), установленного между чашкой дифференциала и шестерней одной из полуосей. Принцип действия данной блокировки практически ни чем не отличается от рассмотренной выше блокировки при помощи вискомуфты. Масляный насос монтируется соосно полуоси таким образом, что его корпус крепится к чашке дифференциала, а нагнетающий ротор – к полуоси. При возникновении разности в угловых скоростях полуоси и чашки дифференциала, насос начинает нагнетать масло на поршень и сдавливать фрикционный блок, блокируя тем самым шестерню полуоси с чашкой дифференциала. За счет полученного момента трения, дифференциал перераспределяет крутящий момент на отстающую полуось (полуось с наилучшим сцеплением). Данная конструкция получила название Gerodisk (Hydra-Lock) и штатно устанавливается на внедорожники Chrysler (на картинке слева). Детальную компоновку устройства можно увидеть, кликнув на картинку. Практически для всех friction based дифференциалов необходимо применять специальное масло, которое содержит присадки, обеспечивающие нормальную работу фрикционных блоков.
3.2 TORQUE SENSITIVE LSD
3.2.1. Дифференциалы с фрикционными блоками предварительного натяга.
Устройство таких дифференциалов довольно простое и принципиально ни чем не отличается от 
устройства обычного открытого дифференциала. Для создания дополнительного трения, между полуосями и чашкой дифференциала добавлены комплекты блоков фрикционных пластин (которые помечены на картинке справа красными точками). Именно поэтому, подобные дифференциалы часто именуют "friction based LSD". Довольно часто, фрикционные блоки подпружинивают. Когда начинается забегание одной из полуосей (буксование колеса), дифференциал перераспределяет крутящий момент в пользу отстающей полуоси за счет момента трения на фрикционных пластинах. Данный тип блокировки имеет очень большой недостаток – под действием трения пластин дифференциал препятствует возникновению даже небольшой разницы в угловых скоростях полуосей (которая необходима в поворотах), что негативно влияет на управляемость автомобиля, а так же на расход покрышек и топлива. В связи с этим, коэффициент блокировки данных дифференциалов обычно выбирают небольшим (иначе, автомобиль будет иметь неадекватную управляемость на дороге). Тем не менее, для автоспорта выпускаются модели таких дифференциалов с довольно высоким конструктивно заложенным трением пластин и соответственно высоким коэффициентом блокировки. Помимо вышеперечисленных недостатков, можно выделить еще один – срок службы фрикционных блоков в таких дифференциалах небольшой и со временем, фрикционные блоки изнашиваются, снижая тем самым коэффициент блокировки дифференциала. Для всех friction based дифференциалов необходимо применять специальное масло, которое содержит присадки, обеспечивающие нормальную работу фрикционных блоков. Данные дифференциалы штатно устанавливаются в задний мост многих внедорожников - Toyota 4Runner (Hilux Surf), Toyota Land Cruiser, Nissan Terrano, Kia Sportage и.т.п.
3.2.2 Самоблокирующиеся дифференциалы с гипоидным (червячным или винтовым) и косозубым зацеплением.
Это одна из самых интересных, эффективных, технологичных и практически применяемых форм блокировки дифференциалов. Принцип работы основан на свойстве гипоидной или винтовой пары "расклиниваться" . В связи с этим, основные (или все) зацепления в таких дифференциалах винтовые или гипоидные. Разновидностей конструкций не так уж и много - можно выделить три основных типа.
Первый тип производит компания Zexel Torsen. (T-1) Гипоидными парами являются шестерни ведущих полуосей и сателлиты. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связанны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением. Следует отметить, что ось сателлита перпендикулярна полуоси. При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси крутящих моментов, гипоидные пары "сателлит / ведущая шестерня" либо остановлены, либо проворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей полуосей в повороте. Как только одна из полуосей начинает буксовать и крутящий момент на ней падает, гипоидные пары «полуось/сателлит» начинают вращаться и расклиниваться, создавая трение с чашкой дифференциала и друг с другом, что приводит к частичной блокировке дифференциала. За счет момента трения, дифференциал перераспределяет крутящий момент в пользу отстающей полуоси. Данная конструкция работает в самом большом диапазоне распределения крутящего момента - от 2.5/1 до 5.0/1. Диапазон срабатывания регулируется углом наклона зубцов червяка.
