Ось сателлитов
Ось сателлитов редуктора заднего моста
Полезная модель относится к машиностроению, а именно к конструкции оси сателлитов и может быть использована в автомобилях марки ВАЗ всех модификаций в качестве опоры для посадки на нее сателлитов дифференциала коробки переключения передач.
Настоящая полезная модель направлена на решение задачи по созданию более надежной и долговечной конструкции фрикционной пары ось - сателлиты и таким образом увеличению срока службы дифференциала в целом.
Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, заключается в повышении эксплуатационных свойств узла ось - сателлиты за счет перехода для этого от трения скольжения в паре трения ось - сателлит к трению качения посредством введения в узел игольчатого подшипника качения.
Технический результат достигается тем, что ось 1 сателлитов редуктора заднего моста содержит в месте установки сателлитов 4 пазы 2, в которые вставлены иглы игольчатого подшипника 3, при этом глубина пазов равна диаметру иглы игольчатого подшипника.
Полезная модель относится к машиностроению, а именно к конструкции оси сателлитов и может быть использована в автомобилях марки ВАЗ всех модификаций в качестве опоры для посадки на нее сателлитов дифференциала коробки переключения передач.
Сателлиты, посаженные на ось, вращаются относительно этой оси, которая вместе с сателлитами вращается относительно направления оси ведущей шестерни, обеспечивая тем самым работу дифференциала коробки переключения передач транспортных средств.
Наблюдение и анализ эксплуатации узла ось - сателлиты показали, что основной причиной выхода его из строя является износ материала оси в месте посадки на нее сателлитов (см. рис.1). Износ материала оси приводит к уменьшению диаметра сечения оси и, как следствие, нарушается работа сателлитов и дифференциала в целом, а в неблагоприятных условиях происходит разрушение и оси и сателлитов.
На решение этой проблемы направлена полезная модель (см. RU 28209, дата публикации 10.03.2003 г, F16C 3/02), согласно которой на боковой поверхности оси сателлита выполняют винтовые канавки, при этом их количество должно быть не более пяти, а угол между проекцией касательной к трассе винтовой канавки на плоскость, проходящую через ось симметрии вала параллельно касательной, и осью симметрии вала, превышать 500. За счет уменьшения количества винтовых канавок уменьшается склонность фрикционной пары ось - сателлиты к развитию процессов схватывания и задира, что объясняется увеличением толщины смазочного слоя и формированием «масляного клина». Тем не менее, данная полезная модель не обеспечивает прочность, надежность и долговечность узла ось - сателлиты. Данное решение по совокупности существенных признаков является наиболее близким к заявленной полезной модели и принято за прототип.
Настоящая полезная модель направлена на решение задачи по созданию более надежной и долговечной конструкции фрикционной пары ось - сателлиты и таким образом увеличению срока службы дифференциала в целом.
Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, заключается в повышении эксплуатационных свойств узла ось - сателлиты за счет перехода для этого от трения скольжения в паре трения ось - сателлит к трению качения посредством введения в узел игольчатого подшипника качения.
Технический результат достигается тем, что ось сателлитов редуктора заднего моста содержит в месте установки сателлитов пазы, в которые вставлены иглы игольчатого подшипника, при этом глубина пазов равна диаметру иглы игольчатого подшипника.
Полезная модель поясняется графическими изображениями.
На фиг.1 показано, что износ материала оси приводит к уменьшению диаметра сечения оси и, как следствие, нарушается работа сателлитов и дифференциала в целом, а в неблагоприятных условиях происходит разрушение и оси и сателлитов.
На фиг.2 представлена ось, левая сторона которой подготовлена к сборке игольчатого подшипника, а на правой стороне оси имеется уже собранный подшипник с установленным сателлитом по предлагаемой полезной модели.
На оси 1 в месте установки сателлитов с двух концов делают на токарном станке пазы-выборки 2 глубиной, равной диаметру телу качения - иглы 3 игольчатого подшипника, который в свою очередь собирается из игл стандартного игольчатого подшипника, выпускаемого промышленностью (например, игольчатые однорядные с одним штампованным наружным кольцом по ГОСТ 4060-78, или игольчатые роликоподшипники без колец серии К и др).
Сборку узла начинают с установки в пазы 2 игл 3 с фиксацией их торцов вспомогательной кольцевой проволочной скобой, затем устанавливают на место посадки сателлиты 4, после чего кольцевую проволочную скобу снимают (см. фиг.3 и 4). Создаваемый игольчатый подшипник не имеет внешнего и внутреннего колец, роль внешнего кольца выполняет сам сателлит, а внутреннего - поверхность паза-выточки.