Автором второго типа является англичанин Rod Quaife. В данном дифференциале используются косозубые шестерни полуосей и винтовые шестерни сателлитов. Оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют не прямозубое зацепление, а образуют между собой еще одну винтовую пару, которая расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки (на картинке слева). Подобное устройство имеет и дифференциал True Trac компании Tractech. Даже у нас в России появилось производство аналогичных дифференциалов под отечественные автомобили УАЗ и.т.д. А вот компания Zexel Torsen в своём дифференциале T-2 предложила немного другую компоновку по сути, того же устройства (на картинке справа). Благодаря своей необычной конструкции, парные сателлиты соединены между собой со внешней стороны солнечных шестерней. По сравнению с первым типом, эти дифференциалы имеют меньший коэффициент блокировки, однако они более чувствительны к падению момента и срабатывают раньше (начиная от 1.4/1). Компания Tractech недавно выпустила мостовой torque sensitive дифференциал Electrac, снабженный принудительной электроприводной блокировкой.
Третий тип производится компанией Zexel Torsen (Т-3) и используется в основном для межосевых дифференциалов. Как и во втором типе, в данном дифференциале используются косозубые шестерни полуосей и винтовые шестерни сателлитов. Оси сателлитов параллельны полуосям. Планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение крутящего момента в пользу одной из осей. Например, используемый на 4Раннере 4-го поколения дифференциал Т-3 имеет номинальное распределение момента 40/60 в пользу задней оси. Соответственно, смещен и весь диапазон работы частичной блокировки: от (front/rear) 53/47 до 29/71. В целом, смещение номинального распределения момента между осями возможно в диапазоне от 65/35 до 35/65. Срабатывание частичной блокировки обеспечивает 20-30% перераспределение передаваемых на полуоси моментов. Так же, подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки.
Вышеописанные дифференциалы очень популярны в автоспорте. Более того, многие производители устанавливают такие дифференциалы на свои модели штатно, как в качестве межосевых, так и межколёсных дифференциалов. Например, Тойота устанавливает такие дифференциалы как на легковые автомобили (Supra, Celica, Rav4, Lexus IS300, RX300 и.т.д), так и на внедорожники (4Runner (Hilux Surf), Land-Cruiser, Mega-Cruiser, Lexus GX470) и автобусы (Coaster Mini-Bus). Данные дифференциалы не требуют применения специальных присадок к маслу (в отличии от friction-based дифференциалов), однако лучше использовать качественное масло для нагруженных гипоидных передач.
4. Управление работой дифференциалов при помощи электронных систем контроля тормозных усилий (Traction Control и.т.п.)
В современном автомобилестроении применяется всё больше и больше электронных систем контроля за движением автомобиля. Уже редко можно встретить автомобили, не оснащенные системой ABS (не дающей колёсам заблокироваться при торможении). Более того, уже с конца 80-х годов прошлого века передовые производители стали комплектовать свои флагманские модели системами контроля тяги и сцепления колёс - Traction Control. Например, Тойота установила систему Traction Control на Lexus LS400 в 1989 (90) году. Принцип работы такой системы прост: универсальные (так же обслуживают ABS) датчики вращения, установленные на контролируемых колёсах, фиксируют начало пробуксовки одного колеса оси относительно другого и система автоматически притормаживает забуксовавшее колесо, тем самым увеличивая на него нагрузку и вынуждая дифференциал эквивалентно увеличить крутящий момент на колесе с хорошим дорожным сцеплением. При сильной пробуксовке, система так же может ограничивать подачу топлива в цилиндры. Работа такой системы очень эффективна, особенно на заднеприводных автомобилях. Как правило, такую систему можно принудительно деактивировать кнопкой на приборной панели. Со временем, электронная система контроля тормозных усилий совершенствовалась и к ней добавлялись всё новые функции, работающие наряду с ABS и TRAC. (например управление разностью разблокировки рулевых колёс для более успешного прохождения поворотов). У всех производителей эти функции назывались по разному, однако смысл при этом оставался одинаковым. И вот, данные системы стали устанавливаться на полноприводные автомобили и внедорожники, причем в некоторых случаях они являются единственным средством контроля тяги и перераспределения крутящего момента между осями и колёсами (Mercedes ML, BMW X5). В случае, если внедорожник оснащен более серьёзными средствами распределения крутящего момента (самоблокирующимися дифференциалами и жесткими блокировками), то электронная система контроля тормозных усилий очень удачно дополняет эти средства. Хороший пример тому - великолепная управляемость и проходимость последнего поколения Тойотовских внедорожников 4Runner (Hilux Surf), Prado, Lexus GX470. Являясь представителями одной платформы, они обладают межосевым дифференциалом Torsen T-3 с возможностью жесткой блокировки, а так же электронной системой контроля тормозных усилий и тяги со множеством функций, помогающих водителю управлять автомобилем.
4runner.sovintel.ru
самоблокирующийся дифференциал с дополнительными свободными сателлитами - патент РФ 2465499
Изобретение относится к машиностроению, а именно к дифференциальным передачам. Самоблокирующийся дифференциал содержит корпус, в котором размещен палец (2) с двумя основными сателлитами (3) и взаимодействующие с ними две полуосевые шестерни, закрепленные на колесных полуосях. В корпусе также размещены два блокирующих сателлита (7), закрепленных на общей оси (8). Диаметр блокирующих сателлитов (7) меньше, чем диаметр основных сателлитов (3). Блокирующие сателлиты (7) находятся в постоянном зацеплении с одной из полуосевых шестерен. Шестерни и сателлиты могут быть выполнены коническими. Общая ось (8) блокирующих сателлитов (7) перпендикулярна колесным полуосям, то есть перпендикулярна оси симметрии дифференциала и ее концы размещены в диаметрально расположенных окнах (9), выполненных в корпусе. Ось (8) блокирующих сателлитов снабжена средством, ограничивающим ее угол поворота. Изобретение позволяет повысить надежность и сочетает возможность работы в режиме самоблокировки и работы в классическом (свободном) режиме. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. 
Изобретение относится к машиностроению, а именно к дифференциальным передачам, и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств.
Известен «классический» дифференциал колесного транспортного средства [см., например, описание шестеренчатого конического дифференциала в сети Интернет по адресу http://tezcar.ru/u-differecial.html].
Дифференциал предназначен для передачи крутящего момента от главной передачи к полуосям колесной пары ведущего моста и позволяет вращаться полуосям с разной скоростью при повороте автомобиля и на неровностях дороги. Шестеренчатый конический 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.
При вращении ведущей шестерни и ведомой шестерни главной передачи крутящий момент передается на ось сателлитов, далее через сателлиты на полуосевые шестерни и на полуоси.
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 большое 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.
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.
Указанных недостатков отчасти лишены шестеренчатые самоблокирующиеся дифференциалы, известные под маркой TORSEN.
В дифференциале TORSEN первого типа [с информацией можно ознакомиться в сети Интернет по адресу http://ru.wikipedia.org/wiki/Detroit_Truetrac] шестерни ведущих полуосей и сателлиты являются червячными парами. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связаны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением. Ось сателлита перпендикулярна полуоси. При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси моментов, червячные пары «сателлит/ведущая шестерня» либо остановлены, либо проворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей полуосей в повороте. Как только дифференциал пытается отдать момент на одну из полуосей, то червячную пару этой полуоси начинает расклинивать и блокировать с чашкой дифференциала, что приводит к частичной блокировке дифференциала. Данная конструкция работает в большом диапазоне отношений крутящего момента от 2.5/1 до 5.0/1. Диапазон срабатывания регулируется углом наклона зубцов червяка. Самоблокирующие дифференциалы TORSEN, в которых в качестве пары трения выступает червячная передача, описаны в патентах первого изобретателя таких конструкций - Вернона Глизмана [US 2628508; US 2859641; US 3884096]. Несмотря на значительное увеличение возможностей автомобиля при использовании самоблокирующихся дифференциалов, конструкция обладает рядом недостатков. Это вызвано тем, что в нормальных условиях (при хорошем сцеплении колес с дорогой) при движении по дуге самоблокирующийся дифференциал препятствует вращению колес, вызывая износ шин, повышенный расход топлива и ухудшая управляемость автомобиля. Также дифференциал довольно сложен в изготовлении, состоит из множества деталей и сильно подвержен износу при работе.