Предлагаемая конструкция обеспечивает переход от сил трения скольжения к трению качения, что позволяет достичь заявленного технического результата. Это подтверждено и испытаниями, при которых отмечено увеличение эксплуатационного ресурса узла ось - сателлит более чем в три раза. При этом следует отметить, что конструктивная доработка оси сателлита не увеличивает требования к технологичности конструкции и сохраняет ее унифицированность, сохраняет условия эксплуатации данного узла, в частности систему смазки, что позволяет обеспечить проведение ремонтно-восстановительных работ, как в цеховых, так и в полевых условиях при наличии запасных комплектующих деталей.
Ось сателлитов редуктора заднего моста содержит в месте установки сателлитов пазы, в которые вставлены иглы игольчатого подшипника, при этом глубина пазов равна диаметру иглы игольчатого подшипника.
poleznayamodel.ru
Автозагадка: Механик. ч.2: ru_auto
Это ответ на вчерашнюю Автозагадку.
Лучший ответ, наиболее полно описывающий последовательность повреждений, дал das_gloom . Так же верный ответ дал son_of_anarchy , кроме того он в целом верно объяснил, что это ошибка производителя. Однако причину возникновения первичного дефекта никто правильно не указал. Так что кина приза не будет. Зато будет подробное объяснение и многобукв.
Но в начале краткие ответы на вопросы загадки. Потом будут разъяснения и размышления.Краткие ответы
1. Что явилось первичным дефектом, повлекшим разрушение механизма?
Заклинивание сателлита на оси является первичным дефектом, приведшем к появлению последующих дефектов.
Разрушение ступичной части ведомого диска с наибольшей вероятностью так же вызвано заклиниванием сателлита и возникшим в результате этого ударом в трансмиссии.
Локальные следы перегрева в виде следов побежалости на рабочих поверхностях маховика и нажимного диска корзины сцепления не имеют непосредственного отношения к заклиниванию сателлита.
2. Что является причиной возникновения первичного дефекта?
Причиной возникновения первичного дефекта «заклинивания сателлита на оси» является работа подшипника в условиях граничного трения, вызванного недостатком смазки в зоне образования масляного клина при вращении с относительно большой угловой скоростью .
3. В допустимом ли режиме происходила эксплуатация деталей, приведшая к появлению дефектов?
К появлению первичного дефекта «заклинивания сателлита на оси» привела эксплуатация дифференциала в режиме, при котором происходит вращение сателлитов с большой угловой скоростью, таким режимом является пробуксовка одного колеса, когда одно колесо стоит или медленно катится, а другое вращается с большой скоростью. Пробуксовка является допустимым режимом эксплуатации автомобиля (Например, зимой во время разгона, когда одно колесо попадает на лёд, или летом когда одно колесо попадает на скорости в лужу и появляется эффект аквапланирования).
4. Если возможно, как устранить причины появления дефектов?
Для устранения причины появления граничного трения в подшипнике шестерни сателлита, необходимо выполнить определённые конструктивные мероприятия, обеспечивающие подачу достаточного количества масла в зону масляного клина. Наиболее известными конструктивными мероприятиями являются сверления в шестерне сателлита, либо маслоподающие канавки на поверхности вала сателлитов, как, например, в дифференциале ВАЗ-2108.
5. Какой характер носит причина появления дефектов: эксплуатационный или конструктивный?
Причина появления дефектов является работа подшипника в условиях граничного трения, эта причина заложена в конструкции узла и, соответственно, носит конструктивный характер.МногобуквИсследование контактных следов на корпусе дифференциала и оси сателлитов позволило установить, что повреждения возникли в момент частичного выхода оси сателлитов из корпуса дифференциала .
Вышедшая из вращающегося корпуса ось зацепилась за детали коробки передач, в результате чего произошёл удар в трансмиссии и изгибание оси сателлитов.От выхода из корпуса ось сателлитов удерживается фиксирующим штифтом.
Характер разрушения штифта характерен для среза
Жидкое трение - трущиеся поверхности полностью разделены смазочным слоем. Этот режим реализуется при одновременном выполнении следующих условий:а) скорость скольжения должна быть выше критическойб) должен иметься клиновый зазор между поверхностями, в) направление скорости должно быть перпендикулярно контактной линии. Возникающее при этих условиях гидродинамическое давление создает подъемную силу, которая и разделяет движущиеся поверхности. Изнашивание при этом минимально. Коэффициент трения уже не зависит от материала сопряженных поверхностей, а определяется трением смазочного материала о твердые поверхности и возрастает с ростом скорости.