В качестве прототипа выбран самоблокирующийся дифференциал [RU 2115852], содержащий корпус, размещенный в нем палец с коническими сателлитами и взаимодействующие с ними полуосевые конические шестерни, и имеющий дополнительный блокирующий сателлит, который размещен между полуосевыми шестернями в их осевых отверстиях и связан с одной из них зубчатой муфтой, а с другой образует шестеренчатую передачу внутреннего зацепления с передаточным отношением, близким, но не равным 1.
Такая передача внутреннего зацепления с определенным передаточным отношением обеспечивает при движении автомобиля по дуге разницу в угловых скоростях полуосей (колес) в этом же соотношении, которое является оптимальным только для дуги определенного радиуса. Во всех других случаях конструкция вызывает проскальзывание одного из колес, что приводит к повышению износа, повышению нагрузки на трансмиссию и отрицательно сказывается на управляемости транспортного средства.
Целью изобретения является повышение надежности функционирования дифференциала.
Достигаемый технический результат - сочетание возможности работы в режиме самоблокировки и работы в классическом (свободном) режиме.
Указанная цель достигается тем, что самоблокирующийся дифференциал имеет корпус, в котором размещен палец с основными сателлитами и взаимодействующие с ними полуосевые шестерни, а также блокирующий сателлит. От прототипа отличается тем, что дополнительно содержит второй блокирующий сателлит, закрепленный на общей оси с первым блокирующим сателлитом, диаметр блокирующих сателлитов меньше, чем диаметр основных сателлитов, и блокирующие сателлиты находятся в постоянном зацеплении с одной из полуосевых шестерен, общая ось блокирующих сателлитов перпендикулярна оси вращения дифференциала, и ее концы размещены в диаметрально расположенных окнах, дополнительно выполненных в корпусе, при этом ось блокирующих сателлитов снабжена средством, ограничивающим ее угол поворота.
Средство, ограничивающее угол поворота оси блокирующих сателлитов, может быть выполнено в виде блокирующей муфты, установленной на корпусе с обеспечением осевого перемещения, блокирующая муфта снабжена прорезями для прохода оси блокирующих сателлитов, каждая прорезь имеет форму трапеции, большее основание которой имеет размер не менее ширины окна корпуса, а меньшее - менее ширины окна.
Средство, ограничивающее угол поворота оси блокирующих сателлитов, может быть выполнено в виде пружин, фиксирующих положение свободных концов оси блокирующих сателлитов относительно корпуса.
Для того чтобы лучше продемонстрировать отличительные особенности изобретения, в качестве примеров, не имеющих какого-либо ограничительного характера, ниже описаны предпочтительные варианты реализации. Примеры реализации иллюстрируется чертежами, на которых представлено:
Фиг.1 - дифференциал, общий вид, вариант исполнения с фиксирующей пружиной,
Фиг.2 - внутренние элементы с пространственным разделением,
Фиг.3 - дифференциал, общий вид, вариант исполнения с блокирующей муфтой,
Фиг.4 - поперечное сечение (свободное положение),
Фиг.5 - то же (заблокированное положение).
Самоблокирующийся дифференциал содержит корпус 1, в котором размещен палец 2 с двумя основными сателлитами 3 и взаимодействующие с ними две полуосевые шестерни 4 и 5, закрепленные на колесных полуосях 6. В корпусе также размещены два блокирующих сателлита 7, закрепленных на общей оси 8, при этом диаметр блокирующих сателлитов 7 меньше, чем диаметр основных сателлитов 3, и блокирующие сателлиты 7 находятся в постоянном зацеплении с одной из полуосевых шестерен (на фигурах - с шестерней 5). Шестерни и сателлиты могут быть выполнены коническими. Общая ось 8 блокирующих сателлитов 7 перпендикулярна колесным полуосям 6, то есть перпендикулярна оси симметрии дифференциала и ее концы размещены в диаметрально расположенных окнах 9, дополнительно выполненных в корпусе 1, при этом ось 8 блокирующих сателлитов снабжена средством, ограничивающим ее угол поворота.