Полужидкое трение - толщина смазывающего слоя недостаточна для полного разделения поверхностей. Это смешанный режим, когда часть поверхности испытывает граничное, а другая часть – жидкое трение. То есть, непосредственное взаимодействие поверхностей частично сохраняется. При этом в локальных клиновых зазорах, образованных микронеровностями, возникает гидродинамический эффект. С ростом скорости вклад гидродинамического давления увеличивается, толщина смазывающего слоя растет. В режиме полужидкостной смазки коэффициент трения уменьшается с ростом скорости.
Таким образом, режим граничного трения является самым неблагоприятным для работы подшипника. Как отмечалось выше, недостаток смазки при граничном трении приводит к контактному взаимодействию выступов на поверхности вала и поверхности отверстия, в результате чего происходит пластическая деформация выступов, что вызывает локальный разогрев. В этих условиях защитная пленка разрушается, и материалы трущихся поверхностей свариваются в области контакта микровыступов. За счет относительного движения поверхностей образовавшиеся «мостики» разрываются. В результате происходит задирание (вырывание приварившихся частиц) и перенос частиц материала с одной поверхности на другую. При большой площади схватывания внешняя сила может оказаться недостаточной для разрыва схватившихся поверхностей , и тогда движение деталей пары трения прекращается, происходит так называемое заклинивание.
В исследуемом случае на поверхности вала и в отверстии сателлита наблюдаются все признаки граничного трения, задиры, перенос материала и последующее заклинивание подшипника. Однако картер дифференциала и расположенные в нём сателлиты находятся в масляной ванне и, следовательно, не должны испытывать недостаток в масле, способный вызвать граничное трение.
Следовательно, только средняя часть, удалённая от краёв, испытывала недостаток смазки.
При вращении сателлита на валу масло в подшипник подаётся через торцы подшипника и затем через зазор проникает внутрь. При вращении под действием внешних сил вал занимает в подшипнике эксцентрическое положение и увлекает масло в зазор между ним и подшипником:
В результате чего создаётся так называемый масляный клин, который обеспечивает жидкое трение. Условия сохранения жидкого трения- это постоянная подача масла в зону образования клина и вращение вала относительно подшипника. При этом увеличение скорости вращения приводит к увеличению количества масла прокачиваемого через масляный клин. Поскольку подача масла происходит через постоянный зазор между валом и подшипником, то, следовательно, его количество, поступающее в подшипник, также постоянно и зависит только от вязкости масла.Таким образом, при определённой скорости вращения сателлитов количество масла способного пройти через зазор будет недостаточно для образования полноценного масляного клина. Поскольку подача масла осуществляется от торцев к центру подшипника, то первым перейдёт в режим граничного трения средняя часть подшипника. Именно таким образом в результате вращения сателлита с относительно большой для данного подшипника скоростью и произошло заклинивание сателлита на валу по причине работы подшипника в условиях граничного трения.
Вращение сателлитов в дифференциале происходит вследствие разной скорости вращения левого и правого колеса. Основной причиной чего является движение в поворотах, однако такой режим не приводит к появлению высоких угловых скоростей вращения сателлитов. Режимом, при котором происходит вращение сателлитов с большой угловой скоростью, является пробуксовка одного колеса, когда одно колесо стоит или медленно едет, а другое вращается с большой скоростью. Пробуксовка не является аномальным режимом эксплуатации. Такой режим может появиться не только при езде по бездорожью, но и при движении по дорогам с твёрдым покрытием.
Например, зимой во время разгона, когда одно колесо попадает на лёд, или летом когда одно колесо попадает на скорости в лужу и появляется эффект аквапланирования. При таких режимах за короткое время колесо может раскрутиться до высоких оборотов, а если после этого оно попадает на асфальт, то в дополнение происходит удар в трансмиссии, который может только усилить нагрузку на подшипник.
Таким образом, появление пробуксовки на дороге с твёрдым покрытием не является нарушением правил эксплуатации, и поэтому детали автомобиля должны выдерживать нагрузки, возникающие при таком режиме эксплуатации. Поэтому заклинивание сателлита на валу не может являться эксплуатационным дефектом. Такое заклинивание происходит, как сказано выше, вследствие недостаточного количества масла в зоне масляного клина.
Для обеспечения необходимого количества масла в зоне масляного клина необходимо выполнить определённые мероприятия, обеспечивающие его подачу. Наиболее известными конструктивными мероприятиями являются сверления в шестерне сателлита, либо маслоподающие канавки на поверхности вала сателлитов, как, например, в дифференциале ВАЗ-2108.
Размышления
1. son_of_anarchy дал верный коментарий, но дело в том, что масла было предостаточно. Смазку ведь ещё и подвести нужно правильно. А что масла достаточно ещё не означает, что оно в зоне контакта. Так что это конструкторская недоработка.
Масло было нормальным. Был полный дифференциал масла: сам дифференциал целый, шестерни целы, подшипники изумительные. Нет следов масляного голодания. И вдруг у тебя явные следы масляного голодания на двух парах трения. Да, понятно, что это было во время буксования: одно колесо стояло, другое вращалось. И поломка случилась зимой, во время буксования, очевидно, достаточно сильного. Не учли немцы эксплуатацию автомобиля в наших условиях. У нас буксовка на льду - обычная ситуация на наших дорогах, в наших дворах. Да и масло с утра загустевшее. В альтернативных конструкциях эта проблема учтена. См. выше. На старых ауди есть такие канавки.
2. Есть такое предубеждение, что если это не жигули, а Фольксваген (а это именно Фольксваген), то инженеры там просто ангелы: они просто не могут ошибиться. Это не совсем так.
Спасибо за ответы. Инженеры в ру_авто есть. Может будет ещё одна загадка в августе.
ru-auto.livejournal.com
Ремкомплект (сателлиты) ВАЗ 2108-09 дифференциала шестерни, ось Купить по цене 992 р.
Уважаемые покупатели, во избежание ошибок при отправке ремкомплекта ВАЗ дифференциала шестерни, ось, в строке "Комментарий" указывайте модель вашего автомобиля, год выпуска.
Дифференциал - механизм, позволяющий колесам ведущей оси вращаться с разными скоростями и подводящий к ним крутящий момент. В трансмиссии автомобилей с одной ведущей осью дифференциал устанавливается между приводами колес (полуосями, ШРУСами и т.п.), поэтому его называют межколесным.
В состав комплекта 2108 -23020/23030 РК входит:
Шестерня полуоси 2108 – 2303050 – 2 шт.;
Сателлит дифференциала 2101 – 2403055-01 – 2 шт.;
Ось сателлитов 2108 – 2303060 – 1шт.;
Кольцо упорное 16 11066476 – 2 шт.;
Опорная шайба – 2 шт.
Стандартный дифференциал предназначен для обеспечения вращения колес с разной угловой скоростью и обеспечивает нормальную управляемость автомобиля при движении на ровной дороге. Когда же одно колесо повисает в воздухе, а это может произойти на бездорожье, при движении на рыхлом грунте (песок, снег, грунт и т.д.) весь крутящий момент передается на то колесо, которому легче крутиться. Для продолжения движения или просто уверенного движения автомобиля необходимо перераспределить крутящий момент на загруженное, твердо стоящее на грунте, колесо.
Крутящий момент - характеристика вращательного движения. Его величина равна произведению силы на плечо (расстояние от точки приложения силы до оси вращения) и измеряется в Н·м (ньютон на метр). Например, если двигатель развивает крутящий момент 100 Н·м, значит, сила на плече в 1 м будет составлять 100 Н.
Сила сцепления - колеса с дорогой равна произведению весовой нагрузки на колесо (которую колесо передает на дорогу) на коэффициент сцепления.
Сила тяги на колесе зависит от радиуса колеса и подводимого к нему крутящего момента. Она ограничивается силой сцепления с дорогой, то есть не может больше нее. Произведения силы тяги на радиус колеса дает тот крутящий момент, который дифференциал может передать на колеса. Когда сцепление с дорогой мало (например, на гладком льду) или колесо вывешено (отсутствует весовая нагрузка), крутящий момент и силы тяги на колесе очень малы или отсутствуют. Если "тяга" меньше сопротивления движению, автомобиль не сможет тронутьяс с места.
На легковых автомобилях, предназначенных для движения по дорогам с твердым покрытием (асфальтом, бетоном), наибольшее распространение получил дифференциал с коническими шестернями.
1 – ось сателлитов; 2 – стопорное кольцо; 3 – полуосевые шестерни; 4 – ведущая шестерня привода спидометра; 5 – коробка дифференциала; 6 – сателлит; 7 – ведомая шестерня главной передачи.