Общая ось блокирующих сателлитов ограничена в перемещении высотой окна 9 корпуса или пальцем 2, так как он расположен над ней (в представленном примере термин «над» применен по отношению к полуосевой шестерне 5, с которой сателлиты взаимодействуют).
Средство ограничения угла поворота оси 8 блокирующих сателлитов 7 может быть выполнено в виде пружин 10 (Фиг.4 и Фиг.5), расположенных в окнах 9 и взаимодействующих с корпусом 1 и осью 8 и фиксирующих положение свободных концов оси 8 блокирующих сателлитов 7 в окнах 9 (например, каждый конец в центре соответствующего окна).
Средство ограничения угла поворота оси 8 может быть выполнено иначе, например в виде блокирующей муфты 11 (Фиг.3), свободно установленной на корпусе 1 (охватывающей корпус 1) с обеспечением возможности осевого перемещения вдоль корпуса 1. Блокирующая муфта 11 снабжена прорезями (фигурными окнами) 12 для прохода оси 8 блокирующих сателлитов. Каждая прорезь имеет, в основном, форму равнобедренной трапеции. В контексте данного описания термин «в основном» означает, что у трапеции могут быть скруглены углы или слегка выгнуты (вогнуты) боковые стороны. Бóльшее основание трапеции имеет размер не менее (равный или больше) ширины окна 12 корпуса, а меньшее основание - менее ширины окна. Осевое перемещение блокирующей муфты 11 обеспечивает рычаг управления 13, который позволяет водителю транспортного средства дистанционно управлять дифференциалом при его работе (вращении). В таком исполнении дифференциал в зависимости от положения рычага управления 13 может быть приведен в состояние автоматической блокировки или будет работать классическим (свободным) образом.
Представленная на фигурах конструкция работает следующим образом.
При движении транспортного средства по прямой и одинаковых силах сцепления колес вращение корпуса 1 передается через палец 2 основными сателлитами 3 полуосевым шестерням 4 и 5 и соответственно связанным с ними шлицевыми соединениями полуосям 6, вращающим колеса.
При повороте транспортного средства полуосевые шестерни 4 и 5 благодаря основным сателлитам 3 начинают вращаться в корпусе 1 в противоположные стороны. Блокирующие сателлиты 7 тоже начинают вращаться в противоположные стороны на оси 8, при этом инерция блокирующих сателлитов и сила их трения на оси 8 стремиться повернуть ось 8 в направлении вращения находящейся в зацеплении с блокирующими сателлитами 7 полуосевой шестерни 5. При повороте оси 8 блокирующих сателлитов 7 в направлении вращения полуосевой шестерни 5 блокирующие сателлиты 7 входят в зацепление с основными сателлитами 3, одновременно находясь в зацеплении с полуосевой шестерней 5, вызывая мгновенную остановку вращения полуосевых шестерен 4 и 5 относительно корпуса дифференциала 1 - дифференциал блокируется, полуоси вращаются как неразрезная ось.
Для контроля срабатывания блокировки дифференциала конструкция имеет описанное выше средство ограничения угла поворота оси блокирующих сателлитов.
Если оно выполнено в виде пружин 10 (Фиг.1), размещенных в окнах 9 и взаимодействующих с корпусом 1 и осью 8, то блокировка дифференциала будет срабатывать автоматически. При повороте транспортного средства скорость вращения полуосевой шестерни 5 в корпусе невысока и сила инерции и трения, стремящаяся повернуть ось 8, недостаточна для сжатия пружин 10 - ось не может повернуться на угол, необходимый для зацепления блокирующих сателлитов 7 с основными сателлитами 3. Блокирующие сателлиты 7 свободно крутятся на оси 8. Дифференциал работает как классический (свободный), сохраняя управляемость и передавая крутящий момент на колеса без потерь.
При пробуксовке одного из колес увеличивается скорость вращения полуосевой шестерни 5, сила инерции блокирующих сателлитов 7 способна, преодолев сопротивление пружин 10, повернуть ось 8 на угол, при котором блокирующие сателлиты 7 входят в зацепление с основными сателлитами 3. Дифференциал блокируется, пробуксовка колеса прекращается. При прекращении пробуксовки (вращение полуосевой шестерни 5 в корпусе 1) пружины 10 вернут ось 8 в среднее положение, выведя из зацепления друг с другом сателлиты 3 и 7 - дифференциал вернется в исходное (свободное) состояние.
Если средство ограничения поворота выполнено в виде дистанционно управляемой блокирующей муфты 11 (Фиг.3), то конструкция работает следующим образом.
При поднятой блокирующей муфте 11 ось 8 блокирующих сателлитов 7 касается короткого основания трапециевидных прорезей 12, а поскольку оно меньше, чем ширина окна 9, то угол поворота оси 8 ограничен не шириной окна 9, а боковыми сторонами трапециевидных прорезей 12 муфты 11. Ввиду этого блокирующие сателлиты 7 не могут войти в зацепление с основными сателлитами 3. Дифференциал работает как свободный, блокирующие сателлиты 7 при пробуксовке колес свободно вращаются на своей оси 8.
При необходимости включения автоматической блокировки дифференциала водитель транспортного средства осуществляет воздействие на рычаг управления 13, который перемещает муфту 11 вдоль корпуса. В нашем примере муфта 11 опускается, и в ее крайнем нижнем положении ось 8 блокирующих сателлитов 7 касается верхнего длинного основания трапециевидных прорезей 12. В этом положении угол поворота оси 8 уже не ограничен боковыми сторонами прорезей, а ограничен только шириной окон 9 корпуса 1 дифференциала. Это позволяет блокирующим сателлитам 7 входить в зацепление с основными сателлитами 3 при пробуксовке одного из колес, блокируя тем самым дифференциал.
Преимуществом такой конструкции является возможность управления блокировкой дифференциала на ходу и под нагрузкой и то, что полуоси при этом блокируются жестко, без проскальзывания. Полезным свойством конструкции будет возможность свободного поворота полуосей на некоторый угол (определенный углом поворота оси 8 блокирующих сателлитов 7 до их входа в зацепление с сателлитами 3) даже при опущенной блокирующей муфте 11. Это уменьшает дополнительные нагрузки на колеса и полуоси, неизбежные при работе дифференциала в заблокированном состоянии.
Блокировка дифференциала может срабатывать при движении транспортного средства и вперед и назад. Если при движении транспортного средства происходит попеременное проскальзывание колес, ось 8 с блокирующими сателлитами 7 будет совершать колебательные движения, блокируя проскальзывающие колеса попеременно.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Самоблокирующийся дифференциал, имеющий корпус, в котором размещен палец с основными сателлитами и взаимодействующие с ними полуосевые шестерни, а также блокирующий сателлит, отличающийся тем, что дополнительно содержит второй блокирующий сателлит, закрепленный на общей оси с первым блокирующим сателлитом, диаметр блокирующих сателлитов меньше, чем диаметр основных сателлитов, и блокирующие сателлиты находятся в постоянном зацеплении с одной из полуосевых шестерен, общая ось блокирующих сателлитов перпендикулярна оси вращения дифференциала, и ее концы размещены в диаметрально расположенных окнах, дополнительно выполненных в корпусе, при этом ось блокирующих сателлитов снабжена средством, ограничивающим ее угол поворота.
2. Самоблокирующий дифференциал по п.1, отличающийся тем, что средство, ограничивающее угол поворота оси блокирующих сателлитов, выполнено в виде блокирующей муфты, установленной на корпусе с обеспечением осевого перемещения, блокирующая муфта снабжена прорезями для прохода оси блокирующих сателлитов, каждая прорезь имеет форму трапеции, большее основание которой имеет размер не менее ширины окна корпуса, а меньшее основание - менее ширины окна.
3. Самоблокирующийся дифференциал по п.1, отличающийся тем, что средство, ограничивающее угол поворота оси блокирующих сателлитов, выполнено в виде пружин, фиксирующих положение свободных концов оси блокирующих сателлитов относительно корпуса.
www.freepatent.ru