Представляют собой зубчатую передачу с подвижными осями зубчатых колес (такие передачи называют планетарными). Её основными элементами являются:
- корпус, с которым жестко соединено ведомое зубчатое колесо главной передачи (передающей крутящий момент от карданного вала на корпус дифференциала). На легковых автомобилях, как правило, корпус имеет неразъемную конструкцию и окна для монтажа шестерен;
- сателлиты - конические зубчатые колеса, которые могут поворачиваться вокруг оси. В дифференциалах легковых автомобилей обычно устанавливаются два сателлита;
- ось сателлитов, жестко закрепленная в корпусе и вращающаяся вместе с ним. На ней расположены спиральные канавки для улучшения смазки сателлитов;
- две конические шестерни, входящие в зацепление с сателлитами и жестко соединенные с выходными валами дифференциала (полуосями, ШРУСами и т.д.). Эти шестерни принято называть полуосевыми.
При движении автомобиля ведомая шестерня главной передачи вращает корпус дифференциала и, соответственно, ось с сателлитами, которые передают движение полуосевым шестерням, а они, в свою очередь, на колеса.
На прямой и ровном отрезке пути колеса проходят одинаковое расстояние, поэтому полуосевые шестерни и корпус дифференциала, а также ось сателлитов вращаются с одинаковой скоростью. Последние не поворачиваются относительно своей оси.
Когда автомобиль совершает поворот, внутреннее (расположенное ближе к центру поворота) колесо начинает вращаться медленнее (поэтому его называют отстающим). Соответственно, соединенная с ним полуосевая шестерня совершает меньше оборотов в минуту, чем корпус дифференциала и ось сателлитов. Это вынуждает их поворачиваться вокруг оси и увеличивать скорость вращения второй шестерни и наружного (забегающего) колеса. Так обеспечивается разное число оборотов шин, необходимое для движения без пробуксовки.
Этот вид дифференциалов называют также симметричным, так как они поровну распределяют крутящий момент между колесами. Это происходит потому, что сателлит работает как равноплечий рычаг и передают только равные усилия к шестерням и колесам. Как сказано выше, если одно из колес имеет малое сцепление с дорогой, крутящий момент на нем небольшой, соответственно симметричный дифференциал подводит такое же усилие к другому колесу. То есть если одно из колес буксует, значит, сила тяги на втором колесе незначительна, что отрицательно сказывается на проходимости. Для ее улучшения на автомобилях применяют полную или частичную блокировку дифференциалов, степень которой оценивают коэффициентом блокировки.
Уровень масла в коробке передач (КПП) ВАЗ всегда должен быть "на уровне". Ведь даже незначительное его падение может погубить пятую передачу. КПП - не двигатель, масло в ней не "горит" и исчезает лишь из-за негерметичности уплотнений.
В КПП ВАЗ с завода заливают масло ТМ-5-9п, которое рассчитано на пробег 70-80 тысяч километров.
Другие артикулы товара и его аналогов в каталогах: 2108 – 2303050 РК.
ВАЗ 2108, Ваз 2109-099, ВАЗ 2110-2111, ВАЗ 2112, ВАЗ 2113-2115, ВАЗ 1117-1119, ВАЗ 2170, ВАЗ 2190.
Любая поломка – это не конец света, а вполне решаемая проблема !
Как самостоятельно заменить сателлиты дифференциала ВАЗ 2108-2112 на автомобиле семейства ВАЗ.
С интернет – Магазином AvtoAzbuka затраты на ремонт будут минимальными.
Просто СРАВНИ и УБЕДИСЬ !!!
Не забудьте поделиться со своими друзьями и знакомыми найденной информацией, т. к. она им тоже может понадобится — просто нажмите одну из кнопок социальных сетей, расположенных выше.
avtoazbuka.net
Автозагадка: Механик. ч.2
Это ответ на вчерашнюю Ссылка на запись: Автозагадку.
Ссылка на запись: Лучший ответ, наиболее полно описывающий последовательность повреждений, дал das_gloom . Так же Ссылка на запись: верный ответ дал son_of_anarchy , кроме того он в целом Ссылка на запись: верно объяснил, что это ошибка производителя. Однако причину возникновения первичного дефекта никто правильно не указал. Так что кина приза не будет. Зато будет подробное объяснение и многобукв.
Но в начале краткие ответы на вопросы Ссылка на запись: загадки. Потом будут разъяснения и размышления.Краткие ответы
1. Что явилось первичным дефектом, повлекшим разрушение механизма?
Заклинивание сателлита на оси является первичным дефектом, приведшем к появлению последующих дефектов.
Разрушение ступичной части ведомого диска с наибольшей вероятностью так же вызвано заклиниванием сателлита и возникшим в результате этого ударом в трансмиссии.
Локальные следы перегрева в виде следов побежалости на рабочих поверхностях маховика и нажимного диска корзины сцепления не имеют непосредственного отношения к заклиниванию сателлита.
2. Что является причиной возникновения первичного дефекта?
Причиной возникновения первичного дефекта «заклинивания сателлита на оси» является работа подшипника в условиях граничного трения, вызванного недостатком смазки в зоне образования масляного клина при вращении с относительно большой угловой скоростью .
3. В допустимом ли режиме происходила эксплуатация деталей, приведшая к появлению дефектов?
К появлению первичного дефекта «заклинивания сателлита на оси» привела эксплуатация дифференциала в режиме, при котором происходит вращение сателлитов с большой угловой скоростью, таким режимом является пробуксовка одного колеса, когда одно колесо стоит или медленно катится, а другое вращается с большой скоростью. Пробуксовка является допустимым режимом эксплуатации автомобиля (Например, зимой во время разгона, когда одно колесо попадает на лёд, или летом когда одно колесо попадает на скорости в лужу и появляется эффект аквапланирования).
4. Если возможно, как устранить причины появления дефектов?
Для устранения причины появления граничного трения в подшипнике шестерни сателлита, необходимо выполнить определённые конструктивные мероприятия, обеспечивающие подачу достаточного количества масла в зону масляного клина. Наиболее известными конструктивными мероприятиями являются сверления в шестерне сателлита, либо маслоподающие канавки на поверхности вала сателлитов, как, например, в дифференциале ВАЗ-2108.
5. Какой характер носит причина появления дефектов: эксплуатационный или конструктивный?
Причина появления дефектов является работа подшипника в условиях граничного трения, эта причина заложена в конструкции узла и, соответственно, носит конструктивный характер. МногобуквИсследование контактных следов на корпусе дифференциала и оси сателлитов позволило установить, что повреждения возникли в момент частичного выхода оси сателлитов из корпуса дифференциала .
Вышедшая из вращающегося корпуса ось зацепилась за детали коробки передач, в результате чего произошёл удар в трансмиссии и изгибание оси сателлитов.От выхода из корпуса ось сателлитов удерживается фиксирующим штифтом.
Характер разрушения штифта характерен для среза
Граничное трение - толщина смазывающего слоя меньше микронеровностей. Трущиеся поверхности разделены тончайшими пленками (не больше 1 мкм), которые образуются в результате адсорбции.
Жидкое трение - трущиеся поверхности полностью разделены смазочным слоем. Этот режим реализуется при одновременном выполнении следующих условий:а) скорость скольжения должна быть выше критическойб) должен иметься клиновый зазор между поверхностями, в) направление скорости должно быть перпендикулярно контактной линии. Возникающее при этих условиях гидродинамическое давление создает подъемную силу, которая и разделяет движущиеся поверхности. Изнашивание при этом минимально. Коэффициент трения уже не зависит от материала сопряженных поверхностей, а определяется трением смазочного материала о твердые поверхности и возрастает с ростом скорости.
Полужидкое трение - толщина смазывающего слоя недостаточна для полного разделения поверхностей. Это смешанный режим, когда часть поверхности испытывает граничное, а другая часть – жидкое трение. То есть, непосредственное взаимодействие поверхностей частично сохраняется. При этом в локальных клиновых зазорах, образованных микронеровностями, возникает гидродинамический эффект. С ростом скорости вклад гидродинамического давления увеличивается, толщина смазывающего слоя растет. В режиме полужидкостной смазки коэффициент трения уменьшается с ростом скорости.
Таким образом, режим граничного трения является самым неблагоприятным для работы подшипника. Как отмечалось выше, недостаток смазки при граничном трении приводит к контактному взаимодействию выступов на поверхности вала и поверхности отверстия, в результате чего происходит пластическая деформация выступов, что вызывает локальный разогрев. В этих условиях защитная пленка разрушается, и материалы трущихся поверхностей свариваются в области контакта микровыступов. За счет относительного движения поверхностей образовавшиеся «мостики» разрываются. В результате происходит задирание (вырывание приварившихся частиц) и перенос частиц материала с одной поверхности на другую. При большой площади схватывания внешняя сила может оказаться недостаточной для разрыва схватившихся поверхностей , и тогда движение деталей пары трения прекращается, происходит так называемое заклинивание.
В исследуемом случае на поверхности вала и в отверстии сателлита наблюдаются все признаки граничного трения, задиры, перенос материала и последующее заклинивание подшипника. Однако картер дифференциала и расположенные в нём сателлиты находятся в масляной ванне и, следовательно, не должны испытывать недостаток в масле, способный вызвать граничное трение.Если рассмотреть внутреннюю поверхность сателлита, то нетрудно заметить, что задиры и следы граничного трения расположены в средней части подшипника, приблизительно на равном удалении от торцев подшипника:
Следовательно, только средняя часть, удалённая от краёв, испытывала недостаток смазки.
При вращении сателлита на валу масло в подшипник подаётся через торцы подшипника и затем через зазор проникает внутрь. При вращении под действием внешних сил вал занимает в подшипнике эксцентрическое положение и увлекает масло в зазор между ним и подшипником:
В результате чего создаётся так называемый масляный клин, который обеспечивает жидкое трение. Условия сохранения жидкого трения- это постоянная подача масла в зону образования клина и вращение вала относительно подшипника. При этом увеличение скорости вращения приводит к увеличению количества масла прокачиваемого через масляный клин. Поскольку подача масла происходит через постоянный зазор между валом и подшипником, то, следовательно, его количество, поступающее в подшипник, также постоянно и зависит только от вязкости масла.Таким образом, при определённой скорости вращения сателлитов количество масла способного пройти через зазор будет недостаточно для образования полноценного масляного клина. Поскольку подача масла осуществляется от торцев к центру подшипника, то первым перейдёт в режим граничного трения средняя часть подшипника. Именно таким образом в результате вращения сателлита с относительно большой для данного подшипника скоростью и произошло заклинивание сателлита на валу по причине работы подшипника в условиях граничного трения.
Вращение сателлитов в дифференциале происходит вследствие разной скорости вращения левого и правого колеса. Основной причиной чего является движение в поворотах, однако такой режим не приводит к появлению высоких угловых скоростей вращения сателлитов. Режимом, при котором происходит вращение сателлитов с большой угловой скоростью, является пробуксовка одного колеса, когда одно колесо стоит или медленно едет, а другое вращается с большой скоростью. Пробуксовка не является аномальным режимом эксплуатации. Такой режим может появиться не только при езде по бездорожью, но и при движении по дорогам с твёрдым покрытием.
Например, зимой во время разгона, когда одно колесо попадает на лёд, или летом когда одно колесо попадает на скорости в лужу и появляется эффект аквапланирования. При таких режимах за короткое время колесо может раскрутиться до высоких оборотов, а если после этого оно попадает на асфальт, то в дополнение происходит удар в трансмиссии, который может только усилить нагрузку на подшипник.
Таким образом, появление пробуксовки на дороге с твёрдым покрытием не является нарушением правил эксплуатации, и поэтому детали автомобиля должны выдерживать нагрузки, возникающие при таком режиме эксплуатации. Поэтому заклинивание сателлита на валу не может являться эксплуатационным дефектом. Такое заклинивание происходит, как сказано выше, вследствие недостаточного количества масла в зоне масляного клина.
Для обеспечения необходимого количества масла в зоне масляного клина необходимо выполнить определённые мероприятия, обеспечивающие его подачу. Наиболее известными конструктивными мероприятиями являются сверления в шестерне сателлита, либо маслоподающие канавки на поверхности вала сателлитов, как, например, в дифференциале ВАЗ-2108.
Размышления
1. son_of_anarchy дал Ссылка на запись: верный коментарий, но дело в том, что масла было предостаточно. Смазку ведь ещё и подвести нужно правильно. А что масла достаточно ещё не означает, что оно в зоне контакта. Так что это конструкторская недоработка.
Масло было нормальным. Был полный дифференциал масла: сам дифференциал целый, шестерни целы, подшипники изумительные. Нет следов масляного голодания. И вдруг у тебя явные следы масляного голодания на двух парах трения. Да, понятно, что это было во время буксования: одно колесо стояло, другое вращалось. И поломка случилась зимой, во время буксования, очевидно, достаточно сильного. Не учли немцы эксплуатацию автомобиля в наших условиях. У нас буксовка на льду - обычная ситуация на наших дорогах, в наших дворах. Да и масло с утра загустевшее. В альтернативных конструкциях эта проблема учтена. См. выше. На старых ауди есть такие канавки.
2. Есть такое предубеждение, что если это не жигули, а Фольксваген (а это именно Фольксваген), то инженеры там просто ангелы: они просто не могут ошибиться. Это не совсем так.
Спасибо за ответы. Инженеры в ру_авто есть. Может будет ещё одна загадка в августе.
www.ljpoisk.ru
Ось - сателлит - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Ось - сателлит
Cтраница 2
Оси сателлитов обычно выполняют с постоянным диаметром по всей длине ( рис. 9.1, ж), что позволяет при выборе посадок в системе вала применять высокопроизводительное бесцентровое шлифование. Сборка узла сателлита упрощается при использовании ступенчатой оси ( рис. 9.1 з) с посадками в системе отверстия. [16]
Оси сателлитов запрессовывают заподлицо с поверхностью водила. Осевой разбег сателлитов ( не менее 0 25 мм) контролируют щупом между торцами сателлитов и шайб. [17]
Оси сателлитов первого и второго рядов смонтированы в водиле. [19]
| Римская передача. Характер движения ведомого звена II зависит от размеров плеч шатуна I и от передаточного отношения зубчатых колес. Если jt / -, а, где а - целое число, то период кривой перемещения равен времени г за а оборотов ведущего зубчатого колеса z1. I - ведущий вал.| Комбинированный зубчато-рычажный механизм для воспроизведения сложного закона движения ведомого звена. Ведомое колесо z3 зубчатой передачи (, а получает движение от ведущего колеса гь вращающегося относительно эксцентричной оси, через колесо - 2 на коромысле четырехзвенника а, Ь, с, d. Подбирая размеры звеньев четырехзвенника и числа зубьев колес, можно получить ( 6 непрерывное вращение колеса гэ с заданной неравномерностью ( кривая 1, движение с остановкой ( кривая 2, движение вперед с частичным возвратом ( кривая 3.| Зубчато-рычажный дифференциал. Если заданы угловые скорости со. и соа колеса 1 и звена а ( система с двумя степенями свободы и необходимо найти ю4, то, полагая механизм в виде двух дифференциалов с водила ми а и с. и блоки колес 2 и 3 разъединенными, имеем.| Кулачково-планетарный механизм. На поводке / трехзвенного планетарного механизма размещена общая ось для коромысла 2 кулачкового механизма и колеса 3, совершающего планетарное движение. Ролик 5 обкатывается по неподвижному кулачку, а колесо 3 зацепляется с ведомым колесом 4. Есчи ролик катится по цилиндрической поверхности кулачка, то ведомое колесо вращается с такой же угловой скоростью, как и поводок. При качении ролика по части профиля с переменным радиусом-вектором коромысло с колесом 3 получает зависящее от профиля кулачка дополнительное вращение вокруг собственной оси. Два вращения суммируются колесом 4. Изменяя профиль кулачка, можно получить самые разнообразные законы движения ведомого звена при равномерном вращении ведущего вала.| Кулачково-планетарные механизмы. [20] |
На оси сателлитов z2 - z2 закреплен кулачок 5, взаимодействующий с роликом 6, имеющим неподвижную ось. [21]
Поскольку оси сателлитов должны размещаться на одинаковых расстояниях друг от друга по окружности их вращения, то не при всяком числе р можно будет собрать такой механизм. После установки первого сателлита центральные колеса принимают строго определенное относительное положение. При установке следующих сателлитов их зубья могут оказаться не строго против впадин центрального колеса, и осуществить сборку механизма невозможно. Условие, при котором механизм может быть собран, называется условием сборки. [22]
Торцы осей сателлитов должны утопать относительно кольцевого бурта водила не менее чем на 1 мм. [23]
Мтр на оси сателлита считать постоянным; весь механизм расположен в горизонтальной плоскости. [24]
Конус несет оси сателлитов 4, имеющих двойную ширину зубьев для сцепления с парными сателлитами / /, оси которых также закреплены в конусе. [25]
Расчетные схемы оси сателлита в обеих плоскостях даны на рис. 42, г. Ось работает только на изгиб. [26]
Проводим расчет оси сателлита на прочность. [28]
Ускорительное колесо и ось сателлитов неподвижны. [29]
Проверяют состояние поверхности оси сателлитов, полуосевых шестерен, сателлитов и сопрягающуюся с ними сферическую поверхность коробки дифференциала. Проверяют состояние посадочных поясков для подшипников на коробке дифференциала. [30]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.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
Самоблокирующийся дифференциал с дополнительными свободными сателлитами
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.
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.findpatent.ru
